Investigation of Gas-Oil Gravity Drainage in Naturally Fractured Reservoirs Using Discrete Fracture and Matrix Numerical Model

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Um den Strömungsfluss in natürlichen Gesteinslagerstätten zu simulieren, wird hier eine neue eigenständige Kluft- und Gesteinsmatrix- Simulationstechnik entwickelt, die eine physikalisch realistischere Alternative zur dualen Kontinuumslösung ist. Diese auf Finite-Elemente diskretisierte Finite-Volumen Methode (FECFVM) hat den Vorteil gegenüber früheren Finite-Volumen Verfahren, dass sie die Sättigungsdiskontinuität abbilden kann, die sich an Materialgrenzen durch das Zusammenspiel von viskosen, kapillaren und gravitativen Auftriebskräften entwickeln können. Im Gegensatz zu einer vorausgehend entwickelten eingebetteten Diskontinuitätsmethode erreicht dies die neue ohne zusätzliche Freiheitsgrade und erlaubt zudem, kapillare und andere Gesteinsmatrix- Austauschprozesse zu simulieren, selbst für niedriger dimensionale Darstellungen der Klüfte. Dieser Ansatz erlaubt eine vereinfachte Modellkonstruktion mittels unstrukturierter Gitter und eine schnellere Computerberechnung. Eine weitere Beschleunigung wird dadurch erreicht, dass man den 2-Phasen Durchfluss und die Sättigungs-Transport-Gleichung nur für “aktive” Elemente löst. Das vermindert auch Rundungsfehler während der Lösung der Transportgleichung. Die FECFVM wird durch den erfolgreichen Vergleich mit analytischen Lösungen verifiziert. IMPES sequenzielle Lösungen gegenüber zusätzliche Vergleiche mit kommerziellen Lagerstättensimulatoren anhand von einfachen Geometrien, welche diese repräsentieren können, bestätigen, dass meine 2 D Finite-Volumen Methode Schwerkraftseigerung, kapillare Umverteilung, kapillare Grenzschichten und Kombinationen aus diesen physikalischen Prozessen realistisch simulieren kann und/oder (zumindest) eine Lösungsgenauigkeit erster Ordnung erreicht. Nach ihrer Verifizierung wird die FECFVM angewendet, um den Gas-Öl Drainage Prozess in einem Querschnittmodell von geschichteten natürlichen Gesteinslagen zu studieren. Hier zeigen Vergleiche mit dualen Kontinuums-Simulationen, dass diese nicht das realistische Ausmaß von Block- Effekten darstellen und überoptimistische Drainageraten vorhersagen. Beobachtungen, die bei einzelnen Gesteinsblöcken mit der DFM Simulation gemacht wurden, lassen weiters erkennen, dass ihre Sättigungsentwicklung nicht mit den Annahmen der dualen Kontinuumssimulation übereinstimmt. Zum Beispiel kehrt sich der Saturationsverlauf in einem nur teilweise durchlässigen Gestein um. Sättigungsänderungen im Gesteinsgefüge sind somit nicht unbedingt monoton, sondern sie können mit einem Wechsel von Drainage und Imbibitionsprozessen einhergehen. Diese Erscheinungen können nicht durch die Transferfunktionen dualer Kontinuumsmodelle dargestellt werden. Mein Simulator erlaubt aber eine erste Untersuchung.

Details

Titel in ÜbersetzungUntersuchung von Gas-Öl Schwereseigerungsprozessen in natürlich geklüfteten Gesteinslagerstätten unter Verwendung von numerischen Modellen, die Brüche und Gesteinsmatrixblöcke im Detail abbilden
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Jenny, Patrick, Beurteiler B (extern), Externe Person
  • Matthäi, Stephan, Beurteiler A (intern)
StatusVeröffentlicht - 2012