Petrographic Coded Modelling of Thermal Conductivity

Titel in Übersetzung: Petrographisch kodiertes Modellieren der Wärmeleitfähigkeit

Markus Kienler

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Im Zuge dieser Diplomarbeit wird auf den Zusammenhang der Wärmeleitfähigkeit mit verschiedenen petrophysikalischen Parametern (elektrischer Widerstand, Kompressionswellengeschwindigkeit) eingegangen. Als Grundlage für die verschiedenen Modellberechnungen dienen Labormessungen des Lehrstuhles für Angewandte Geophysik an der Montanuniversität Leoben. Bei den meisten Bohrlochprojekten sind Kerndaten oftmals nicht vorhanden und eine indirekte Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit der verschiedenen Gesteinsschichten würde zu einer großen Kostenersparnis führen. Zu diesem Zweck werden die Labordaten nach verschiedenen Lithologien getrennt. Danach erfolgt eine Unterteilung der Proben anhand des Porenraumes mithilfe von elektrischen Eigenschaften. Im nächsten Schritt wird die Wärmeleitfähigkeit der Gesteinsmatrix unter Berücksichtigung von Zementationsfaktor und Porenform (aspect ratio) ermittelt. Mit Modelrechnungen (Inklusion-Model) ist es nun möglich den Zusammenhang von elektrischen Eigenschaften bzw. der Kompressionswellengeschwindigkeit mit der Wärmeleitfähigkeit zu korrelieren. Diese berechneten Regressionslinien stellen die Grundlage für die Erstellung eines „Wärmeleitfähigkeits-Log“ im Bohrloch dar. Am Beispiel der kontinentalen Tiefbohrung in Deutschland werden die Modelrechnungen für die Lithologien Granit/Gneis und Basalt angewandt und mit den gemessenen Daten der Wärmeleitfähigkeit verglichen. Dabei zeigt die Korrelation der Kompressionswellengeschwindigkeit mit der Wärmeleitfähigkeit eine sehr gute Übereinstimmung. Mithilfe des elektrischen Widerstandes kann nur die Lithologie Granit/Gneis ausreichend beschrieben werden, bei Basalt führt die Regression zu erhöhten Ergebnissen. Zum Vergleich der berechneten Regressionen (aus Sonic- bzw. Resitivity-Log) wird eine „Multiple Linear Regression“ verwendet, bei der die Wärmeleitfähigkeit mithilfe von verschiedenen Logs ermittelt wird. In einem weiteren Kapitel wird die Wärmeleitfähigkeit anhand des Geometrischen-Mittel-Modells berechnet. Dabei wird der Porenraum über das Neutron-Log ermittelt und eine stark variierende Kurve ist das Ergebnis. Am besten kann die Wärmeleitfähigkeit mit der Kompressionswellengeschwindigkeit und der Multiplen Linear Regression berechnet werden. Alle Modelle haben aber grundsätzlich das Problem die Anisotropie der einzelnen Lithologien zu erfassen, da diese zu einer großen Bandbreite der gemessenen Wärmeleitfähigkeitsdaten führt.
Titel in ÜbersetzungPetrographisch kodiertes Modellieren der Wärmeleitfähigkeit
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Gegenhuber, Nina, Mitbetreuer (intern)
  • Schön, Juergen, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung18 März 2016
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2016

Bibliographische Notiz

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Schlagwörter

  • Wärmeleitfähigkeit
  • Modellberechnungen

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