Wie gross ist das Potential des Opalinus-Tons für seine Nutzung „Play“ für shale-gas?
Als dichtes Gestein könnte ja der Opalinuston als Barriere für aufsteigende Kohlenwasserstoffe aus tieferen Formationen wirken. Mit Horizontalbohrungen und Fracs, resp. auch durch die Anlage von Kavernen für das geologische Tiefenlager könnten sich ja diese Kohlenwasserstoffe in den Hohlräumen aufkonzentrieren.
Die Antwort zu dieser Frage betreffend das Schiefergas1 bzw. Shale Gas Potenzial des Opalinustons ist eine Zusammenfassung des Berichts Leu & Gautschi (2012), der auf Verlangen in elektronischer Form abgegeben wird.
Das Schiefergas-Konzept für die Gasförderung
Schiefergas ist zur Hauptsache Methan, das sich im Mikroporenraum und adsorbiert an organischen Partikeln in tonigen Gesteinen befindet. Das Gas entsteht durch biogene oder thermogenetische Prozesse während der geologischen Versenkung und Aufheizung „in-situ“ im Gestein (Muttergestein). Ein Teil des Gases ist aus dem tonigen Gestein entwichen und in porösere, meist untiefer gelegene Gesteinsschichten migriert (klassische Gasvorkommen). Schiefergas ist der Gasanteil, der im dichten, feinkörnigen Gestein „hängen“ bleibt und ohne künstliche Stimulation normalerweise nicht entweichen kann. Bei den weltweit genutzten Schiefergasvorkommen handelt es sich durchwegs um in-situ generiertes Gas, nicht um von unten zugeströmtes Gas aus einem tiefer liegenden reiferen Muttergestein.
Das im dichten Tonschiefer gefangene Gas wird mit Bohrungen gefördert, wobei jedoch das Reservoir stimuliert werden muss. Um die Zuflussrate des Gases vom Gestein ins Bohrloch zu erhöhen, werden in der Anfangsphase sogenannte Hydro-Fracs durchgeführt. Dabei wird das Gestein durch Einpressen von Wasser mit Zusätzen (Gels und Stützmittel) unter hohem Druck schlagartig aufgeweitet, um die Wegsamkeit für das Gas zu erhöhen (auch Stimulation genannt). Für eine wirtschaftliche Förderung werden heute mehrere horizontal abgelenkte Bohrungen abgeteuft, die ab einer bestimmten Tiefe parallel in der Schiefergasschicht liegt.
Das Schiefergas-Potenzial des Opalinustons in der Nordschweiz
Der Opalinuston der Nordschweiz ist durch zwei Gesteinsparameter charakterisiert, die ungeeignet sind für eine zukünftige Schiefergasförderung. Weil der Opalinuston während seiner Versenkungsgeschichte das Gasfenster nicht erreicht hat (Maturitätswerte für das organische Material deutlich unterhalb des Gasfensters, s. Figur 58-1) ist es nie zu einer signifikanten Gasbildung gekommen. Die vorhandenen mineralogischen Analysen belegen zudem, dass die durchschnittlichen TOC-Werte im Bereich von 0.7% liegen, d.h. weit unterhalb einer ökonomisch interessanten Untergrenze (in der Regel deutlich höher als 1%, vgl. Burri et al. 2011). Es ist zudem zu erwähnen, dass der unterhalb des Opalinustons liegende Posidonienschiefer (Toarcien) zwar TOC-Werte von bis zu 10 Gew.% aufweisen kann, aber mit seinen maximal 5 – 10 m Mächtigkeit für eine wirtschaftliche Nutzung eindeutig zu dünn ist. Zudem ist auch seine Maturität im Bereich der geologischen Standortgebiete in der Nordschweiz wie beim Opalinuston zu gering. Beobachtungen in Tiefbohrungen der Nordschweiz und im Felslabor Mont Terri (Gasführung der Bohrspülung, Hydrofrac Tests im Rahmen von Spannungsmessungen, Gaskonzentration der Stollenluft beim Ausbruch) ergaben keine Hinweise auf eine erhöhte Gasführung des Opalinustons.
Das Potenzial des Opalinuston für eine kommerzielle Gasförderung ist gegen Süden und gegen die Westschweiz wahrscheinlich tendenziell grösser, da die Maturität bis ins Gasfenster zunimmt (Figur 58-1) und die TOC-Werte teilweise über 1.0% liegen.
Figur 58-1: Maturitätskarte des Übergangs Basis Opalinuston / Top Toarcien (aus Leu & Gautschi 2012). Die geologischen Standortgebiete der Nordschweiz sind grün umrandet.
Referenzen
Burri, P. Chew, K., Jung, R. & Neumann, V. (2011): The Potential of Unconventional Gas – energy bridge to the future. Swiss Bull. angew. Geol. 16/2, 3-55
Leu, W. & Gautschi, A. (2012): Das Shale Gas (Schiefergas)-Potenzial des Opalinustons in der Nordschweiz. Nagra Arbeitsbericht NAB 11-23.
1 Der Der Begriff Schiefergas entstammt der umgangssprachlichen Verwendung des Begriffs Schiefer für feinkörnige Sedimentgesteine in der Ton-/Siltsteinfraktion. Der Begriff Schiefer wird in der geologischen Fachsprache aber nicht mehr für feinkörnige, gut spaltbare Sedimentgesteine sondern nur noch als Sammelbegriff für metamorphe Gesteine verwendet. Letztere enthalten meist kein Gas mehr. Dennoch hat sich der Begriff Schiefergas auch in der Fachsprache durchgesetzt. Als weiterer Grund kann die wörtliche Übersetzung aus dem Englischen (Schiefergas = Shale Gas) angenommen werden. Gasschiefer werden heute neben Kohleflözgas (Coal Bed Methane) und Ölschiefern als „unkonventionelle“ Lagerstättentypen bezeichnet (Resource Plays).
