Nutzbare Porosität


Nutzbare Porosität

Nutzbare Porosität wird als der Porenanteil der gesamt-Porosität eines Reservoirs (z. B. Grundwasserleiter) bezeichnet, der speichernutzbar (oder auch speicherwirksam) das gespeicherte Fluid bei Druckerniedrigung unter gravitativen Kräften ausschüttet:

n_s = \frac{V_{sp}}{V_{ges}}

wobei

Vsp ist das Porenvolumen, das bei Druckänderung entleert (oder wieder aufgefüllt) wird
Vges das betrachtete Gesamtgesteinsvolumen (siehe Porosität)

Hydrogeologen quantifizieren diese Druckänderung auch mit der abgeleiteten Höhenverringerung der Grundwasseroberfläche. Der nutzbaren Porosität wirken kapillare Kräfte im porösen Medium entgegen, der Anteil des sogenannten Haftwassers (typisch nf ) bleibt, ebenfalls als Porenanteil definiert, wassererfüllt zurück (vgl. Feldkapazität in der Bodenkunde). Dieser ist also als Reservoir im Sinne einer Exploration (Geologie) zunächst nicht nutzbar. Hierbei ist die nutzbare Porosität nicht mit der offenen, durchflusswirksamen oder effektiven Porosität zu verwechseln, die bei Stimulationen von Kohlenwasserstoffreservoiren zum Beispiel durch die Injektion von Säuren vergrößert wird um die Permeabilität der dann karbonatisch zementierten Formation zu erhöhen.

Grundsätzlich wird der Begriff "nutzbare Porosität" primär bei freien Grundwasserleitern angewendet, weil hier die elastischen Eigenschaften des Grundwasserleiters und die Kompressibilität des Wassers (diese Größen bestimmen die Speichereigenschaften eines gespannten Grundwasserleiters, siehe Speicherkoeffizient) meist vernachlässigbar sind und die effektive Porosität des wassergesättigten Boden in guter Näherung der nutzbaren Porosität entspricht. Trotz ihrer sehr hohen absoluten Porosität haben Tone eine sehr geringe nutzbare Porosität (ca. 2%), da aufgrund der geringen Korngröße der Tonminerale die kapillaren Kräfte das Porenwasser nicht aus dem Matrixverbund lassen. Bei Kiesen und Schottern treten kaum kapillare Kräfte auf und die nutzbare Porosität ist identisch mit der effektiven Porosität (20 - 35 %) vergleiche Tabelle 1.

Tabelle 1 Gesamtporositäten und nutzbare Porositäten der Korngrößen von Sedimenten [1]

Korngröße Gesamtporosität in % nutzbare Porosität in %
Ton über 50 unter 5
Schluff 50 bis 45 5 bis 15
Sand 45 bis 40 15 bis 35
Kies 40 bis 30 20 bis 35
Steine unter 30 unter 20

Einzelnachweise

  1. Arbeitshilfe zur Sanierung von Grundwasserverunreinigungen.

Weblinks

Literatur

  • Fetter, C.W. (1994): Applied Hydrogeology. Macmillan, New York
  • Castany, G. (1982): Principes et Méthodes de l'Hydrogéologie, Dunod, Paris

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