Original paper

Petrophysical and sedimentary petrographic characterisation of the Bückeburg Formation (German Wealden) in the geothermal well Groß Buchholz Gt-1 (Hanover, Germany)

Hübner, Wiete; Hunze, Sabine; Baumgarten, Henrike; Orilski, Judith; Wonik, Thomas

Abstract

Sediments of the Bückeburg Formation (German Wealden, Berriasian, Early Cretaceous) were drilled at depths between 1145 m and 1335 m in the geothermal well Groß Buchholz Gt-1 (Hanover, Germany). In order to assess their suitability as a potential storage horizon for geothermal purposes, they were characterised in terms of their petrophysical and sedimentary petrographic properties, based on downhole logging and core analysis. More than 100 samples were taken for laboratory analyses from an approximately 14.5 m cored section, consisting of sandstone and mudstone/siltstone. Nine sidewall cores were also cut. In addition to standard petrophysical measurements (porosity, permeability, seismic velocity), computed tomography, nuclear magnetic resonance, scanning electron microscopy/energy-dispersive X-ray spectroscopy and thin section investigations were performed. Five clusters were identified by means of cluster analysis of the downhole logs and characterised using laboratory testing. The sandstones range from highly to moderately porous (22-7 %): The highly porous sidewall cores are characterised by large, well-connected pores and corresponding very high permeability; cemented sandstones display moderate porosity and permeability. Fine sandstone and/or mudstone intercalations/interlayers of negligible porosity and permeability were encountered between the sandstones. An initial assessment indicates that this provides sufficient transmissibility to allow energy-efficient utilisation of the formation. The "Wealden sandstones" at the site in Hanover may therefore be exploited as potential intermediate storage.

Kurzfassung

In der Geothermiebohrung Groß Buchholz Gt-1 (Hannover) wurden Sedimente der Bückeburg-Formation (Wealden, Berrias, Unterkreide) in einer Teufe von 1145-1335 m erbohrt. Um ihre Eignung als potentieller Speicherhorizont für die geothermische Nutzung zu beurteilen, wurden sie, basierend auf Bohrloch- und Kernmessungen, gesteinsphysikalisch und sedimentpetrografisch charakterisiert. Aus einem ca. 14,5 m langen Kernmarsch, bestehend aus Sandsteinen und Ton-/Schluffsteinen wurden zur Laboranalyse über 100 Proben entnommen. Außerdem liegen neun Seitenwandkerne vor. Neben gesteins physikalischen Standardmessungen (Porosität, Permeabilität, seismische Geschwindigkeit) wurden Computertomografie, Kernspinresonanz, Rasterelektronenmikroskopie/Energiedispersive Röntgenspektroskopie und Dünnschliffuntersuchungen durchgeführt. Mittels Clusteranalyse der Bohrlochmessungen wurden fünf Cluster bestimmt und diese durch Laboruntersuchungen charakterisiert. Die Sandsteine des Wealden decken ein Spektrum von hoch bis mäßig porös (22-7 %) ab: Die hoch porösen Seitenwandkerne sind durch große, gut miteinander in Verbindung stehende Poren und dementsprechend sehr hohe Permeabilität gekennzeichnet; zementierte Sandsteine weisen mäßige Porosität und Permeabilität auf. Zwischen den Sandsteinschichten wurden feinschichtige Wechsellagerungen zwischen Sand- und Tonsteinschichten bzw. Tonsteine angetroffen, deren Porosität und Permeabilität vernachlässigbar ist. Daraus ergibt sich nach erster Abschätzung eine Transmissibilität, die eine energieeffiziente Nutzung der Formation ermöglichen kann. Demnach können die Sandsteine des Wealden am Standort Hannover als potenzieller Zwischen speicher horizont fungieren.

Keywords

wealdennorth german basinsandstonegeothermal wellwell loggingcluster analysispetrophysics