TU Berlin

Kontinuumsmechanik und MaterialtheorieVerbundprojekt "Druck-Kern"

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Verbundprojekt "Druck-Kern"

 

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Projektbeschreibung

Zur Erstellung von Lagerstättenmodellen kommen eine Vielzahl von Messverfahren und Untersuchungsmethoden zum Einsatz. Viele wichtige Informationen können dabei nur anhand von Probenmaterial gewonnen werden, so dass die Bohrkernnahme und die Ergebnisse von Bohrkernanalysen erst die entscheidenden Hinweise liefern, wie eine Lagerstätte funktioniert. Der Umgebungsdruck auf einen konventionell gewonnenen Bohrkern nimmt während der Bergung signifikant ab. Dies führt zu irreversiblen Veränderungen seiner geophysikalischen und geochemischen Eigenschaften sowie zum unwiderruflichen Verlust von Fluiden und wertvollen Informationen. Rückschlüsse auf wahre in-situ Begebenheiten können nur durch aufwendige Verfahren abgeschätzt werden.

Zur Erforschung von höchst drucksensiblen Gashydraten (GH) wurden Systeme entwickelt, die eine Druckerhaltung von weich sedimentierten Meeresbodenproben gewährleisten; sog. Duckkernnahmesysteme (Pressure Corer). In der Öl- und Gasindustrie ist das Interesse an dieser Technologie enorm. Die dort vorherrschenden Einsatzbedingungen sind jedoch wesentlich komplizierter, die Lagerstättenstrukturen erheblich komplexer und die Anforderungen an Bohrungen und Kernnahmesysteme deutlich anspruchsvoller.

Um auch diesen extremen Herausforderungen gerecht zu werden standen die Erfahrungen und grundlegenden Prinzipien der GH-Druckkernnahme Pate für die Entwicklung eines neuartigen Druckkernnahmeverfahrens. Dieses wurde zum Patent angemeldet und wird von der Corsyde International GmbH & Co. KG kommerziell vermarktet. 

Die Maßstäbe und Anforderungen, die die Einsatzbedingungen bei der Exploration von Öl- und Gaslagerstätten an eine derartige Technologie stellen, sind völlig neuartig und es ist ungleich komplizierter ein breites Spektrum anwenderspezifischer in-situ Informationen aus den Druckbohrkernen zu gewinnen.

 

Projektziel ist die Erarbeitung der Grundlagen, für eine vollständige Wertschöpfungskette angefangen von der Gewinnung bis hin zu technologisch hoch anspruchsvollen Analysen von Druckkernmaterial aus tiefen, hochkonsolidierten, komplexen Formationen.

Druckkerngewinnung: Der Zustand des Kernmaterials sowie die Zuverlässigkeit und Effizienz der Gerätesysteme nehmen bei Anwendern einen übergeordneten Stellenwert ein. Um qualitativ hochwertige Druckkerne unter extremen Betriebsbedingungen aus Hochdruck-, Hochtemperaturformationen sicher gewinnen zu können, müssen neue technologische Konzepte für den Erhalt der realen in-situ Bedingungen, für die Materialwahl, die mechanischen Verbindungen sowie die mit dem hohen Druck verbundenen Sicherheitsaspekte erarbeitet werden.

Einfache Analysen: Eine Entgasung des unter Druck stehenden Bohrkerns ermöglicht eine qualitative und quantitative Abschätzung der Inhaltsstoffe. Eine besondere Herausforderung bilden hochkomplexe Phasengemische sowie korrosive, explosive als auch toxische Komponenten. Eine Analyse der Fluide an entweder systematisch entnommenen Proben oder direkt online aus dem Strom erfordert spezielle Aufbereitungsmethoden.

Weiterverarbeitung der Druckproben: Weiterführende Analysen sind für den Nutzen der Druckbohrkerne entscheidend. Innerhalb des Druckbohrkerngerätes können diese aber nur unzureichend durchgeführt werden. Somit müssen geeignete Methoden zum Transfer und zur Aufbereitung des Druckkernmaterials für komplexe Experimente unter Aufrechterhaltung der in-situ Bedingungen geschaffen werden. 

Fortschrittliche Analysen: Modelle von in-situ Zuständen und Prozessen im tiefen Untergrund basieren auf Erfahrungswerten, punktuellen Messungen und Rückrechenmethoden. Eine differenzierte Visualisierung der in-situ Verhältnisse oder kontrollierte Manipulation der Parameter an unverfälschten Bohrkernen würde große Defizite in der aktuellen Datenlage beseitigen. In Simulationen, Studien und Experimenten sollen Materialien und Konstruktionsprinzipen untersucht werden, die den speziellen Anforderungen von durchstrahlenden, bildgebenden Untersuchungsverfahren, den hohen physikalischen Belastungen sowie den Ansprüchen einer ergiebigen Probenanalyse gerecht werden. Weitere manipulative in-situ Experimentiermöglichkeiten, wie sie auch an konventionellen Bohrkernen durchgeführt werden, idealerweise in Kombination mit einem bildgebenden Verfahren, erfordern umfangreiche Untersuchungen.

 

Die Förderung des Projekts erfolgt im Rahmen des Pro Fit-Programmes der Investitionsbank Berlin (IBB) und setzt sich aus Mitteln der EU (EFRE) und des Landes Berlin zusammen. 


Dieses Projekt wurde kofinanziert durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE).

Partner
Fachgebiet für Kontinuumsmechanik
und Materialtheorie
CORSYDE International GmbH & Co. KG 
TU Berlin
Fakultät V Verkehrs- und Maschinensysteme
Institut für Mechanik
Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang H. Müller
Dr.-Ing. Erik Anders
Sekr. MS2
Einsteinufer 5
10587 Berlin
Reuchlinstrasse 10-11
10553 Berlin
Darstellung des Fachgebietes
CORSYDE
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