Reservoirmodellierung

Das Projekt ist durch den Bedarf an unterirdischen Gasspeichern (UGS) motiviert, die kurzfristige hochamplitudige Schwankungen des Energiebedarfs während des Sommer-Winter-Zyklus ausgleichen können. Es ist Teil des vom BMBF geförderten größeren Forschungsprojekts SUBI, das auch Bohrlochmessungen und die Analyse von Salzkavernen für UGS umfasst. Unser Fokus liegt auf gekoppelten thermohydraulisch-mechanischen (THM) Mehrphasenmodellen poröser Reservoire, um die Auswirkungen hochfrequenter Injektion-Produktions-Zyklen auf das Kluftgestein, die Reaktivierung von Störungen und die Integrität des Deckgesteins zu bewerten. Dies wird unter anderem dazu beitragen, den maximalen sicheren Injektionsdruck und damit die Speicherkapazität eines UGS-Standorts festzulegen.

Neben generischen Studien konzentriert sich die Arbeit auf ein ehemaliges Gasfeld im Bayerischen Molassebecken östlich von München, für das eine hypothetische Umwandlung in ein UGS simuliert wird. Uniper SE stellte freundlicherweise verschiedene Datensätze zur Verfügung, die für diese Fallstudie verwendet werden. Der Workflow kombiniert thermohydraulische (TH) Berechnungen, basierend auf der Software Eclipse, mit mechanischen (M) Simulationen unter Verwendung der Software Techlog und Visage (Abb. 1). Die Geometrie des Reservoirs wurde mit Hilfe von interpretierten seismischen Daten, Mächtigkeitskarten und Bohrlochdaten erstellt. Das Untergrundmodell zeigt eine durch Störungen begrenzte Struktur mit seitlichen Abmessungen von 4 km in N-S bzw. 8 km in W-E Richtung. Der Porendruck zu Beginn der UGS-Stufe wird mit Hilfe einer Eclipse-Simulation aus den Porendrücken abgeleitet, die während der Gasförderung und der nachfolgenden shut-in-phase gemessen wurden (Abb. 2).

Mechanische Eigenschaften (E-Modulus, Poissonzahl, Biot-Koeffizient, Dichte), Porendrücke sowie eine erste Abschätzung der vertikalen und horizontalen Spannungen, in der Nähe von Bohrungen, werden unter Verwendung von Bohrlochdaten und Techlog, einer Software für 1-D mechanische Erdmodellierungen (MEM), abgeleitet. Diese Daten werden verwendet, um ein geomechanisches 3D-Modell in Visage (Petrel Reservoir Geomechanics) aufzubauen, das durch die wechselseitige Abhängigkeit von Porendruck, effektiven Spannungen, volumetrischen Strain, Porosität und Permeabilität an eine 3D Eclipse-Simulation gekoppelt ist. Es wird erwartet, dass diese Kombination aus Reservoir-Engineering und Reservoir-Geomechanik wertvolle Einblicke in die sichere Nutzung von UGS-Standorten bietet, auch für Injektion-Produktions-Zyklen mit hoher Frequenz (Tage bis Wochen).