Beschreibung
Porenfluiddruck oder kurz Porendruck ist ein integraler Parameter der mechanischen Integrität der Erdkruste, die oft als Effektivspannung, also der Differenz zwischen Spannungen und Porendruck, zusammengefasst wird. Effektivspannung und Porendruck sind maßgeblich für das Verständnis vieler geologischer Prozesse, wie zum Beispiel Fluidbewegungen, Sedimentkompaktion oder Störungsbewegungen und Erdbeben. Auch im Kontext der Energiewende spielen Effektivspannung und Porendruck eine große Rolle, da die sichere und effektive Erschließung von Georeservoiren zur geothermischen Nutzung und zur Speicherung von Wasserstoff oder CO2 entscheidend von Porendruck und Spannungen im Untergrund abhängen. Spannungsdaten werden global in der World Stress Map (WSM) gesammelt, qualitätsbewertet und veröffentlicht. Porendruckdaten werden hauptsächlich in Tiefbohrungen erhoben, es fehlt jedoch eine qualitätsbewertete Datenbank, die globale Porendruckdaten aus Tiefbohrungen öffentlich zur Verfügung stellt, um die Effektivspannung und somit auch die mechanische Integrität des Untergrunds quantifizieren zu können. Daher soll eine globale Datenbank für Porendruckdaten, World Pressure Map genannt, entwickelt werden. Die Datenbank soll über die Infrastruktur der WSM öffentlich zugänglich gemacht werden, um eine langfristige
Bereitstellung von Porendruckdaten zu gewährleisten. Die World Pressure Map wird mit verfügbaren Porendruckdaten aus ICDP-Bohrungen sowie öffentlichen und veröffentlichten Datensätzen aus Europa, Australien und den USA, aber auch anderen Regionen der Erde, initiiert. Hierzu wird ein global anwendbares Schema zur Qualitätsbewertung von Porendruckdaten, insbesondere Druckaufbaumessungen aus Formations- und Produktionstests und Zuflüssen während des Bohrens, sowie Spülgassignaturen im Kontext der Bohrspülungsdichte, entwickelt. In der Porendruckvorhersage hat sich außerdem die Beziehung zwischen geophysikalischen Eigenschaften von Tonsteinen und der vertikalen Effektivspannung (Differenz zwischen Vertikalspannung und Porendruck) als verlässliches Vorhersagetool herausgestellt, insbesondere, wenn keine Porendruckmessungen zur Verfügung stehen. Diese Methodik ist bisher jedoch eine Expertenaufgabe. Die World Pressure Map bietet nun erstmalig die Gelegenheit die Beziehung zwischen geophysikalischen Eigenschaften von Tonsteinen und qualitätsgewichteter vertikaler Effektivspannung weltweit zu untersuchen und zu vergleichen. Hiermit wird eine globale Wissensbasis geschaffen, die Porendruckvorhersage auch jenseits des Expertentums ermöglichen kann. Ein weiterer Schlüsselaspekt der World Pressure Map ist der Aufbau eines Netzwerks aus Porendruckexperten, das die Entwicklung der geplanten Datenbank und der Qualitätskriterien fachlich begleitet und auch über die Projektlaufzeit hinweg als World Pressure Map Team die Datenbank stetig erweitert und deren Nutzung verbreitet und bewirbt.
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Pore fluid pressure or simply pore pressure is a key parameter to describe the mechanical integrity of the Earth’s subsurface, which is often described by the difference between stress and pore pressure (effective stress). Effective stress and pore pressure drive many geological processes, such as fluid migration, sediment compaction, fault slip and seismicity. In the context of mastering the energy transition, a quantification of effective stress and pore pressure, also plays a key role to safely explore, drill and operate reservoirs for geothermal energy applications or hydrogen and CO2 storage. Stress orientation and more recently also stress magnitude data are collected, quality-ranked and stored in the World Stress Map (WSM) database. The missing building block in order to describe effective stress is a compilation of pore pressure data, which are available from deep drillings. However, a public and quality-ranked global database for this parameter is missing, despite the obvious significance of pore pressure for fundamental geoscientific research questions and subsurface operations. This proposal therefore aims to develop a global database for pore pressure magnitude data. The database will be made publicly available through the
existing WSM services to ensure long-term availability as a key future resource for a broad community. The resulting “World Pressure Map”
database is going to be initiated with publicly available datasets from drilled ICDP wells and published and public datasets from Europe, Australia and the USA, but also other parts of the World. A globally valid quality ranking scheme for pore pressure magnitude data, such as pressure build up during production and formation testing and well control situations (kicks and influxes) and combinations of mud gas and measured pressures within the wellbore is planned to be developed based on these datasets. Relationships between geophysical properties of shales (in particular seismic and sonic velocity, short: shale velocity) and vertical effective stress (difference between vertical stress and pore pressure) have been proven useful to predict pore pressure in areas, where no pore pressure measurements are available, but the derivation of these relationships usually remains an expert task. A global and quality-ranked pore pressure magnitude database offers the first-time opportunity to investigate and compare quality-weighted relationships between vertical effective stress and shale velocity on a global scale and to provide a basis for first order pore pressure predictions by the non-expert. A key aspect of the proposed research project is to build a peer network group from both academic and industrial pore pressure and geomechanics communities to support the project with local geological/geomechanical expertise and to advocate the usage and extension of a World Pressure Map database and anticipated quality ranking scheme in the relevant scientific and industrial communities.