Einfluss reaktiver Gase auf die spektrale induzierte Polarisation von Karbonatgesteinen unter Reservoirbedingungen (Teil II)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt befasste sich mit Karbonatgesteinen, die CO2 unter verschiedenen Druck- und Temperaturbedingungen ausgesetzt sind (Bedingungen flacher Aquifere und Reservoirbedingungen), in verschiedenen Laborexperimenten und mittels Modellierung. Die Arbeit wurde durch geotechnische Prozesse wie die Speicherung reaktiver Gase wie CO2, H2, SO2 und CH4 in tiefen unterirdischen Reservoiren motiviert, bei denen ein Hauptanliegen darin besteht, die öffentliche Sicherheit durch wirksame Überwachungsmethoden zu gewährleisten. Im Rahmen des Projekts wurden die geplanten Laborexperimente unter Reservoirbedingungen erfolgreich durchgeführt, was zu erheblichen Fortschritten beim Verständnis der komplexen elektrischen Leitfähigkeit nicht nur von Karbonatgestein unter CO2- und Reservoirbedingungen führte. Dazu gehörten die Entwicklung neuartiger Methoden zur Bestimmung der elektrischen und strukturellen Eigenschaften von Karbonatgesteinen und die Validierung eines petrophysikalischen Modells. Das Projekt leistete des Weiteren Beiträge zu theoretischen und numerischen Entwicklungen, einschließlich von Berechnungsmethoden und numerischen Simulationen. Eine erste Feldkampagne lieferte wertvolle Erkenntnisse für die Übertragung der Projektergebnisse auf reale Anwendungen, neben anderen Untersuchungen zur Übertragbarkeit auf verfahrenstechnische Fragestellungen. Trotz Herausforderungen wie experimentellen Anforderungen und Unterbrechungen durch die COVID-19-Pandemie hat das Projekt seine Ziele erreicht und durch Zeitschriften- und Konferenzbeiträgen den Weg für künftige Forschungen in der laborgestützten und digitalen Gesteinsphysik sowie für Feldanwendungen geebnet.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Spectral induced polarization of the three-phase system CO2 – brine – sand under reservoir conditions. Geophysical Journal International, 208(1), 289-305.
Börner, Jana H.; Herdegen, Volker; Repke, Jens-Uwe & Spitzer, Klaus
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2017. Impact of CO2 on the complex electrical conductivity of carbonate rocks under reservoir conditions. International Symposium of the Society of Core Analysts, Wien, 27.- 30.08.2017
Börner, J.H., Herdegen, V., Müller-Huber, E. & Spitzer, K.
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2017. Systematische Untersuchung der Eigenschaften von zertrümmerten Karbonatgesteinen mit Hilfe von SIP und NMR. 77. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft (DGG), Potsdam, 27.-30.03.2017 (Presentation)
Börner, J.H., Herdegen, V., Müller-Huber E. & Spitzer, K.
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2018. Electrical Properties of Carbonate Rocks – Insights from Multi-Method Laboratory Investigations. 24th International Workshop on Electromagnetic Induction in the Earth, 13.-20.08.2018, Helsingör (Poster)
Börner, J.H., Herdegen, V., Rieger, A., Repke, J.-U. & Spitzer, K.
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2018. Messung der elektrischen Leitfähigkeit von unter Druck stehenden Wasser/Salz/Kohlendioxid-Systemen. Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Hochdruckverfahrenstechnik, Erlangen, 20./21.02.2018 (Presentation)
Herdegen, V., Repke, J.-U., Börner, J.H. & Spitzer, K.
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Combined interpretation of NMR, MICP, and SIP measurements on mud-dominated and grain-dominated carbonate rocks. Journal of Applied Geophysics, 159, 228-240.
Müller-Huber, Edith; Börner, Frank; Börner, Jana H. & Kulke, Dennis
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2019. Spektrale Induzierte Polarisation reaktiver Systeme unter Reservoirbedingungen. 78. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft (DGG), Braunschweig, 04.- 07.03.2019, Extended Abstract in Special Issue „Induzierte Polarisation“, I/2019, 13-25, ISSN 0947-1994
Börner, J.H., Kummerow, J., Herdegen, V. & Spangenberg, E.
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Anisotropic complex electrical conductivity of black shale and mudstone from the Moffat Shale Group (Ireland). Near Surface Geophysics, 17(6), 675-690.
Römhild, L.; Sonntag, M.; Kiyan, D.; Rogers, R.; Rath, V. & Börner, J.H.
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2020. Modellansatz zu Stofftransport- und Reaktionsvorgängen im Dreiphasensystem CO2/ Karbonatgestein/ salzhaltiges Wasser unter erhöhten Drücken. Jahrestreffen der ProcessNet- Fachgruppe Hochdruckverfahrenstechnik, Freising, 17.-19.02.2020 (Poster)
Grahl, F., Sonntag, M., Börner, J. & Herdegen, V.
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2021. Characterization and modelling of mass transport and reactions in a three phase system CO2, brine and carbonate rock particles under high pressure conditions. 24th International Congress on Chemical and Process Engineering CHISA 2021 virtually, Proceedings, Prag/ online, 15.- 18.03.2021 (Presentation)
Grahl, F., Rieger, R., Berndt, S., Sonntag, M., Börner, J.H. & Herdegen, V.
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2021. Electrical monitoring of dynamic drainage and imbibition cycles in different rock-fluid-gas system. 29. Schmucker-Weidelt-Kolloquium, Neustadt/Weinstraße/ online, Arbeitskreis elektromagnetische Tiefenforschung, 27.09.-30.09.2021 (Poster)
Sonntag, M., Börner, J.H., Herdegen, V., Grahl, F. & Spitzer, K.
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2021. Retrieving IP and Surface Properties of Carbonate Rocks from Measurements on Crushed Samples. 81. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft (DGG), Kiel/ online, 01.-05.03.2021 (Poster)
Börner, J.H., Herdegen, V. & Spitzer, K.
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2022. Elektrisches Monitoring dynamischer Drainage- und Imbibitionvorgänge in Gestein-Fluid-Gas Systemen. 82. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft (DGG), 07.- 10.03.2022, München/ online (Poster)
Sonntag, M., Börner, J.H., Herdegen, V. & Grahl, F.
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2022. Multi-Data Inversion Approach for Retrieving Electrical and Structural Carbonate Formation Properties from Measurements on Drill Cuttings. 82. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft (DGG), 07.-10.03.2022, München/ online (Poster)
Börner, J. & Herdegen, V.
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2022. Multi-Data inversion approach for retrieving rock properties from measurements on drill cuttings. 25th EM Induction Workshop, 11.-17.09.2022, Cesme/ Turkey (Presentation)
Börner, J.H., Herdegen, V., Repke, J.-U. & Spitzer, K.
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AnyPetro - Universal parameter fitting tool for petrophysical laboratory data. V. 1.0., GFZ Data Services
Börner, J.H. & Herdegen, V.
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Multi-method petrophysical laboratory data set for crushed carbonates and sandstone. V. 1.0., GFZ Data Services.
Börner, J.H., Herdegen, V., Repke, J.-U. & Spitzer, K.
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Retrieving electrical and structural carbonate formation properties from measurements on crushed rock using a multidata inversion approach. Geophysical Journal International, 230(2), 849-869.
Börner, Jana H.; Herdegen, Volker; Repke, Jens-Uwe & Spitzer, Klaus
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2023. Kernkompetenzen - Petrophysik und Bohrlochgeophysik für die Zukunft [Core competencies petrophysics and borehole geophysics for the future], In: Geophysik im Wandel, publication series of the German Geophysical Society (DGG)
Börner, J.H., Kummerow, J. & Baumann, G.
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2023. Modellansatz zu Stofftransport- und Reaktionsvorgängen im Dreiphasensystem CO2/ Karbonatgestein/ salzhaltiges Wasser unter erhöhten Drücken. Jahrestreffen der Dechema- Fachgruppe Hochdruckverfahrenstechnik, Bochum, 13.-15.03.2023 (Poster)
Grahl, F., Sonntag, M., Börner, J.H. & Herdegen, V.
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Effect of microvariability on electrical rock properties. Geophysical Journal International, 237(3), 1414-1431.
Börner, Jana H.; Menzel, Peter & Scheunert, Mathias
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Randomized rock microstructures – Collection of raster data, properties, and finite element simulation package. GFZ Data Services.
Börner, J.H., Menzel, P. & Scheunert, M.
