BERRY-FALLSTUDIE
OPTIMIERUNG DER WASSER- UND DAMPFEINSPRITZUNG IM EOR-DIATOMIT-PROJEKT IN BAKERSFIELD, KALIFORNIEN (USA)
Unser Kunde passt die Wassereinspeisung für über 500 Förder- und Injektionsbohrlöcher kontinuierlich an, um das Risiko von Schäden an den Bohrlochverrohrungen und von Oberflächenverschmutzungen zu minimieren. SkyGeo bietet einen operativen InSAR-Dienst unter Verwendung von TerraSAR-X an und führt alle 11 Tage eine Neupositionierung über einer wachsenden Anzahl von Konzessionsgebieten durch – mittlerweile sind es bis zu 22.
Anhand dieser Messungen der induzierten Bodensenkungen und -hebungen tragen wir entscheidend dazu bei, Standorte mit Über- oder Unterinjektion kontinuierlich zu identifizieren. Außerdem helfen wir dabei, eine ganze Reihe von Umweltproblemen vorherzusagen und zu verhindern.
Abbildung 14: Ausschnitte aus der SkyGeo-Karte zur Bodensenkung und -anhebung über dem Diatomit. Anhand von 30.000 Messpunkten pro Quadratmeile zeigen wir, um wie viel sich die Oberfläche in den letzten 11 Tagen abgesenkt oder angehoben hat. Die Förderung verursacht regionale Absenkungen (rot), während Überdruck lokal zu Hebungen führt, typischerweise mit kreisförmigem Ausmaß (blau). Diese dynamische Darstellung der Oberflächenbewegungen liefert Erkenntnisse über übermäßige Absenkungen oder Hebungen. Förderingenieure passen die Durchflussmengen an den Wasserinjektoren an, um diese Effekte abzuschwächen. Blaue „Blasen“ sind deutlich zu erkennen.
Wasserinjektion in Diatomit
Unser Kunde betreibt eine Reihe von Onshore-Pachtgebieten. Die größten Herausforderungen stellen dabei Diatomitfelder mit Hunderten von vertikalen Förderbohrungen dar. Die Förderung aus den porösen, aber wenig durchlässigen Diatomitvorkommen führt zu Verdichtung, Förderverlusten und Schäden an den Bohrlochverrohrungen.
We have helped build a feedback loop to reduce subsidence from 30 cm/yr to < 10 cm/yr, thereby extending the mean time before failure of all wells. Production-induced well casing damage is a major factor affecting the field’s economics: hundreds of wells have already been decommissioned since the start of production.
Messung von Bodensenkungen und -hebungen
Die Flüssigkeitsverdrängung (und der Flüssigkeitsaustausch) lässt sich aus den Oberflächenverformungskarten von SkyGeo ableiten: Wir erstellen alle 11 Tage für alle Pachtgebiete tagesaktuelle Messungen der Bodensenkungs- bzw. -anhebungsreaktionen an der Oberfläche. Dabei wenden wir die InSAR-Technik an, um die Reservoirtechnik mit Informationen über Oberflächenbewegungen zu aktualisieren.
Ölaustritte an die Oberfläche haben äußerst negative Folgen: Betriebsstilllegung und Geldstrafen durch den Bundesstaat Kalifornien. Sie sind jedoch schwer zu messen und schwer vorherzusagen. Bevor das Öl tatsächlich an die Oberfläche gelangt, „drückt“ die Flüssigkeit das darüber liegende Gestein nach oben. Das typische Hebungsmuster in den InSAR-Messungen ist deutlich kreisförmig (blau in den Abbildungen) und gibt Aufschluss darüber, wo die Durchflussraten reduziert werden können. Oberflächenereignisse sind selten, aber kostspielig, und nun gibt es eine bessere Möglichkeit, sie zu verhindern.
Antwort: Feinabstimmung der Wassereinspritzung
Abbildung 15: Verdichtung im Diatomit und damit verbundene Schadensmuster an der Bohrlochverrohrung. Die meisten Schäden treten dort auf, wo die Scherspannungen am größten sind: an der Diskordanz zwischen dem Diatomit und dem darüber liegenden Sandstein. LINKS. Wirksame Wasserflutungsstrategien mindern die Auswirkungen der Verdichtung in der Förderzone auf die Bohrlochverrohrung und ermöglichen eine langfristig stabile Förderung. RECHTS. InSAR-Daten, die auf übermäßigen Druck hindeuten, zeigen sich typischerweise als kreisförmiges Anhebungsmuster, auch bekannt als Blase an der Oberfläche. Undichte Bohrlöcher verursachen Ölausbrüche an die Oberfläche – doch wir verhindern diese mittlerweile mit 100-prozentiger Erfolgsquote.
Zeitreihen nach Veröffentlichung: Kumulierte Summe
Das Gegenteil der Glättung macht den Unterschied
Figure 16: LEFT TOP in Blue time series showing vertical subsidence data over 2+ years for an individual injection wellbore. Subsidence is steady over time. LEFT BOTTOM In orange the cumulative sum product derived from the time series, to highlight small deviations from a background subsidence signal. Where well is shown in red, Cumulative is <0, the three is a downward deviation from the steady trend. On the RIGHT we show wells deviate for a certain time. We can appplpy similar to any well or cluster of wells for PDO.
Abbildung 17: Dampfinjektion in Diatomit. Die Oberkante der Formation ist durch schwarze Konturlinien dargestellt. Zeitreihe mit vertikalen Bodensenkungsdaten über einen Zeitraum von mehr als zwei Jahren für eine Bohrplattform. Die Gesamtsenkungshöhe beträgt 28 cm und nimmt zu. Diese TSX-InSAR-Daten werden alle 11 Tage aktualisiert und überprüft.
Insgesamt ist es uns mit Berry gelungen, die Zahl der Nutzer, die mit den InSAR-Daten arbeiten und sich bei ihrer täglichen Arbeit auf diese verlassen, schrittweise zu steigern. Wir bieten nun unternehmensweite Transparenz hinsichtlich der Effektivität und der Kapitalrendite des Dienstes.
Wir sind immer besser darin geworden, die Inversion der Oberflächendaten semiquantitativ zu interpretieren, um den Reservoir- und Asset-Managern dabei zu helfen, fundierte Entscheidungen zu treffen. Wir treffen uns jeden Monat mit mehreren Asset-Teams und unterstützen sie bei ihrer Arbeit.
Fallstudien aus der Öl- und Gasbranche
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Brunei Shell Petroleum
Durch die Überwachung sowohl der Offshore-Plattformen als auch der Onshore-Infrastruktur mittels InSAR kann Brunei Shell Petroleum selbst geringfügige Verformungen frühzeitig erkennen und diese Erkenntnisse in geomechanische Modelle und Produktionsentscheidungen einfließen lassen.
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NAM
Durch die langfristige InSAR-Überwachung in der Region Groningen gewinnt die NAM detaillierte Erkenntnisse über Bodensenkungen und das Verhalten der Lagerstätten, was die Bewertung des Erdbebenrisikos und die Berichterstattung an die Aufsichtsbehörden unterstützt.
Häufig gestellte Fragen
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InSAR misst Bodenverformungen in großen Gebieten mit millimetergenauer Präzision. Durch die Analyse von Zeitreihen-Satellitendaten können Betreiber durch die Verdichtung von Lagerstätten verursachte Bodensenkungen verfolgen und nachvollziehen, wie sich die Förderung auf Bodenbewegungen und das Erdbebenrisiko auswirkt.
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Ja. InSAR wird häufig mit bodengestützten Überwachungsnetzen wie GPS-Stationen und Nivellierungsmessungen kombiniert. Durch die Integration dieser Datensätze können Betreiber die Ergebnisse validieren und genauere geomechanische Modelle des Verhaltens von Lagerstätten erstellen.
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Die langfristige InSAR-Überwachung hilft den Betreibern zu verstehen, wie sich Lagerstätten auf Förderänderungen auswirken, einschließlich der Verdichtung während der Förderung und der Rückbildung der Oberfläche nach der Stilllegung. Diese Erkenntnisse unterstützen das langfristige Risikomanagement und die behördliche Berichterstattung im Rahmen der Bodensenkungsüberwachung.