Das Bohrlochmodell von Rembe Consulting ist ein komplexes FEM-Simulationsmodell auf der Grundlage von COMSOL Multiphysics®, welches die Bohrung mit ihren wesentlichen Einbauteilen (Tubings, Casings, Zementagen, Packer, …) und das Gebirge abbildet. Das Modell rechnet den zeitabhängigen Wärmehaushalt der Bohrung und berücksichtigt dazu Injektion und Extraktion von Fluiden sowie Speicherkavernen.
Der Modellaufbau gewährleistet eine separate Parametrisierung der einzelnen Einbauteile, für die der Wärmetransport gerechnet werden soll. So können zeitabhängige Temperaturprofile über die Teufe für die einzelnen Einbauteile ermittelt werden.
Das Modell berücksichtigt den Wärmeaustausch mit dem umgebenden Gebirge, den Joule-Thomson-Effekt sowie die Interaktion der injizierten oder extrahierten Fluide mit Speicherkavernen. Die Druckberechnung, Massen- und Wärmebilanzierung bilden die Kaverne als Massen- und Wärmespeicher mit dem Wärmeaustausch Kaverne/Gebirge im Modell ab, so dass zeitabhängige Speicherzyklen (Ein- und Ausspeisen) über Jahre simuliert werden können.
Fluidwegsamkeiten in Zementagen oder im Hinterrohrbereich werden nach dem Darcy-Gesetz für die Strömung im Porenraum berechnet.
Es können beliebige gasförmige und flüssige Fluide angesetzt und parametrisiert werden. Die Berechnung der Gas-Kennwerte für Erdgase erfolgt auf der Grundlage pseudoreduzierter Zustandsgrößen. Die Berechung des Realgasfaktors wird nach REDLICH-KWONG oder STANDING & KATZ vorgenommen.
Ergebnisse sind die Temperaturverteilung im Gebirge, vertikale Temperaturprofile der Einbauteile der Bohrung und des fluidgefüllten Innenraums, Temperaturganglinien, Temperatur-Zeit-Abwicklungen sowie die zeitabhängigen Zustands- und Bilanzgrößen der Kaverne. Für die Bilanzierung können die einzelnen Bilanzgrößen (Massen- und Wärmeströme, Speicheränderungen, Quellen/Senken) separat dokumentiert werden.
Anwendung findet das Modell bei der Nachrechnung von Speicherzyklen sowie bei der quantitativen Bewertung von Temperaturmessungen (z. B. DTS-Messungen) für die Detektion von Leckagen und Hinterrohrströmungen. Nachfolgende Abbildung zeigt als Simulationsergebnis eine Temperatur-Zeit-Abwicklung.
Referenz:
BÜCKER, C.; GROSSWIG, S.; HURTIG, E.; REMBE, M. and N. STADT (2015): Processes in the Near Wellbore Reservoir Matrix during Formation Water Re-injection – Measurements and Simulation. Presentation at the DGMK Spring Conference in Celle/Germany, April 22.-23., 2015.
BÜCKER, C.; GROSSWIG, S.; HURTIG, E.; REMBE, M. and N. STADT (2015): Prozessabläufe im Speicherbereich bei der Injektion von Flüssigkeiten in Bohrungen – Messung und Simulation. Erdöl Erdgas Kohle 131. Jg. 2015, Heft 7/8, S. 278-284.