Explicit continuum-scale modelling of water-based IOR/EOR mechanisms

Titel in Übersetzung: Explizite Modellierung von wasserbasierten IOR/EOR-Mechanismen auf der Kontinuum Skala

Kata Kurgyis

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Eine kostengünstige und umweltfreundliche Methode der tertiären Ölförderung ist das sogenannte Low-Salinity-Water Flooding (LSWF), eine Methode bei der der Salzgehalt des Injektionswassers (a) verringert wird, und/oder (b) spezielle Salze beigefügt werden. Wie die Verdrängungseffizienz genau mit der Injektionswasserzusammensetzung zusammenhängt ist seit vielen Jahren in der Diskussion. Während mehrere der grundlegenden chemische Mechanismen bekannt sind, ist die Identifizierung der maßgeblichen Mechanismen nach wie vor schwierig und spezifisch für die chemischen und physikalischen Gegebenheiten der Lagerstätte und die Zusammensetzung des Injektionswassers. In dieser Arbeit werden zwei der potenziellen Mechanismen in den Open-Source-Kontinuum-Skalen-Strömungssimulator DuMuX implementiert – Doppelschichtexpansion und Mehrkomponenten-Ionenaustausch – mit dem Ziel der expliziten numerischen Beschreibung der chemischen und fluiddynamischen Prozesse des LSWF. Dafür werden gegebene bzw. gemessene Sättigungsfunktionen zur Beschreibung der Zweiphasenströmung mit der Zusammensetzung des Injektionswassers mittels eines Interpolationsschemas verknüpft. Diese Verknüpfung soll die Ad- bzw. Desorption von polaren Kohlenwasserstoffmolekülen und damit eine Änderung der Benetzbarkeit aufgrund der ionischen Zusammensetzung des Injektionswassers modellieren. Diese Ad- bzw. Desorptionsprozesse werden durch einen Satz chemischer Gleichgewichtsreaktionen beschrieben, die dann direkt mit den Benetzungseigenschaften und der Wasserzusammensetzung verknüpft werden. Das Ziel dieser Entwicklung ist die Auslegung und Interpretation von Experimenten im Kernmaßstab und eine mögliche Hochskalierung der Ergebnisse auf die Feldskala. Zu diesem Zweck wurden zunächst die Simulationsergebnisse mit analytischen Lösungen abgeglichen. Da die die Verdrängungsfronten in Simulationen und Experimenten, im Gegensatz zu den analytischen Lösungen, dispergierend sind, wurde eine umfangreiche Sensitivitätsstudie zum Einfluss verschiedener dispersiver Mechanismen auf die Verdrängungsfronten durchgeführt. Diese dispersiven Mechanismen wurden auch im experimentellen Maßstab unter Annahme typischer Ausgangsparametern numerisch untersucht. Durch diese Simulationen kann z.B. eine minimale Kernlänge unter Verwendung von Tracerversuchen und mit der Formation einer Ölbank als Kriterium bestimmt werden. Das Programm wurde entwickelt, um Experimente zu entwickeln und zu interpretieren. Dabei zielt die Arbeit auf zwei Hauptfragen ab: (1) was kann man aus den Experimenten bezüglich der Reaktionszeit des Reservoirs auf die chemische Änderung lernen? Und (2) wie kann ein Experiment durchgeführt werden um die maßgeblichen Mechanismen zu identifizieren. Zu diesem Zweck wurde das zuvor validierte Modell verwendet, um einen der wenigen umfassenden experimentellen Datensätze zu interpretieren, die in der Literatur zu finden sind. Dieser Datensatz wurde numerisch interpretiert um zunächst die Sättigungsfunktionen für beide Salinitäten zu bestimmen. Diese Funktionen wurden dann zur echten Vorwärtssimulation der tertiären Strömungsexperimente verwendet. Der Vergleich zwischen Simulation und Experiment lieferte aussagekräftige Erkenntnisse über (1) die Form der Interpolationsfunktion, die das Konzentrationsprofil widerspiegelt, und (2) die Reaktionszeit des Reservoirs auf die chemische Änderung und somit über die Dynamik der chemischen Mechanismen. Des Weiteren wurde anhand reaktiver-Transportsimulationen vorgeschlagen, wie solche experimentellen Programme durchzuführen sind, um schlüssige Aussagen bezüglich der zugrundeliegenden chemischen Mechanismen treffen zu können. Die chemische Analyse des produzierten Wassers spielt dabei eine zentrale Rolle. Sind diese Mechanismen identifiziert, kann das Injektionswasser gezielt optimiert werden.
Titel in ÜbersetzungExplizite Modellierung von wasserbasierten IOR/EOR-Mechanismen auf der Kontinuum Skala
OriginalspracheEnglisch
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Kharrat, Riyaz, Beurteiler A (intern)
  • Ott, Holger, Betreuer (intern)
  • Flemisch, Bernd, Beurteiler A (extern), Externe Person
  • Hofstätter, Herbert, Mitbetreuer (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 1800

Bibliographische Notiz

gesperrt bis null

Schlagwörter

  • Dumux
  • Mechanismen mit niedrigem Salzgehalt
  • Doppelschichtausdehnung
  • Mehrkomponenten-Ionenaustausch
  • salzarme Kern Flut

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