geomecon: Spannnungsmodellierung MAFA

Spannungsmodellierung und Spannungsfeld

Die Ermittlung des in-situ Spannungszustandes ist eine Herausforderung und zugleich eine Notwendigkeit, da das Spannungsfeld eine entscheidende Einflussgröße jeder geomechanischen Analyse darstellt; Spannungen beeinflussen die Stabilität im Tunnelbau, Bergbau und bei Bohrungen, sowie mögliche Injektions- und Förderraten in Geothermie-, Kohlenwasserstoff- oder Sequestrierungsanwendungen (Meier und Backers, 2017). Daher sollte die Abschätzung des Spannungsfeldes mit höchster Sorgfalt geschehen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Analyseansatz, der auf das Konzept der limitierenden Spannungen zurückgeht, weiterentwickelt und auf die verfügbaren Daten des Modellierungsgebietes angewendet.

Basierend auf Literaturevidenzen, Messdaten und geomechanischer Modellierung entsprechend des geomecon GmbH Spannungsmodellierungs-Workflows wurde der subregionale Spannungszustand abgeschätzt.
Die größte Hauptnormalspannung streicht etwa NS, der Reservoirdruck kann im Wesentlichen als hydrostatisch angenommen werden und es liegt für den Malm ein Blattverschiebungsregime vor. Aus der geomechanischen Modellierung lassen sich die Spannungen deutlich eingrenzen; die Spannungs- und Porendruckgradienten sind S = [grad.SV; grad.SH; grad.Sh; grad.P] = [24,3; 41,1; 17,3; 9,4] MPa/km.

Eingrenzung des Spannungsmodells für den Malm. Zusätzlich zu den Annahmen zur Eingrenzung aus geomechanischer Sicht werden die Ergebnisse mittels der Auswertung von formation integrity tests (rote Linien) und geophysikalischen Messungen weiter eingegrenzt. Die möglichen Spannungszustände sind jeweils grau hinterlegt und multiplizieren sich in der Überdeckung, wenn die Bereiche mehrfach abgedeckt sind.

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Während die Eingrenzung der Reibungseigenschaften der Trennflächen für eine langzeitstatische Belastung als relativ gut beurteilt wird, sind die Reibungseigenschaften der Störungen unbekannt. Da keine nennenswerte natürliche Hintergrundseismizität größerer Magnitude dokumentiert ist, was auf kritisch gespannte Störungen schließen ließe, wird davon ausgegangen, dass die Signifikanz dieser Unsicherheit als gering eingestuft werden kann. Somit ist davon auszugehen, dass die Modellierung des Spannungsfeldes als gut bis sehr gut beurteilt werden kann.
Die Eingrenzung des Spannungsregimes ist demgegenüber mit einer größeren Unsicherheit behaftet. Allerdings deutet sich aus den geophysikalischen Interpretationen und Bohrungsstabilitätsindikatoren ein Blattverschiebungsregime ohne Aufschiebungsanteile an.

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	Schematische Darstellung des Workflows, der bei der subregionalen Spannungsmodellierung zur Anwendung kam.