@phdthesis{Priegnitz2015,
  author    = {Priegnitz, Mike},
  title     = {Development of geophysical methods to characterize methane hydrate reservoirs on a laboratory scale},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-89321},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {X, 99},
  year      = {2015},
  abstract  = {Gashydrate sind kristalline Feststoffe bestehend aus Wasser und Gasmolek{\"u}len. Sie sind stabil bei erh{\"o}hten Dr{\"u}cken und niedrigen Temperaturen. Nat{\"u}rliche Hydratvorkommen treten daher an Kontinentalh{\"a}ngen, in Permafrostb{\"o}den und in tiefen Seen sowie Binnenmeeren auf. Bei der Hydratbildung orientieren sich die Wassermolek{\"u}le neu und bilden sogenannte K{\"a}figstrukturen, in die Gas eingelagert werden kann. Aufgrund des hohen Drucks bei der Hydratbildung k{\"o}nnen große Mengen an Gas in die Hydratstruktur eingebaut werden. Das Volumenverh{\"a}ltnis von Wasser zu Gas kann dabei bis zu 1:172 bei 0°C und Atmosph{\"a}rendruck betragen. Nat{\"u}rliche Gashydrate enthalten haupts{\"a}chlich Methan. Da Methan sowohl ein Treibhausgas als auch ein Brenngas ist, stellen Gashydrate gleichermaßen eine potentielle Energieressource sowie eine m{\"o}gliche Quelle f{\"u}r Treibhausgase dar. Diese Arbeit untersucht die physikalischen Eigenschaften von Methanhydrat ges{\"a}ttigten Sedimentproben im Labormaßstab. Dazu wurde ein großer Reservoirsimulator (LARS) mit einer eigens entwickelten elektrischen Widerstandstomographie ausger{\"u}stet, die das erste Mal an hydratges{\"a}ttigten Sedimentproben unter kontrollierten Temperatur-, Druck-, und Hydrats{\"a}ttigungsbedingungen im Labormaßstab angewendet wurde. {\"U}blicherweise ist der Porenraum von (marinen) Sedimenten mit elektrisch gut leitendem Salzwasser gef{\"u}llt. Da Hydrate einen elektrischen Isolator darstellen, ergeben sich große Kontraste hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften im Porenraum w{\"a}hrend der Hydratbildung und -zersetzung. Durch wiederholte Messungen w{\"a}hrend der Hydraterzeugung ist es m{\"o}glich die r{\"a}umliche Widerstandsverteilung in LARS aufzuzeichnen. Diese Daten bilden in der Folge die Grundlage f{\"u}r eine neue Auswerteroutine, welche die r{\"a}umliche Widerstandsverteilung in die r{\"a}umliche Verteilung der Hydrats{\"a}ttigung {\"u}berf{\"u}hrt. Dadurch ist es m{\"o}glich, die sich {\"a}ndernde Hydrats{\"a}ttigung sowohl r{\"a}umlich als auch zeitlich hoch aufgel{\"o}st w{\"a}hrend der gesamten Hydraterzeugungsphase zu verfolgen. Diese Arbeit zeigt, dass die entwickelte Widerstandstomographie eine gute Datenqualit{\"a}t aufwies und selbst geringe Hydrats{\"a}ttigungen innerhalb der Sedimentprobe detektiert werden konnten. Bei der Umrechnung der Widerstandsverteilung in lokale Hydrat-S{\"a}ttigungswerte wurden die besten Ergebnisse mit dem Archie-var-phi Ansatz erzielt, der die zunehmende Hydratphase dem Sedimentger{\"u}st zuschreibt, was einer Abnahme der Porosit{\"a}t gleichkommt. Die Widerstandsmessungen zeigten weiterhin, dass die schnelle Hydraterzeugung im Labor zur Ausbildung von kleinen Hydratkristallen f{\"u}hrte, die dazu neigten, zu rekristalliesieren. Es wurden weiterhin Hydrat-Abbauversuche durchgef{\"u}hrt, bei denen die Hydratphase {\"u}ber Druckerniedrigung in Anlehnung an den 2007/2008 Mallik Feldtest zersetzt wurde. Dabei konnte beobachtet werden, dass die Muster der Gas- undWasserflussraten im Labor zum Teil gut nachgebildet werden konnten, jedoch auch aufbaubedingte Abweichungen auftraten. In zwei weiteren Langzeitversuchen wurde die Realisierbarkeit und das Verhalten bei CO2-CH4-Hydrat Austauschversuchen in LARS untersucht. Das tomographische Messsystem wurde dabei genutzt um w{\"a}hrend der CH4 Hydrat Aufbauphase die Hydratverteilung innerhalb der Sedimentprobe zu {\"u}berwachen. Im Zuge der anschließenden CO2-Injektion konnte mithilfe der Widerstandstomographie die sich ausbreitende CO2-Front {\"u}berwacht und der Zeitpunkt des CO2 Durchbruchs identifiziert werden.},
  language  = {en}
}