Institut für Digitale Materialforschung

Poröse Reservoirgesteine werden als Kohlenwasserstoffreservoire exploriert und als geothermische oder Gaszwischenspeicher genutzt. Sie beinhalten sedimentäre und strukturelle Grenzflächen (bounding surfaces, Störungen, Deformationsbänder) und durch Kompaktion während der Druckreduktion innerhalb des Reservoirs verursachte Strukturen (Drucklösung, Deformationsbänder), die als Permeabilitätsanisotropien während der hydromechanischen Druckänderung die Reservoirintegrität beeinflussen. Gleichzeitig werden die Gesteine von einem Zweiphasenfluss (injiziertes Fluid vs. Formationswasser, Öl vs. Formationswasser) durchströmt, wobei die relativen Permeabilitäten von den Benetzungseigenschaften der mineralogischen Mikrostrukturen abhängen. Ziel des interdisziplinären Projekts ist die Modellierung des mikrostrukturellen Einflusses auf den Zweiphasenfluss und die Reservoirintegrität. Hierzu werden die während der Fluiddruckänderungen variierenden vertikalen und horizontalen Permeabilitäten in porösen Reservoiren experimentell und numerisch analysiert und modelliert. Durch gekoppelte geomechanische und hydrodynamische Modelle wird die dreidimensionale Hydrodynamik des Mehrphasenflusses unter Berücksichtigung der Benetzungseigenschaften auf der Kornskala berechnet und das repräsentative Volumen für die Reservoirskala abgeleitet. Die Ergebnisse werden anhand vorhandener Reservoirdaten validiert und die gewonnenen Erkenntnisse zur Reservoirintegrität quantifiziert. In dem integrierten interdisziplinären Ansatz werden erstmalig kornskalige Prozesse in Reservoirprozessen appliziert und digitale Gesteinsmodelle erstellt. Die Ergebnisse finden Anwendung in der effizienteren Nutzung von tiefen Reservoiren bei der Exploration und als Energiespeicher.