Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kar Kőolaj és Földgáz Intézet Egy hazai gáztelep művelés-elemzése és termeléselőrejelzése Szakdolgozat Pásztor Ádám Viktor, Olaj és gázmérnöki szakirány Dr. Bódi Tibor, egyetemi docens Szín László, művelési menedzser vezető 2013.11.25. Miskolc 2013.
Szakdolgozat-feladat Pásztor Ádám Viktor Műszaki földtudományi alapszakos, olaj- és gázmérnök szakirányos BSc hallgató részére Egy hazai gáztelep művelési-felülvizsgálata és termelés-előrejelzése Gyűjtse össze egy magyarországi gáztelep geológiai, kőzettani, rétegfizikai és fluidum paramétereit! Mutassa be a mező kutatástörténetét! Gyűjtse össze a mezőben található kutak geometriai és termelési adatait! Lehetőség szerint becsülje meg a gáz víz fázishatár helyzetét! Végezzen termelési múlt elemzést! A Petroleum Expert szoftvercsalád MBAL programjával végezzen anyagmérleg számításokat a termelési múlt alapján és pontosítsa a telep kezdeti földtani vagyonát! A Petroleum Expert szoftvercsalád Prosper programjával modellezze a termelőkút/kutak hidraulikai rendszerét! A gáztermelésbe bevonható kút/kutak termelési kapacitás adatait is figyelembe véve végezzen termelés előrejelzést, vizsgálja meg a mezőből még kitermelhető gáz mennyiségét! Tanszéki konzulens: Dr. Bódi Tibor egyetemi docens Ipari konzulens: Szín László MOL Nyrt. A szakdolgozat beadási határideje: 2013. november 25. Dr. Turzó Zoltán intézet igazgató, egy. docens Miskolc, 2013. július 5.
Intézeti igazoló lap szakdolgozat benyújtásához BSc képzésben részt vevő Olaj- és gázmérnök szakirányos, hallgatók részére A hallgató neve: Pásztor Ádám Viktor Neptun-kódja: GC9RMB A szakdolgozat címe: Egy hazai gáztelep művelés-elemzése és termelés-előrejelzése Eredetiségi nyilatkozat Alulírott Pásztor Ádám Viktor, a Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Karának hallgatója büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában kijelentem és aláírásommal igazolom, hogy ezt a szakdolgozatot meg nem engedett segítség nélkül, saját magam készítettem, és a szakdolgozatban csak az irodalomjegyzékben felsorolt forrásokat használtam fel. Minden olyan részt, melyet szó szerint, vagy azonos értelemben, de átfogalmazva más forrásból átvettem, egyértelműen, a forrás megadásával megjelöltem. Miskolc, 2013.11.25. a hallgató aláírása Tanszéki konzulens nyilatkozata Alulírott Dr. Bódi Tibor, jelen dolgozat beadásával egyetértek / nem értek egyet. 2013.11.25. a tanszéki konzulens aláírása Ipari konzulens nyilatkozata 2) Alulírott Szín László, jelen dolgozat beadásával egyetértek / nem értek egyet. 2013.11.25. A szakdolgozat beadásra került 2013.11.25. az ipari konzulens aláírása a Kőolaj és Földgáz Intézet adminisztrációja
Tartalomjegyzék 1. BEVEZETÉS... 1 2. GEOLÓGIA... 2 2.1. A TERÜLET-1 FÚRÁS SZÉNHIDROGÉN-FÖLDTANI EREDMÉNYEI... 2 2.1.1. Kutatástörténet... 2 2.1.2. Tárolókőzet... 3 2.1.3. Telepfluidumok... 4 2.1.4. Fázishatár meghatározás... 5 2.1.5. Volumetrikusan számolt vagyon... 8 2.2. AZ EREDMÉNYEK ÖSSZEGZÉSE... 10 3. KÚTVIZSGÁLAT... 11 3.1. A KÚTVIZSGÁLAT CÉLJA... 11 3.2. TÖBBPONTOS KAPACITÁSMÉRÉS... 11 3.3. TÖBBPONTOS KAPACITÁSMÉRÉS ÉS NYOMÁSEMELKEDÉS MÉRÉS KÚT-1-EN... 12 4. KÚTMODELLEZÉS... 14 4.1. A HOMOKSZŰRŐ ADATAI... 15 4.2. HATVÁNYKITEVŐS HOZAMEGYENLET... 16 4.2.1. Kút-1. hatványkitevős hozamegyenlete... 17 4.2.2. A módszer felülvizsgálata... 18 4.3. KÉTTAGÚ HOZAMEGYENLET... 19 4.3.1. Kút-1. kéttagú hozamegyenlete... 20 4.4. IPR GÖRBE MEGHATÁROZÁSA... 21 4.5. VLP MÓDSZER MEGVÁLASZTÁSA... 21 4.6. MUNKAPONT MEGHATÁROZÁS... 22 5. TERMELÉSI MÚLT... 24 6. ANYAGMÉRLEG MODELL ELKÉSZÍTÉSE... 28 6.1. RELATÍV PERMEABILITÁS GÖRBÉK... 28 6.2. KŐZET KOMPRESSZIBILITÁS... 30 6.3. A VAGYON BIZONYTALANSÁGA... 31 6.4. VÍZHAJTÁS VIZSGÁLATA... 32 6.5. MÚLTILLESZTÉS... 34 6.5.1. Nyomásillesztés... 35 6.5.2. Víz-gáz arány illesztés... 36 7. TERMELÉS ELŐREJELZÉS... 39 I
7.1. 1. SZ. VÁLTOZAT... 40 7.2. 2. SZ. VÁLTOZAT... 41 7.3. 3. SZ. VÁLTOZAT... 42 7.4. 4. SZ. VÁLTOZAT... 43 7.5. ÖSSZEGZÉS... 44 8. KÖVETKEZTETÉSEK ÉS JAVASLATOK... 45 9. IRODALOMJEGYZÉK... 47 10. MELLÉKLETEK... 48 II
Összefoglalás A telep geológiájának tárgyalása során bemutattam a tároló geológiai paramétereit, a telepfluidumok tulajdonságait valamint az elvégzett gáz- és víztest nyomásgradiens mérésének eredményeit. Ezek alapján a gáz-víz fázishatár meghatározása nem volt lehetséges. A fázishatárt a gázos réteg, fúrásban megismert aljánál feltételezve a rendelkezésre álló információkkal lehetséges volt a vagyont volumetrikus módszerrel kiszámolni, ami 271.5 Mm 3 -nek adódott. A kúton elvégzett többpontos kapacitásmérés és nyomásemelkedés mérés eredményei alapján meghatároztam a kút hozamegyenletét. Ezek után a PETEX programcsalád Prosper nevű szoftvere segítségével a rendelkezésre álló mérési eredmények, a kútszerkezet geometriája és a beépített homokszűrő adatai alapján elkészítettem a kút modelljét. A termelési múlt elemzése során meghatároztam a termelt víz kondenzvíz tartalmát, ami 58%-nak adódott. Majd a bemutatott információk alapján elkészítettem az anyagmérleg modellt. Ennek a lépései a következőek voltak: A telítettségi adatok és kőzetparaméterek alapján meghatároztam a relatív permeabilitási görbéket. Több módszert figyelembe véve kiszámítottam a kőzet kompresszibilitását, ami 9.82 10-5 1/bar-nak adódott. Kitértem a rövid termelési múlt miatt adódó vagyon bizonytalanságra. Megvizsgáltam a termelési múltban közölt adatok alapján a vízhajtás mértékét. A maximális biztonságra törekvés érdekében úgy döntöttem, hogy a volumetrikus módszerrel számolt vagyont veszem alapul a múltillesztés és a termelés előrejelzés során. A múltillesztést a nyomás és a termelt víz-gáz arány illesztésével végeztem, a víztest méretének beállításával, illetve a relatív permeabilitás görbék változtatásával. Az elkészült anyagmérleg és kút modell segítségével termelés előrejelzést végeztem négy változatban. A telepből még kitermelhető gázvagyon 151.4 175.1 Mm 3 -nek adódott a számításaim során.
Summary I have presented the geological parameters of the reservoir, the properties of the reservoir fluid and the results of the pressure gradient measurement of gas and water body in the geological section. Based on these data, the determination of gas-water boundary phase was not possible. Assuming that the phase boundary is at the bottom of the gas layer, which was found during the drilling, it was possible to calculate the gas volume with volumetric method. After the calculation, the result is 271.5 Mm 3 of gas. Based on the results of well test measurements, I have determined the deliverability equation of the well: After that, based on the available results of measurements, well geometry and parameters of the installed gravel pack, I have created the modell of the well by using the Prosper software, which is the member of the PETEX program family. I have analyzed the production history, which revealed that 58% of the produced water is condensate water. After that, based on the presented information, I have made the material balance modell of which steps were as follows: I have determined the relative permeability curves based on saturation data and rock parameters. Taking into account a number of methods, I have calculated the compressibility of the rock, which was 9.82 10-5 1/bar. I have evaluated the uncertanity of the gas volume, which was due to the short production history. Based on the production history I have examined the strenght of water drive. For maximum safety efforts, I have decided to use the gas volume which was determined by the volumetric method for my further calculations. I have done the history matching by fitting the pressure curves with the modifield aquifer size and the produced water-gas ratio curves with the relative permeavility curves. By using the well and material balance models, I have done the production forecast in four versions. Based on results of my calculations,the remaining recoverable gas has occoured to be 151.4 175.1 Mm 3.
Bevezetés 1. Bevezetés A szakdolgozatomban egy hazai gáztelep művelésének elemzését és termelésének előrejelzését végeztem el. A dolgozat során bemutattam a telep kutatástörténetét és geológiáját, amelyben kitértem a tároló kőzet és a telepben jelenlévő fluidumok tulajdonságaira, valamint kitértem a gázvíz fázishatár bizonytalanságára. Végül az ismertetett paraméterek alapján volumetrikus módszerrel meghatároztam a gázvagyont. A kútvizsgálat fejezetben bemutattam a rétegvizsgálatok során megismert tároló tulajdonságokat, amelyekkel meghatároztam a kút hozamegyenletét. Majd figyelembe véve a kútkiképzést és a beépített homokszűrő adatait a PETEX programcsalád Prosper nevű programjával elvégeztem a kút modelljének kialakítását. Elemeztem a telep termelési múltját 2011. január 1. és 2013. június 1. között. A bemutatott adatokat az anyagmérleg modell elkészítése során használtam fel. A modell elkészítése közben meghatároztam a tároló kőzet kompresszibilitását, a termelt víz kondenzvíz tartalmát, a relatív permeabilitás görbéket valamint felülvizsgáltam a vagyont. Majd a múltillesztések során meghatároztam a vízhajtás mértékét, összehasonlítottam a mért és illesztett nyomásértékeket, valamint a relatív permeabilitás görbék változtatásával illesztettem a víz-gáz arányt. Miután az anyagmérleg modell elkészült négy változatban (két gázhozam és két kútfej nyomás figyelembe vételével) termelés előrejelzést készítettem. Az előrejelzésekben bemutattam a termelés során a nyomás, a víz-gáz arány és a kumulált gáztermelés alakulását. A dolgozat végén pedig javaslatokat tettem a vagyon pontosítása és a termelés optimalizálása érdekében. 1
Geológia 2. Geológia 2.1. A Terület-1 fúrás szénhidrogén-földtani eredményei A Terület-1 fúrás mélyítése és a réteg kivizsgálása 2009-ben történt. A rétegvizsgálatok és a kvantitatív karotázs értelmezés alapján a Terület-1 fúrás a direkt CH kimutatást eredményező bright spot jelenség alapján 977-1041 m (-874-938 mtsza) között alluviális folyóvízi fáciesben kimutatott, vető közeli objektum gáztároló voltát bizonyította. A megismert 6 telep közül a legfölső bír műrevaló értékkel. A telepek kis területűek (0.22-0.71 km 2 ) és etázsúak (fúrásbeli 1-17 m, valószínű közel 10-20 m közötti), kiváló porozitásúak (közel 30-33%), változó (26-59%) víztelítettségűek. A laza homokkőtárolók közül kiváló áteresztőképesség csak a főtelepet jellemzi, melynek földtani vagyona 270 Mm 3, a többi telep kis (3-14 Mm 3 ) vagyonú. A 3D-s szeizmikai vizsgálaton kívül a telep megismerése érdekében XPT méréseket, rétegvizsgálatot valamint petrofizikai értelmezést is készítettek. Ezek alapján a tárolók hidrodinamikai összefüggései és a gáz-víz határok meghatározásra kerültek. 2.1.1. Kutatástörténet A 2006. és 2007. évben lemért Mezőkovácsháza 3D anyagán feltűnt bright spot szeizmikus jelenség (1. Melléklet, 48. oldal és 2. Melléklet, 48. oldal) okainak tisztázására szeizmikus attribútum vizsgálatokat terveztek (3. Melléklet, 49. oldal és 4. Melléklet, 49. oldal). A kapott eredmények alapján elképzelhetőnek tűnt, hogy nem hirtelen litológiai, hanem rétegtartalom váltás, esetlegesen egy gáz víz határ felelős a jelenségért. Annak vizsgálatára, hogy a réteg teteje gázzal szaturált vagy sem, spektrális frekvencia eloszlási vizsgálatokat végeztek (5. Melléklet, 50. oldal és 6. Melléklet50. oldal). Ezen vizsgálatok eredményei és a belőlük kikövetkeztetett megállapítások alkotják az ún. direkt szénhidrogén indikátorokat (DHI). Lényegileg ezek a vizsgálatok a megfelelő geológiai modell felállításával vezettek a sikeres fúrás mélyítésére. Az említett lépésekből konzekvensen álló DHI kutatási módszer tudomásom szerint első alkalommal bizonyult sikeresnek a magyarországi szénhidrogén kutatás történetében. 2
Geológia 2.1.2. Tárolókőzet A fő tároló az 1. sz. magfúrás: 982 991.75 m, magnyereség: 8.60 m (88%) alapján világos barnásszürke, nagyon laza kötésű, többnyire homokszemcséire szétesett, morzsolható, finom muszkovit csillámos, finomhomokos apróhomok. A rétegsor részletes leírása: 983.75-983.85 m között közel vízszintesen, lemezesen elváló finomszemű, laza homokkő, 983.85-983.95 m között hullámosan keresztrétegzett, mm-es kötegekben szenesedett növénymaradványokat tartalmazó finomhomokkő, 983.95-984.35 m között a homokkő lefelé enyhén durvul, az alul levő durvább homokkő szétesik, a fentebbi finomhomok összeáll, összetapadt, 985.55 m-ben egy darab, 2 cm-es, szögletes márga intraklasztot figyelhető meg, 987.50-987.65 m között a kőzet karbonátosabb, finomabban szemcsés, 988.35-988.65 m között a finomhomokos apróhomok váltakozik fekete, kemény, csillogó, 1 mm- 1 cm széles, szálas, szétseprűződő szenes agyaggal, lignittel, 988.65-990.75 m között a homokkő nem egyenletes - hol durvább, hol finomabb - szemcsézettségű, 990.75-991.35 m között a homokkő agyagosabb, kb. 5 cm vastag, szerves maradványokban gazdagabb csíkokat tartalmaz. A szenes részeken néhány legömbölyített, 1 cm-es kvarcit kavics is észlelhető, 991.35-991.6m között a kőzet karbonátos finomaleurolit. 3
Geológia 2.1.3. Telepfluidumok A gáztestből összesen 5 db mintavétel történt, melynek helye a szeparátor volt. A mérés 16.8 bar-on történt 0.8 C-on. A gázt nem kísérte csapadék, az összetételét az alábbi táblázat tartalmazza: 2.1. Táblázat: vizsgált gáz összetétele C 1 0.9672 m 3 /m 3 C 2 0.0079 m 3 /m 3 C 3 0.0026 m 3 /m 3 i-c 4 0.0018 m 3 /m 3 n-c 4 0.0002 m 3 /m 3 i-c 5 0.0004 m 3 /m 3 N 2 0.0128 m 3 /m 3 CO 2 0.0070 m 3 /m 3 Összesen 1.0000 m 3 /m 3 Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű táblázat Látható, hogy a telep szárazgázt tartalmaz, kondenzátum termelés nem várható. A gáz egyéb, a gázanalízis során megismert tulajdonságai: Gáz relatív sűrűsége: 0.577 [-] Gáz égéshője: 39625 [kj/nm 3 ] Gáz fűtőértéke: 35734 [kj/nm 3 ] Gáz teleptérfogati tényezője (B gi ): 10.83 10-3 [m 3 /m 3 ] Gáz eltérési tényezője (z) 0.895 [-] A rétegvizet reprezentáló vízanalízis nem készült. 4 db vízmintavétel volt, de mind a négy NaCl-os, KCl-os kútmunkálati folyadék. A gázvizsgálati jelentést a 11. Melléklet tartalmazza az 52. oldalon, a vízvizsgálati jelentést a 12. Melléklettartalmazza az 53. oldalon. 4
Geológia 2.1.4. Fázishatár meghatározás A fázishatár meghatározása, a szénhidrogén telepek földtani vagyon számításának fontos előfeltétele. Mivel a fúrás mélyítése során, a gáz-víz fázishatár nem került megtalálásra, ezért ennek a meghatározása nyomás gradiens méréssel történt. A módszer elméleti alapja, hogy a fázishatároknál a két érintkező fázis azonos mélységben megegyező nyomással rendelkezik. Ezt az alábbi ábra szemlélteti: 2.1. Ábra: Fázishatár meghatározás elméleti alapja Forás: http://blogs.bakerhughes.com/reservoir/2011/04/09/formation-testing-part-ii-of-iii/ Miután rendelkezünk a fázisokban mért kellő mennyiségű mélység-nyomás pontpárokkal, akkor a fázisok mért pontjaira egyeneseket illesztve, az illesztett egyenesek metszéspontja kiadja a fázishatár mélységét. Mivel az egyenesek egyenleteit meg lehet határozni, ezért a határmélységek pontosságát a leolvashatóság nem befolyásolja, egyszerű egyenletrendszer megoldással kiszámolhatók az értékek. 5
Geológia A Magyarországon először végrehajtott XPT (Xpress Pressure Tool) mérés révén a Telep-1-re mélyített fúrás 845-1121.7 m (-742-1018.7 mtsza) közötti szakaszán 16 mérési ponton rendelkezünk nyomás és mobilitás adatokkal. A mérési pontok helyeit a normál karotázs görbék valamint az FMI kép alapján úgy tervezték, hogy a gáztelep alatti vizes rétegre nézve legyenek nyomás adatok. A mérési pontok közül három mélységben (984m, 988.4m és 993.6m) a telepben lévő gázról és négy mélységben (1020.4m, 1040.7m, 1043m és 1046m) a telep alatt elhelyezkedő víztestről vannak nyomásadatok. A mért értékeket a 2.2.-es táblázat tartalmazza. 2.2. Táblázat: XPT mérések Gáztelep Víztest Mélység [m] Nyomás [bar] 984 97.65 988.4 97.7 993.6 97.73 1020.4 100.81 1040.7 102.79 1043 102.94 1046 103.22 Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű táblázat A mért pontokat a fentebb ismertetett elmélet alapján mélység-nyomás koordinátarendszerben ábrázoltam, és rájuk egyeneseket illesztettem. Az illesztett egyenesek kiadják a vizsgált víztest és gáztelep nyomás gradiensének trendvonalát. A rétegvizsgálattal megvizsgált telep, valamint az alatta lévő kis telep egy hidrodinamikai egységet képviselnek, mivel mindkettő pontjai jól követik a kimért gázos gradiens vonalát (66 kg/m 3 ). Ez jó összhangban van a gázösszetétel és B gi alapján számítható gázsűrűséggel. Az eredményeket a 2.2.-es ábra mutatja be. 6
Geológia 2.2. Ábra: XPT mérés alapján történő GVH meghatározás Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját szerkesztésű ábra A trendvonalak egyenleteiből, amiket az ábra tartalmaz meghatároztam, hogy a víztest és a gáztelep nyomás gradiensei milyen mélységben metszik egymást. Ez 987m-nek (-884 mtsza) felel meg. Látható, hogy a víztest nyomás gradiensét leíró trendvonal a gáztest nyomásást leíró trendvonalat olyan mélységben metszi, amely alatt és fölött nyomásmérés történt a gáztestben. Vagyis a módszer szerint a gáz-víz fázishatárnak ott kellene lennie, ahol bizonyítottan még gáz van. Ebből az következik, hogy a mérési adatok alapján gáztest és a megtalált víztest közötti hidrodinamikai kapcsolat nem bizonyítható. Egy ilyen esetet szemléltet a 2.3-as ábra. 7
Geológia 2.3. Ábra: Nem valódi fázishatár Forrás: http://blogs.bakerhughes.com/reservoir/2011/04/09/formation-testing-part-ii-of-iii/ Mivel sem a fúrás mélyítése során, sem a fentebb ismertetett módszerrel nem sikerült megtalálni a gáz-víz fázishatárt, ezért a tároló nagyságáról nem lehet biztosat mondani. Ennek ellenére kiszámítható, hogy minimálisan mekkora térfogatú gáz található úgy, hogy a fázishatárt a gázos réteg fúrásban megismert talpánál tételezzük fel. Ekkor a volumetrikusan számított vagyon lesz az említett minimális vagyon, ami a későbbiekben bemutatott anyagmérleg-számítások alapját képezte. 2.1.5. Volumetrikusan számolt vagyon Mivel a telepre még 3D-s geológiai modell nem készült el, ezért a kezdeti földtani gázvagyon számítása csak volumetrikusan lehetséges. A számításhoz felhasznált adatok közül az effektív vastagságot, a porozitást és a kezdeti víztelítettséget az izovol táblázatból vettem, melynek egy részletét a 2.3.-as táblázat tartalmazza (teljes táblázat: 13. Melléklet55. oldal). 2.3. Táblázat: Izovol táblázat (részlet) Vágási értékek Porozitás [%] Nincs 5.00 8.00 10.00 14.00 16.00 18.00 Víztelítettség [%] Nincs 95.00 90.00 80.00 80.00 75.00 70.00 Agyagtartalom [%] Nincs 40.00 37.50 32.50 32.50 30.00 27.50 Változók Átlagos effektív vastagság [m] 17.00 16.00 15.90 15.30 15.30 14.80 14.30 Átlag porozitás [%] 31.78 32.83 32.91 33.25 33.25 33.37 33.58 Átlag víztelítettség [%] 31.19 29.44 29.25 27.76 27.76 26.26 24.93 Átlag permeabilitás [md] 284.64 302.33 304.21 315.35 315.35 323.11 332.79 Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű táblázat 8
Geológia A táblázat megmutatja, hogy adott vágási értékek mellett (minimális porozitás, maximális víztelítettség és maximális agyagtartalom) még gáztárolónak tekintett kőzet, milyen paraméterekkel rendelkezik. A petrofizikus által meghatározott vágási értékek a táblázatban vastagon szedve találhatók. A vágási feltételek teljesülésekor az átlagos paraméterek: A telep alapterülete a szeizmika alapján: Ebből a telep sugara: 9
Geológia 2.2. Az eredmények összegzése A későbbiek során elvégzett számítások szempontjából legfontosabb megállapítások a következők: A tároló nagyon laza kötésű, többnyire homokszemcséire szétesett, morzsolható, finom muszkovit csillámos, finomhomokos apróhomok. A termelt gáz szárazgáz, a gázvizsgálat nem mutatott ki kondenzátumot a termelvényben. A fázishatár nem került meghatározásra, ezért a gáztároló nagysága nem meghatározható. Ennek ellenére a vagyon minimális értéke volumetrikus számítással meghatározható, az értéke 271.5 Mm 3 -nek adódott. 10
Kútvizsgálat 3. Kútvizsgálat Kút-1-en 2009.06.26. és 27. között egy többpontos kapacitásmérést és egy nyomásemelkedés mérést végeztek. A mérést 958 m-en (-855 mtsza) végezték. 3.1. A kútvizsgálat célja Kútvizsgálatok helybeni (in-situ) információk szerzésére adnak lehetőséget. A mérések kiértékelésével megismerhetjük: - a tárolóra mélyített kút folyadék-, illetve gáztermelő képességét, - a tároló átlagos vagy kezdeti nyomásértékét, - a tároló folyadékvezető képességét (kh) - a kutat közvetlenül körülvevő tároló rész aktuális állapotát - a kút közelében található tároló határ távolságát, illetve jellegét. A kút folyadék-, illetve gáztermelő képességének vizsgálata úgynevezett kapacitásmérésekkel történik. Ezen mérések segítségével meghatározható, hogy a tároló kimerülése során miként fog változni a kútban a térfogatáram. 3.2. Többpontos kapacitásmérés A kapacitásmérések egyik fajtája a többpontos kapacitásmérés. Mivel a Telep 1-et termelő Kút 1-en ezt a vizsgálatot végezték el ennek az elméleti alapjaira külön kitérek. A mérés során különböző átmérőjű fúvókák segítségével termeltetjük a kutat. A termeltetést az egyes hozamokkal mindaddig folytatjuk, míg a kúttalp nyomás állandó értéket nem vesz fel. Egy ilyen mérést mutat be a 3.1.-es ábra: 3.1. Ábra: Többpontos kapacitásmérés Forrás: Chaudhri - GasWell Testing Handbook 11
Kútvizsgálat 3.3. Többpontos kapacitásmérés és nyomásemelkedés mérés Kút-1-en A kút 1-en 2009-ben végeztek hárompontos kapacitásmérést. A mérés során 4, 6-és 8 mm-es fúvókákat használtak, a mérési eredményeket a 3.1. táblázat tartalmazza. 3.1. Táblázat: A kapacitásmérés eredménye Telep 1 Fúvóka Ø Hozamadatok (0.1 MPa-on) Nyomás Hőmérséklet Gáz Víz Pt Pw P szep. Pw extrap. mm m 3 /d MPa C Tt Tw T szep. 4 24500 0.24 8.91 9.62 0.66 21.2 62.00 9.8 6 43000 0.24 8.70 9.54 1.39 21.6 62.28 6.4 8 71400 0.24 8.24 9.39 1.68 23.5 63.14 0.8 zárt 9.11 9.75-9.77 19.5 61.70 - Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját szerkesztés A fentebbi hozamok alatt mért nyomás és hőmérsékletértékeket 3.2. ábra mutatja be. 3.2. Ábra: Nyomás és hőmérsékletváltozás a kapacitásmérés alatt Forrás: MOL Nyrt. 12
Kútvizsgálat A 3.3-as ábrán látható a talpnyomás változás a kútlezárás alatt. A nyomásemelkedés jelentősebb része 5 perc alatt történt. Ez magas áteresztőképességre utal. 5 perccel a kútlezárás után a nyomás változási tartománya olyan kicsi volt, hogy a hőmérsékletváltozás teljesen meghatározta a nyomásváltozást. A 12 órás nyomásemelkedés végén a talpnyomás változási ütem m=1.2e-12 MPa/h volt. Ez az érték teljesen elhanyagolható, így a mérés során mért maximális nyomásérték (P wmax =9.751 MPa) gyakorlatilag rétegnyomásnak tekinthető. A rétegvizsgálatok alapján a telep hidrosztatikus nyomásúnak tekinthető. 3.3. Ábra: Kútlezárás alatt mért talpnyomás és hőmérséklet A vizsgálatok eredményei a következők: Forrás: Telep-1 kútvizsgálati jelentés Az utánáramlási tényező: C s = 0.703 [m 3 /MPa] A tárolótér effektív áteresztőképessége: k geff = 374.6 10-3 [μm 2 ] A szkín tényező S= 69.779 [-] A szkín áltál okozott nyomásváltozás ΔP s = 0.3326 [MPa] Áramlási hatékonyság: FE=0.1012 [-] A megkutatottsági sugár: r i = 339 [m] Az extrapolált nyomás: P* ws =9.77 [MPa] 13
Kútmodellezés 4. Kútmodellezés A megfelelő előrejelzéshez szükséges a kút viselkedésének pontos ismerete. A kihozatalt és a termelés végét leginkább befolyásoló tényező a kútfejnyomás. Ezért fontos, hogy ez az előrejelzési időszak egyes pillanataira pontosan meghatározható legyen. Az áramlási kúttalpnyomásból, a kút geometriai viszonyaiból és a fluidum összetételből a függőleges nyomásveszteség meghatározható, így a kútfejnyomás is. Azonban a mező termelése során ezek a paraméterek bizonyos értékek között változnak. Megfelelő tartományokat kiválasztva és ezekhez a nyomásesési görbéket meghatározva a kútfejnyomások az adott pillanatokra számíthatók lesznek. Változó paramétereknek a kútfejnyomást, a gázcsapadék viszonyt és a gáz-víz viszonyt választottam. A változók által felvett értékeket az alábbi táblázat mutatja be: 4.1. Táblázat: A VLP görbeseregekhez alkalmazott intervallumok Változó Tartomány Felvett értékek száma Kútfejnyomás bar 2-90 10 érték Gáz-csapadék viszony m 3 /m 3 0-10 -5 5 érték Gáz-víz viszony m 3 /m 3 10-8 -10-4 10 érték Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű táblázat Tehát a kúthoz 500db függőleges nyomásveszteséget leíró görbe készült. Ezek elkészítéséhez szükséges a kút modellezése, ami a PETEX szoftvercsalád Prosper programjával végeztem. A fejezetben közölt számításokhoz felhasznált adatok: A kútvizsgálat fejezetben ismertetett adatok A kútszerkezet és kútkiképzés (Mellékletek56 és 57 oldal) A kútba beépített homokszűrő adatai A számítás a következő lépésekből áll: 1. A kút hozamegyenletének meghatározása 2. IPR (Inflow Performance Relationship) görbe meghatározása 3. A megfelelő VLP (Vertical Lift Performance) módszer kiválasztása 4. A munkapont meghatározása 14
Kútmodellezés 4.1. A homokszűrő adatai A homokszűrő célja, hogy a nem kívánt homoktermelést megelőzze, úgy, hogy mindeközben átengedje a formáció fluidumot. Ezt azzal érik el, hogy a perforációnál egy megfelelő rácsméretű háló és a béléscső között a formáció szemcseméreténél 5-6-szorta nagyobb szemcseméretű úgynevezett szűrőhomokot helyeznek el. Ez a szűrőhomok akadályozza meg a formáció homok termelőcsőbe áramlását, azonban a formáció folyadék áramlására is hatással van. Ez a hatás egy s G szkin faktorral és egy D G turbulencia tényező segítségével jellemezhető, ( ) (4.1.1.) ahol k a tároló permeabilitása [m 2 ] k G a homokszűrő permeabilitása [m 2 ] h a teljes termelő rétegvastagság [m] L p a perforációs csatorna behatolási mélysége [mm] d p a perforációs csatorna átmérője [mm] n a perforációs csatornák teljes száma. [-] (4.1.2.) ahol β G a homokszűrőre jellemző állandó [1/m] γ g a gáz relatív sűrűsége [-] μ g a gáz viszkozitása. [Pas] A Prosper program képes a homokszűrő hatását figyelembe venni a nyomásesés számítása során. A felhasznált adatokat, a homokszűrő sematikus ábrája és paramétereit a 16. Melléklet az 58. oldalon tartalmazza. 15
Kútmodellezés 4.2. Hatványkitevős hozamegyenlet Egy gáztelep megfelelő művelési tervének kialakításához szükséges, hogy a termelési idő során bármilyen áramlási kúttalp nyomáshoz meghatározható legyen az áramlási kapacitás, illetve, hogy az áramlási kapacitás változása milyen hatással van az átlagos tároló nyomásra. Ezt a viselkedést a kút úgynevezett hozamegyenlete írja le. Az eljárás nagyszámú empirikus megfigyelésen alapszik. A nyomáskülönbség és térfogatáram közötti összefüggést a következő egyenlet írja le: ( ) (4.2.1.) Az egyenlet alakra hozható, aminek a képe x-y koordináta rendszerben egy egyenes. Az egyenes meredeksége A lesz, míg az y tengellyel vett metszéspontja B. Ebből következik, hogy a ( ) értéket szerint logaritmikus skálán ábrázolva a mért ( )- pontpárok egy egyenesre esnek (4.2.2) Tehát ha a mért pontokat ábrázoljuk a fentiek alapján, a pontokon áthúzott egyenes abszcisszával vett metszése a log(c) érték, meredeksége pedig az n kitevő. 4.1. Ábra: Hatványkitevős hozamegyenlet grafikus ábrázolása 16
Kútmodellezés 4.2.1. Kút-1. hatványkitevős hozamegyenlete A hárompontos kapacitásmérésből származó nyomás és hozam adatokból a fentebb közölt elmélettel kiszámoltam a C és az n értékeket. 4.2. Ábra: Kút-1. hozamegyenletének grafikus meghatározása Forrás: Saját készítésű diagram, a MOL Nyrt. adatai alapján (4.2.3) (4.2.4) Így a Kút-1. hatványkitevős hozamegyenlete: ( ) (4.2.5) 17
Kútmodellezés 4.2.2. A módszer felülvizsgálata Mivel a fentiekben ismertetett módszer empirikus alapokon nyugszik, ezért előfordulhat, hogy nem megfelelően írja le a beáramlási körülményeket. Abban az esetben, ha a mért pontok túl közel esnek egymáshoz, a kisebb kúttalp nyomáshoz tartozó értékek nem lesznek megfelelő pontosságúak. Ezért megszerkesztettem a Kút-1. beáramlási görbéjét, amit a következő ábra mutat be: 4.3. Ábra: Kút-1. beáramlási görbéje hatványkitevős módszer esetén (P r =97.7 bar) Forrás: Saját készítésű diagram, a MOL Nyrt. adatai alapján Mivel a mérési pontok jól láthatóan a görbe elején koncentrálódnak, a görbe pontossága a fentiek értelmében kétséges. Ezért egy más módszerrel is elvégeztem Kút-1. hozamegyenletének meghatározását. 18
Kútmodellezés 4.3. Kéttagú hozamegyenlet A módszer elméletileg levezethető, a hatványkitevős módszernél kevésbé érzékeny a mért értékek elhelyezkedésére a pontosság. A nyomáskülönbség és térfogatáram közötti összefüggést a következő egyenlet írja le: (4.3.1.) Az egyenletet átalakítva a következő összefüggést kapjuk: (4.3.2.) Látható, hogy ha értékeket q sc szerint ábrázoljuk, akkor a mért értékek egy egyenest fognak kiadni, melynek meredeksége B, a függőleges tengellyel vett metszete pedig A lesz. Így csak úgy, mint az előző módszernél a hozamegyenlet grafikus úton meghatározható. 4.4. Ábra: Kéttagú hozamegyenlet grafikus ábrázolása Forrás: Chaudhri - GasWell Testing Handbook 19
Kútmodellezés 4.3.1. Kút-1. kéttagú hozamegyenlete A hárompontos kapacitásmérésből származó nyomás és hozam adatokból a fentebb közölt elmélettel kiszámoltam az A és a B értékeket. 4.5. Ábra: Kút-1. hozamegyenletének grafikus meghatározása Forrás: saját szerkesztésű diagram a MOL Nyrt. adatai alapján Az illesztett egyenes egyenlete alapján A és B értéke meghatározható: A=0.00947896 B=7.4098 10-9 Így a kút hozamegyenlete: (4.3.3.) 20
Kútmodellezés 4.4. IPR görbe meghatározása A beáramlási görbét a kútvizsgálat fejezetben ismertetett kétváltozós módszerrel készítettem el. 4.6. Ábra: Kút-1. beáramlási görbe Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű görbe A program által kapott A és B változót felcserélve írja ki, de a kapott értékek jó közelítéssel azonosak az általam számított értékekkel. A görbe kirajzolásával meghatározható az AOF (Absolute Open Flow) értéke, ami 644.828 em 3 /nap. Ez megmutatja, hogy mekkora gázhozam érhető el, abban az esetben, ha a kúttalpnyomás értéke 0 bar lenne. Ez az érték a kutak összehasonlításához használatos. 4.5. VLP módszer megválasztása A Prosper programban a termelőcsőben végbemenő nyomásveszteség leírására több elmélet szerint is történhet. Ezek közül kell kiválasztani a vizsgált kútban lévő nyomásesést legjobban leírót. Ezt úgy tehetjük meg, hogy az egyes elméletek szerint ábrázoljuk a nyomásváltozást a mélység függvényében és az ábrázolt görbék közül kiválasztjuk a kútban mért áramlási - 43000 m 3 /nap-os hozamhoz tartozó kúttalpnyomáshoz (kék téglalap) legközelebbit. A kiválasztott görbéhez tartozó elmélet fogja legjobban leírni a kút függőleges nyomásveszteségét. 21
Kútmodellezés 4.7. Ábra: VLP módszer kiválasztása Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű ábra A fentebb leírtakat a 4.7.-es ábra mutatja be. A vizsgálathoz három módszerrel végeztem el, a Petroleum Experts 1, 2 és 3 változatával (az 1 és 2 változatok görbéi fedésben vannak). Ezek a program saját módszerei, lényegében különböző korrelációk kombinációi. Az ábrán látható, hogy a korreláció közül a 3-as változat van közelebb a mért ponthoz, ezért a munkapont meghatározáshoz ezt a módszer használtam fel. 4.6. Munkapont meghatározás Az előzőekben meghatározott IPR és VLP görbéket közös koordináta rendszerben ábrázolva lehet megkapni a kút munkapontját. Munkapont meghatározásnál a program kiszámolja, hogy mekkora az eltérés a mért, és számolt gázarányok valamint a kúttalp nyomások között. A PetroleumExperts3 korrelációval történt munkapont meghatározást a 4.8.-as ábrán közlöm. 22
Kútmodellezés 4.8. Ábra: Munkapont meghatározás Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű ábra Az ábrán a beáramlási görbe (IPR) zölddel, a függőleges nyomásveszteség (VLP) pirossal, a munkapont pedig kékkel van jelölve. Az ábra oldalán jobb találhatók a fentebb említett eltérések százalékban. 23
Termelési múlt 5. Termelési múlt A területen a fúrás mélyítése és kivizsgálása 2009-ben történt. A telepből 2013.06.01.-ig a következő mennyiségeket termelték ki: 5.1. Táblázat: 2013.06.01.-ig kitermelt fluidumok Bruttó gáz Nettó gáz Kondenzátum Víz 48814900 m 3 48814900 m 3 0 m 3 214.7 m 3 Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű táblázat A termelés havi bontású táblázata a 18. Melléklet tartalmazza az 59. oldalon. A termelésbe állítástól kezdve 30 nap kivételével a kút folyamatosan közel állandó 60000 m 3 /napos ütemmel termelt. A havi és kumulált nettó gáztermelést az 5.1.-es ábra mutatja be. 5.1. Ábra: Nettó gáztermelés Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű ábra 24
Termelési múlt A telep nem rendelkezik hosszú termelési múlttal, mindössze három és fél éve termelik, ez alatt az idő alatt csak három rétegnyomás mérés történt. A termelés kezdetekor a rétegnyomás 97.7 bar volt, ezt követően 2011.06.01.-én, 2012.05.01.-én és 2013.06.01.- én mérték a telep nyomását. A mért értékeket az 5.2.-es ábra és 5.2.-es táblázat mutatja be. 5.2. Ábra: Mért nyomásértékek Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű táblázat 5.2. Táblázat:Mért nyomásértékek Mérés ideje Mért nyomás [bar] 2009.06.27. 97.7 2011.06.01. 95.5 2012.05.01. 92.3 2013.06.01. 90.36 Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű táblázat Az ábrán látszik, hogy a réteg nyomásváltozása nem egyenletes, ebből valamilyen nyomástartó mechanizmusra például vízhajtásra lehet következtetni. A vízhajtás vizsgálata a következő fejezetben kerül bemutatásra. 25
Termelési múlt A víztermelés nem jelentős,a maximális havi víztermelés 18.9 m 3 volt, ami a 60000 m 3 /nap-os gáztermeléshez képest alacsony. Így a maximális víz-gáz viszony érték 0.000011 m 3 /m 3. A havi és kumulált víztermelést az 5.3.-as ábra mutatja be. 5.3. Ábra: Víztermelés Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű ábra Az hogy a termelt víz mekkora része kondenzvíz empirikus módszerrel számítható: w: a földgáz víztartalma T: a földgáz hőmérséklete [ K] p: a földgáz nyomása [ata] A számítások eredményét a 5.3.-as táblázat és 5.4.-es ábra tartalmazza: Dátum 5.3. Táblázat: Kondenzvíz termelés számítási eredmények Számolt Gáztermelés Mért víztermelés Telepnyomás Kondenzvízgáz arány kondenzvíz m 3 /m 3 termelés m 3 /év m 3 m 3 /év m 3 bar m 3 /év m 3 01/01/2011 0 0 0 0 97.7 0.000002 0 0 01/06/2011 8354800 8354800 34.3 34.3 95.5 0.000002 20.6 20.6 01/05/2012 18488700 26843500 87.4 121.7 92.29 0.000003 46.7 67.2 01/06/2013 21971400 48814900 93 214.7 90.36 0.000003 56.4 123.6 Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű táblázat 26
Termelési múlt 5.4. Ábra: Kondenzvíz termelés Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű ábra A számításokból látszik, hogy a termelt víz jelentős része, 58%-a kondenzvíz. Ezt a későbbiekben múltillesztés során használtam fel. 27
Anyagmérleg modell elkészítése 6. Anyagmérleg modell elkészítése A anyagmérleg modell elkészítésének célja, a telep viselkedésének megismerése a termelési múlt által szolgáltatott adatok alapján. A modell elkészítése során a PETEX programcsalád MBAL programját használtam. A felhasznált PVT adatok a gázvizsgálati és vízvizsgálati jelentésből származnak. A tárolóra vonatkozó adatok: Réteghőmérséklet 66 [ C] Kezdeti rétegnyomás 97.7 [bar] Porozitás 33.251 [%] Kezdeti víztelítettség 27.755 [%] 6.1. Relatív permeabilitás görbék Az anyagmérleg számításokhoz szükségesek a relatív permeabilitás görbék. Mivel ezekről nincsen mérési adat ezért ezek önállóan határoztam meg. A kezdeti víztelítettségből (S wi ) meghatározható a kezdeti gáztelítettség (S gi ): (6.1.1.) A maradó gáztelítettség konszolidálatlan homokra használt empirikus módszerrel számítható: (6.1.2),ahol: 28
Anyagmérleg modell elkészítése A végponti relatív permeabilitások Felsenthal szerint homokkő tárolók esetén 100 md-nál nagyobb permeabilitású tárolókra: K rwv =0.216 K rgv =0.82 A Corey kitevőket a víz és gáz relatív permeabilitásánál is 3-nak választottam. A víz kitevőjét a későbbiek során víz-gáz arányillesztésnél pontosítom. Így a kezdeti relatív permeabilitás görbék paraméterei: 6.1. Táblázat: Relatív permeabilitás görbék adatai Relatív permeabilitás Maradék telítettség Végpont Corey kitevő Víz (K rw ) 0.27755 0.21600 3.00 Gáz (K rg ) 0.24467 0.82000 3.00 Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű ábra Ezekből a kezdő relatív permeabilitás görbék számíthatók a Corey formula alapján: ( ) (6.1.3.) K rx : E x : n x : S x : S rx S mx : az x fázis relatív permeabilitása, az x fázis végpontja, az x fázis Corey kitevője, az x fázis telítettsége, az x fázis maradó telítettsége, az x fázis maximális telítettsége. Ezek alapján a kezdő permeabilitás görbék alakját a 6.1.-es ábra szemlélteti: 29
Anyagmérleg modell elkészítése 6.1. Ábra: Relatív permeabilitás görbék Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját szerkesztésű ábra 6.2. Kőzet kompresszibilitás A tároló kőzet kompresszibilitását nem mérték meg a rétegvizsgálat során. A kiszámítására azonban több módszer is rendelkezésre áll. Az MBAL programban van lehetőség a kompresszibilitás meghatározására Hall (1953) szerint, a következő módon: (6.2.1.) A módszer hibája viszont, hogy nem tesz különbséget a kőzettípusok között. Erre a problémára add megoldást Horne (1990), akinek a módszere már különbséget tesz homokkő és mészkő tárolók között. Így a kőzet kompresszibilitás értéke konszolidált homokkőre: (6.2.2.) 30
Anyagmérleg modell elkészítése Pontosabb meghatározást ad Jalalh (2006), aki magyar tárolók kőzetét (Algyő, Zsana) vizsgálva módosította Horne módszerét, az alábbi módon: (6.2.3.) A számításokhoz a fentebbiek miatt a 6.2.3.-as egyenletben közölt értéket használtam fel. 6.3. A vagyon bizonytalansága Mivel a fúrás mélyítése során a víz-gáz fázishatárt nem találták meg és az említett nyomás gradiens méréssel sem lehetett teljes bizonyossággal meghatározni ezt a határt, ezért nem lehet elvetni annak a lehetőségét, hogy a volumetrikus számítással meghatározottól eltér a kezdeti földtani vagyon. A program lehetőséget ad zárt viselkedés esetén a termelés és nyomásesés alapján grafikus és analitikus vagyon-meghatározásra. A számításokat úgy végeztem el, hogy minden esetben megvizsgáltam mekkora a vagyon, ha a telep zárt viselkedést mutat az egyes termelésben mért nyomáspontokig. Tehát először az első termelésben mért pontra, majd az első két termelésben mért pontra, majd mind három pontra végeztem el a vizsgálatot, úgy, hogy a kiindulási nyomás a rétegnyomás volt. Az eredményeket a6.2.-es táblázatban közlöm: 6.2. Táblázat: Vagyonok zárt viselkedés esetén P/Z [Mm 3 ] Cole [Mm 3 ] Analitikus [Mm 3 ] Átlag [Mm 3 ] 1 pontra 347.55 344.59 344.83 345.65 1 és 2 pontokra 464.11 397.62 438.80 433.51 Mind 3 pontra 616.66 466.60 552.70 545.32 Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját szerkesztésű táblázat 31
Anyagmérleg modell elkészítése A volumetrikusan számolt vagyontól való eltérés alapján vélemény formálható az egyes számított vagyonok reálisságáról. 6.3. Táblázat: Volumetrikus vagyontól való eltérés Eltérés a volumetrikusan számolt vagyonhoz képest P/Z [%] Cole [%] Analitikus [%] Átlag [%] 1 pontra 29 28 28 28 1 és 2 pontra 72 47 63 61 Mind 3 pontra 128 73 105 102 Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját szerkesztésű táblázat A táblázatokból látszik, hogy ha csak az első mérési pontig feltételezünk zárt viselkedést, már az is átlagosan 28% kezdeti földtani vagyontöbbletet mutat. A geológussal folytatott konzultáció során arra jutottunk, hogy ez a 28%-os eltérés következhet abból, hogy a vízgáz fázis határ lentebb van a becsültnél. Ebből kifolyólag a továbbiakban a számításaimat nem csak a volumetrikusan számolt vagyonra, hanem az említett 345.65 Mm 3 -es vagyonra is elvégzem. Erre a második vagyonra, mint illesztett vagyonra fogok hivatkozni. 6.4. Vízhajtás vizsgálata Az előző fejezetben elkészített Cole-plot-ot a 6.2.-es ábra mutatja be. A mért pontok elhelyezkedése alapján elmondható, hogy a telep biztosan rendelkezik aktív vízhajtással. Ezt erősítik meg a környező telepekből szerzett tapasztalatok. 6.2. Ábra: Cole plot Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű ábra 32
Anyagmérleg modell elkészítése A vízhajtás erősségét úgy vizsgáltam, hogy kiszámoltam, hogy a volumetrikusan számított, illetve a fentebb említett illesztett vagyon esetén a zárt viselkedés mekkora nyomásokat eredményezett volna a nyomásmérések időpontjában a termelés hatására. Majd kiszámoltam, hogy a kapott értékek mennyivel kisebbek a mért értékeknél. A számításaim eredményét táblázatba foglalva közlöm. 6.4. Táblázat: Nyomáseltérés zárt viselkedés esetén Volumetrikusan számolt vagyon alapján Illesztett vagyon alapján Számított nyomás Mért nyomástól való eltérés Számított nyomás Mért nyomástól való eltérés [bar] [bar] [%] [bar] [bar] [%] 1. pont 94.68-0.82 0.86 95.34-0.16 0.17 2. pont 87.99-4.30 4.66 90.11-2.18 2.36 3. pont 80.02-10.34 11.44 83.89-6.47 7.16 Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját szerkesztésű táblázat Ezen kívül megvizsgáltam, hogy az egyes vagyonok hány százaléka került kitermelésre, illetve, hogy a kezdeti nyomás hány százalékkal csökkent a mért pontokig. 6.5. Táblázat: Termelés és a nyomásesés mértéke Kitermelt [%] Kezdeti nyomás csökkenése Volumetrikus Illesztett [bar] [%] 1. pont 3.09 2.42 2.20 2.25 2. pont 9.94 7.77 5.41 5.54 3. pont 18.09 14.13 7.34 7.51 Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját szerkesztésű táblázat A fentebb közölt eredmények alapján elmondható, hogy mind két vagyon esetében mérsékelt vízhajtás jelenlétére lehet következtetni. 33
Anyagmérleg modell elkészítése 6.5. Múltillesztés A múltillesztés során a víztestet peremi víznek feltételeztem, a víztest permeabilitását a kútvizsgálat fejezetben leírt 374 md-s értéknek választottam. A beáramlási módszernek a van Everdingen és Hurst módszer módosított változatát használtam. Ezekkel a beállításokkal elvégeztem a víztest méretének analitikus regresszióját mind két vagyon változat esetében, ezt mutatja be a 6.3.-as és 6.4.-es ábra. 6.3. Ábra: Víztest analitikus regressziója volumetrikusan meghatározott vagyon esetén Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű ábra 6.4. Ábra: Víztest analitikus regressziója illesztéssel meghatározott vagyon esetén Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű ábra 34
Anyagmérleg modell elkészítése A két ábrán piros vonallal láthatjuk a vízbeáramlás nélküli esetet, kék vonallal a vízbeáramlásos esetet. A volumetrikusan meghatározott vagyon esetén a külső és belső dimenzió nélküli sugár aránya 9.17-nek, az illesztéssel meghatározott vagyon esetén 7.58-nak adódott. Ez alapján elmondható, hogy a vízhajtás valóban mérsékelt mind két esetben. A maximális biztonságra való törekedés érdekében a továbbiakban a múltillesztést, valamint a termelés előrejelzést csak a volumetrikusan meghatározott vagyonra végzem el,és mutatom be. Ennek okai a következők: A rövid termelési múlt miatt nem áll rendelkezésre elegendő információ a vagyon pontos meghatározásához Mivel mind két vagyonváltozat esetében a vízhajtás mérsékeltnek bizonyult, ezért viselkedésbeli eltérés nem feltételezhető A volumetrikusan meghatározott vagyonra elvégezve a termelés előrejelzését elkerülöm a túlbecslést 6.5.1. Nyomásillesztés A kapott értékekkel elvégeztem a mért és számított nyomások összehasonlítását (6.5.-ös ábra és 6.6.-os táblázat). 6.5. Ábra: A mért és számított nyomások összehasonlítása Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű ábra 35
Anyagmérleg modell elkészítése 6.6. Táblázat: A mért és számított nyomások összehasonlítása Dátum Mért nyomás [bar] Számított nyomás [bar] Eltérés [bar] [%] 2011/01/01 97.7 97.70 0.00 0.00 2011/06/01 95.5 95.93 0.43 0.45 2012/05/01 92.29 93.30 1.01 1.10 2013/06/01 90.36 89.99-0.37-0.41 Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű táblázat Az ábrán kék vonallal a mért nyomások, piros vonallal a számított értékek vannak ábrázolva. A táblázat a mért és számított értékek bemutatása mellett megmutatja, a számított és mért nyomások különbségét és azt, hogy ez a mért értékeknek hány százaléka. A szimuláció során kapott összes nyomásértéket a 19. Melléklet tartalmazza az 60. oldalon. Az összehasonlítás eredményeként elmondható, hogy az adott paraméterekkel az anyagmérleg számítás megfelelő pontossággal követi a valóságot. 6.5.2. Víz-gáz arány illesztés Az előrejelzéshez a nyomásilleszkedés mellett fontos a víz-gáz arány megfelelő illeszkedése, mivel nem megfelelő illeszkedés esetén nem lesz pontos a vízbeáramlás előrejelzése. Az illesztés során a relatív permeabilitás görbét pontosítottam a víz coreykitevőjének módosításával. A vizsgálatot úgy végeztem, hogy a mért víz-gáz arányra lineáris trendvonalat illesztettem, és a trendvonal értékeitől való eltérését vizsgáltam a relatív permeabilitás görbéből számított víz-gáz aránynak 3-as és 4-es corey kitevő esetén. A vizsgálat során figyelembe vettem azt, hogy a termelt víznek átlagosan 58%-a kondenzvíz, úgy hogy a termelt vizet 42%-ára csökkentettem. A vizsgálat eredményeit a 6.7.-es táblázat és 6.6.-os ábratartalmazza. 6.7. Táblázat: Számított víz-gáz arány eltérések a mért értékektől Víz corey-kitevője Eltérés [%] 3 24.34 4 19.98 Forrás: Saját készítésű táblázat 36
Anyagmérleg modell elkészítése 6.6. Ábra: Számított víz-gáz arány eltérések a mért értékektől Forrás: Saját készítésű ábra A számolt és mért értékeket havi lebontásban bemutató táblázatot a 61. oldalon a 20. Melléklet tartalmazza. Látható, hogy a két vizsgálat közül a pontosabb eredményt az a változat adja, ahol a víz corey-kitevőjének értéke 4. Emiatt a relatív permeabilitás görbéket a következő képpen módosítottam: 6.8. Táblázat: Módosított relatív permeabilitás görbék adatai Relatív permeabilitás Maradék telítettség Végpont Corey kitevő Víz (K rw ) 0.27755 0.21600 4.00 Gáz (K rg ) 0.24467 0.82000 3.00 Forrás: Saját készítésű táblázat 37
Anyagmérleg modell elkészítése Az így módosult görbéket a 6.7.-es ábra mutatja be. 6.7. Ábra: Módosított relatív permeabilitás görbék Forrás: Saját készítésű ábra Az elvégzett módosításokkal az anyagmérleg-modell megfelelő pontosságú a termelés előrejelzéshez. 38
Termelés előrejelzés 7. Termelés előrejelzés A termelés előrejelzéshez a PETEX programcsalád MBAL nevű szoftverét használtam. Az előrejelzést négy változatban végeztem el, amelyeket a 7.1. táblázat szemléltet. 7.1. Táblázat: Előrejelzési variációk Változat Termelési ütem [m 3 /nap] Kútfej nyomás [bar] 1 60000 40 2 100000 40 3 60000 20 4 100000 20 Forrás: saját készítésű táblázat Az előrejelzések során csak a termelési ütemet, valamint a kútfej nyomást változtattam, a termelő kutak száma mindvégig egy maradt. A modell sematikus ábrája a következő: 7.1. Ábra: MBAL programba elkészített modell sematikus ábrája Forrás: saját készítésű ábra Az egyes változatok előrejelzés eredményét az alábbiakban mutatom be külön alfejezetekben. 39
Termelés előrejelzés 7.1. 1. sz. változat Ebben a változatban a termelési ütemen (60 em 3 /nap) és a kútfej nyomáson (40 bar) nem változtattam. Így az összesen kitermelhető gáz 200.2 Mm 3 -nek adódott, a kihozatal pedig 73.7%-nak. A termelést elvizesedés miatt feltehetőleg 2021 januárjában áll le 59 baros telepnyomáson. A termelés során a nyomás és kumulált gáztermelés változását a 7.2.-es ábra mutatja be. 7.2. Ábra: Rétegnyomás és a kumulált gáztermelés alakulása a termelés során az 1-es változat szerint Forrás: saját készítésű ábra Az ábrán a kumulált gáztermelés a bal oldali tengelyen jelenik meg, és a piros, kék és zöld vonalak mutatják be a változását. A jobb oldali tengelyen a rétegnyomás látható, aminek a változását a rózsaszín, világoskék és sárga szemléltetik. A változat előrejelzésének részletes eredményei: Az előrejelzés eredményeit tartalmazó teljes táblázat: 21. Melléklet, 61. oldal A víz-gáz arány alakulása: 22. Melléklet, 63. oldal Az átlagos gáztermelés: 23. Melléklet, 63. oldal 40
Termelés előrejelzés 7.2. 2. sz. változat Ebben a változatban a termelési ütemet 100 em 3 /nap-ra változtattam, a kútfej nyomáson (40 bar) nem változtattam. Így az összesen kitermelhető gáz 200.63 Mm 3 -nek adódott, a kihozatal pedig 73.9%-nak. A termelést elvizesedés miatt feltehetőleg 2018 októberében áll le 58.8baros telepnyomáson. A termelés során a nyomás és kumulált gáztermelés változását a 7.3.-as ábra mutatja be. 7.3. Ábra: Rétegnyomás és a kumulált gáztermelés alakulása a termelés során a 2-es változat szerint Forrás: saját készítésű ábra Az ábrán a kumulált gáztermelés a bal oldali tengelyen jelenik meg, és a piros, kék és zöld vonalak mutatják be a változását. A jobb oldali tengelyen a rétegnyomás látható, aminek a változását a rózsaszín, világoskék és sárga szemléltetik. A változat előrejelzésének részletes eredményei: Az előrejelzés eredményeit tartalmazó teljes táblázat: 24. Melléklet 63. oldal A víz-gáz arány alakulása:25. Melléklet, 65 oldal Az átlagos gáztermelés:26. Melléklet, 65. oldal 41
Termelés előrejelzés 7.3. 3. sz. változat Ebben a változatban a termelési ütemen (60 em 3 /nap) nem változtattam, a kútfej nyomást 20 bar-ra nem módosítottam. Így az összesen kitermelhető gáz 222.8 Mm 3 -nek adódott, a kihozatal pedig 82.1%-nak. A termelést elvizesedés miatt feltehetőleg 2022 februárjában áll le 43.8baros telepnyomáson. A termelés során a nyomás és kumulált gáztermelés változását a 7.4.-es ábra mutatja be. 7.4. Ábra: Rétegnyomás és a kumulált gáztermelés alakulása a termelés során a 3-as változat szerint Forrás: saját készítésű ábra Az ábrán a kumulált gáztermelés a bal oldali tengelyen jelenik meg, és a piros, kék és zöld vonalak mutatják be a változását. A jobb oldali tengelyen a rétegnyomás látható, aminek a változását a rózsaszín, világoskék és sárga szemléltetik. A változat előrejelzésének részletes eredményei: Az előrejelzés eredményeit tartalmazó teljes táblázat:27. Melléklet, 65. oldal A víz-gáz arány alakulása:28. Melléklet, 67. oldal Az átlagos gáztermelés:29. Melléklet, 67. oldal 42
Termelés előrejelzés 7.4. 4. sz. változat Ebben a változatban a termelési ütemet 100 em 3 /nap-ra, a kútfej nyomást 20 bar-ra módosítottam. Így az összesen kitermelhető gáz 223.9 Mm 3 -nek adódott, a kihozatal pedig 82.5%-nak. A termelést elvizesedés miatt feltehetőleg 2019 februárjában áll le 43baros telepnyomáson. A termelés során a nyomás és kumulált gáztermelés változását a 7.5.-ös ábra mutatja be. 7.5. Ábra: Rétegnyomás és a kumulált gáztermelés alakulása a termelés során a 4-es változat szerint Forrás: saját készítésű ábra Az ábrán a kumulált gáztermelés a bal oldali tengelyen jelenik meg, és a piros, kék és zöld vonalak mutatják be a változását. A jobb oldali tengelyen a rétegnyomás látható, aminek a változását a rózsaszín, világoskék és sárga szemléltetik. A változat előrejelzésének részletes eredményei: Az előrejelzés eredményeit tartalmazó teljes táblázat:30. Melléklet, 69. oldal A víz-gáz arány alakulása:31. Melléklet, 69. oldal Az átlagos gáztermelés:32. Melléklet, 69. oldal 43
Termelés előrejelzés 7.5. Összegzés A négy változat összesített eredményeit a 7.2.-es táblázat mutatja be, a kumulált termelést a négy esetben pedig a 7.6.-os ábra. Változat 7.2. Táblázat: Az előrejelzések összesített eredménye Termelési idő vége Összegzés Rétegnyomás [Bar] Kihozatali tényező [%] Kumulatív gáztermelés [Mm 3 ] 1 2021/01/01 58.98 73.74 200.20 2 2018/10/01 58.81 73.90 200.63 3 2022/02/01 43.77 82.06 222.80 4 2019/02/01 42.97 82.47 223.89 Forrás: saját készítésű táblázat 7.6. Ábra: A 4 változat kumulált gáztermelés alakulása Forrás: saját készítésű ábra 44
Javaslatok 8. Következtetések és javaslatok Az elkészült anyagmérleg és kút modell segítségével termelés előrejelzést végeztem négy változatban. A különböző változatokban a kihozatali tényező 73.74% és 82.47% közötti értékeket vett fel. Az előrejelzés során bemutatott eredmények alapján elmondható, hogy a termelésben számottevő (9%) növekedést eredményez a kútfej nyomás lecsökkentése a jelenlegi 40 bar-ról 20 bar-ra. Ezért a termelés optimalizálása érdekében, amennyiben arra lehetőség van, a gyűjtési nyomást célszerű csökkenteni. A termelési ütem növelése az eredmények alapján számot tevő többlet kihozatalra nem vezet, csak a felhagyási időre van hatással. A dolgozat során láthatóvá vált, hogy a vagyon pontos meghatározásához nem áll rendelkezésre megfelelő mennyiségű adat. Ezért a pontosítás érdekében, amennyiben lehetséges, 3 dimenziós geológiai modell készítésére lenne szükséges. Amennyiben ez nem megoldható a pontosításra megoldást adhat, ha nyomásmérésre nem évente, hanem félévente kerül sor, és két év elteltével az új négy nyomásponttal egy felülvizsgálat készülhetne a vagyonra. 45
Köszönetnyílvánítás Szeretnék köszönetet mondani Szín Lászlónak, a MOL Nyrt. művelés menedzser vezetőjének a szakdolgozatom elkészítéséhez nyújtott segítségéért, valamint Dr. Bódi Tibornak, az Olajmérnöki Intézeti Tanszék docensének az elméleti háttér megismertetéséért és konzultációs munkájáért. Pásztor Ádám Viktor Műszaki Földtudományi Alapszak (BSc), Olaj- és Gázmérnöki Szakirány Miskolc, 2013.11.25. 46
Irodalomjegyzék 9. Irodalomjegyzék 1. Pápay J. (2003): Development of Petroleum Reservoirs. (Akadémiai Kiadó, Budapest, 2003) 2. Dr. Bódi T.: A réteg megnyitások hatékonyságának vizsgálata ((tanulmány), Miskolc, 1995) 3. Amanat U. Chaudhry (2003): GasWell Testing Handbook. (Gulf Professional Publishing) 4. Back Pressure Test for Natural Gas Wells. (Railroad Commission of Texas, 1951) 5. Al-Hussainy, R. és Ramey H. J. (1966) : Application of Real Gas Flow Theory to Well Testing and Deliverability Forecasting,in: J. Petroleum Technol (Május 1966) 6. Bukacek, R.F.(1959): Equilibrium Moisture Content of Natural Gases (Research Bulletin IGT,Chicago, 1959). 7. Felsenthal M.(1959): Correlation of kg/ko Data with Sandstone Core Characteristics. Petroleum Transactions, AIME, Volume 216, 1959, pages 258-261 8. Corey, A.T. 1954. The interrelation between gas and oil relative permeabilities. Producers Monthly 19 (November): 38 41. 9. Hall, H.N., Compressibility of Reservoir Rocks. Trans., AIME, 1953. 198: p. 309-31. 10. Horne, N.R., Modern Well Test Analysis, A Computer-Aided Approach. 1990:Petroway, Inc. 11. Jalalh A. A. (2006): Determination and analysis of porous rock compressibility of Hungarian rock samples (Ph.D.dissertation, University of Miskolc 2006) 12. Cole, W. F.:Reservoir Engineering Manual, Gulf Publishing Company, Houston, Texas,1961. 13. van Everdingen, A. F.,Hurst, W.: The Application of the Laplace Transformation to Flow Problems in Reservoirs, Trans. AIM, December 1949, pp. 305-324. 47
Mellékletek 10. Mellékletek 1. Melléklet: Line (D-É) irányú szeizmikus metszet Forrás: Terület-1 előterjesztés (pdf.) 2. Melléklet: Trace (Ny-K) irányú szeizmikus metszet Forrás: Terület-1 előterjesztés (pdf.) 48
Mellékletek 3. Melléklet: A horizont tető szeizmikus időtérképe Forrás: Terület-1 előterjesztés (pdf.) 4. Melléklet: Horizont menti amplitúdó eloszlás térkép Forrás: Terület-1 előterjesztés (pdf.) 49
Mellékletek 5. Melléklet: Átlagos frekvencia eloszlás az objektum fölött Forrás: Terület-1 előterjesztés (pdf.) 6. Melléklet: Átlagos frekvencia eloszlás az objektum alatt Forrás: Terület-1 előterjesztés (pdf.) 50
Mellékletek 7. Melléklet: A horizontra kiegyenesített horizonslice Forrás: Terület-1 előterjesztés (pdf.) 8. Melléklet: Az objektum környezetének spektrális dekompozit képe Forrás: Terület-1 előterjesztés (pdf.) 51
Mellékletek 9. Melléklet: Dőlés irányú szeizmikus metszet Forrás: Terület-1 előterjesztés (pdf.) 10. Melléklet: Csapás irányú szeizmikus metszet Forrás: Terület-1 előterjesztés (pdf.) 52
Mellékletek Gázvizsgálati jelentés A perforáció helye: 978-989 m A mintavétel helye: szeparátor Nyomás: 16.8 bar Hőmérséklet: 0.8 C A vizsgált gázminta oxigénmentes volt. A gáz összetétele: C 1 0.9672 m 3 /m 3 C 2 0.0079 m 3 /m 3 C 3 0.0026 m 3 /m 3 i-c 4 0.0018 m 3 /m 3 n-c 4 0.0002 m 3 /m 3 i-c 5 0.0004 m 3 /m 3 n-c 5 0.000 m 3 /m 3 i-c 6 0.000 m 3 /m 3 n-c 6 0.000 m 3 /m 3 C 7 0.000 m 3 /m 3 C 8 0.000 m 3 /m 3 C 9 0.000 m 3 /m 3 N 2 0.0128 m 3 /m 3 CO 2 0.0070 m 3 /m 3 A gáz egyéb jellemzői: Gazolintartalom (C5+) 1.55 g/nm 3 Gázsűrűség relatív 0.577 (Levegő=1) abszolút 0.746 kg/nm 3 Kalorikus adatok égéshő 39625 kj/nm 3 fűtőérték 35734 kj/nm 3 11. Melléklet: Gázvizsgálati jelentés Forrás: Kút-1 kútkönyve alapján 53
Mellékletek Vízvizsgálati jelentés A perforáció helye: 978-989 m Összes só 212.18 kg/m 3 Uralkodó só NaCl Sóösszetétel NaCl 0.9813 kg/kg Ca(HCO 3 ) 2 0.0012 kg/kg NaHCO 3 0.0155 kg/kg CaSO 4 0.000 kg/kg CaCl 2 0.000 kg/kg Na 2 SO 4 0.0021 kg/kg Palmer osztály I. 1. S. 98.86 2. S. 3. S. 1. A. 1 2. A. 0.14 3. A. ph 6.92 Kem. összes 50.47 g CaO/m 3 Kem. változó 50.47 g CaO/m 3 Kem. állandó 0 g CaO/m 3 Lúgosság 35.05 Ionösszetétel Na + /+K + / 2043.45 mgeé/l K + Ca ++ Mg ++ NH4 + Fe ++ Cl - - HCO 3 R-COO - SO 4 - Br - 1176.8 mgeé/l 1.8 mgeé/l 0.000 mgeé/l 12.85 mgeé/l 2.76 mgeé/l 3194.56 mgeé/l 23.92 mgeé/l 12.93 mgeé/l 6.24 mgeé/l 0.000 mgeé/l J- 0.000 mgeé/l HBO 2 48.27 mg/l H 2 SiO 3 2990 mg/l 12. Melléklet: Vízvizsgálati jelentés Forrás: Kút-1 kútkönyve alapján 54
Mellékletek 13. Melléklet: Izovol táblázat Forrás: Terület-1 előterjesztés (pdf.) 55
Mellékletek 14. Melléklet: Kútszerkezet Forrás: Telep-1 kútvizsgálati jelentés 56
Mellékletek Megnevezés Hossz (m) Mélység (m) 990.00 2 3/8 NU vágóéles saru 0.20 989.80 2 3/8 NU x 10 x 0. 008 szűrő 3.66 986.14 2 3/8 NU x 10 x 0. 008 szűrő 3.66 982.48 2 3/8 NU x 23 x 0. 008 szűrő 7.60 974.88 2 3/8 NU t. cső J-55 4.5 9.60 2 3/8 NU x 10 x 0.0008 szűrő 3.66 961.02 2 3/8 NV D nipple 0.30 958.72 7 LH GP 2 packer 2.30 952.00 2 7/8 NV x 2 3/8 NV átm. 0.36 950.86 2 3/8 NV toldó 6 L-80 1.94 2 3/8 NV QL hüvely 0.80 948.12 2 3/8 NV toldó 10 L-80 2.98 2 3/8 NV toldó 3 L-80 1.04 2 3/8 NV DS nipple 0.32 943.78 2 3/8 TB t. cső J-55, 4.83 mm 925.92 15. Melléklet: Kútkiképzés Forrás: Telep-1 kútvizsgálati jelentés 57
Mellékletek 16. Melléklet: Homokszűrő Forrás: A Prosper program ábrája alapján saját készítésű ábra Mesh méret 30/50 Homokszűrő permeabilitása 90000 Perforáció átmérő 0.0121 m Lövéssűrűség 20 1/m Homokszűrő hossz 0.0002 m Perforált intervallum 11 m 17. Melléklet: Homokszűrő adatai Forrás: MOL Nyrt. adatai alapján saját készítésű táblázat 58