Feasibility study of repurposing oil and gas wells in Hungary for geothermal production

Im 20. Jahrhundert entwickelte sich in Ungarn aufgrund der Entdeckung großer Kohlenwasserstoffvorkommen – zunächst im Südwesten, später im Südosten des Landes – eine bedeutende Erdöl- und Erdgasindustrie. Das Erbe dieser Epoche, geprägt durch zahlreiche Bohrungen, besteht in einer großen Menge geologischer Informationen über den Untergrund Ungarns sowie in vielen derzeit ungenutzten Bohrungen.
Aus der Kombination dieser aufgegebenen oder teilweise aufgegebenen Bohrungen und der günstigen geologischen Verhältnisse der Region entstand das Konzept dieser Arbeit. Die Net-Zero-Strategie der Europäischen Union, das Streben nach Nachhaltigkeit und die anhaltende Energiekrise fördern die Einführung grüner Energielösungen – und nun ist der Zeitpunkt gekommen, diese Chance zu nutzen. Die Umnutzung von Erdöl- und Erdgasbohrungen bietet die Möglichkeit, saubere Energie zu gewinnen. Der Bohrungsbesitzer spart dabei die Kosten der Stilllegung, während der Investor, der grüne Energie erzeugen möchte, die Bohrkosten für eine neue Bohrung vermeidet.
Ein grundlegendes Problem stillgelegter Kohlenwasserstoffbohrungen besteht darin, dass sie ursprünglich für die Exploration und Förderung von Öl und Gas konzipiert wurden, was sich deutlich von der Auslegung geothermischer Bohrungen unterscheidet. Eine weitere technische Einschränkung liegt darin, dass die meisten ungenutzten Bohrungen entweder teilweise oder vollständig aufgegeben sind. Daher mussten verschiedene Kriterien festgelegt werden, um den Zustand der Bohrungen und ihre Relevanz für diese Arbeit zu bewerten.
In dieser Studie wurde auf Grundlage geologischer und technischer Bewertung eine alte Explorationsbohrung ausgewählt. Mithilfe des Endberichtes der Bohrung wurde in FEFLOW ein theoretisches 3D-geologisches Modell erstellt. In der Software wurden Produktionssimulationen in vier verschiedenen Szenarien durchgeführt – beginnend mit den Ausgangsbedingungen und anschließend mit drei theoretischen Säurebehandlungen der Bohrung. Die Änderungen der Produktionsparameter wurden verglichen und ausgewertet. Die Idee hinter den Stimulationsmaßnahmen besteht darin, dass die Bohrung ihre produktionsbedingten Einschränkungen aufgrund ungünstiger Strukturen überwinden könnte.
Die Auswahl der Bohrung anhand vorab definierter Kriterien war erfolgreich, und auf Basis der Bohrungsdaten konnte ein geologisches Modell erstellt werden. Da die Bohrung jedoch in den 1970er Jahren abgeteuft wurde, mussten fehlende Daten durch Durchschnittswerte aus der Fachliteratur ergänzt werden.
Die Simulationen bestätigten das Konzept: Die Produktionsparameter der ausgewählten Bohrung Nab-1 verbesserten sich infolge der Säurebehandlung. Dennoch stieg die geothermische Energieausbeute nicht in dem erwarteten Maß, sondern nur um 6 %, 16 % und 20 % in den jeweiligen Szenarien.
Empfindlichkeitsanalysen wurden durchgeführt, um den erhöhten Ertrag und die Brutto-Wärmeleistung der Bohrung nach jeder Behandlung zu bestimmen. Der spezifische Energiepreis bleibt nach den Stimulationsmaßnahmen deutlich niedriger als im Fall einer neu gebohrten Anlage, jedoch sind die technischen Risiken hoch. Die Wirtschaftlichkeit der Umnutzung von Öl- und Gasbohrungen hängt sowohl von der gewünschten Energiemenge als auch vom Zustand der jeweiligen Bohrung ab. Um zu bestimmen, ob eine Bohrung ein geeigneter Kandidat für eine Säurebehandlung ist und in der Praxis genügend geothermische Energie liefern kann, ist eine detaillierte technische Analyse der strukturellen Bedingungen erforderlich.