A petrographic-coded model - Derivation of relationships between thermal and other physical rock properties

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Organisationseinheiten

Abstract

Wärmeleitfähigkeit ist eine der Haupteigenschaften von geothermischen und anderen geologischen und geophysikalischen Anwendungen. Da sich das Messen der Wärmeleitfähigkeit im Bohrloch schwierig gestaltet, sind meist nur Laborwerte vorhanden. Daher könnte die Kenntnis von einer Korrelation zwischen Wärmeleitfähigkeit und anderen petrophysikalischen Eigenschaften (Kompressionswellengeschwindigkeit, Widerstand, Dichte), die im Bohrloch messbar sind, diese indirekt liefern. Die Analyse von experimentellen Daten zeigen klar, dass diese Korrelationen zwischen Wärmeleitfähigkeit und Kompressionswellengeschwindigkeit oder Dichte sehr komplex sind und durch die kontrollierenden Parameter zum Teil gegensätzliche Effekte hervorgerufen werden. Drei Haupteinflüsse wurden erkannt: -Mineralzusammensetzung oder Gesteinstyp -Poren oder Bruch - Volumen -Poren oder Bruch-Geometrie Um diese Einflüsse wiederzugeben wurde ein modulares Konzept für ein Model entwickelt. Dieses umfasst zwei Schritte und ist auf den Zusammenhang zwischen Wärmeleitfähigkeit und Kompressionswellengeschwindigkeit fokussiert. Schritt 1: Modellieren der Mineralzusammensetzung - kontrolliert den Gesteinstyp Schritt 2: Modellieren oder Einfügen der Brüche und Poren mit zwei Modelltypen. Um die Poren, Brüche,… zu modellieren wurden zwei Modelle entwickelt. Das erste ist ein Inklusion-Model und das zweite ein einfacheres „Defekt-Model“. Beide können die zwei Haupteinflussfaktoren auf die Korrelationen wiedergeben: Mineralzusammensetzung und Brüche/Poren. Diese Modelle wurden weiters auf unterschiedliche Gesteinstypen (magmatische/metamorphe Gesteine, Sandstein, Karbonate) angewandt. Das Ergebnis ist eine „petrographisch kodierte thermische Parameter Abschätzung“. Die Anwendung der Korrelationen auf Bohrlochmessungen resultiert in einem „Wärmeleitfähigkeitslog“. Die Korrelation zwischen Wärmeleitfähigkeit und Dichte scheint relativ simpel, aber hat ein grundsätzliches Problem: Wärmeleitfähigkeit hängt stark von Poren und Bruch- Formen und von der Porosität ab. Dichte hingegen ist nur von der Porosität abhängig. Daher kann die Dichte nicht den Einfluss der internen Gesteinsgeometrie wiedergeben. Zusätzlich wurde der elektrische Widerstand für Karbonate betrachtet. Verglichen mit der Wärmeleitfähigkeit kann der Widerstand nicht den Einfluss der komplexen Mineralzusammensetzung widerspiegeln. Daher funktioniert diese Korrelation nur bei einem vorgegebenen Gesteinstypen (hier: Karbonate). Spezifische Modelle für die Berechnung der Anisotropie der Wärmeleitfähigkeit und eine verbesserte Methode zur Bestimmung der Wärmeproduktion des integralen Gammalogs wurden entwickelt. In einem zusätzlichen Kapitel wurde die Berechnung der radiogenen Wärmeproduktion bewertet und eine neue Gleichung – ebenfalls mit dem „petrographisch kodierten Konzept“- entwickelt und getestet.

Details

Titel in ÜbersetzungEin petrographisch kodiertes Model - Ableitung von Zusammenhängen zwischen thermischen und anderen physikalischen Gesteinseigenschaften
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Börner, Frank, Beurteiler B (extern), Externe Person
  • Schön, Juergen, Beurteiler A (intern)
StatusVeröffentlicht - 2011