THMC Bohrlochmodellierung
Mod-1: THMC-Modellierung der Bohrung im Nah- und Fernfeld
Die hydraulische Modellierung der Dichtigkeitsversuche aus dem COBRA-Projekt zeigt, dass der Fluidtransport im experimentellen Setup unter Annahme eines präferentiellen Fließpfads zwischen Zementkern und Stahlrohr sehr genau nachgebildet werden kann. Über die Zeitspanne des modellierten Dichtigkeitsversuchs kann der innere Bereich des Zementkerns als undurchlässig angesehen werden, während der präferentielle Fließpfad durch eine gewisse Porosität, Permeabilität und Dicke gekennzeichnet ist. Auf Basis dieses Konzeptmodells kann der Fluidtransport von der unteren in die obere Kammer des Versuchsaufbaus durch das Darcy-Gesetz mit hoher Genauigkeit simuliert werden. Der entwickelte Code wurde mittlerweile außerdem erfolgreich an einer experimentellen Sequenz mehrerer aufeinanderfolgender Dichtigkeitstests sowie an einem realen Felddatensatz getestet.
|
Durchflussautoklav aus dem COBRA-Projekt (a) mit technischer Zeichnung (b) sowie vereinfachtem Schema des experimentellen Aufbaus (c). Für die hydraulische Modellierung der durchgeführten Dichtigkeitstests lieferte das in (d) veranschaulichte Konzeptmodell „Darcy 2“ die höchste Übereinstimmung zwischen experimentellen und simulierten Daten. |
|
|
Simulation einer experimentellen Sequenz mit drei aufeinanderfolgenden Drucktests mithilfe des in Abbildung 1d dargestellten Konzeptmodells. |
Schematischer Versuchsaufbau des modellierten Autoklaven-Langzeitexperiments. Die nach dem Experiment entnommene Zementkernprobe lässt eine ausgeprägte Alterationsfront von ungefähr 2 bis 10 mm Breite erkennen. |
Auf Basis der abgeschlossenen hydraulischen Modellierung laufen momentan Arbeiten zur hydraulisch-chemischen Modellierung eines Autoklaven-Langzeitexperiments mithilfe des Programmcodes Retraso-CodeBright. Ziel der Simulationen ist es, die Prozesse im Gesamtsystem Stahl-Zement-Gestein-Wasser-CO2 im Detail zu analysieren und zu verstehen. So sollen sowohl die gewonnenen hydrochemischen Daten als auch die Ausbreitung der Alterationsfront an den Zementkernproben möglichst genau nachgebildet werden. Mithilfe eines eindimensionalen Ansatzes wird bei der hydraulisch-chemischen Modellierung ebenfalls ein präferentieller Fließpfad zwischen Zementkörper und Stahlrohr berücksichtigt.