Completion Integrity

Ziel des Projektes ist es, die Risiken der Untergrund-Wasserstoffspeicherung seitens der Komplettierung zu benennen, die vorherrschenden Mechanismen zu beschreiben und relevante Parameter in wassergesättigten Zementen unter Wasserstoffdruck zu quantifizieren. Wasserstoff diffundiert schnell in diversen Materialien, kann sich dort einlagern, reagieren und zu Veränderungen führen, die etwa im Falle von Stahl als Wasserstoffversprödung bekannt sind. Über das Verhalten von Wasserstoff in Zement ist bislang weniger bekannt, insbesondere bei Vorhandensein von Formationswasser. Unter diesen Bedingungen entsteht eine fluide Phasengrenze, die in engen Poren die Ausbildung eines sogenannten Kapillardruckes zur Folge hat. Dieser Kapillardruck kann je nach Benetzung der inneren Porenwände eine zusätzliche Sicherheit gegen den Durchbruch von freiem Gas darstellen und wird in einem entsprechenden Teststand bestimmt. Wird dieser Differenzdruck gasseitig überschritten, verschiebt sich die Phasengrenze, reißt auf und freies Gas bewegt sich durch die Poren. Die Beschreibung und Quantifizierung der zugrunde liegenden Mechanismen ist Gegenstand des zentralen AP 2. Die Größenordnung der hier gefundenen Kapillardrücke konnte in AP 3 über die Bestimmung der Grenzflächenspannung und des Kontaktwinkels bestätigt werden. Abschließend werden die Daten zur Diffusion von Wasserstoff in Porenwasser in Berechnungsmodellen eingesetzt, um Verluste durch die Komplettierung abschätzen zu können.