Das Reservoir Charakterisierungs Labor (RC.Lab) führt Untersuchungen zu siliziklastischen und karbonatischen Lithologien im Hinblick auf grundlegende Prozesse der strukturellen Diagenese mit Anwendungen in den Bereichen Geothermie, Speicherung und Exploration durch. Zu unseren wichtigsten Methoden gehören:

Die Ergebnisse werden für die Gesteinsklassifizierung, vorhersagende datenwissenschaftliche Anwendungen, diagenetische Vorwärtsmodellierung und statische/dynamische Reservoirmodelle integriert.

Wir entwickeln Workflows für maschinelles Lernen, um geologische Daten und Proben aus Aufschluss-, Kern- oder Bohrmaterial optimal auszuwerten, und verwenden experimentelle Datensätze, um klassische deskriptive geologische Workflows zur Mineralausfällung und -auflösung zu ergänzen. Diese Datensätze und experimentellen Ergebnisse werden mit digitalen Materialwissenschaften und Ingenieurwissenschaften kombiniert, um die Fähigkeiten zur dynamischen 3D-Mikrostrukturmodellierung zu verbessern.

Abgeschlossene Promotionen

Jasemin A. Ölmez Link

Jonas Greve Link

Felix Allgaier Link

Olajide J. Adamolekun Link

Christina Schmidt Link

Alexander C. Monsees Link

Ivy Becker Link

Highlights

Maschinelles Lernen zur Vorhersage petrophysikalischer Eigenschaften

Basierend auf internen Studien haben wir Machine-Learning-Modelle erstellt, um anhand petrographischer Punktzählungsdaten die petrophysikalisch gemessenen Porositäts- und Permeabilitätsdaten vorherzusagen. Wir haben diese Modelle mit veröffentlichten Daten aus verfügbaren Bohrlöchern erweitert und können nun die Porosität und Permeabilität mit vertretbaren Fehlern für die praktische Reservoircharakterisierung bewerten. Dies wird in Zukunft detailliertere Bewertungen der petrophysikalischen Reservoireigenschaften entlang ganzer Bohrlochabschnitte in siliziklastischen Reservoirs auf der Grundlage von leicht zu gewinnenden Bohrkleinproben ermöglichen.

Fractured Carbonates

Wir bewerten die Qualität von gebrochenen Karbonatgesteinen anhand von Kernmaterial, Image Logs, digitalen und manuellen Gefügemessungen, UAV-gestützten Luftbildern, integriert mit petrographischen Analysen und petrophysikalischen Messungen bei Reservoir-Umschliessungsdrücken. Teilweise versiegelte Brüche/Adern behalten auch bei erhöhten Umgebungsdrücken von bis zu 30 MPa eine höhere Reservoirqualität und unterstreichen, dass Mikrostrukturbewertungen in Verbindung mit Td/Ts-Bewertungen erforderlich sind, um alle relevanten Ausrichtungen produktiver Brüche zu erfassen. Analysen von Bruchclustern zeigen auch, dass lokal statistisch höhere Bruchintensitäten außerhalb von Verwerfungszonen in Kalksteinen beobachtet werden können. Luftbilder von gebrochenen Schichtflächen geben Aufschluss über die Konnektivität der Brüche und können auf geeignete Fließwege hinweisen. Die Korrelation von Oberflächen- und Untergrunddatensätzen gewährleistet die Anwendbarkeit der Ergebnisse auf reale Fragestellungen durch Kern-Image-Log-Korrelation und Image-Log-Interpretation.

​

Bohrklein

Bohrklein fällt an jedem Bohrstandort an, wird jedoch außer zur Überprüfung des Bohrfortschritts nur selten genutzt. Wir haben die Gesteinszusammensetzung und die Mikrostrukturen von Adern aus einer turbiditischen Abfolge untersucht und konnten zeigen, dass eine Kombination aus petrographischen, geochemischen und geophysikalischen Daten produktive Intervalle hervorheben kann. Die Qualität des Reservoirs wird hauptsächlich durch teilweise verschlossene Brüche/Adern bestimmt, deren Mikrostruktur in Bohrklein aus ähnlich zusammengesetzten Lithologien noch erkennbar ist.

Lagerstättenqualität von Sandsteinen

Die Reservoirqualität in Sandsteinen wird durch die diagenetische Geschichte und die Versenkungsgeschichte in Sedimentbecken bestimmt, die die Vergangenheit und Zukunft der Energie- und Wärmeerzeugung darstellen. Temperaturen, Flüssigkeiten und effektive Spannungen, die auf die Sandsteine einwirken, bestimmen die Kompaktion, Zementation, Auflösung und das Bruchverhalten, was sich wiederum auf die Porosität und Permeabilität auswirkt. Hochauflösende Studien an Aufschlüssen und Bohrkernen werden mit Feldstudien in aktiven Ablagerungssystemen kombiniert, um sedimentäre, diagenetische und granulometrische Einflüsse auf wichtige petrographische Eigenschaften, wie z. B. µm-dünne Tonmineral-Kornbeschichtungen, zu bewerten. Es hat sich gezeigt, dass Kornbeschichtungen die Zementausfällung beeinflussen und die chemische Kompaktion (Drucklösung) steigern können, wodurch sie sich auf die Entwicklung der Reservoirqualität über geologische Zeiträume hinweg auswirken. Die Integration dieser Prozesse führt zu besseren diagenetischen Vorwärtsmodellen und verbessert unser Verständnis von unterirdischen Reservoirsystemen.

Strukturelle Diagenese

Strukturelle diagenetische Studien konzentrieren sich auf eine ganzheitliche Betrachtung der Wechselwirkungen zwischen strukturellen und diagenetischen Prozessen in Sedimentgesteinen. Es werden Bruchausfällungen, Brückenzemente, die Aufrechterhaltung der Porosität und Permeabilität in Speichergesteinen sowie relative Altersbeziehungen untersucht, um ein tiefgreifendes Verständnis der Fluidwegsamkeiten im Untergrund zu erlangen. Durchflussversuche bei erhöhten Drücken und Temperaturen geben Aufschluss über die Wechselwirkungen zwischen Fluid und Gestein und darüber, wie die Zusammensetzung von Sedimentgestein die Ausfällungsorte und die Größe von Zementüberwucherungen auf Bruchflächen beeinflusst.

Permeabilität

Temperatur, Umschließungsdrücke, Zeit und verschiedene Gase/Flüssigkeiten beeinflussen die Durchlässigkeit von Gesteinen. Mit einem Schwerpunkt auf Deckgesteinen, z. B. für die CO2-Sequestrierung, können die petrophysikalischen Messungen mit einer Dauer von bis zu mehreren Wochen Aufschluss über die Lithologie oder regionsspezifische Gesteinseigenschaften geben und so eine datengestützte Diskussion über optimale Speicherstandorte unterstützen. Darüber hinaus bilden diese Experimente die Grundlage für die Kalibrierung digitaler Gesteinsmodelle von metamorphen, kristallinen und sedimentären Gesteinen.

​