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Auf Initiative des Instituts für Erdöl-/Erdgastechnik (Professor Dr.mont. Günter Pusch) und des Institutes für Geophysik der TU Clausthal (Professor Dr. Jürgen Fertig) wurden mit Mitteln des Landes Niedersachsen und des Bundes ein 225 kV Röntgentomograph und ein sieben MHz Kernspinresonanztomograph angeschafft.
Die beiden Großgeräte werden zukünftig im Clausthaler Gesteinstomographielabor zur Untersuchung der Porosität und der Porenströmungsprozesse in (erdöl- und erdgasführenden) Gesteinen eingesetzt. Solche Untersuchungen sind für die Beurteilung der Förderbarkeit von Erdöl und Erdgas aus einer Lagerstätte von hoher Bedeutung.
Vereinfacht gesprochen ist das erdöl- oder erdgasführende Speichergestein eine Art "Schwamm", und bei vielen sehr kleinen Poren ist die Permeabilität eine andere als bei relativ gesehen einigen größeren. Einsichten über die Porosität eines Gesteins erlauben eine Prognose über die Förderbarkeit aus der Lagerstätte. Mit dieser Anlage können Gesteinskerne bis zu einem Durchmesser von zwanzig Zentimetern und einem Meter Länge axial und transversal mit einer Auflösung bis hinunter zu fünfzig Mikrometern gescannt und anschließend über eine Auswertesoftware auch am Bildschirm dargestellt, visualisiert werden. An kleinkalibrigen Kernen können darüber hinaus die Sättigung der Gesteine mit Fluiden (Gasen und Flüssigkeiten) und Fluidbewegungen detektiert werden.
Der 225 kV Röntgentomograph ist doppelt so stark wie das Röntgengerät des Mediziners und arbeitet nach dem gleichen Grundprinzip. So wie die dichteren Knochen mehr Photonen des Röntgenstrahles absorbieren als das weiche Gewebe, die Knochen auf einem Röntgenbild also hell erscheinen, so lassen die Porenräume mehr Röntgenstrahlen durch als das dichte Gestein. Da nun mit dem Clausthaler Gesteinstomograph die Probe mehrfach aus unterschiedlichen Winkeln vermessen wird, kann aus der detektierten Absorptionsrate ein dreidimensionales Bild des Gesteinsinneren erzeugt werden. So werden die Gesteine "durchleuchtet" und geben ihre innere Struktur preis.
Der sieben MHz Kernspinresonanztomograph wird zur Bestimmung des Fluidgehaltes eines Gesteins, insbesondere des Wasserstoffgehaltes eingesetzt. Als Untersuchungsmethode dient die NMR-Relaxometrie. Bei Atomkernen mit einer ungeraden Anzahl von Protonen zu Neutronen besitzen diese Kerne ein magnetisches Moment, die sich in einem äußeren angelegten magnetischen Feld parallel oder antiparallel ausrichten. Wird dieses magnetische Moment nun durch einen hochfrequenten Puls ausgelenkt, so "kreiseln" (präzidieren) sie um die Feldrichtung des angelegten Magnetfeldes und kehren unter Abgabe von Energie in die Ausgangsstellung zurück. Diese Signale sind gewissermaßen ein "Fingerabdruck" der in den Hohlräumen eingeschlossenen Fluide. Sie erlauben die Bestimmung der Fluidsättigung der Gesteine.
Das Clausthaler Gesteintomographielabor wurde unter strengen Sicherheitsvorkehrungen errichtet, eine Raumabschirmung mit Stahlbeton, Barytbeton und Bleifolien verhindert den Austritt der starken Röntgenstrahlung während der Untersuchung in die umgebenden Räume, so daß das Bedienungspersonal einem Wert in Höhe von einem Milli-Sievert pro Jahr ausgesetzt wird. Die natürliche Strahlung beträgt, je nach Gegend verschieden, zwischen einem und drei Milli-Sievert pro Jahr.
Um für eine gute Auslastung der Anlage zu sorgen, betreibt das ITE das Gesteinstomographielabor gemeinsam mit den Instituten für Geophysik und Geologie. Mit der Bundesanstalt für Geo- und Raumwissenschaften ist eine Kooperation beschlossen, die der Bundesanstalt eigene Forschungsarbeiten an der Anlage ermöglicht.
Professor Pusch zu den Zielsetzungen: "Nach einer Anfangsphase, in der wir Anwendungserfahrung sammeln wollen, bieten wir die Röntgen- und Kernspinresonanztomographie auch als Dienstleistung der Industrie an, um Kernstrecken von Explorations- und Produktionsbohrungen nach Homogenität bzw. Porosität und an ausgewählten Abschnitten nach Permeabilität zu untersuchen." Der Prorektor für Forschung und Hocschulentwicklung, Professor Dr.-Ing. Hans-Peter Beck beglückwünschte die beteiligten Institute zum Erwerb dieser Anlage. Sie unterstreiche die Spitzenposition der TU Clausthal in der Einwerbung von Drittmitteln, wie es das DFG-Ranking aus dem Oktober 1998 ergeben hatte.
Kerne mit ungerader Anzahl Protonen und Neutronen besitzen magnetische Momente, die beliebig im Raum ...
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Ein wertvolles Gerät zur Beurteilung der Eigenschaften einer Erdöllagenstätte. Dr.-Ing. Rüdiger Meyn ...
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Merkmale dieser Pressemitteilung:
Geowissenschaften
überregional
Forschungsprojekte
Deutsch
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