Programm
Gasrate
Voraussetzung:
Betriebssystem Windows 95 oder höher
Programmgröße 172 KBytes
Programmentwicklung
Dr. Ing. Ulrich Röhr
22117 Hamburg
Glitzaweg 17a
Tel. 040/7126833
Übersicht
1.Wozu dient das Programm?
2.Programmanwendung
3.Aufbau der Eingabedatei
4.Auswahl der Berechnung
5.Ergebnisse für ein Gasfeld
6.Ergebnisse für einen Gasspeicher
7.Gaseigenschaften
8.Sensitivität der C-Werte
9.Daten speichern
10.Daten einlesen
11.Berechnungsgrundlagen
12.Tastenbelegung
1.Wozu dient das Programm?
Das Programm wird für unterirdische Gaslagerstätten, Gasfelder oder Gasspeicher eingesetzt. Es ermöglicht folgende Berechnungen:
1.Gasfeld ohne Reservenberechnung.
Die Entnahmeraten eines Gasfeldes werden bei 5 verschiedenen Kopfdrücken berechnet.
2.Gasfeld mit Reservenberechnung.
Zusätzlich zu den Entnahmeraten werden die verkaufbaren Gasreserven bei einem vorgegebenen Verkaufsprofil berechnet.
3.Gasspeicher Entnahme.
Für die Auslegung eines Gasspeichers bei vorgegebener Entnahmezeit wird die Entnahmekennlinie, das Arbeitsgas und das Kissengas berechnet. Vorgegeben wird der Anteil des Arbeitsgases, der mit Plateaurate gefördert werden soll.
4.Gasspeicher Injektion.
Bei vorgegebenen maximalen Injektionsdruck und einer kumulativen Gasproduktion bei Injektionsbeginn wird die Injektionskennlinie berechnet.
5.Gaseigenschaften
Für einen vorgegeben Druckbereich werden die Z- Faktoren, die Viskosität, die Kompressibilität und der Formationsvolumenfaktor des Gases berechnet.
6.Sensitivität der C- Werte.
Der C- Wert bestimmt die Kapazität einer Bohrung. Er wird für vertikale, geneigte und horizontale Bohrungen berechnet.
Die Auswahl der Berechnungsarten wird im Dialogfeld für die Eingabedaten getroffen:
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Abb.1 Auswahl der Berechnungsart
2.Programmanwendung.
Für die Anwendung wird folgendes Vorgehen vorgeschlagen:
1.Start des Programmes
2.Aufbau einer Eingabedatei bzw.
3.Einlesen einer Eingabedatei
4.Ändern der Eingabedaten
5.Auswahl der Art der Berechnung
6.Ansehen der Ergebnisse in Tabellenform oder als Grafik
7.Abspeichern der Eingabedaten
8.Abspeichern der Ergebnisse
9.Programm beenden
Nach dem Programmstart erscheint das Hauptfenster mit einer Menüleiste, die folgende Auswahl anbietet:
DATEI BEARBEITEN ANSICHT ?
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Abb.2 Menüleiste mit Symbolleiste
3.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 (Abb.3).
In diesem Dialogfeld müssen die Lagerstättendaten und die Bohrungsdaten eingegeben werden.
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.3 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
Abb.3 Dialogfeld zur Dateneingabe
Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß bei zunehmender Leerförderung einer Gaslagerstätte der theoretische C- Wert zu stark ansteigt. Deshalb ist es oft besser mit konstanten Werten A1, B1 und C zu rechnen.
In dem Beispiel eines Gasspeichers Abb.3 sind weitere Angaben erforderlich:
Entnahmetage mit Plateaurate: z.B. 55
Maximale Entnahmetage z.B. 130
Mit Plateaurate förderbarer Anteil z.B. 0.65
Kopffließdruck z.B. 60
Folgende Berechnungsarten können ausgewählt werden:
1.Gasfeld ohne Reserven
2.Gasfeld mit Reserven
3.Gasspeicher Entnahme
4.Gasspeicher Injektion
5.Gaseigenschaften
6.C-Werte mit Sensibilität
Vor dem Start der Berechnung ist die Gaszusammensetzung einzugeben.
Über die TASTE GASZUSAMMENSETZUNG kommt man zu dem Dialogfeld für die Eingabe der Gaszusammensetzung.(Abb.4)
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Abb.4 Dialogfeld zur Eingabe der Gaszusammensetzung
Nach Eingabe der Gaszusammensetzung erfolgt eine Korrektur auf 100%. Wenn man das Dialogfeld über die OK-TASTE verläßt werden die eingegebenen Werte gespeichert und man kommt wieder zum Eingabedialogfeld Abb.3.
Wenn man dieses Dialogfeld (Abb.3) mit der OK-TASTE verläßt, werden die eingegeben Daten geprüft und anschließend wird die Berechnung durchgeführt. Die Ergebnisse der Berechnung stehen als Tabelle oder als Grafik zur Verfügung, je nachdem welche Auswahl man im Menü trifft.
Die Auswahl ANSICHT- GRAFIK zeigt die Ergebnisse als Grafik.
Die Auswahl ANSICHT- TEXT zeigt die Ergebnisse als Tabelle.
4.Auswahl der Berechnung
Über das Eingabedialogfeld Abb.3 wird die Art der Berechnung ausgewählt:
1.Gasfeld ohne Reserven
2.Gasfeld mit Reserven
3.Gasspeicher Entnahme
4.Gassoeicher Injektion
5.Gaseigenschaften
6.C- Werte mit Sensitivität
1.Bei der Wahl „Gasfeld ohne Reserven“ werden die Entnahmeraten eines Gasfeldes 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.
2.Bei der Wahl „Gasfeld mit Reserven“ werden die Förderraten in den einzelnen Förderjahren berechnet. Dazu wird der vorgegebene Kopffließdruck benützt und das vorgegebene Verkaufsprofil. Das Verkaufsprofil enthält die Angaben über die Jahre der Plateauförderung eines Gasfeldes, die Fördertage je Jahr und den Anteil an den Reserven, der mit Plateaurate gefördert werden soll.
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Abb.5 Berechnung eines Gasfeldes mit Reserven
3.Bei der Wahl „Gasspeicher Entnahme“ 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.(Abb.3)
4.Bei der Wahl „Gasspeicher Injektion“ 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 Max. Injektionsrate gewählt werden. In Abb.6 sind das 80000 m3/h.
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Abb.6 Berechnung der Injektionskennlinie eines Gasspeichers
5.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.
6.Bei der Auswahl „C- Werte mit Sensitivität“ werden für vertikale, geneigte und horizontale Bohrungen die C- Werte in Abhängigkeit von Permeabilität, Neigung und Horizontalstrecke berechnet.
5.Ergebnisse für ein Gasfeld
Im Eingabedialogfeld Abb.3 wird die Auswahl der Berechnung festgelegt:
1.Gasfeld ohne Reserven berechnen
2.Gasfeld mit Reserven berechnen
Die Ergebnisse liegen als Tabelle oder als Grafik vor. Über die Menüauswahl ANSICHT-GRAFIK oder ANSICHT-TEXT wird die Auswahl getroffen.
Die Entnahmeraten eines Gasfeldes bei unterschiedlichen Kopffließdrücken erhält man bei der Wahl „Gasfeld ohne Reserven“( Abb.7).
Abb.7 Berechnung der Entnahmeraten eines Gasfeldes
Der maximale Kopffließdruck wurde im Dialogfeld eingestellt, ebenso der OGIP- Wert und die Faktoren für den vertikalen Druckverlust.
Bei der Auswahl „Gasfeld mit Reserven“ wird die jährliche Produktionsrate bei dem vorgegebenen Kopffließdruck ,im Beispiel 150 Bar, berechnet.
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Abb.8 Verkaufsprofil eines Gasfeldes
Außerdem werden die Reserven, die mit Plateaurate gefördert werden können, angegeben.
6.Ergebnisse für einen Gasspeicher
Im Eingabedialog Abb.3 wird festgelegt welche Kennlinie berechnet werden soll.
1.Gasspeicher Entnahme
2.Gasspeicher Injektion
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.9.Der Kopffließdruck wurde mit 80 bar festgelegt.
Die Injektionskennlinie bei einem Kopffließdruck von 155 Bar zeigt Abb.10.
Abb.9 Entnahmekennlinie eines Gasspeichers
Abb.10 Injektionskennlinie eines Gasspeichers
7.Gaseigenschaften als Grafik
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Abb.11 Gaseigenschaften
Abb.12 Gaseigenschaften
8.Sensitivität der C-Werte
Der C- Wert ist ein Maß für die Kapazität einer 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. Abb. 12 zeigt die Sensitivität der C- Werte einer Horizontalbohrung von 500 m Länge.
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Abb. 13 C- Werte einer Horizontalbohrung
9.Daten speichern
Mit der Menüauswahl DATEI- SPEICHERN oder DATEI- SPEICHERN UNTER wird der Dateiname festgelegt. In dieser Datei werden die Eingabedaten abgespeichert. Man kann auch die Ergebnisse als Textdatei abspeichern und mit einem Textverarbeitungsprogramm weiterverarbeiten. Dazu trifft man die Menüauswahl BEARBEITEN- ERGEBNISSE IN AUS.TXT DATEI. Man kann die Auswahl auch über das Kontextmenü treffen ,das man über die rechte Maustaste aufruft.
10.Daten einlesen
Eingabedaten ,die zuvor abgespeichert wurden, können wieder eingelesen werden. Dazu wählt man DATEI- ÖFFNEN und wählt die entsprechende Datei aus. Daraufhin erscheint das Dialogfeld zur Dateneingabe Abb.2 und zeigt die gelesenen Daten an. Die Daten können geändert werden. Sie stehen für die Berechnung zur Verfügung.
11.Berechnungsgrundlagen
Berechnung der Entnahmeraten und der Bodenschließdrücke
Zuerst wird der Bodenschließdruck nach Formel 1 berechnet.
Dann wird die Entnahmerate nach Formel 4 berechnet ,die aus den Formeln 2 und 3
folgt,
1. P/Z = ( P/Z )i * ( 1 - Gp / OGIP ) / [ 1 –WE / ( OGIP / BGI ) ] (Bar)
2. Q = C * ( P² –PBF² ) (m³/h)
3. Q = A1 * SQRT ( PBF² – B1* PKF² ) (m³/h)
4. Q = A * [ -1 + SQRT ( 1 –B * [P² – B1 * PKF²] ) ] (m³/h)
mit A = A1² / (2 * C)
B = (2 * C / A1 ) ²
5.BGI = ( P/Z )i * 273 / [ (T + 273 ) * 1.0134 ] (Nm³/m³)
Diese Berechnungen werden für 5 verschiedene Kopffließdrücke durchgeführt.
Hierbei ist:
Q Entnahmerate (m³/h)
A1,B1,C Faktoren konstant oder druckabhängig
P Bodenschließdruck (Bar)
PBF Bodenfließdruck (Bar)
PKF Kopffließdruck (Bar)
(P/Z)i Initialer P/Z-Wert (Bar)
Gp Kum. Produktion (Mio m³)
WE Wasserinvasion (Mio m³)
OGIP Original- Gas- in- Place (Mio m³)
BGI Initialer Formationsvolumenfaktor (Nm³/m³)
T Lagerstättentemperatur (Grad C)
Die C- Werte je Bohrung werden in einer Sensitivität berechnet und dargestellt.
Der C- Wert nach Formel 1 wird für eine vertikale Bohrung nach Formel 6 berechnet.
6. C = 0.3 * K * H / ( Nue * Z * T * log ( Re / Rw ) – 0.75 ) (m³/h Bar²)
Hierbei ist:
K Horizontale Permeabilität (mD)
H Bankrechte Mächtigkeit (m)
Nue Viskosität bei Bodenschließdruck (cp)
Z Z – Wert (-)
T Lagerstättentemperatur (Grad K)
Re Einflußradius der Bohrung (m)
Rw Bohrlochsradius (m)
12. Tastenbelegung
1.Die Taste F1 ruft die HILFE auf.
2.Die Taste F2 ruft das Dialogfeld DATEN ÄNDERN auf.
3.Die ESCAPE- Taste führt beim Dialogfeld zum ABBRUCH.
4.Die SHIFT- Taste bewegt den CURSOR im Dialogfeld.
5.Die Taste F3 ruft die Ergebnisse als GRAFIK auf.
6.Die Taste F4 ruft die Ergebnisse als TABELLE auf