Programm OIL

Das Programm OIL berechnet die Wasserinvasion und die Schließdrücke. Es berechnet die Geometrie des Aquifers und seine Produktivität, den J-Wert nach Fetkovitch.

Wozu dient das Programm?

Das Programm wird für unterirdische Öllagerstätten eingesetzt, bei denen ein aktives Aquifer die Lagerstättenenergie ergänzt. Es vergleicht die berechneten Schließdrücke mit den gemessenen Schließdrucken und zeigt den mittleren Fehler an. Es berechnet:

·        1.die Wasserinvasion nach Fetkovitch.

·        2.die Schließdruckentwicklung.

·        3.das OOIP, das Original- Oil- in- Place, einer Öllagerstätte.

·        5. das erforderliche Aquifervolumen.

·        6. die Produktivität des Aquifers, d.h. den J-Wert nach Fetkovitch.

·        7.die Geometrie des Aquifers.

·        8.den Produktivitätsindex einer Bohrung.

·        9.die Druckverluste in Steigrohren.

Programmanwendung

Nach dem Programmstart erscheint das Hauptfenster mit einer Menüleiste, die verschiedene Möglichkeiten zur Auswahl anbietet. Für den Aufbau einer Eingabedatei wählt man aus der Menüleiste BEARBEITEN-DATEN ÄNDERN aus oder man ruft mit der rechten Maustaste das Kontextmenü auf und wählt DATEN ÄNDERN. Am schnellsten geht es, wenn man aus der Symbolleiste das Symbol für ÄNDERN auswählt. Nach Verlassen des Eingabedialogfeldes über die OK-TASTE wird die Berechnung durchgeführt und die Ergebnisse erscheinen als Text oder als Grafik, je nachdem was ausgewählt wurde. Diese Auswahl wird in der Menüleiste mit ANSICHT-GRAFIK oder ANSICHT-TEXT eingestellt. Noch schneller geht es wenn man das entsprechende Symbol der Symbolleiste auswählt. Die GRAFIKLUPE vergrößert die grafische Darstellung.

Folgende Daten müssen eingegeben werden:

·        1.Oil-in-Place

·        2.Water-in-Place

·        3.Formationsvolumenfaktor Öl

·        4.Wasserkompressibilität

·        5.Ölkompressibilität

·        6.Öldichte

·        7.Gesteinskompressibilität

·        8.Inititaialdruck

·        9.Produktionsdaten

                                               Abb.1 Eingabedialogfeld

Falls Schließdruckmeßwerte vorhanden sind, können diese einzeln eingegeben werden oder als Meßwertdatei zusammen mit den Produktionsdaten eingelesen werden. Bei den Druckwerten handelt es sich um gemessene, aufgebaute oder extrapolierte Bodenschließdrücke. Sie werden für einen Vergleich mit den berechneten Werten herangezogen. Über die TASTE DATEI EINLESEN werden die Daten eingelesen. Wenn das Eingabedialogfeld über die OK-TASTE verlassen wird, werden die Daten geprüft und anschließend wird die Berechnung durchgeführt. Anschließend werden die Ergebnisse angezeigt. Je nachdem welche Wahl getroffen werden die Ergebnisse als Grafik oder als Text angezeigt. Wird das Eingabedialogfeld über die ABBRUCH- TASTE verlassen werden die Daten nicht gespeichert.

Berechnung des J-Wertes.

Über die Schaltfläche J-WERT im Eingabedialogfeld ( Abb. 1 ) wird ein Dialogfeld zur Berechnung des J-Wertes nach Fetkovitch aufgerufen.( Abb. 2).In dieses Dialogfeld werden die erforderlichen Parameter eingegeben. Über den eingegebenen Winkel wird festgelegt , ob es sich um ein lineares oder ein ringförmiges Aquifer handelt. Unterstellt man ein halbradiales Modell, d.h. 180°, so müssen neben den Lagerstättenparametern der Radius bis zum Öl- Wasser- Kontakt und der Radius bis Aquiferende eingegeben werden. Die Angaben für die Tiefe des Aquifers und die Breite des Aquifers werden nicht benötigt. Beim Verlassen des Dialogfeldes werden der J-Wert nach Fetkovitch und das Water-in-Place berechnet. Man wird gefragt, ob man diese Werte übernehmen will oder nicht.

                        Abb.2 Eingabedialogfeld zur Berechnung des J-Wertes

Eine andere Möglichkeit besteht darin, mit angenommenen J-Wert und WIP- Wert die Berechnung durchzuführen und diese Rechnung so oft zu wiederholen bis sich bei der Nachrechnung der Drücke der kleinste Fehler ergibt. Zu den so gefundenen J-Wert und WIP- Wert kann dann die Geometrie des Aquifers berechnet werden.

Berechnung der Geometrie des Aquifers.

Nachdem der J-Wert und das Water-in-Place solange variiert worden ist, bis sich für den mittleren Fehler der kleinste Wert ergeben hat, kann über die Schaltfläche AQUIFERGEOMETRIE im Eingabedialogfeld ( Abb. 1 ) das Dialogfeld zur Berechnung der Geometrie des Aquifers aufgerufen werden. Über den Winkel wird festgelegt, ob es sich um ein lineares oder ein ringförmiges Aquifer handeln soll. Weitere wichtige Eingabegrößen sind:

Über die TASTE BERECHNUNG werden beim radialen Modell die Radien  bis Öl- Wasser- Kontakt und bis Aquiferende berechnet.

Ergebnisse.

Die Berechnung wird durch die OK-TASTE des Eingabedialogfeldes ( Abb.1 ) ausgelöst. Die Ergebnisse stehen als Textdatei oder als Grafik zur Verfügung, je nachdem, welche Wahl getroffen wurde. Bei der grafischen Darstellung der Ergebnisse bietet das Eingabedialogfeld folgende Auswahl:

·        X- Achse Zeit

·        X- Achse Produktion in 1000 m3

·        X- Achse Produktion in 1000 t

Bei der Umrechnung von m3 in t wird die Öldichte verwendet die im Eingabedialogfeld eingegeben wurde.

Abb. 3 zeigt die Nachrechnung der Schließdrücke einer Öllagerstätte

Der mittlere Fehler bei der Nachrechnung der Schließdrücke ist eine wesentliche Größe für die Optimierung. Der J- Wert und das Water-in-Place , die zum kleinsten mittleren Fehler führen, stellen das Optimum der Nachrechnung dar. Dabei ist es ohne Bedeutung ,welche grafische Darstellung gewählt wurde. Ebenso wurde Wasserinvasion  berechnet.  Die Ergebnisse stehen auch als Tabelle zur Verfügung

Berechnung des Produktivitätsindex einer Bohrung

Das Programm berechnet die Produktivität einer Bohrung. Dazu wählt man in der Menüleiste BEARBEITEN-PI-WERT BERECHNEN aus. Daraufhin erscheint ein Eingabedialogfeld zur Berechnung des PI- Wertes einer Bohrung. Für die Dränageform muß eine Auswahl getroffen werden:

Dränageform

·         Vollkreis

·         Rechteck

Über die SCHALTFLÄCHE PI-WERT BERECHNEN wird die Berechnung ausgelöst und die Ergebnisse werden im Dialogfeld angezeigt. Wenn man die Dränageform Rechteck wählt, sind zusätzliche Eingabedaten für die Rechteckform erforderlich:

·         Länge des Rechteckes

·         Breite des Rechteckes

·         Lage der Bohrung im Rechteck

Wenn die Länge der Horizontalbohrung größer Null gewählt wird , wird eine Horizontalbohrung berechnet. Wenn die erbohrte Mächtigkeit größer als die bankrechte Mächtigkeit ist, wird eine geneigte Bohrung berechnet.

                        Abb. 4 Berechnung des PI- Wertes einer Horizontalbohrung

 

Wenn man das Dialogfeld über die Schaltfläche BEENDEN verläßt , wird man gefragt, ob man die Rechenergebnisse in der Datei AUS.TXT speichern will.

Berechnung der Druckverluste in Steigrohren

Das Programm OIL berechnet auch die Druckverluste in Steigrohren. Dafür wählt man in der Menüleiste BEARBEITEN- DRUCKVERLUST TUBING aus. In dem Eingabedialogfeld ( Abb. 5 ) werden die erforderlichen Parameter eingegeben.

Die wichtigsten Eingabedaten sind:

·        Minimale Rate

·        Maximale Rate

·        Dichte

·        Viskosität

·        Rohrlänge

·        Innendurchmesser

·        Wandrauhigkeit

·        Höhenunterschied

                        Abb.5 Berechnung der Druckverluste im Tubing

 

Beispiele für die Wandrauhigkeit erhält man über die Schaltfläche WANDRAUHIGKEIT. Über die Schaltfläche BERECHNUNG wird die Berechnung ausgelöst und die Ergebnisse werden in dem Dialogfeld angezeigt. Wenn man das Dialogfeld über die Schaltfläche BEENDEN verläßt , wird man gefragt, ob man die Rechenergebnisse in der Datei AUS.TXT speichern will.

Berechnungsgrundlagen

Die Methode zur Berechnung der Wasserinvasion nach Fetkovitch wurde von L.P.Dake beschrieben. ("Fundamentals of reservoir engineering", Seiten 325-337)

 

Die Rate der Wasserinvasion wurde nach Formel(1) berechnet:

 

(1) dWe / dt = J * ( pa - p )                 (m3/Tag)

 

Die kumulative Wasserinvasion ergibt sich aus der Materialbilanz nach Formel (2):

 

(2) We = cw * WIP * ( pi - pa )            (m3)

 

Die Änderung der Wasserinvasion während eines Zeitschrittes dt wurde nach Formel (3) berechnet:

 

(3) dWe = ( Wei / pi ) * ( pa1 - p2 ) * ( 1 - exp[ -J * pi * dt / Wei ] )  (m3)

 

Hierbei ist:

 

(4) Wei = cw * WIP * pi                     (m3)

 

Der J-Wert für ein radiales Aquifer ergibt sich aus Formel (5)

 

(5) J = 0,0533 * ( a / 360 ) * ( K * H / m ) / ( ln [ re / ro ] - 0,75 )    ( m3 / Tag bar )

 

Der J-Wert für ein lineares Aquifer ergibt sich aus Formel (6):

 

(6) J = 0,02543 * ( K * H / m ) * ( B / L )                                        ( m3 / Tag bar )

 

Bedeutung der verwendeten Symbole

 

a:        Winkel für ein teilradiales Aquifermodell                                              ( ° Grad )

m:         Viskosität des Wassers                                                                       ( cp )

B:        Breite eines linearen Aquifers                                                               ( m )

cw:       Wasserkompressibilität                                                                       ( 1 / bar )

dt:       Zeitschritt                                                                                           ( Tage )

dWe     Änderung der Wasserinvasion                                                             ( m3 )

J:         J-Wert nach Fetkovitch                                                                      ( m3 / Tag bar )

L:        Länge bzw. Tiefe eines linearen Aquifers                                             ( m )

pa:       Mittlerer Druck des Aquifers                                                              ( bar )

p:         Lagerstättendruck am Öl-Wasser-Kontakt                                         ( bar )

pi:        Initialer Lagerstättendruck                                                                   ( bar )

pa1:       Mittlerer Aquiferdruck am Ende des vorangehenden Zeitschrittes         ( bar )

p2:       Lagerstättendruck am Öl-Wasserkontakt während des Zeitschrittes( bar )

re:        Radius bis Aquiferende bei einem radialen Aquifer                               ( m )

ro:        Radius bis Öl-Wasserkontakt bei einem radialen Aquifer                     ( m )

WIP:   Initiales Water-in-Place                                                                      ( m3 )

 

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