Störungsanalyse und petrographisch-geomechanische Charakterisierung triassischer Siliziklastika des CO2-Speicherstandortes Ketzin

Abstract

Diese Studie umfasst die Bewertung der mechanischen Gesteinsintegrität des CO2-Speicherkomplexes am Forschungsstandort Ketzin sowie der Störungsaktivität in dieser Region. Aufgrund einer heterogenen, frühdiagenetischen Zementierung bestehen enorme Festigkeitskontraste in den Sandsteinen der Stuttgart-Formation (Reservoir), was eine Spannungsanisotropie bewirkt. Die Störungs-Spannungs-Analyse zeigt eine deutlich höhere Störungsaktivität in kompetenten als in schwach konsolidierten Gesteinen, wobei im Umfeld der Speicherstruktur keine Störungsinteraktionen zu erwarten sind. Unter Annahme eines E-W orientierten Spannungsfeldes lassen sich einige aktive, offene Störungen feststellen, währenddessen bei N-S Orientierung die modellierten Störungen inaktiv sind bzw. als Fluidbarriere wirken. Infolge der CO2-Injektion wurde keine Änderung geomechanischer Eigenschaften und des Störungsverhaltens festgestellt. Der intakte oberste Abdecker (Rupelton) gewährleistet die nachhaltige CO2-Speicherung.

This study comprises the investigation of mechanical properties of reservoir and cap rocks of the CO2 storage complex at the Ketzin research site and the evaluation of the fault behavior in this region. Due to a heterogeneous, early diagenetic cementation mechanically tested sandstones of the Stuttgart Formation (reservoir) show a broad range of strength values causing distinct stress anisotropy. Results of the fault stress analysis indicate a higher fault activity in competent than in poorly consolidated rocks and reveal no meaningful fault interaction at regional scale. In case of an E-W oriented stress field a couple of active faults and fault segments may potentially provide fluid pathways in the region of Ketzin, while for N-S oriented stresses most faults may act as fluid barrier. An impact of the injected CO2 on the rock strength and fault behavior could not be observed. The intact Rupelian clay (Tertiary cap rock) provides a sustainable CO2 storage at the Ketzin site.