Eine Laborstudie über Fehlergleiten, das durch direkte und indirekte Injektion von Fluid in einen Fehler verursacht wird: Implikationen für induzierte Seismizität in EGSs

Erweiterte geothermische Systeme (EGSs), die durch hydraulische Stimulation entwickelt wurden, sind vielversprechend zur Nutzung von petrothermaler Wärme, indem die Fluidwege in niedrigpermeablen geothermischen Reservoirgesteinen verbessert werden. Allerdings kann die Injektion von Fluid in den Untergrund potenziell große seismische Ereignisse verursachen, indem bestehende Fehler reaktiviert werden, was ein erhebliches Hindernis für EGSs darstellt. Das Management der injektionsinduzierten Seismizität ist daher entscheidend für den Erfolg von EGSs. Während der hydraulischen Stimulation eines EGS kann Flüssigkeit in eine Fehlerzone oder in die Gesteinsmatrix injiziert werden, die bestehende Fehler in der Nähe des Injektionsbrunnens enthält. Die Unterschiede in den hydromechanischen Reaktionen zwischen der Fluidinjektion in einen Fehler und in die angrenzende Region wurden bislang nicht im Detail untersucht. Hier führten wir triaxiale Fluidinjektionsexperimente durch, bei denen Fluid direkt und indirekt in einen Fehler in Granitgesteinsproben injiziert wurde, um die unterschiedlichen hydromechanischen Reaktionen zu analysieren und die injektionsinduzierten seismischen Ereignisse in beiden Fällen zu schätzen. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass neben der direkten Injektion von Fluid in einen kritisch belasteten Fehler auch die Injektion in nahezu intakten Granit in der Nähe des Fehlers injektionsinduzierte seismische Gefahren verursachen könnte, da der hohe Fluiddruck erforderlich ist, um neue Risse in der Granitmigel zu erzeugen. Es ist daher wichtig, bestehende Fehler innerhalb engmaschiger Reservoirs sorgfältig zu identifizieren, um zu vermeiden, dass Fluid in deren Nähe injiziert wird. Darüber hinaus sollten, sobald zuvor unbekannte Fehler während der hydraulischen Stimulation ermittelt werden, sofort geeignete Stillhalte-Strategien umgesetzt werden, um seismische Risiken zu mindern. Dieser Artikel ist Teil des Themenhefts 'Induzierte Seismizität in gekoppelten Untergrundsystemen'.