A Study of a concept geothermal ERD well for the South German Molasse Basin

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Um die Energieversorgung Münchens auch in Zukunft sicherzustellen, planen die Stadtwerke München Services GmbH (SWM) den Einsatz von ¿Extended Reach Drilling¿-Bohrungen zur Ressourcenerschließung. Mit ERD-Bohrungen ist es möglich, das Potenzial von einem Bohrplatz aus zu erhöhen, indem Wärme an Standorten mit hohem Bedarf produziert werden kann. Aufwendige und kostenintensive Anschlüsse an das Wärmenetz können somit vermieden werden. Im Süddeutschen Molassebecken wurden bereits mehrere Bohrungen abgeteuft und die Bohrverfahren verbessert. Die Bohrungen in diesem Gebiet wurden mit einer horizontalen Entfernung von etwa 3.000 m bei geringer Tiefe und 2.500 m bei größerer Tiefe realisiert, aber das Potenzial für eine größere horizontale Reichweite ist vorhanden. Bei Geothermie Projekten im Molassebecken in Süddeutschland werden in der Regel mehrere Bohrungen von einem Bohrplatz aus abgeteuft. Um ausreichende Abstände zwischen den Bohrungen im Reservoir zu gewährleisten, werden die Bohrungen in horizontaler Richtung voneinander entfernt abgeteuft. Zum einen steigen mit zunehmender horizontaler Entfernung des Zielpunktes zum Bohrplatz der technische Aufwand, die Kosten und die Risiken. Zum anderen kann mit zunehmender horizontaler Entfernung von einem Bohrplatz aus ein deutlich größeres Lagerstättengebiet erschlossen werden. Das ultimative Ziel dieser Arbeit ist es, ein neues Bohrlochkonzept zu entwerfen, das sich auf eine horizontale Entfernung von mindestens 3.500 m bis zu 6.000 m in geringen Tiefen von weniger als 2.500 m vertikaler Tiefe konzentriert, wobei Lösungen zur Überwindung der derzeitigen Beschränkungen, wie Drehmoment/Schleiflasten, Hydraulik und Schleiflasten während des Rohrtoureneinbaus, berücksichtigt werden. Die in dieser Arbeit erarbeiteten Bohrlochkonzepte sollen als Grundlage für zukünftige geothermische ERD-Bohrungen im Süddeutschen Molassebecken dienen. Als Grundlage für diese Arbeit wurde ein konzeptionelles Projekt in der nördlichen Region von München ausgewählt. Ausgehend von dem anspruchsvollsten Bohrpfad dieses Projektes werden verschiedene Bohrpfadvarianten mit konstanten Parametern entwickelt, um eine Vergleichbarkeit zu gewährleisten. Diese Vorgehensweise erlaubt auch die Simulation verschiedener Schwierigkeitsgrade, inklusive möglicher Einschränkungen. Für alle Bohrungen wird ein vollständiges Bohrungsdesign erstellt, das bestehende SWM-Richtlinien, Literatur und Expertenwissen aus verschiedenen Industriedisziplinen berücksichtigt. Das entwickelte Bohrungsdesign wird anhand einer Beispielbohrung erläutert. Aus den Simulationen kann gefolgert werden, dass aufgrund der eingesetzten Technik und des Know-hows alle Bohrungen unabhängig von der Länge der Bohrung technisch machbar simuliert werden können, wobei nur geringe Änderungen (z.B. keine Rotation beim Einfahren des Bohrstranges) notwendig sind. Eine einzige Ausnahme bildet die Bohrsimulation in Sektion 4 für die Bohrung Var 3, die einen Top Drive mit höherem Drehmoment erfordert. Das in dieser Arbeit erstellte Bohrlochdesign umfasst die Auswahl und Optimierung anspruchsvoller Bohrlochpfade, die Zusammenarbeit mit Branchenexperten bei der Entwicklung von Bohrspülungsrezepturen, ein an den SWM-Richtlinien ausgerichtetes Rohrtourendesign, das Erkenntnisse der Hersteller bei der Auswahl bewährter ERD-Rohrtourenverbindungen berücksichtigt, und die Einbeziehung von schwimmenden Techniken für einen 9.5/8"-Liner sowie eine Bohrstrangkonfiguration, die auf den Empfehlungen der Unternehmen basiert. Darüber hinaus werden umfassende Simulationen, einschließlich Drehmoment, Schleiflasten, Hydraulik während des Bohrens und Rohrtoureneinbaus sowie Zementationsmodellierung, durchgeführt.

Details

Titel in ÜbersetzungEine Studie über ein Konzept einer geothermischen ERD-Bohrung im süddeutschen Molassebecken
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung22 März 2024
StatusVeröffentlicht - 2024