Änderung der petrophysikalischen Eigenschaften von Sandsteinen unter dem Einfluss von superkritischem CO2 (scCO2)

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Der sichere Einschluss von CO2 in Speicherhorizonten wie tiefliegenden salinaren Aquiferen erfordert genaue Kenntnisse der Änderungen geologischer, mineralogischer, physikalischer und chemischer Parameter nach der Injektion von superkritischem CO2. Hierzu werden repräsentative Buntsandsteinproben der Hessischen Senke zunächst petrophysikalisch/mineralogisch klassifiziert und anschließend den Druck- und Temperaturbedingungen eines tiefliegenden Aquifers (>1000m) ausgesetzt. Nach Reaktionszeiten von Tagen bis Wochen werden der Phasenbestand qualitativ und quantitativ (XRD; Rietveld) bestimmt und die petrophysikalischen Parameter Dichte, Porosität, Permeabilität, elektrische Impedanzspektroskopie (IS) und Spektrale Induzierte Polarisation (SIP) an den behandelten Proben gemessen. Änderungen der Porengeometrie, die durch Lösung oder Ausfällung von Mineralien bedingt wurden, können so mit zwei unabhängigen Verfahren (Permeabilität, Elektrik) erkannt werden. Chemische Veränderungen der Proben werden mittels Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) sondiert, Änderungen im Chemismus des salinaren Porenfluids durch Chromatographie. Parallel hierzu werden die Stabilität von Mineralphasen und die Kinetik der Lösung und Abscheidung von Mineralsubstanz untersucht. Diese Daten können für Modellierungen, für das elektrische Monitoring von Fluid/Gesteinswechselwirkungen, sowie von Rissbildung und Porengeometrieänderungen in Buntsandsteinen genutzt werden.