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2011 | Buch

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Lagerstättentechnik

Berechnungsmethoden für das Reservoir Engineering

verfasst von: Hans-Dieter Voigt

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Buchreihe : VDI-Buch

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Das Buch enthält eine Auswahl von Interpretationsverfahren für den Lagerstätteningenieur, für die Bearbeitung von Feldproblemen. Die Anwendung der dargestellten Methoden setzt mathematische und physikalische Kenntnisse voraus, wie sie in der Grundlagenausbildung eines Hochschulingenieurs vermittelt werden. So werden - ausgehend von den Modellvorstellungen - die Interpretationsmethoden für Öl-, Wasser- und Gastests in vertikalen und horizontalen Bohrungen gezeigt. Methoden zur Analyse von hydraulischen Fracs, von Gestängetests und Verfahren zur Bewertung von Reserven werden ebenfalls behandelt. Da praktische Probleme in der Lagerstättentechnik nahezu immer komplexerer Natur sind, wurden auch Methoden der Fördertechnik, wie z.B. Druck- und Temperaturberechnungen in Rohren, aufgenommen.

Die Vorgehensweise und Technologie zur Durchführung von lagerstättentechnischen Felduntersuchungen werden erläutert und ihre Anwendung in vielen Beispielen demonstriert. Die relevanten Eigenschaften von Fluiden (Öl, Wasser, Erdgas und CO2) und von porösen Materialien können den Korrelationsdiagrammen im Anhang entnommen werden.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Fluidströmung zu einer Bohrung

Zusammenfassung

Mit der Strömung von Flüssigkeiten und Gasen oder sogar beiden zugleich hat sich ein Reservoir-Ingenieur ständig zu beschäftigen, deshalb sollen die Grundlagen bis zur Anwendung hier kurz dargestellt werden.

Hans-Dieter Voigt

Kapitel 2. Durchführung und Interpretation von Bohrungstests

Zusammenfassung

Die Planung bzw. Projektierung eines Bohrungstests ist eine vielschichtige Aufgabe, bei der geologische, reservoirmechanische und verfahrenstechnische Aspekte bedacht werden müssen. In jedem Falle sollten für die Auslegung der Testausrüstung folgende Schwerpunkte berücksichtigt werden:

Auswahl der Druckmessgeräte und Thermometer.
Auswahl und Dimensionierung der Volumenstrommessgeräte für Öl, Wasser, Gas und eventuell Feststoff.
Festlegung von Größe und Auslegung des Separators.
Bestimmung der Behältervolumina.
Planung von Dosiermöglichkeiten (z. B. Hydratinhibition).
Bestimmung der Anzahl der Fließperioden.
Bestimmung der Förder- und Druckaufbauzeiten für einen Leistungstest bzw. Reservoir-Limit-Test.
Festlegung der Registrierzeiten für die Messgeräte (So dicht als notwendig nicht so viele wie möglich!).
Festlegung der Probenahmen (Bohrlochkopfproben, Tiefenproben).

Hans-Dieter Voigt

Kapitel 3. Test mehrerer Bohrungen – Interferenztest

Zusammenfassung

Bei einem Interferenztest werden zwei oder mehrere Bohrungen gleichzeitig untersucht. Dabei wird mindestens in einer Bohrung gefördert oder injiziert, während in den anderen Bohrungen die Druckreaktion infolge von Förderung/Injektion gemessen wird. Ziel solcher Tests ist es Informationen über die Eigenschaften der Schicht zwischen den Bohrungen zu erhalten (inter – zwischen, ferre – bringen, tragen).

Hans-Dieter Voigt

Kapitel 4. Strömung zu horizontalen Bohrungen

Zusammenfassung

Die horizontale Bohrtechnik bzw. das gerichtete Bohren hat sich in den vergangenen 30 Jahren enorm entwickelt, so dass derzeitig Bohrungen bis zu einem Verhältnis von Länge zu Teufe von etwa 7 geteuft werden können (s. Abb. 4.1). In gleichem Maße wurden die Interpretationsmethoden für diese speziellen Strömungsvorgänge zur Interpretation hydraulischer Tests weiterentwickelt. Aus der Vielzahl der vorhandenen Entwicklungsrichtungen wurde hier versucht, die Strömungsvorgänge in möglichst einfacher Form darzustellen.

Hans-Dieter Voigt

Kapitel 5. Strömung zu vertikal gefracten Bohrungen

Zusammenfassung

Das schematische Strömungsmodell einer vertikal gefracten Bohrung ist in Abb. 5.1 dargestellt, dabei ist vorausgesetzt, dass der Frac (Riss) die gesamte produzierende Mächtigkeit der Schicht vollständig durchschneidet. Das Fluid strömt somit von der Formation in den Frac und vom Frac weiter in die Bohrung.

Hans-Dieter Voigt

Kapitel 6. Fluidströmung zu einer gefracten horizontalen Bohrung

Zusammenfassung

Die Produktivität von horizontalen Bohrungen kann häufig durch hydraulische Fracs erheblich gesteigert werden. Für die Entwicklung der Tight-Gas-Lagerstätten gehört diese Herangehensweise seit Jahren zum Stand der Technik. Obwohl die Strömung zu einer gefracten order auch mehrfach gefracten Horizontalbohrung ein sehr komplexes Problem ist, stehen doch einige noch übersichtliche analytische Beziehungen zur Verfügung, die nachfolgend dargestellt werden sollen.

Hans-Dieter Voigt

Kapitel 7. Gestängetest (Drill Stem Test – DST)

Zusammenfassung

Ein Gestängetest wird normalerweise zur Untersuchung eines unbekannten Formationsintervalls in der unverrohrten Bohrung eingesetzt. Er kann aber auch zur Bestimmung der Produktivität eines perforierten Bereichs oder zur Untersuchung technischer Undichtheiten genutzt werden. Hierzu wird gewöhnlich eine Doppelpackerinstallation direkt am Bohrstrang in die Bohrung eingebaut und der interessierende Teufenbereich durch diese Packer so abgesperrt, dass Formationsfluid in die Bohrung strömen kann.

Hans-Dieter Voigt

Kapitel 8. Reservenbewertung

Zusammenfassung

Reserven an Erdöl, Erdgas und Kondensat sind die Wirtschaftsgrundlage eines jeden Explorations- und Produktionsunternehmens. Somit ist die Reservenberechnung und Klassifizierung ein wichtiger Arbeitsschwerpunkt auf dem Gebiet der Lagerstättentechnik.

Hans-Dieter Voigt

Kapitel 9. Druckberechnung in Gasbohrungen und waagerechten Rohren

Zusammenfassung

Gehen wir vom Energieerhaltungssatz von Euler aus und vernachlässigen die Veränderung der kinetischen Energie, da Schallströmung nicht erreicht wird und führen ein Reibungsglied ein, so ergibt sich die Differentialgleichung

Hans-Dieter Voigt

Kapitel 10. Rohrströmung

Zusammenfassung

Durch Rohre strömen unterschiedlichste Fluide in der Erdölindustrie. Sie weisen jedoch sehr unterschiedliche Strömungseigenschaften auf. So werden Gase und niedermolekulare Flüssigkeiten wie Wasser, Salzsole und einige Öle als Newtonsche Flüssigkeiten bezeichnet, da sich ihr Fließverhalten durch den Newtonschen Schubspannungsansatz beschreiben lässt. Dabei ist die Schubspannung t proportional zum Schergefälle dw/dr mit der dynamischen Viskosität m als Proportionalitätsfaktor für das strömende Medium

Hans-Dieter Voigt

Kapitel 11. Temperaturberechnungen in Bohrungen und Pipelines

Zusammenfassung

Die Temperatur des Erdreichs wird bis zu einer Teufe von 10 m bis 15 m von der Sonne beeinflusst, wie es Abb. 11.1 zeigt. So kommt es, dass es in einer Teufe von etwa 7 m unter der Oberfläche im Winter wärmer ist als im Sommer. Winzer wissen dies und nutzen diesen Umstand seit eh und je für ihre Weinkeller aus.

Hans-Dieter Voigt

Kapitel 12. Mittlerer Druck von gasdurchströmten Gebieten

Zusammenfassung

Die Druckverteilung eines von Gas durchströmten endlichen Gebietes (permeables Gestein oder Pipeline) kann durch folgende Gleichung beschrieben werden:

Hans-Dieter Voigt

Kapitel 13. Volumenstrommessung – Flüssigkeiten

Zusammenfassung

Für die Messung des Volumenstroms von Flüssigkeiten stehen eine Reihe von Messgeräten zur Verfügung, die auf der Basis des Flügelrads, der Coriolis-Kraft, des Ultraschalls, des Venturirohrs u. a. funktionieren. Dem Feldingenieur steht jedoch gelegentlich nur ein Behälter für eine solche Messung zur Verfügung. Für rechtwinkelige Behälter kann eine solche Messung mit Meterstock und Uhr ad hoc schnell erledigt werden. Nicht so ist es ohne Vorbereitung für zylinderförmige Behälter, die im Ölfeld häufig eingesetzt werden. Stehen hierbei auch nur Meterstock und Uhr zur Verfügung, so helfen die folgenden Berechnungsgrundlagen.

Hans-Dieter Voigt

Kapitel 14. Volumenstrommessung für kritische Strömung – Gas

Zusammenfassung

Unter Feldbedingungen beim Test von Gasbohrungen wird nicht selten der Volumenstrom mit einem Blenden-Messgerät (orifice meter) unter kritischen Strömungsbedingungen, d. h. bei Schallströmung gemessen. Der prinzipielle Aufbau eines solchen Messgerätes ist in Abb. 14.1 dargestellt. Gleichzeitig sind die von unterschiedlichen Autoren gegenüber der Normblende verwendeten Abmessungen der Blenden für die Bestimmung der Blendenkonstanten angegeben (s. Durchflussmessregeln 1952)

Hans-Dieter Voigt

Kapitel 15. Anhang

Hans-Dieter Voigt

Backmatter

Titel: Lagerstättentechnik
verfasst von: Hans-Dieter Voigt
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-642-21013-6
Print ISBN: 978-3-642-21012-9
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-21013-6