BOXX - Bohrungssimulation
Kopplung von Gebirgsmechanik und –thermik mit Strömungsmechanik in Bohrungen in einem Tool

Modellierung:
- sich gegenseitig beeinflussende Gebirgsschichten
- Reservoir und Deckgebirge
- isotrope und anisotrope Gebirgszustände
- offene / geschlossene Komplettierung
THMC-Simulation:
- Gebirgstemperatur und Wärmeübergang
- Strömung beliebiger inkl. salinarer Fluidgemische (GERG)
- Bohrungsintegrität mit thermischer und druckdynamischer
Belastung
Anwendung:
- einfache, schnelle Berechnung
- Anpassung an individuelle Datenbasis und Datenbanksysteme
- Neu- und Bestandsbohrungen
Planung >> Prognose >> Betrieb >> Optimierung
Die Software erlaubt die Eingabe verschiedenster Gebirgsparameter wie Dichte, Porosität, Temperatur oder Wärmeleitfähigkeit. Die Eingabeparameter sind frei variierbar, und erlauben die Implementierung standortspezifischer Messdaten (Logs) für eine möglichst genaue Berechnung. Im Gebirge können sowohl hydraulisch leitfähige, als auch abdichtende Formationen betrachtet werden. Für alle Fälle wird der Wärmeübergang im Gebirge selbst als auch zwischen Gebirge, Bohrung (-skomplettierung) und Fluid berechnet. Die Software berücksichtigt die gegenseitige Beeinflussung von Thermik und Hydraulik und erlaubt dadurch die exakte und zeitabhängige Evaluierung der thermisch überprägten Innen- und Außendruckbelastungen der Bohrung: Rohrtouren, Ringräume, Zement.
Das Betriebsregime (Produktions- und Injektionsraten, Drücke, Fluid) kann sowohl direkt als Eingangsgröße vorgegeben werden, oder von einem angeschlossenen Reservoirsimulator übernommen werden. Der Simulator BOXX erlaubt die Anbindung des Reservoirs als offene oder geschlossene Komplettierung.
Für die Berechnung von Stoffeigenschaften von Flüssigkeiten und Gasen wird auf die aktuellsten vorhandenen Zustandsgleichungen und deren Anpassungen für Gemische zurückgegriffen: GERG 2008. Eine Implementierung von Labormessdaten ist ebenso möglich.
Die Strömung salinarer Fluide und deren Auswirkungen auf die Bohrung (Korrosion, Scales, Durchmesserverringerungen) und deren thermo-hydraulische Eigenschaften kann ebenfalls berücksichtigt werden.
Insgesamt ergibt sich somit die genauestmögliche und standortspezifische Berechnung von Bohrungen und damit eine fundierte Grundlage zur wirtschaftlichen Planung, Errichtung und Betriebsoptimierung.
- Mehrere, beliebig einstellbare Gebirgsschichten mit gegenseitiger Beeinflussung
- Gegenseitige Beeinflussung von Gebirge und Bohrung in Abhängigkeit des Betriebsregimes
- Instationäre Betrachtung der Hydraulik sowie thermogekoppelter Spannungsberechnung im Verbund
Gebirge / Casing / Zement / Ringraum / Tubing
- Anwendung genauer Zustandsgleichungen und Korrelationen
- Anpassung der Referenzkorrelationen auf gewünschte Fluidgemische anhand von Messdaten
- Umfangreiche Evaluation und Genauigkeitsbetrachtung
- Ermöglicht genauere hydraulische Berechnungen
- Neuentwickelter analytischer Ansatz zur Beschreibung isotroper, thermisch überlagerter Bohrungs- und
Gebirgslasten
- Neuentwickelter analytischer Ansatz zur Beschreibung anisotroper Bohrungs- und
Gebirgsbelastungen
- Pre-Feasibility Study zur geothermischen Nachnutzung eines Poren-UGS
- Anforderungen und Modellierung geologischer Wasserstoffspeicher. M. Barsch, P. Schulz, Steffen Schmitz, H. Bültemeier, C. Kleinickel (DBI – Gastechnologisches Institut gGmbH Freiberg). DBI Fachforum Geoenergie 2017
- Auswirkungen von unterschiedlichen Speichermedien auf das System Bohrung durch gekoppelte THM (Thermisch-Hydraulisch-Mechanisch) Simulation. M. Barsch, Steffen Schmitz (DBI-Gruppe, Freiberg); M. Amro (TU-Freiberg). DGMK/ÖGEW-Frühjahrstagung 2018
- GEOHEAT-N. Studie über geothermisches Reservoirpotential in Norddeutschland. Forschungsprojekt, gefördert durch BMWi – Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. 2016 – 2020.
- „Wissenschaftliche Forschung zu Windwasserstoff Energiespeichern - WESpe“, Teilprojekt DBI „Gaseinspeisung und Untergrundgasspeicherung“, Forschungsprojekt, gefördert durch BMWi – Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. 2013 – 2017.
Ansprechpartner
Dipl.-Ing. Hagen Bültemeier
Fachgebietsleiter
(+49) 3731 - 41 95 343
(+49) 3731 - 41 95 309
Email anzeigen
hagen.bueltemeier@dbi-gruppe.de
Entwicklungshistorie
Ausgangspunkt: Ersatz der Software BOCO (BOhrungssimulator Kohlendioxid - CO) der TU Bergakademie Freiberg1, welche im Rahmen des Projektes CLEAN von 2008-2011 erstellt wurde. Es erfolgte eine grundsätzliche Neuentwicklung des Codes (Finite-Volumen-Methode ersetzt die Finite-Differenzen-Methode) und Erweiterung für die Verwendung nahezu beliebiger Gase, Gasgemische und Flüssigkeiten (aus "CO" wurde "XX"). Der so entstandene Name "BOXX" erinnert damit automatisch an das Baukastenprinzip, dass es jedem Anwender erlaubt, seine individuellen Vorstellungen und Anforderungen umzusetzen. Unter Einbeziehung aktuellster Ergebnisse, Literatur und eigener Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Zustandsgleichungen sowie Korrelationen zu Stoffeigenschaften wurde das hinterlegte Thermodynamik-Modul aufgewertet.
1 Die DBI - Gastechnologisches Institut gGmbH Freiberg ist
An-Institut der TU Bergakademie Freiberg