Reservoir Performance and Gas Recovery on a Dual Porosity/Permeability Model at the Multiphase Technology test site Rütenbrock, NW Germany

Lagerstättenverhalten und Gasausbeute eines dualen Porositäts-/Permeabilitätsmodells an der Multiphasentechnologie Versuchsanlage Rütenbrock, NW Deutschland

  • Multiphase pumping has evolved to become a critical component within the E&P industry in many different production schemes. In this scientific study, it is a means for reducing wellhead pressure on producing wells and consequently increases production and improves ultimate recovery.Within the subject of ‘Enhanced Gas Recovery’ an optimized recovery effect and accelerated production on an existing gas field with 40 years of production history was investigated. The test site Rütenbrock is located Multiphase pumping has evolved to become a critical component within the E&P industry in many different production schemes. In this scientific study, it is a means for reducing wellhead pressure on producing wells and consequently increases production and improves ultimate recovery.Within the subject of ‘Enhanced Gas Recovery’ an optimized recovery effect and accelerated production on an existing gas field with 40 years of production history was investigated. The test site Rütenbrock is located in the NW part of Germany and is operated by Wintershall. The field Rütenbrock represents the Rotliegend and Hauptdolomit reservoirs of the Lower and Upper Permian respectively. The Rotliegend is subdivided into Lower and Upper single porosity reservoirs and contains sweet gas, whereas the Hauptdolomit is fractured and filled with sour gas.Static models with 119 x 74 x 186 and 71 x 39 x 60/60 grid cells have been designed and interactively improved by reservoir data. Based on available fluid and pressure data the 5 pressure independent compartmentsand reservoir zones have been initialized. The Rotliegend produced compartments represent a GIIP of 0.9 x 109 m³(Vn) and the Hauptdolomit GIIP is estimated at 4.4 x 109 m³(Vn). Subsequently, dynamic simulation models have been performed considering well integrity issues and a secondary dolomite porosity identified. Final history matches have been achieved by the implementation of artificial flow barriers as well as high fracture water saturations taught by the production history. Summarized the study results confirmed an optimized recovery of both Rütenbrock reservoirs due to the MPT technology. Both the Rotliegend RB_Z16 and the Hauptdolomit RB_Z10a improved considerably in recovery and turned out the efficiency during the use of the Multiphase Pump versus the Conventional Compression period.Innovative approaches have been utilized to match both Rotliegend reservoirs and excelled by the new scientific approach of high fracture water saturations against a low saturation in the dolomitized vugular matrix.show moreshow less
  • Die weltweite Produktion bekannter Öl- und Gasreserven rückt die fortgeschrittene Ausbeutung oder sogenannte „Enhanced Oil/Gas Recovery“ in den Fokus der gesamten Explorations- & Produktionsindustrie. Im Rahmen der deutsch-russischen Kooperation wurde innerhalb des Verbundprojektes die „Nachhaltige Gewinnung und Transport von Kohlenwasserstoffen mit Mehrphasentechnologie in Offshore und Onshore Gebieten“ untersucht. Als Forschungs- und Entwicklungsprojekt wurde dabei an der Technischen UniversitDie weltweite Produktion bekannter Öl- und Gasreserven rückt die fortgeschrittene Ausbeutung oder sogenannte „Enhanced Oil/Gas Recovery“ in den Fokus der gesamten Explorations- & Produktionsindustrie. Im Rahmen der deutsch-russischen Kooperation wurde innerhalb des Verbundprojektes die „Nachhaltige Gewinnung und Transport von Kohlenwasserstoffen mit Mehrphasentechnologie in Offshore und Onshore Gebieten“ untersucht. Als Forschungs- und Entwicklungsprojekt wurde dabei an der Technischen Universität Berlin das Teilvorhaben „Lagerstättenverhalten bei Förderung durch Mehrphasenfördersysteme“ bearbeitet.Mit dem Ziel eine beschleunigte Erdgas-produktion sowie erhöhte Ausbeutung zu analysieren, wurden numerische Lagerstätten-modelleunter Berücksichtigung des obertägigen Betriebs der direkt angeschlossenen Mehrphasenpumpe (MPP) erstellt. Gegenstand der Untersuchungen war das Erdgasfeld Rütenbrock im Nord-Westen Deutschlands, dassich aufgrund unterschiedlicher Lagerstättencharakteristika sowie vorhandenem Sauer- und Süßgas als idealer Kandidatpräsentierte. Die Forschungsarbeitkonzentrierte sich zunächst auf das Rotliegende und wurde erst im Verlauf der Untersuchungen um denstratigraphisch jüngeren Hauptdolomit (Ca2) des Stassfurt Karbonats erweitert. Anhand von Feldes- sowie Bohrungsdaten wurden geologische 3D Modelle generiert und interaktiv im Projektteam angepaßt. Beide dem Perm zugeordneten Formationen weisen 5 druckisolierte Teilschollen auf, wobei das Rotliegende als Singular Porositätsmodell dargestellt werden konnte, der Hauptdolomit jedoch ein komplexeres duales Porositäts- und Permeabilitätsmodell erforderte.Dünn-schliffanalysen im Dolomit zeigten eine vernachlässigbare Primärporosität und ein Matrix geprägtes sekundäres System bestehend aus „Vugs“ und Stylolithen. Diese Eigenschaften wiederum führten zu einer Reduzierung der initialen Matrix Wasser-sättigung und spiegeln aufgrund der festgestellten niedrigen „Fracture“ Permabilitäten von 7 mD sowie einhergehenden hohe Wassersättigungen eine Umkehr der üblichen Sättigungsverhältnisse im Hauptdolomit dar. Auf Basis vorliegender Fluid- und Druckdaten resultierte aus der Initialisierung ein ursprüngliches Gasvolumen in Höhe von 0.9 x 109 m3(Vn) sowie 4.4 x 109 m3(Vn) jeweils entsprechend für das Rotliegende und den Hauptdolomit. Gegenüber einer früheren Arbeit innerhalb des Forschungsprojektes [ALWAN, 2010] ist die Haupt-scholle des Hauptdolomits mit ca. 1.1 x 109 m3(Vn) an Erdgas überzeichnet, wobei diese durch die geologisch notwendinge Kalzit Gesteinsplazierungmehr als kompensiert wurde und das Förderverhalten im späten Produktionsverlauf aufgrund niedriger Permeabilitäten sehr gut reflektierte. Im anschliessenden „History Matching“ wurden zusätzliche Fließbarrieren eingeführt sowie wesentliche Lagerstättenparameter dahin-gehend geändert, bis sich eine Übereinstimmung mit den historischen Produktionsdaten ergab. Neben einigen bohrungsspezifischen Integritätsproblemen innerhalb der Rotliegend Simulation, stellte die Wasserproduktion innerhalb des Hauptdolomits eine gesonderte Herausforderung dar. Nur durch die Implementierung hoher Wasser-sättigungen (Swi = 52 %) innerhalb der Fractures konnte im modifizierten Vugular Modell ein gutes Match Ergebnis erzielt werden, um im Anschluß ebenfalls korrekte Kopfdrücke zu berechnen und so die Integrität zur Multiphasenpumpe herzustellen. Produktionsprognosen unter Annahme eines kontinuierlichen MPP Betriebs wurden entsprechend der MPP Einsatzzeiten am Rotliegend sowie am Hauptdolomit Modell berechnet und mit den historischen Förderkennzahlen sowie eines ausschließlich konventionallen Kompressionsbetriebs verglichen. Die Ergebnisse bestätigen die Erwartungen an die Multiphasentechnologie und zeigen einenGasgewinn von 7.5 x 106 m3(Vn) für den Rotliegend Testzeitraum von 2008 – 2010 sowie in Höhe von 8.2 x 106 m3(Vn) für den Hauptdolomit Testzeitraum von 2004 – 2006 auf; das entspricht einer Zusatzproduktion von 1.6 % oder 0.9 %, jeweils bezogen auf das ursprüngliche Gasvolumen des Rotliegenden und des Hauptdolomits. Bei Betrachtung ausschließlich des tatsächlichen MPP Betriebszeitraums kann sogar von Steigerungen in einer Größenordnung von 50 % gesprochen werden, wobei dieser durch eine optimierte oder verlängerte Pumpeneinsatzdauer, wie belegt, noch steigerbar wäre. Somit wurde eine beschleunigte Gasproduktion sowie Steigerung des Ausbeutefaktors durch den Einsatz der Multiphasenpumpe im Gasfeld Rütenbrock belegt und dadurch der positive Effekt der Multiphasentechnologie bestätigt. Abschließend ist festzustellen, daß bei Erreichen eines atmosphärischen Kopfdrucks eine Verlegung der Multi-phasenpumpe ins Bohrloch zu überlegen wäre und sicherlich Gegenstand zukünftiger Untersuchungen sein sollte.show moreshow less

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Metadaten
Author: Thomas Franzen
URN:urn:nbn:de:kobv:83-opus-37359
Advisor:Prof. Dr. Wilhelm Dominik
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2012/11/01
Publishing Institution:Technische Universität Berlin
Granting Institution:Technische Universität Berlin, Fakultät VI - Planen Bauen Umwelt
Date of final exam:2012/10/26
Release Date:2012/11/01
Tag:Dualmodel; Lagerstättensimulation; MPT; Multiphasenpumpe; Rütenbrock
MPT; Ruetenbrock; multiphasepump; reservoir; simulation
Institutes:Institut für Angewandte Geowissenschaften
Dewey Decimal Classification:620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht mit Print on Demand (u.a. für Dissertationen empfohlen)