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NanoPorO

erstellt von huenken zuletzt verändert: 20.07.2011 15:37

Projekt:
NanoPorO
Nanostruktur und Benetzungseigenschaften von Sedimentkorn- und PorenraumOberflächen
Laufzeit:
01.07.2008 bis 30.06.2011
Koordinator:
Prof. Dr. Wladyslaw Altermann

Ludwig-Maximilians-Universität München, Dept. Geo- und Umweltwissenschaften (Geologie)
Luisenstraße 37
80333 München
Projektpartner:
(ohne Förderung)
Deutsches Museum München

RWE Dea AG, Hamburg

Programm:
Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN
Themenschwerpunkt: Mineraloberflächen: Von atomaren Prozessen zur Geotechnik
Ziele:
Ziel des Vorhabens ist es, die Effizienz der tertiären Förderverfahren von Erdöl- und Erdgaslagerstätten und das Verpressen von superkritischem CO2 (scCO2) sowie die Einlagerung (Speicherung) von Kohlenwasserstoffen zu verbessern. Das Projekt untersucht auf der Nanoskala die Morphologie von Poren und der dem Porenraum zugewandten Wände der Zemente in Sedimentgesteinen. Die molekularen Wechselwirkungen der Porenoberfläche mit Fluiden, wie z.B. Haftwässer, Erdöl, oder scCO2 des "Enhanced Oil Recovery" Prozesses (EOR) sollen besser verstanden werden. Diese Reaktionen sind von erheblicher Bedeutung in der Erdöl- und Erdgasgewinnung, sowie allgemein, in der Sedimentologie und Diagenese und haben signifikante Auswirkungen auf den Ausbeutegrad und die Speicherkapazität von Kohlenwasserstofflagerstätten. Das in diesem Projekt erworbene Wissen wird es erlauben, die Öl- und Gasmigration besser zu erklären und modellieren zu können, um die Nutzung dieser Lagerstätten zu optimieren. Gleichzeitig wird dieses Wissen einen bedeutsamen technologischen Vorsprung für Deutschland ermöglichen und der Erdöl-, Chemischen- und Bohrtechnikindustrie neue Möglichkeiten der Entwicklung und Ausbeutung von Öl & Gas Lagerstätten eröffnen.

Das Teilprojekt 1 (RWE-Dea AG Hamburg, Petrophysik) hat die Probenbeschaffung und -auswahl und die grundlegende sedimentologische Bearbeitung der Proben sowie die technische und anwendungsorientierte Steuerung der Forschungsarbeiten und der späteren Anwendung der Ergebnisse zum Ziel.

Das Teilprojekt 2 (LMU und Deutsches Museum München) hat die Vorbereitung und Durchführung der Rasterkraftmikroskopie und der damit verbundenen Oberflächen und Rauhigkeitsmessungen im Nanobereich zur Aufgabe.

Das Teilprojekt 3 (LMU München) hat die sedimentologische Bearbeitung der Proben einschließlich der Porosität und Permeabilitätsmessungen, Licht- und Rasterelektronenmikroskopie (Zusammen mit Teilprojekt 2), geochemische Mikrosondenanalysen und sedimentologische Interpretation dieser Arbeiten (Zusammen mit Teilprojekt 1) zur Aufgabe. Des Weiteren werden die Proben mit scCO2 durchströmt, um die Alteration der Proben in Abhängigkeit vom CO2-Partialdruck und der Gesteinsbeschaffenheit beschreiben zu können.

Der Ausbeutegrad von Öllagerstätten ist weltweit trotz kostenintensiver und technologisch sehr aufwendiger Fördermaßnahmen nur gering. Unabhängig von der Entwicklung des Weltmarktes für Rohöl kann nur etwa 30% des Öls einer Lagerstätte gefördert werden. Selbst sekundäre und tertiäre Förderverfahren, wie Druck- und Wegbarkeitserhöhung in der Lagerstätte, beispielsweise durch Flüssigkeits- und Gasverpressung oder Hochdruckgesteinsfragmentierung und künstlicher Herabsetzung der Viskosität des Öl-Wasser-Gemisches durch Additiva, erhöhen die Ausbeute nicht signifikant. Etwa 70 % des Erdöls sind also in jeder Lagerstätte mit den heute bekannten Fördermaßnahmen nicht erreichbar. Bei Gaslagerstätten ist der erschließbare Teil des Vorkommens höher, aber auch hier bedeutet der Ausbeutegrad von 50 bis 80%, daß bis zu 50% des Erdgases nicht förderbar sind.

Jede neue Methode zur Erhöhung des förderbaren Anteils von Öl- und Gaslagerstätten würde demzufolge gleichermaßen die deutschen und weltweiten Reserven erhöhen. Aus diesem Grund arbeiten die Ölindustrien, nationale und internationale Konzerne und Forschungsinstitute und nationale Ministerien mit Nachdruck an der Entwicklung neuer und verbesserter tertiärer Förderverfahren für Kohlenwasserstoffe. Die RWE Dea AG ist seit Jahren auf diesem Gebiet tätig und in der Fördertechnik, in Verfahren zur Bestimmung der verbleibenden Restwassersättigung, der Volumetrie und der Erhöhung des Ausbeutegrads führend. So führte beispielsweise die RWE Dea Verfahren zur Bestimmung des Gas-Wasser Kontakts (GWC) durch und initiierte Versuche, um durch Tensidfluter die Ölförderung in Deutschland zu erhöhen.

Die detaillierte Kenntnis der Porosität eines Gesteins erlaubt eine Prognose über die Förderbarkeit aus der Lagerstätte. Durch die Zusammenarbeit zwischen der Abteilung Sedimentpetrophysik der RWE Dea und der LMU ist die Idee entstanden, die an der LMU z. T. schon an Sedimentproben erfolgreich eingesetzte Nanotechnologie zu nutzen. Die gemeinsame Erfahrung und das Know-how sollen zur Entwicklung neuer Methoden der Sedimentuntersuchung eingesetzt werden, mit dem Ziel einer Erhöhung der Effektivität von tertiären Ölgewinnungsverfahren.