Development of engineering tools to evaluate deliquification measures for gas wells

Titel in Übersetzung: Entwicklung eines Engineering-Tools zur Evaluierung von Maßnahmen zum Flüssigkeitsaustrag für Gassonden

David List

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Typischerweise wird Erdgas von einer geringen Menge an Flüssigkeit begleitet, die entweder aus der Lagerstätte stammt oder durch Kondensation im Steigrohr entsteht. Diese wird zu Beginn der Förderung einfach durch das geförderte Gas aus dem Bohrloch gehoben. Durch das natürliche Fallen des Lagerstättendruckes, geht auch die Förderrate mit der Zeit zurück und es sinkt die in-situ Flussgeschwindigkeit. Dadurch werden anfallende Flüssigkeiten nicht mehr zu Tage gefördert, sondern sammeln sich im Bohrloch. Dies ist gemein hin als „liquid loading“ bekannt und verursacht eine Flüssigkeitssäule, die hydrostatischen Druck auf die Perforationen ausübt. Dadurch wird die Förderung der Gassonde stark geschwächt oder im Extremfall sogar gestoppt. Dementsprechend wird Förderung aus diesem Lagerstättenhorizont unwirtschaftlich, was in weiter Folge den erzielbaren Gewinnungsfaktor stark einschränkt. Obwohl es zahlreiche technische Ansätze gibt um diesem Problem Abhilfe zu schaffen, sind nur einige davon operativ und wirtschaftlich tragbar, wenn man bedenkt, dass sich diese Sonden typischerweise dem Ende ihrer Lebensdauer nähern. Vor einigen Jahren, wurden innerhalb der OMV Austria Versuchsprojekte mit vier ausgewählten Methoden zum künstlichen Flüssigkeitsaustrag durchgeführt. Die Ergebnisse reichten von einwandfreier bis unzureichender Funktion für die verschiedenen Versuchssonden. Ziel dieser Arbeit ist es sowohl detailliertes, theoretisches Grundwissen als auch Verständnis der zu Grunde liegenden Mechanismen zu erarbeiten, um eine Reihe an Hilfsprogrammen zu entwickeln, mit denen die Versuchsprojekte untersucht und die verschiedenen Methoden evaluiert werden können. Die Arbeit beginnt mit einer detaillierten Literaturrecherche, in der die wichtigsten „liquid-loading“ Kriterien, wie z. B. das Turner- oder das Coleman-Kriterium vorgestellt und deren Schwächen und Einschränkungen erklärt werden. Danach werden die vier ausgewählten Methoden, nämlich Velocity String, Obertage-Verdichtung, Schäumer und Plunger Lift vorgestellt und erläutert. Im praktischen Teil wird zuerst die Entwicklung der drei Hilfsprogramme gezeigt. Dabei dient das erste als einfacher Einheiten-Umrechner für einen Vorgabewert für PROSPER, einem Programm das häufig zur Steigrohr oder Velocity String Auslegung verwendet wird. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass der Standardwert zu hoch angesetzt ist. Deshalb ist es ratsam Literaturwerte zu verwenden, was diese besonders fehleranfällige Einheitenumrechnung nötig macht. Ein weiteres Programm wurde speziell für Machbarkeitsstudien von Plunger Lift Einrichtungen entwickelt. Damit konnte die Grundursache des misslungenen Plunger Lifts nachvollziehbar identifiziert werden. Das dritte, weitaus aufwändigere Programm basiert auf Visual Basic for Excel und sollte die Effektivität der verschiedenen Methoden direkt vergleichen. Das ist insbesondere von Bedeutung da Gassonden mit Flüssigkeitsproblemen, gewöhnlich niedrige Förderraten aufweisen und eine Auswahl deshalb auf Basis von Wirtschaftlichkeit und nicht technischer Machbarkeit erfolgen sollte. Schlussendlich werden alle Ergebnisse ausgewertet und Empfehlungen für die Anwendung der entwickelten Programme, PROSPER als auch die angeführten Literaturmodelle werden erarbeitet. Diverse Auslegungsüberlegungen der Versuchsprojekte werden untersucht und Ideen sowie Vorschläge für zukünftige Projekte werden angeführt. Schlussendlich kamen die entwickelten Programme zu übereinstimmenden Ergebnissen mit z. B. PROSPER und bereits bekannten Messdaten. Gleichzeitig bieten diese Programme eine gesteigerte Transparenz, mehr Flexibilität und können zusätzlich mühelos erweitert werden
Titel in ÜbersetzungEntwicklung eines Engineering-Tools zur Evaluierung von Maßnahmen zum Flüssigkeitsaustrag für Gassonden
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Langbauer, Clemens, Betreuer (intern)
  • Kometer, Bernd, Betreuer (extern)
Datum der Bewilligung19 Okt. 2018
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2018

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 30-08-2023

Schlagwörter

  • Gassonden-Entwässerung
  • Liquid-Loading
  • kritische Flussgeschwindigkeit
  • Turner
  • Coleman
  • Nosseir
  • Maßnahmen zum verbesserten Flüssigkeitsaustrag
  • Obertage Kompressor
  • Velocity String
  • Coiled Tubing
  • Kolbenhebesystem
  • Schäumer
  • Kapillare
  • Seifenstangen
  • Liquid-Loading-Modellierung
  • Entrained-Droplet-Modell
  • Continuous-Film-Modell
  • Tröpfchen-Flussrichtungsumkehr-Modell
  • Mehrphasenfließen
  • Gray
  • Gray’s Flusskorrelation für vertikale Gassonden
  • vertikale Schaumflusskorrelation
  • Model für Kolbenhebesysteme
  • Machbarkeit von Kolbenhebesysteme
  • Systemanalyse
  • Knotenpunktverfahren

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