Petrophysical Characterisation of Posidonia Shale (Lias Epsilon)

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Organisationseinheiten

Abstract

Im Gegensatz zu konventionellen Gesteinsproben unterliegen die untersuchten Shale-Proben signifikanten Materialveränderungen (Bildung von Mikrorissen, Desintegrität), die aufgrund der Probennahme, der Lagerung und/oder Experimenten hervorgerufen werden, solange keine adäquaten Gegenmaßnahmen gesetzt werden. Das Ziel meiner Master Thesis ist, die für die Messungen erforderlichen Gegenmaßnahmen zu entwickeln sowie die wichtigsten Laborparameter zu bestimmen, die das Verhalten des Gesteinstyps kontrollieren. Das Untersuchungsmaterial war der Posidonienschiefer (Lias, Epsilon) aus Süddeutschland, an dem 16 unterschiedliche Messmethoden durchgeführt wurden. Meine Untersuchungsergebnisse zeigen, dass die Verlinkung von Standardmethoden mit weiterführenden Messmethoden (z.B. micro-CT und FESEM) für ein ausreichendes Verständnis hinsichtlich der Nanostruktur unumgänglich ist. Diese Methoden sind jedoch nur anwendbar, wenn aufgrund des komplexen Materialverhaltens der Shale Proben (zB. extrem niedrige Permeabilität, Stratifizierung, mineralische Zusammensetzung, Desintegrität der Proben) eine zielführende Adaption erfolgt. Die Porosität wurde mittels sechs unterschiedlichen Messmethoden bestimmt, verglichen, detailliert analysiert und diskutiert. Im Rahmen dieser Arbeit habe ich eine Methode entwickelt, die die häufig auftretende Desintegration mittels einer adaptieren Schrumpfschlauchtechnik, die im Verbindung mit einer adäquaten Trocknungs- und Sättigungstechnik eingesetzt wird, verhindern soll. Im Fall von schwer zugänglichen Porensystemen konnte ich feststellen, dass die Porositätsbestimmung in wässrigen Medien lediglich unter Anwendung einer Drucksättigungstechnik zu einem adäquaten Messergebnis führte. Zu diesem Zweck wurde eine Testserie durchgeführt, an der sich zeigte, dass unter Anwendung der gravimetrischen Standardmethoden ohne gezielt gesetzte Gegenmaßnahmen im Gegensatz zur Porositätsbestimmung mit Helium eine 10 bis 25% geringere Porosität auftritt. Die Gaspermeabilitäten von Kernen, die parallel zur Schichtung erbohrt wurden, liegen zwischen 10E-14 und 10E-16 m2. Im Gegensatz dazu liegen die Werte bei normal zur Schichtung erbohrten Kernen im Bereich von 10E-17 bis 10E-19 m2. Ein wesentliches Untersuchungsergebnis ist, dass die Proben eine hohe Porosität von ca. 8-10% aufweisen. Im Zuge einer 3D Analyse basierend auf SEM-Bildern konnte eine niedrige Konnektivität nachgewiesen werden, die die hydraulisch ermittelten niedrigen Permeabilitäten erklären. Zusätzlich zu den Fließeigenschaften wurden Reife, Restwasser, organisches Material, Tonminerale usw. bestimmt. In manchen Kernen wurde bis zu 12% Illit und ca. 5% unreifes Kerogen dokumentiert, welche möglicherweise eine hydraulische Blockierung der Poren zur Folge haben.

Details

Titel in ÜbersetzungPetrophysikalische Charakterisierung des Posidonienschiefer (Lias Epsilon)
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung22 Mär 2013
StatusVeröffentlicht - 2013