Simulationen in der Digitalen Gesteinsphysik & Digitalen Bohrkernanalyse

Reservoirmodelle bilden die Grundlage für die Entwicklung von Produktionsszenarien für Öl- und Gasreservoire. Um sich zwischen verschiedenen Szenarien entscheiden zu können, bedarf es der schnellen Generierung von zuverlässigen Reservoirmodellen.

Die Genauigkeit solcher Modelle hängt wesentlich von der Qualität der physikalischen Gesteinseigenschaften ab, mit denen die Modelle generiert werden. Daher ist eine schnelle und genaue Kernanalyse von entscheidender Bedeutung für die Generierung von Reservoirmodellen. Die physikalischen Eigenschaften von Gesteinen werden entweder durch eine physische Kernanalyse in einem Labor oder durch eine numerische Kernanalyse mittels Simulationen bestimmt. 

Die digitale Gesteinsphysik (Digital Rock Physics, DRP) ist eine innovative Technik für die numerische Kernanalyse im Upstream-Bereich. Sie ermöglicht:

• E&P (Exploration & Produktion):
  Automatisieren der Routine Core Analysis (RCAL),
  Vorhersagen für Managemententscheidungen
• R&D (Forschung & Entwicklung):
  Durchführung von Special Core Analysis (SCAL),
  Entwicklung neuer Arbeitsabläufe,
  DRP-Projekte,
  Gewinnung neuer Erkenntnisse über Gesteinseigenschaften
• EOR (Enhanced Oil Recovery):
  Verbesserung der Rückgewinnungsraten (z. B. Waterflooding)

Die Eingabedaten aus DRP werden verwendet, um z.B. die Permeabilität im gesamten Reservoirmodell (modelliert auf der Kilometerskala) zu berechnen. Auf Basis dieser Simulationen können weitergehende Entscheidungen für die Förderung aus diesem Reservoir getroffen werden, z.B. die Platzierung neuer Förderbohrungen.

DRP bietet folgende Vorteile gegenüber konventionellen Laboruntersuchungen:

• Enorme Zeit- und Kostenersparnis durch gezielte Platzierung neuer Förderbohrungen 
• Durchführung mehrerer numerischer Experimente auf genau derselben Probe
• Gleichzeitige Durchführung verschiedener Analysen auf einer Gesteinsprobe
• Testen und Verbessern von verschiedenen Produktionsszenarien

Computersimulationen mit GeoDict ermöglichen Reservoir-Ingenieuren und Geowissenschaftlern die Digitalisierung und Automatisierung zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften von Reservoirgesteinen.

• Geometrische Parameter: Porosität, Porengrößenverteilung, Perkolation, Minkowski Parameter, Oberflächenbestimmung, Tortuosität, Porensphärizität, Porengeometrie
• Durchströmungsparameter: absolute Permeabilität, Hochskalieren der Strömungseigenschaften, Zweiphasenströmung, relative Permeabilität, Kapillardruckkurven
• Elektrische Parameter: Formationsfaktor, Resistivität-Index, Sättigungsexponent, Zementationsexponent
• Mechanische Parameter: Elastizitätsmoduli, Steifigkeit, In-situ Bedingungen

Weiterhin generieren Simulationen neue Einsichten in die Prozesse, die in Gesteinsproben ablaufen und ermöglichen die Entwicklung von neuen Lösungsansätzen für das unkonventionelle Verhalten mancher Kohlenwasserstoffreservoire. 

Mögliche Lösungsansätze sind:

• Berechnen der physikalischen Gesteinseigenschaften, die während der Routine Core Analysis (RCAL) und der Special Core Analysis (SCAL) bestimmt wurden.
• Bewertung der Qualität von Laboranalysen.
• Simulation von reaktivem Transport wie z.B. der Auflösung von Karbonaten.
• Vorhersage der Ergebnisse von Experimenten in mikrofluidischen Systemen.
• Analyse der geometrischen Eigenschaften von Gesteinen (Porenraum, Mineralkörner).

Durch die digitale Materialanalyse können Gesteinseigenschaften anhand des Drucks und der Temperatur auch unter in-Situ-Bedingungen bestimmt werden.