1.4.3 Deformationsmessung von Gesteinsproben bei hohen Drücken mittels Weißlichtinterferometrie
- Event
- 16. GMA/ITG-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2012
2012-05-22 - 2012-05-23
Nürnberg, Germany - Chapter
- 1.4 Optische Sensorik
- Author(s)
- W. Przybilla, H. Kohlhoff, C. Schilder - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Berlin
- Pages
- 136 - 142
- DOI
- 10.5162/sensoren2012/1.4.3
- ISBN
- 978-3-9813484-0-8
- Price
- free
Abstract
Das Feld der Geomechanik wird mit vielfältigen Untersuchungsmethoden und –werkzeugen bearbeitet. Grundlagenforschung und anwendungsorientierte Prüfung verlangen wissenschaftliche Instrumente zur qualitativ hochwertigen Ermittlung gänzlich verschiedener Materialcharakteristika. Ein Anwendungsfeld für technologisch hochwertige Prüfmethoden findet sich in der Ermittlung der Materialbeschaffenheit von Gesteinsproben aus Probebohrungen. Unterschiedliche Eigenschaften, wie der Widerstand gegen Gasdiffusion oder die Ermittlung der vorhandenen Scher- oder Druckfestigkeit geben den Wissenschaftlern entscheidende Hilfestellungen – beispielsweise für die Standortwahl zukünftiger CO2-Speicher oder in der Technologiewahl bei der Erschließung fossiler Energielagerstätten.
Die BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung stellt ihre Technologien für derartige Messaufgaben zur Verfügung. Simulation der Gestaltverformung einer zylinderförmigen Gesteinsprobe unter Einfluss einer triaxialen Drucksituation – wie unter realen Bedingungen am ursprünglichen Ort der Probe tief unter der Erdoberfläche – soll hierbei mit weit geringerer Messunsicherheit und mit wesentlich höherem Informationsgehalt als bisher geschehen.
Deformationsexperimente werden bei unserem Projektpartner, dem Gesteinslabor Dr. Eberhard Jahns in Druckzellen durchführt. Stand der Technik ist die Ermittlung der Umfangsänderung der Gesteinsprobe, die axial durch Druckstempel belastet und dabei tonnenförmig verformt wird. Das Messgerät ermittelt die Umfangsänderung über eine umlaufende Kette mit scherenförmiger Übersetzungsmechanik durch Verformung eines DMS. Zur triaxialen Prüfung werden Probe und Messgerät in einem Druckkörper zudem vollständig vom Hydraulikfluid umschlossen und mit Drücken bis 2000 bar und Temperaturen bis 200 °C belastet. Der Informationsgehalt einer Umfangsmessung wird bei realistisch anisotroper Verformung der Gesteinsprobe höheren Ansprüche aber nicht gerecht. Die BAM löst diese Problemstellung durch Verwendung faseroptischer Wegmesstechnik.