Programm Gasrate

Das Programm Gasrate plant ,berechnet und überwacht unterirdische Gaslagerstätten, Gasfelder oder Gasspeicher.

Mit dem Programm können folgende Berechnungen durchgeführt werden:

Die Entnahmeraten eines Gasfeldes werden bei 5 verschiedenen Kopffließdrücken in Abhängigkeit von der kumulativen Produktion berechnet. Der eingegebene maximale Kopffließdruck wird durch 5 geteilt. So entstehen die 5 Kopffließdrücke. Die Entnahme beginnt bei der eingestellten kumulativen Anfangsproduktion.

Zusätzlich zu den Entnahmeraten werden die verkaufbaren Gasreserven bei vorgegebenem Verkaufsprofil berechnet. Es werden die Förderraten in den einzelnen Förderjahren berechnet. Dazu wird der vorgegebene Kopffließdruck benützt und das vorgegebene Verkaufsprofil. Das Verkaufsprofil enthält Angaben über die Jahre der Plateauförderung eines Gasfeldes, die Fördertage je Jahr und den Anteil an den Reserven, der mit Plateaurate gefördert werden soll.

Für die Auslegung eines Gasspeichers bei vorgegebener Entnahmezeit wird die Entnahmekennlinie berechnet. Zusätzlich wird vorgegeben, wieviel Tage im Jahr mit Plateaurate gefördert werden soll. Dann werden die Fördertage je Jahr und der Anteil des Arbeitsgases, der mit Plateaurate gefördert werden soll, angegeben.

Bei dieser Wahl ist der Kopffließdruck entsprechend höher zu wählen. Die kumulative Anfangsproduktion ist so zu wählen, wie sie beim Start der Injektion, d.h. bei Arbeitsgas=0 ,sein soll. Die maximale Injektionsrate ist ebenfalls festzulegen. Als Ergebnis erhält man die Injektionskennlinie, die Injektionstage mit Plateaurate und das Arbeitsgas, das in der Injektionszeit eingespeichert werden kann. Außerdem ist die Wasserinvasion mit Werten größer Null einzustellen, da sich während der Leerförderung des Gasfeldes eine Wasserinvasion eingestellt hat. Außerdem muß eine maximale Injektionsrate gewählt werden. Bei vorgegebener maximaler Injektionsrate und Injektionsdauer wird die Injektionskennlinie berechnet.

Bei der Auswahl "Gaseigenschaften" werden für den vorgegebenen Druckbereich die Z- Faktoren, die Viskosität, die Kompressibilität und der Formationsvolumenfaktor berechnet. Wenn im Dialogfeld Grafik mit Kompressibilität gewählt ist, werden Kompressibilität und Formationsvolumenfaktor in der Grafik dargestellt, sonst der Z-Wert mit Viskosität.

Der C- Wert bestimmt die Kapazität, d. h. die Rate einer Bohrung. Er wird für vertikale, geneigte und horizontale Bohrungen in Abhängigkeit von Permeabilität, Neigung und Horizontalstrecke berechnet.

Abb.1 Dialogfeld zur Dateneingabe

Aufbau einer Eingabedatei.

Für den Aufbau einer Eingabedatei wählt man aus der Menüleiste BEARBEITEN- DATEN ÄNDERN oder DATEI- NEU aus oder man ruft mit der rechten Maustaste das Kontextmenü auf und wählt DATEN- ÄNDERN aus. Darauf erscheint ein Dialogfeld zur Dateneingabe. In diesem Dialogfeld müssen die Gaszusammensetzung, die Lagerstättendaten und die Bohrungsdaten eingegeben werden. Über die TASTE GASZUSAMMENSETZUNG kommt man zu einem Dialogfeld zur Eingabe der Gaszusammensetzung. Geneigte Bohrungen werden dadurch beschrieben, daß die Bohrlochlänge größer als die Lagerstättenteufe ist. Dadurch ändert sich der Druckverlust im Bohrloch. Wenn die Lagerstätte bankrecht durchbohrt wird, ist die erbohrte Mächtigkeit genauso groß, wie die bankrechte Mächtigkeit. Bei geneigten Bohrungen ist die erbohrte Mächtigkeit größer als die bankrechte Mächtigkeit. Wenn die Horizontalstrecke größer als Null ist wird eine Horizontalbohrung gerechnet. In Abb.1 ist die Länge der Horizontalbohrung mit 500 m angenommen worden. Außerdem ist davon ausgegangen ,daß die Entnahmekennlinie eines Gasspeichers berechnet werden soll, der über 5 Entnahmebohrungen verfügt. Der vertikale Druckverlust in der Bohrung wird durch die Faktoren A1 und B1 beschrieben. Für die Bohrungskapazität ist der C- Wert maßgeblich. Die Faktoren können berechnet werden, indem man die TASTE VORSCHLAG auslöst. Wenn man die Werte übernehmen will, wählt man die TASTE NACH VORSCHLAG. Im Beispiel wurde der C – Wert auf 4 abgerundet. Theoretisch sind diese Faktoren druckabhängig. Falls aus Bohrlochstesten eigenen Werte vorliegen, können auch diese übernommen werden. Die Auswahl der Berechnungsarten wird im Dialogfeld für die Eingabedaten getroffen:

Abb.2 Auswahl der Berechnung

Berechnung eines Gasfeldes mit Reserven

Im Dialogfeld wurde "Gasfeld mit Reserven" gewählt mit folgenden Angaben:

Mit den Eingaben wird das Verkaufsprofil eines Gasfeldes berechnet, mit den Reserven ,der jährlichen Produktionsrate bei einem Kopffließdruck von 150 bar. Außerdem werden die Reserven, die mit Plateaurate gefördert werden, ermittelt.

Abb.3 Verkaufsprofil eines Gasfeldes

Planung eines Gasspeichers

Im Eingabedialog Abb.1 wird festgelegt welche Kennlinie berechnet werden soll.

Mit dieser Auswahl wird die Entnahmekennlinie oder die Injektionskennlinie eines Gasspeichers berechnet .Die Ergebnisse werden als Tabelle oder als Grafik ausgegeben, je nachdem welche Auswahl getroffen wurde. Außerdem wird das Arbeitsgas und das Kissengas berechnet. Die Entnahmekennlinie für ein Beispiel zeigt Abb.4.Der Kopffließdruck wurde mit 80 bar festgelegt. Das maximale Arbeitsgasvolumen, das in 111 Tagen entnommen werden kann, wurde im Beispiel mit 383 Mio m3 berechnet. Vorgegeben wurde eine maximale Dauerlastentnahmerate von 160000 m3/h. 50 % des Arbeitsgasvolumens können mit Plateaurate entnommen werden. Danach fällt die Entnahmerate des geplanten Gasspeichers ab. Ebenso kann die Injektionskennlinie bei einem vorgegebenen Kopffließdruck berechnet werden.

Abb.4 Entnahmekennlinie für einen Gasspeicher

Sensitivität der C-Werte

Der C- Wert einer Bohrung ist ein Maß für die Kapazität der Bohrung. Er hängt von der Permeabilität, der Mächtigkeit, der Viskosität und bei Horizontalbohrungen von der Länge der Horizontalstrecke Lhor ab. Außerdem ist die Größe des Einflußradius Re von Bedeutung. Bei der Planung eines Gasspeichers oder bei dem Ausbau eines Gasfeldes ist es wichtig ,wie die Bohrungen gebohrt werden sollen. Für einen Gasspeicher bieten sich Horizontalbohrungen an, die eine höhere Entnahmerate ermöglichen. Die Produktivität einer Horizontalbohrung kann 3 bis 5 mal so groß sein ,wie die einer Vertikalbohrung. Die Bohrkosten lassen sich dadurch erheblich reduzieren. Abb. 5 zeigt die Sensitivität der C- Werte einer Horizontalbohrung von 500 m Länge. Die notwendige Länge einer Horizontalbohrung hängt auch vom Einflußradius Re ab. Re berechnet man aus der Drainagefläche der Bohrung und fasst diese als Kreis auf.

Abb.5 C- Werte von Horizontalbohrungen

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