Petrographisch kodierte Korrelationen in der Petrophysik

Petrophysik ist die Wissenschaft der physikalischen Eigenschaften von Gesteinen, deren experimentelle und theoretische Ableitung sowie ihre Korrelationen. Petrophysikalische Anwendungen sind in unterschiedlichen geowissenschaftlichen, erdölgeologischen und geotechnischen Bereichen wichtig. Daher ist eine systematische Studie unterschiedlicher Parameter und Einflussfaktoren mit einer daraus resultierenden Matrix, in der alle Informationen für weitere Anwendungen zusammengefasst sind, von großem Interesse. Diese Projekt soll eine systematische Studie für ein petrographisch kodiertes Model Konzept darstellen und der Einflussfaktoren auf petrophysikalische Eigenschaften. Innerhalb des Projektes soll eine Ferrofluid basierende Methode angewandte werden, die die Bestimmungder Anisotropie des Porenraumes ermöglich. Daher werden petrophysikalische Eigenschaften (elektrische und elastische Eigenschaften, Porosität und Permeabilität, Wärmeleitfähigkeit) im Labor bestimmt. Für die systematische Evaluierung werden zusätzlich die Mineralzusammensetzung bestimmt und CT sowie SEM Messungen durchgeführt um die Ergebnisse verifizieren zu können. Der erste Teil des Projektes wird die Feldarbeit in Österreich sein, sowie danach die Probenaufbereitung und die Bestimmung der Richtung der Poren mit der Ferrofluid Methode. Diese Methode soll zusätzlich innerhalb des Projektes verbessert und evaluiert werden. Die anderen petrophysikalischen Eigenschaften werden interpretiert und ein petrographischer Kode erstellt. Das Ergebnis wird ein vertiefendes Verständnis der Einflüsse der einzelnen Eigenschaften. Der Zusammenhang zwischen physikalisch definiteren Modeltypen und dem petrographischen Kode sollen weiter erforscht werden und stärker physikalisch durch mixing Regeln für das Ausgangsmaterial verbessert werden. Die Kombination der neuen Erkenntnisse mit einer Standard Formation Evaluation für eine bessere Interpretation und erweiterte Ergebnisse aus Bohrlochdaten steht ebenfalls am Ende der Projektzeit. Heutzutage haben sich die Anforderungen an die Petrophysik verändert. Gebraucht wird ein gutes Verständnis unterschiedlicher Eigenschaften und einer systematischen Matrix, in der unterschiedliche Geowissenschafter eine schnelle Idee der Einflussfaktoren auf diese bekommen. Ein verbessertes Verständnis und daraus bessere Korrelationen werden in einer verfeinerten Anwendung resultieren. Das Ergebnis wird eine einzigartige systematische Zusammenfassung der Einflussfaktoren auf die einzelnen Eigenschaften, vor allem hinsichtlich der Orientierung des Porenraumes sowie des petrographischen Kodes.

Jede Risikoanalyse und Machbarkeitsstudie vor z.B. einem neuen Tunnel- oder Geothermie- Projekt benötigt Eingangsdaten zu den Gesteinseigenschaften im Untergrund. Zu diesem Zweck wurde eine systematische petrophysikalische Datenbank erstellt, die nun für eine Vielzahl von Anwendungen in den Geowissenschaften und der Geotechnik zugänglich ist. Die Datenbank enthält umfassende Informationen über Dichte, Porosität und Gasdurchlässigkeit sowie elektrische, magnetische, thermische, radiometrische und elastische Eigenschaften von mehr als 150 sedimentären, metamorphen und plutonischen Gesteinen aus den Ostalpen und den umliegenden Becken in Österreich. CT-Tomographie sowie optische und Elektronenmikroskopie wurden eingesetzt, um Informationen über das Volumen, die Orientierung und die innere Oberfläche der Poren in den Gesteinen zu erhalten. Statistische Analysen ergaben für bestimmte Gesteine klar definierte Zusammenhänge von richtungsabhängigen und nicht-richtungsabhängigen petrophysikalischen Parametern, die mit spezifischen Eigenschaften des Porenraumes und seiner Anisotropie zusammenhängen.Ein entscheidender Faktor ist die bevorzugte Ausrichtung von Mineralien und Poren im Gestein. Die geometrische Anordnung von Mineralkörnern steuert elastische und thermische Eigenschaften, während elektrische Eigenschaften und Gasdurchlässigkeit durch die geometrische Anordnung der Poren bestimmt werden. Das Mineralgefüge und das Porengefüge können jedoch unterschiedliche Orientierungen haben. Magnetische Messungen von Proben vor und nach der Imprägnierung mit einer magnetischen Ferroflüssigkeit ermöglichten die Unterscheidung der beiden Gefüge. Die neuen Erkenntnisse ermöglichen eine genauere und aussagekräftigere Vorhersage des physikalischen Gesteinsverhaltens im Untergrund aus Labor- und Bohrlochmessungen.