Simulation des Ausbreitungsverhaltens von Gasen und Salzwasser in oberflächennahen Aquiferen nach einer Leckage aus einem geologischen Speicher

Wiegers, Carla E.

Werden Fluide im geologischen Untergrund gespeichert besteht ein Restrisiko, dass Gase und verdrängtes Salzwasser entweichen und über hydraulische Wegsamkeiten in oberflachennahe Schutzgutformationen gelangen. Entsprechende Grundwasserleiter müssen einem Monitoring zur frühzeitigen Detektion einer potentiellen Leckage unterzogen werden. Die laterale Ausbreitung von CO2 kann in einer Speicherformation eine im 100er km2 Bereich große Fläche einnehmen. Da eine Migration von Gasen und/oder Salzwasser nicht notwendigerweise senkrecht bis an die Oberfläche stattfindet, vergrößert sich der potentiell gefährdete Bereich. Allerdings kann, abhängig von der Leckagerate, der durch die Leckage beeinflusste Bereich im Vergleich zu der gesamt gefährdeten Fläche klein sein. Daher muss in einem großen Bereich eine unter Umständen kleine Leckage entdeckt werden. Hier müssen geeignete Monitoringmethoden angewendet werden, die sensitiv genug sind, um eine Leckage innerhalb kurzer Zeiträume zu detektieren. Um solche Methoden evaluieren zu können, braucht man allerdings eine gute Vorstellung davon, wie ein betroffenes Areal aussehen könnte. Dieser Aspekt wird in der vorliegenden Arbeit mit numerischen Modellen untersucht werden. Zunächst wird die Frage erörtert, welche Aquiferparameter die Ausbreitung der Gase CO2, H2, CH4 und Luft – wobei der Schwerpunkt der Arbeit auf der Ausbreitung von CO2 liegt – sowie von Salzwasser beeinflussen und wie sich ein durch diese Substanzen entstehender Impakt räumlich und zeitlich ausbreitet.

To counter the anthropogenically influenced climate change, the use of renewable energies and methods to reduce the global CO2 output are required. Underground geological storage of gases can contribute to these aims. CO2 can be stored permanently and other gases like hydro-gen, methane or compressed air can be used to buffer energy. But there is a risk remaining that gases leak from the reservoir into protected goods such as shallow potable aquifers or that saline water is pressed upwards. Therefore these aquifers have to be monitored for an early detection of leakages, as laws dealing with underground geological storage of CO2 are already insisting. The lateral expansion of gases in a storage formation can cover an area up to 100 km2. Since CO2 and/or saltwater will not necessarily migrate vertically on a direct path to the surface, one can assume that the potentially affected area is even larger. On the other hand, the impact of a leakage can be rather small, depending on the leakage rate. Hence, a probably small leakage has to be discovered on a large area. Suited monitoring methods which are sensitive enough to detect leakages in a timely manner have to be used. To evaluate such methods, an understand-ing of the impact of such leakages is necessary. The present study aims to investigate this aspect using numerical models. It is discussed, which parameters influence the spreading of gases – main focus of this work is on CO2 – and salt water and how such an impact develops over time and space.

Quote

Citation style:

Wiegers, Carla E.: Simulation des Ausbreitungsverhaltens von Gasen und Salzwasser in oberflächennahen Aquiferen nach einer Leckage aus einem geologischen Speicher.

Rights

Use and reproduction:
No CC License (german copyright law applies)

Export