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Forschungsstelle
BFE
Projektnummer
SI/501536
Projekttitel
UNCONGEO - Assessment of the challenges associated with the occurrence of hydrocarbons for the development of geothermal energy in the Swiss Plateau

Texte zu diesem Projekt

 DeutschFranzösischItalienischEnglisch
Schlüsselwörter
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Kurzbeschreibung
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Schlussbericht
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Erfasste Texte


KategorieText
Schlüsselwörter
(Deutsch)

Jüngste Studien haben das Vorhandensein von Formationen, die Kohlenwasserstoffe (HC) erzeugen, im tiefen Untergrund des Schweizer Mittellandes aufgezeigt. HC wurden kürzlich auch unerwartet bei der Bohrung eines geothermischen Explorationsbohrlochs in St. Gallen gefunden. Diese Studie zielt darauf ab, den Einfluss des Vorkommens aktiver Erdölsysteme auf das geothermische Energiepotenzial zu bewerten und eine Karte zu erstellen, die bei zukünftigen geothermischen Bohrungen helfen kann, das Auftreten von Kohlenwasserstoffen zu planen, vorherzusagen und/oder zu vermeiden.

Schlüsselwörter
(Englisch)
exploration, geothermal energy, hydrocarbon systems
Schlüsselwörter
(Französisch)

Des études récentes ont mis en évidence la présence de formations génératrices d'hydrocarbures (HC) dans les profondeurs du Plateau suisse. Des HC ont également été découverts de manière inattendue lors du forage d'un puits d'exploration géothermique à Saint-Gall. Cette étude vise à évaluer l'incidence de la présence de systèmes pétroliers actifs sur le potentiel géothermique et à élaborer une carte qui pourra aider les futurs forages géothermiques à planifier, prévoir et/ou éviter la présence d'hydrocarbures.

Kurzbeschreibung
(Englisch)

Recent studies have highlighted the presence of formations generating hydrocarbons (HC) in the deep subsurface of the Swiss Plateau. HCs were also recently encountered unexpectedly during the drilling of a geothermal exploration well in St Gallen. This study aims to evaluate the bearing of the occurrence of active petroleum systems on the geothermal energy potential and to develop a map that can help future geothermal drilling to plan for, predict and/or avoid encountering hydrocarbons.

Schlussbericht
(Deutsch)

In Sedimentbecken treten geothermische Ressourcen häufig gemeinsam mit Kohlenwasserstoffen auf, was potenzielle Risiken für geothermische Explorationsvorhaben mit sich bringt. Das unerwartete Auftreten signifikanter Mengen an Kohlenwasserstoffen kann Bohrarbeiten verzögern oder zum Erliegen bringen und die öffentliche Wahrnehmung von Tiefengeothermieprojekten negativ beeinflussen. Daher erfordert die Planung geothermischer Explorationen ein fundiertes Verständnis der Beckenentwicklung – insbesondere der Bildung, Migration, Akkumulation, Erhaltungsbedingungen und physikalisch-chemischen Eigenschaften kohlenwasserstoffhaltiger Fluide. Die Herkunft potenzieller Kohlenwasserstoffe zu klären sowie die geodynamischen Prozesse, die ein oder mehrere aktive Erdölsysteme in einem geplanten geothermischen Zielgebiet steuern, zu bewerten, ist essenziell. Das Schweizer Mittelland, ein Teil des Nordalpinen Vorlandbeckens (NAFB), weist zahlreiche natürliche Kohlenwasserstoffaustritte auf, die auf ein komplexes, aktives Erdölsystem mit mehreren Vorkommen hindeuten. Seit dem frühen 20. Jahrhundert wurden Öl- und Gasvorkommen sowohl in tiefen als auch in flacheren Bohrungen nachgewiesen. Allerdings wurden nur in wenigen Fällen wirtschaftlich verwertbare Mengen identifiziert – mit Ausnahme des kurzlebigen Gasfeldes bei der Bohrung Entlebuch-1. Daher wurde die Schweiz im Laufe der Zeit als potenzielles Gebiet für die Produktion von Kohlenwasserstoffen ausgeschlossen. Dennoch kam es in den letzten zwei Jahrzehnten bei geothermischen Tiefbohrungen immer wieder zum unerwarteten Antreffen von Öl und Gas (z. B. Schlattingen-1, St. Gallen, GEo-01). In einigen Fällen führten diese Funde zu kurzfristigen wie auch langfristigen wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Beeinträchtigungen auf lokaler und nationaler Ebene.

Ziel 1 des UNCONGEO-Projekts war es daher, das Vorkommen und die potenzielle räumliche Verteilung von Kohlenwasserstoffen im Untergrund des Schweizer Mittellandes zu bewerten. Zunächst musste das aktive Erdölsystem charakterisiert werden. Dazu gehörte die Identifikation, Beschreibung und Quantifizierung jener Schlüsselelemente und -prozesse, die die Generierung, Migration, Akkumulation und Konservierung von Kohlenwasserstoffen kontrollieren.

Ziel 2 des UNCONGEO-Projekts ist die Bewertung des Kohlenwasserstoff-Risikos im Untergrund des Mittellandes und dessen Visualisierung mittels "Common Risk Segment (CRS)"-Karten. Diese Karten zeigen die räumliche Verteilung geologischer Risiken durch ein funktionierendes Erdölsystem und sollen helfen, Gebiete mit potenzieller Kohlenwasserstoffakkumulation bei zukünftigen Tiefbohrungen (> 500 m) zu identifizieren. Der Risikobegriff bezieht sich hier auf die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Kohlenwasserstoffen im Untergrund. Es ist explizit nicht als Risikoevaluation von konkreten Geothermieprojekten zu verwenden, was eine unzulässige Verallgemeinerung wäre. Das Risiko kann durch geeignete Maßnahmen wie Blowout-Preventer (BOP) und angepasste Bohrspülungssteuerung während der kritischen Bohrphasen beherrscht werden.

Schlussbericht
(Englisch)

In sedimentary basins, geothermal resources often coexist with hydrocarbon fluids that can represent a risk to geothermal exploration. Unexpected occurrence of substantial amounts of hydrocarbons could delay, or even halt drilling operations and damage the social perception of deep geothermal exploration activities. Geothermal exploration projects therefore need to be supported by a full understanding of the evolution of the sedimentary basin and specifically the generation, migration, accumulation, preservation potential and physical properties of hydrocarbon fluids. Resolving the origin of possible hydrocarbons alongside evaluating the processes controlling the active petroleum system(s) in the area targeted for geothermal exploration is therefore key. The Swiss Plateau, part of the more extensive Northern Alpine foreland basin (NAFB), is characterised by widespread occurrences of hydrocarbon seepages, which attest to a complex active petroleum system characterised by multiple plays. Since the last century, oil and gas indications have been regularly found as seepages in deep and shallow wells drilled throughout the Plateau. Nevertheless, in most cases, hydrocarbons have not been found in economically attractive quantities (the exception being, the only short-lived gas field found in the Entlebuch-1 well). Thus, over time, Switzerland has been excluded as a potential hydrocarbon exploration region. However, the geothermal wells drilled during the last twenty years have encountered some oil and gas (e.g. Schlattingen-1; St Gallen; GEo-01; etc.), which in some cases have had both short and long-term negative economic and social impacts on the geothermal exploration projects, both locally and nationally. 

Objective 1 of the UNCONGEO project is to evaluate the presence and potential distribution of hydrocarbons in the subsurface of the Swiss Plateau region. To achieve this objective, the first essential step was to understand the active petroleum system in the Swiss Plateau. This required the identification, characterization and quantification of the elements and processes controlling the generation, expulsion, accumulation and preservation of oil and gas in the subsurface through the study area.

Objective 2 of the UNCONGEO project is to evaluate the risk associated with the presence of hydrocarbons in the subsurface throughout the entire Plateau and graphically represent it in Common Risk Segment (CRS) maps. CRS maps illustrate the spatial distribution of geological risk associated with a "working petroleum system" within a wider active Petroleum Play. These maps aim to define the likelihood of encountering hydrocarbon accumulation in the Swiss Plateau where a future deep (> 0.5 km) geothermal well could be drilled. The definition of “risk”, as it is intended throughout the text of this report, explicitly refers to the likelyhood of encountering hydrocarbons in the subsurface. In the past 80 years of subsurface exploration, in Switzerland, occurrences of hydrocarbon proved to be small. Therefore, the word “risk” in this report does not by any means translate into the overall risk that a geothermal project might have if located in a zone defined “medium/high risk” in the CRS maps, but on the likelihood that hydrocarbons are found during the exploration and exploitation activities. Hydrocarbon presence is manageable by adapting adequate technology such BOP and appropriate mud control at the rig side during the critical phases of drilling operations.

Zugehörige Dokumente
Schlussbericht
(Französisch)

Dans les bassins sédimentaires, les ressources géothermiques apparaissent fréquemment en association avec des hydrocarbures, ce qui présente des risques potentiels pour les projets d'exploration géothermique. La présence inattendue de quantités significatives d'hydrocarbures peut retarder, voire interrompre les opérations de forage et nuire à la perception publique des projets de géothermie profonde. Les projets d'exploration géothermique doivent donc s'appuyer sur une connaissance approfondie de l'évolution du bassin sédimentaire et plus particulièrement de la génération, de la migration, de l'accumulation, du potentiel de conservation et des propriétés physiques des fluides hydrocarbonés. Il est donc essentiel de déterminer l'origine des hydrocarbures potentiels et d'évaluer les processus géodynamiques contrôlant un ou plusieurs systèmes pétroliers actifs dans la zone géothermique. Le Plateau suisse, qui fait partie du bassin de l'avant-pays des Alpes du Nord (NAFB), présente de nombreuses manifestations naturelles d’hydrocarbures indiquant un système pétrolier actif complexe caractérisé par plusieurs occurrences. Depuis le siècle dernier, des indices de pétrole et de gaz ont été identifiés lors de forages profonds et peu profonds. Néanmoins, dans la plupart des cas, les quantités d’hydrocarbures découvertes n’ont pas révélé des quantités exploitables sur le plan économique (à l'exception du seul champ de gaz éphémère de Entlebuch-1). Ainsi, la Suisse a progressivement été exclue en tant que région potentielle pour la production d’hydrocarbures. Néanmoins, ces deux dernières décennies, des forages géothermiques profonds ont rencontré de manière inattendue du pétrole et du gaz (par exemple Schlattingen-1 ; St Gallen ; GEo-01). Dans certains cas, ces découvertes ont entrainé des répercussions économiques et sociales à court et à long terme aux niveaux local et national.

L’objectif 1 du projet UNCONGEO est d'évaluer la présence et la distribution spatiale potentielle des hydrocarbures dans le sous-sol du Plateau suisse. Pour atteindre cet objectif, il est d’abord nécessaire de caractériser le système pétrolier actif. Cela inclue l'identification, la caractérisation et la quantification des éléments et des processus clés contrôlant la génération, la migration, l'accumulation et la conservation des hydrocarbures.

L’objectif 2 du projet UNCONGEO est d'évaluer le risque associé à la présence d'hydrocarbures dans le sous-sol du Plateau et de le représenter graphiquement à l’aide de cartes « Common Risk Segment (CRS)». Ces cartes illustrent la distribution spatiale du risque géologique associé à un système pétrolier actif et visent à identifier les zones à potentiel d’accumulation d’hydrocarbures lors de futurs forages profonds (> 500 m). Le terme de risque se réfère ici à la probabilité de présence d’hydrocarbures dans le sous-sol. Il ne doit en aucun cas être interprété comme une évaluation des risques pour des projets géothermiques concrets – ce qui constituerait une généralisation inadmissible. Le risque peut être maîtrisé par des mesures appropriées telles que les dispositifs anti-éruption (BOP) et un contrôle adapté des fluides de forage durant les phases critiques.