JAHRESBERICHT 2012 - DGMK

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u.a. von Paläokluftsystemen im Oman durchgeführt. Die erste Projektphase wurde in 2012 erfolgreich abgeschlossen, die zweite Projektphase wurde begonnen. Weiter Informationen über das Projekt sind unter www.fracs.de verfügbar. Das Projekt 721 „Prognose von tektonischen Spannungen und Kluftnetzwerken mit geomechanischen Lagerstättenmodellen“ wurde fortgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Workflows zur Vorhersage von tektonischen Spannungen und Kluftnetzwerken im Lagerstättenmaßstab unter Berücksichtigung der Paläostressentwicklung und der Einbeziehung realer Daten. Die Projektergebnisse sind in methodischer Hinsicht relevant für die Erschließung von geklüfteten Lagerstätten und Tight Gas Reservoirs, die Planung von Bohrlochpfaden und Fracs sowie die Prognose des Förderverhaltens. Zur Vorbereitung der numerischen Modellierungen wurde eine Parameterstudie zur Ermittlung der wichtigsten Kontrollfaktoren für Spannungsfeldperturbationen in störungskontrollierten Lagerstätten durchgeführt. Nach dem Aufbau des geomechanischen Lagerstättenmodells des als Fallstudie gewählten Rotliegend Gasfeldes wurden statische geomechanische Modellierungen zur Ermittlung des rezenten tektonischen Spannungsfeldes und der lokalen Perturbationen durchgeführt. Die dynamischen Modellierungen unter Einbeziehung der gesamten geologisch/tektonischen Entwicklung der Lagerstätte sind in der Durchführung. Das Projekt 728 „Abschätzung der räumlichen Unsicherheit von tomographischen Geschwindigkeitsmodellen“ wurde abgeschlossen. Ziel dieses Vorhabens war es, zu evaluieren, ob es möglich ist, die Fehler in der räumlichen Auflösung tomographischer Geschwindigkeitsmodelle quantitativ zu erfassen. Durch eine verbesserte Strukturaufklärung des geologischen Untergrundes könnten z.B. Bohrungsrisiken besser abgeschätzt und Kohlenwasserstoff-Reserven einer Lagerstätte genauer berechnet werden. Es konnte gezeigt werden, dass die in dem Projekt entwickelte Methode eine quantitative Erfassung der räumlichen Unsicherheiten in tomographischen Abbildungen erlaubt. Das Verfahren kann jedoch nur auf definierte Strukturen im Modell angewendet werden, und die Auswertung ist von der tomographischen Methode abhängig. Der Abschlussbericht des Projektes wurde als DGMK-Forschungsbericht veröffentlicht. Das über den E&P-Forschungsfonds geförderte Projekt 741 „Spannungsabhängigkeit der seismischen Geschwindigkeit in anisotropen siliziklastischen Gesteinen“ wurde begonnen. Ziel des Vorhabens ist eine Weiterentwicklung der Theorie für die Vorhersage von seismischen Geschwindigkeiten bei anisotropem Stressfeld unter Berücksichtigung von Textur und Klüftigkeit der Gesteine. Insbesondere soll ein Forschungsdefizit bei Tonsteinen bzw. Gesteinen mit Tonanteilen unter wechselnden Spannungsbedingungen ausgeglichen werden. Die Gültigkeit der Theorie soll durch Vergleich mit Messergebnissen geprüft werden. Es wir erwartet, dass die Projektergebnisse zu einer besseren Interpretation von reflexionsseismischen Daten in Bezug auf Anisotropie und in-situ Spannungsbedingungen beitragen und zu besseren Geschwindigkeitsmodellen für das seismische Imaging führen. Im Bereich der Bohrtechnik wurde die 3. Phase des Projektes 674 „Untersuchungen zum Schädigungspotential von Bohrspülungen – Return Permeability Tests unter dynamischen Bedingungen“ begonnen. Nachdem in den beiden vorhergehenden Projektphasen eine Versuchsanlage zur Durchführung von Return-Permeability (RP)-Tests an Reservoirgestein unter bohrlochähnlichen Bedingungen entwickelt und gebaut wurde, sollen nun Untersuchungen zur Reproduzierbarkeit von RP- Tests durchgeführt werden. Dazu sind Durchströmungsversuche an ausgewähltem, homogenen Kernmaterial zur Ermittlung der Permeabilität vor und nach der Einwirkung von Bohrspülung durchzuführen und auszuwerten. Das Projekt 675 „Untersuchung der Reibungskoeffizienten von Gewindefetten für Ölfeldrohre unter hohen Flächenpressungen und bei verschiedenen Temperaturen“ wurde abgeschlossen. Ziel war die Erarbeitung eines verbesserten Verfahrens zur Bestimmung des optimalen Verschraubmomentes von Bohrgestänge- sowie Casing- und Tubingverbindern unter typischen sowie extremen (arktischen) Einsatzbedingungen. Dazu wurde eine Reibtestanlage aufgebaut, die es im Gegensatz zur API-Versuchsanlage erstmals gestattet, Gewinde- und Schulterreibkoeffizienten getrennt zu messen. Die Untersuchungen zeigen, dass für eine zuverlässige Verschraubung der Gewindeverbindungen von Ölfeldrohren die Abhängigkeit des Reibungskoeffizientes des Gewindefettes von der Flächenpressung berücksichtigt werden sollte. Die bisherigen Berechnungen des Verschraubmomentes nach API gehen von einem konstanten Reibungsfaktor aus. 6
Ebenfalls abgeschlossen wurde das Projekt 698 „Untersuchungen zu Transportprozessen und zur Adhäsion zwischen abbindendem Zement, Spülungsfilterkuchen und Lagerstättengestein sowie deren Bedeutung für die Dichtigkeit von Ringraumzementierungen“. Hintergrund des Projektes ist die Problematik, dass der zur Zementation der Rohrtouren in eine Bohrung eingebrachte Zement dem an der Bohrlochwandung anhaftenden Spülungsfilterkuchen beim Abbinden Wasser entziehen kann, so dass sich in der Folge Mikrorisse und Kanäle im gebirgsnahen Bereich bilden können mit der entsprechenden Auswirkung auf die Dichtigkeit der Bohrung. In Laborversuchen wurde dieser Prozess untersucht, und es wurde auch geprüft, welchen Einfluss ein Spülungsfilterkuchen auf die Anhaftung des Zementes an die Formation hat. Die Veröffentlichung des Abschlussberichtes als DGMK-Forschungsbericht ist in der Vorbereitung. Das Projekt 733 „Entwicklung alternativer Antriebskonzepte für Untertagebohrhämmer für den Einsatz in der Tiefbohrtechnik“ wurde fortgeführt. Ziel dieses über den E&P- Forschungsfonds geförderten Projektes ist es, ein Schlagbohrverfahren für Tiefbohrungen zu entwickeln, das die erforderliche Schlagenergie für den Bohrhammer direkt vor Ort erzeugt und somit unabhängig von der Länge der Spülungssäule ist. Auf diese Weise soll der Bohrfortschritt in harten Gesteinsformationen deutlich erhöht werden. In einer Machbarkeitsstudie sollen zunächst die verschiedenen möglichen Antriebskonzepte geprüft werden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Bohrhämmern mit elektrischem Antrieb. Nach erfolgreichem Abschluss der Machbarkeitsstudie, die sowohl theoretische Arbeiten als auch erste Laborversuche an Demonstrator-Modellen zur Ermittlung relevanter Prozessparameter umfasst, soll sich in den folgenden Projektphasen die Entwicklung von Prototyp-Bohrhämmern zunächst im Labormaßstab und dann für den Einsatz im Feld anschließen. Das Projekt 759 „Untersuchungen zur Effizienzsteigerung von Fräsanwendungen in der Tiefbohrtechnik“ wurde begonnen. Beim Abbau von Öl- und Gasvorkommen wird es im Verlauf des normalen Betriebes bzw. bei der Erstellung von Bohrungen oftmals nötig, bereits eingebaute Rohrtouren zu fräsen. Beispiele sind das Herstellen von Abzweigungen (Sidetracks) aus bereits bestehenden Bohrungen oder auch der Austausch von Rohrtouren, deren Mindestwandstärke aufgrund von Verschleißerscheinungen nicht mehr ausreichend ist. Der Umbau einer bestehenden Bohrung ist oftmals wirtschaftlicher als das Abteufen von neuen Bohrungen. Fräswerkzeuge werden oft mit hohem Verschleiß und kurzer Standzeit in Verbindung gebracht. Ziel des Vorhabens ist es, die Effizienz und Wirtschaftlichkeit von Fräsanwendungen in der Tiefbohrtechnik zu verbessern. Das erste Projektjahr beinhaltet die Durchführung einer Literaturrecherche sowie eine Machbarkeitsstudie zur Bewertung von Fräsanwendungen, die folgenden beiden Jahre umfassen praktische Versuche an einem Bohrversuchsstand. Ebenfalls begonnen wurde das Projekt 760/1 „Vorstudie zur Energieeinsparung auf Bohranlagen“. Tiefbohranlagen verfügen über eine Vielzahl von Antriebssystemen, die die Arbeitsprozesse des Rotarybohrens unterhalten. Dazu gehören das Drehen und Heben des Bohrstranges ebenso wie das Umwälzen der Spülflüssigkeit. Außer den Hauptfunktionen existiert eine Vielzahl von Nebenfunktionen, die mit Energie versorgt werden müssen, wie z.B. die Entfernung des Bohrkleins aus der Spülflüssigkeit oder das Zuführen der Bohrgestängezüge in den Bohrmast. Ziel der Vorstudie ist es, eine erste Bestandsaufnahme über die Energieströme auf Bohranlagen durchzuführen und grundsätzliche Ideen zur Energieeinsparung zu entwickeln. Langfristig soll nach Möglichkeiten gesucht werden, bisherige Verlustenergien sinnvoll in den Prozess zurückzuführen und so die gesamte Energiebilanz einer Bohranlage zu optimieren. Im Bereich der Lagerstättentechnik wurde das Projekt 703 „Anwendung der Impedanzspektroskopie zur Messung des Benetzungszustands von Reservoirgesteinen“ fortgeführt. Der Benetzungszustand eines Gesteins beeinflusst wesentliche Reservoireigenschaften wie relative Permeabilität, Restölsättigung und Restwassergehalt. Da die aktuellen Labormethoden zur Ermittlung des Benetzungszustands entweder sehr zeitaufwendig oder sehr kostenintensiv sind, soll in dem Projekt untersucht werden, ob die Impedanzspektroskopie eine geeignete Methode zur Bestimmung des Benetzungszustands von Reservoirgesteinen ist. Neben der Anwendung für die Kernanalyse im Labor soll dabei auch ein späterer Einsatz als bohrlochgeophysikalisches Verfahren in Betracht gezogen werden. Es wurden numerische Simulationen zur Herleitung eines Zusammenhanges zwischen Porenraumparametern poröser Gesteine und Impedanzspektren durchgeführt. Die experi- 7
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