UGS sicherer Betrieb und effiziente Technologien. Alternative Komplettierungs- und Reparaturtechnologien für Gasspeicherkavernen.

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1 Alternative Komplettierungs- und Reparaturtechnologien für Gasspeicherkavernen Andreas Brecht

2 Folie 10 Gliederung A) Ausgangssituation B) Konventionelle Reparaturmöglichkeiten C) Alternatives Reparaturkonzept Besondere Herausforderungen - Absperrung Kavernenhals - Dichtheit der Installation - Nachweis der Dichtheit D) Vergleich der Reparaturmöglichkeiten

3 Folie 20 Ausgangssituation - Fertig gesolte Kavernenbohrung und mit Sole gefüllt - Ankerrohrtour überdeckt Top Hole und Cap Rock - Produktionsrohrtour im solfähigen Salz inkl. ausreichender Hangendschwebe - Kavernenhals unterschnitten und frei befahrbar

4 Folie 20 Ausgangssituation - Fertig gesolte Kavernenbohrung und mit Sole gefüllt - Ankerrohrtour überdeckt Top Hole und Cap Rock - Produktionsrohrtour im solfähigen Salz inkl. ausreichender Hangendschwebe - Kavernenhals unterschnitten und frei befahrbar - BBergG, ABBergV, BVOT (bspw. Niedersachsen) - ISO-/EN-/DIN-Normen (bspw. DIN EN 1918), Richtlinien etc.

5 Folie 20 Ausgangssituation - Fertig gesolte Kavernenbohrung und mit Sole gefüllt - Ankerrohrtour überdeckt Top Hole und Cap Rock - Produktionsrohrtour im solfähigen Salz inkl. ausreichender Hangendschwebe - Kavernenhals unterschnitten und frei befahrbar - BBergG, ABBergV, BVOT (bspw. Niedersachsen) - ISO-/EN-/DIN-Normen (bspw. DIN EN 1918), Richtlinien etc.

6 Folie 20 Ausgangssituation - Fertig gesolte Kavernenbohrung und mit Sole gefüllt - Ankerrohrtour überdeckt Top Hole und Cap Rock - Produktionsrohrtour im solfähigen Salz inkl. ausreichender Hangendschwebe - Kavernenhals unterschnitten und frei befahrbar - BBergG, ABBergV, BVOT (bspw. Niedersachsen) - ISO-/EN-/DIN-Normen (bspw. DIN EN 1918), Richtlinien etc.

7 Folie 20 Ausgangssituation - Fertig gesolte Kavernenbohrung und mit Sole gefüllt - Ankerrohrtour überdeckt Top Hole und Cap Rock - Produktionsrohrtour im solfähigen Salz inkl. ausreichender Hangendschwebe - Kavernenhals unterschnitten und frei befahrbar - Keine/schlechte Zementanbindung am Schuh der Produktionsrohrtour - BBergG, ABBergV, BVOT (bspw. Niedersachsen) - ISO-/EN-/DIN-Normen (bspw. DIN EN 1918), Richtlinien etc.

8 Folie 20 Ausgangssituation - Fertig gesolte Kavernenbohrung und mit Sole gefüllt - Ankerrohrtour überdeckt Top Hole und Cap Rock - Produktionsrohrtour im solfähigen Salz inkl. ausreichender Hangendschwebe - Kavernenhals unterschnitten und frei befahrbar - Keine/schlechte Zementanbindung am Schuh der Produktionsrohrtour - Brechdruck wird reduziert um Höhe der schadhaften Zementation p max /SF = TVD Top Salz * ØDEN Top Hole + (TVD RS - TVD Top Salz ) * ØDEN Salz TVD RS _ist - BBergG, ABBergV, BVOT (bspw. Niedersachsen) - ISO-/EN-/DIN-Normen (bspw. DIN EN 1918), Richtlinien etc. TVD RS _kalk Reparatur der Kavernenbohrung zur Wiederherstellung TVD RS _kalk

9 Folie 30 Gliederung A) Ausgangssituation B) Konventionelle Reparaturmöglichkeiten C) Alternatives Reparaturkonzept Besondere Herausforderungen - Absperrung Kavernenhals - Dichtheit der Installation - Nachweis der Dichtheit D) Vergleich der Reparaturmöglichkeiten

10 Folie 40 Konventionelle Reparaturmöglichkeiten (1) Verfüllung und Neubohrung

11 Folie 50 Konventionelle Reparaturmöglichkeiten (1) Verfüllung und Neubohrung (2) Teilverfüllung und Sidetrack-Bohrung #1

12 Folie 60 Konventionelle Reparaturmöglichkeiten (1) Verfüllung und Neubohrung (2) Teilverfüllung und Sidetrack-Bohrung #1 (3) Teilverfüllung und Sidetrack-Bohrung #2

13 Folie 70 Konventionelle Reparaturmöglichkeiten (1) Verfüllung und Neubohrung (2) Teilverfüllung und Sidetrack-Bohrung #1 (3) Teilverfüllung und Sidetrack-Bohrung #2 (4) Vollliquidierung und Re-Installation der Produktionsrohrtour

14 Folie 80 Konventionelle Reparaturmöglichkeiten (1) Verfüllung und Neubohrung (2) Teilverfüllung und Sidetrack-Bohrung #1 (3) Teilverfüllung und Sidetrack-Bohrung #2 (4) Vollliquidierung und Re-Installation der Produktionsrohrtour (5) Einbau einer inneren Rohrtour a) komplett b) Liner mit Tie-back

15 Folie 90 Konventionelle Reparaturmöglichkeiten (1) Verfüllung und Neubohrung (2) Teilverfüllung und Sidetrack-Bohrung #1 (3) Teilverfüllung und Sidetrack-Bohrung #2 (4) Vollliquidierung und Re-Installation der Produktionsrohrtour (5) Einbau einer inneren Rohrtour a) komplett b) Liner mit Tie-back (6) Alternatives Konzept (Teilliqidierung und Einbau einer inneren Rohrtour (7) {Sonstiges (z. B. Ringraum-Nachverdichtung, -zementation etc.)}

16 Folie 10 Gliederung A) Ausgangssituation B) Konventionelle Reparaturmöglichkeiten C) Alternatives Reparaturkonzept Besondere Herausforderungen - Absperrung Kavernenhals - Dichtheit der Installation - Nachweis der Dichtheit D) Vergleich der Reparaturmöglichkeiten

17 Folie 11 Alternatives Reparaturkonzept - Ausgangszustand: solegefüllte Kavernenbohrung, drucklos - Grobablauf Teilfräsen der vorhandenen Produktionsrohrtour Beseitigen des alten Zementsteins (Unterschneiden) Absperrung Kavernenhals (Zementbrücke) Einbau einer zementierten Liner-Rohrtour (alte Rohrschuhteufe) Herstellen Zugang zu Kaverne (Aufbohren) und TVD RS _kalk Halskonditionierung zur Beseitigung von Zement (Unterschneiden) Einbau der Tie-back-Rohrtour Dichtheitsteste

18 Folie 11 Alternatives Reparaturkonzept - Ausgangszustand: solegefüllte Kavernenbohrung, drucklos - Grobablauf und besondere Herausforderungen (u. a.) TVD RS _kalk Teilfräsen der vorhandenen Produktionsrohrtour Fräsen über offener Kaverne Beseitigen des alten Zementsteins (Unterschneiden) Bohren über offener Kaverne Absperrung Kavernenhals (Zementbrücke) Absperrung großer Durchmesser bei Restriktion der Rohre Einbau einer zementierten Liner-Rohrtour (alte Rohrschuhteufe) Durchmesser so groß wie möglich, so klein wie nötig Herstellen Zugang zu Kaverne (Aufbohren) und Kaverne unter Druck Halskonditionierung zur Beseitigung von Zement (Unterschneiden) Werkzeugstabilisierung Einbau der Tie-back-Rohrtour Dichtheit der sensiblen Verbindung Liner zu Tie-back Dichtheitsteste Nachweis der Dichtheit der Verbindung Liner zu Tie-back continue

19 Folie 12 Alternatives Reparaturkonzept Absperrung großer Durchmesser bei Restriktion der Rohre - Ausgangssituation: a) Bohrung unterschnitten, vor Einbau des Liners Ausgangssituation: b) zukünftig (nach Einbau der Liner-Rohrtour) - Ziele: Einbringen eines mechanischen Widerlagers im Kavernenhals Absperrung der Bohrung durch eine Zementbrücke - Herausforderung: D Kavernenhals > 1,5 * D casing-drift (z. B. >20 aus 13 3/8 CSG) - Einsatz des UGS Spider Plug

20 Folie 13 Alternatives Reparaturkonzept Absperrung großer Durchmesser bei Restriktion der Rohre - Ausgangssituation: a) Bohrung unterschnitten, vor Einbau des Liners Ausgangssituation: b) zukünftig (nach Einbau der Liner-Rohrtour) - Ziele: Einbringen eines mechanischen Widerlagers im Kavernenhals Absperrung der Bohrung durch eine Zementbrücke - Herausforderung: D Kavernenhals > 1,5 * D casing-drift (z. B. >20 aus 13 3/8 CSG) - Einsatz des UGS Spider Plug - Ablauf (anhand Ausgangssituation a) Einbau Spider Plug & Setzen Einbringen Kiesbrücke Setzen Zementbrücke & WOC - Equipment + Service ca Operation Success 80% - Project Success 100% ca m

21 Folie 14 Alternatives Reparaturkonzept - Ausgangszustand: solegefüllte Kavernenbohrung, drucklos - Grobablauf und besondere Herausforderungen (u. a.) TVD RS _kalk Teilfräsen der vorhandenen Produktionsrohrtour Fräsen über offener Kaverne Beseitigen des alten Zementsteins (Unterschneiden) Bohren über offener Kaverne Absperrung Kavernenhals (Zementbrücke) Absperrung großer Durchmesser bei Restriktion der Rohre Einbau einer zementierten Liner-Rohrtour (alte Rohrschuhteufe) Durchmesser so groß wie möglich, so klein wie nötig Herstellen Zugang zu Kaverne (Aufbohren) und Kaverne unter Druck Halskonditionierung zur Beseitigung von Zement (Unterschneiden) Werkzeugstabilisierung Einbau der Tie-back-Rohrtour Dichtheit der sensiblen Verbindung Liner zu Tie-back Dichtheitsteste Nachweis der Dichtheit der Verbindung Liner zu Tie-back continue

22 Folie 17 Alternatives Reparaturkonzept Dichtheit der sensiblen Verbindung Liner zu Tie-back + Nachweis - Ausgangssituation: Liner-Rohrtour eingebaut und zementiert - Ziele: Abdichtung der Verbindung Liner zu Tie-back Nachweis der Dichtheit - Ablauf konventioneller Dichtheitstest am Rohrschuh Dichtheitstest am Liner-Kopf-Packer ( von oben ) Einbau Tie-back-Rohrtour o Einbau/Setzen Produktionspacker o Einzirkulieren Ringraumschutzflüssigkeit o Einbau (verschweißt) Produktionsrohrtour mit Ratch-Latch o In-Spannung-Ziehen der Tie-back-Rohrtour o Ziehen des Stopfens Dichtheitstest am Produktionspacker ( von unten ) Aktivieren spannbarer Dichtpackungen Dichtheitstest der Packungen (bohrungsseitig)

23 Folie 17 Alternatives Reparaturkonzept Dichtheit der sensiblen Verbindung Liner zu Tie-back + Nachweis - Ausgangssituation: Liner-Rohrtour eingebaut und zementiert - Ziele: Abdichtung der Verbindung Liner zu Tie-back Nachweis der Dichtheit - Ablauf konventioneller Dichtheitstest am Rohrschuh Dichtheitstest am Liner-Kopf-Packer ( von oben ) Einbau Tie-back-Rohrtour o Einbau/Setzen Produktionspacker o Einzirkulieren Ringraumschutzflüssigkeit o Einbau (verschweißt) Produktionsrohrtour mit Ratch-Latch o In-Spannung-Ziehen der Tie-back-Rohrtour o Ziehen des Stopfens Dichtheitstest am Produktionspacker ( von unten ) Aktivieren spannbarer Dichtpackungen Dichtheitstest der Packungen (bohrungsseitig)

24 Folie 17 Alternatives Reparaturkonzept Dichtheit der sensiblen Verbindung Liner zu Tie-back + Nachweis - Ausgangssituation: Liner-Rohrtour eingebaut und zementiert - Ziele: Abdichtung der Verbindung Liner zu Tie-back Nachweis der Dichtheit - Ablauf konventioneller Dichtheitstest am Rohrschuh Dichtheitstest am Liner-Kopf-Packer ( von oben ) Einbau Tie-back-Rohrtour o Einbau/Setzen Produktionspacker o Einzirkulieren Ringraumschutzflüssigkeit o Einbau (verschweißt) Produktionsrohrtour mit Ratch-Latch o In-Spannung-Ziehen der Tie-back-Rohrtour o Ziehen des Stopfens Dichtheitstest am Produktionspacker ( von unten ) Aktivieren spannbarer Dichtpackungen Dichtheitstest der Packungen (bohrungsseitig)

25 Folie 17 Alternatives Reparaturkonzept Dichtheit der sensiblen Verbindung Liner zu Tie-back + Nachweis - Ausgangssituation: Liner-Rohrtour eingebaut und zementiert - Ziele: Abdichtung der Verbindung Liner zu Tie-back Nachweis der Dichtheit - Ablauf konventioneller Dichtheitstest am Rohrschuh Dichtheitstest am Liner-Kopf-Packer ( von oben ) Einbau Tie-back-Rohrtour o Einbau/Setzen Produktionspacker o Einzirkulieren Ringraumschutzflüssigkeit o Einbau (verschweißt) Produktionsrohrtour mit Ratch-Latch o In-Spannung-Ziehen der Tie-back-Rohrtour o Ziehen des Stopfens Dichtheitstest am Produktionspacker ( von unten ) Aktivieren spannbarer Dichtpackungen Dichtheitstest der Packungen (bohrungsseitig) Redundante Sicherheit der Verbindung Liner zu Tie-back inklusive nachgewiesener Dichtheit

26 Folie 17 Alternatives Reparaturkonzept Dichtheit der sensiblen Verbindung Liner zu Tie-back + Nachweis - Ausgangssituation: Liner-Rohrtour eingebaut und zementiert - Ziele: Abdichtung der Verbindung Liner zu Tie-back Nachweis der Dichtheit - Ablauf konventioneller Dichtheitstest am Rohrschuh Dichtheitstest am Liner-Kopf-Packer ( von oben ) Einbau Tie-back-Rohrtour o Einbau/Setzen Produktionspacker o Einzirkulieren Ringraumschutzflüssigkeit o Einbau (verschweißt) Produktionsrohrtour mit Ratch-Latch o In-Spannung-Ziehen der Tie-back-Rohrtour o Ziehen des Stopfens Dichtheitstest am Produktionspacker ( von unten ) Aktivieren spannbarer Dichtpackungen Dichtheitstest der Packungen (bohrungsseitig) Redundante Sicherheit der Verbindung Liner zu Tie-back inklusive nachgewiesener Dichtheit Dichtheitsnachweis am Rohrschuh kein Umsteigen von Gas im Bereich der alten Rohrtour möglich

27 Folie 18 Alternatives Reparaturkonzept - Ausgangszustand: solegefüllte Kavernenbohrung, drucklos - Grobablauf und besondere Herausforderungen (u. a.) TVD RS _kalk Teilfräsen der vorhandenen Produktionsrohrtour Fräsen über offener Kaverne Beseitigen des alten Zementsteins (Unterschneiden) Bohren über offener Kaverne Absperrung Kavernenhals (Zementbrücke) Absperrung großer Durchmesser bei Restriktion der Rohre Einbau einer zementierten Liner-Rohrtour (alte Rohrschuhteufe) Durchmesser so groß wie möglich, so klein wie nötig Herstellen Zugang zu Kaverne (Aufbohren) und Kaverne unter Druck Halskonditionierung zur Beseitigung von Zement (Unterschneiden) Werkzeugstabilisierung Einbau der Tie-back-Rohrtour Dichtheit der sensiblen Verbindung Liner zu Tie-back Dichtheitsteste Nachweis der Dichtheit der Verbindung Liner zu Tie-back continue

28 Folie 19 Gliederung A) Ausgangssituation B) Konventionelle Reparaturmöglichkeiten C) Alternatives Reparaturkonzept Besondere Herausforderungen - Absperrung Kavernenhals - Dichtheit der Installation - Nachweis der Dichtheit D) Vergleich der Reparaturmöglichkeiten

29 Folie 20 Vergleich der Reparaturmöglichkeiten Beispiel Kavernenbohrung in Deutschland TVD RS_kalk = 500 m TVD RS_ist = 430 m (max. Kavernendruck reduziert um ca. 20%) Durchmesser Produktionsrohrtour 11 3/4 Durchmesser Kavernenhals > 16 (Grenze IBP ca. 18 ) Länge Kavernenhals ca. 30 m TVD RS _ist TVD RS _kalk (1) Verfüllung und Neubohrung UT Realisierungszeit ca. 4 Monate / Kosten ca. 6,0 Mio (2) Teilverfüllung und Sidetrack-Bohrung #1 (Sidetrack aus ART heraus) UT Realisierungszeit ca. 4 Monate / Kosten ca. 5,0 6,0 Mio (3) Teilverfüllung und Sidetrack-Bohrung #2 (Sidetrack aus Fenster) UT Realisierungszeit ca. 3 Monate / Kosten ca. 4,0 Mio (4) Vollliquidierung und Re-Installation der Produktionsrohrtour UT Realisierungszeit ca. 4 Monate / Kosten ca. 4,0 5,0 Mio (5) Einbau einer inneren Rohrtour a) komplett b) Liner mit Tie-back (6) Alternatives Konzept (Teilliqidierung und Einbau einer inneren Rohrtour)

30 Folie 21 Vergleich der Reparaturmöglichkeiten Beispiel Kavernenbohrung in Deutschland TVD RS_kalk = 500 m TVD RS_ist = 430 m (max. Kavernendruck reduziert um ca. 20%) Durchmesser Produktionsrohrtour 11 3/4 Durchmesser Kavernenhals > 16 (Grenze IBP ca. 18 ) Länge Kavernenhals ca. 30 m TVD RS _ist TVD RS _kalk (1) Verfüllung und Neubohrung UT Realisierungszeit ca. 4 Monate / Kosten ca. 6,0 Mio (2) Teilverfüllung und Sidetrack-Bohrung #1 (Sidetrack aus ART heraus) UT Realisierungszeit ca. 4 Monate / Kosten ca. 5,0 6,0 Mio (3) Teilverfüllung und Sidetrack-Bohrung #2 (Sidetrack aus Fenster) UT Realisierungszeit ca. 3 Monate / Kosten ca. 4,0 Mio (4) Vollliquidierung und Re-Installation der Produktionsrohrtour UT Realisierungszeit ca. 4 Monate / Kosten ca. 4,0 5,0 Mio (5) Einbau einer inneren Rohrtour a) komplett b) Liner mit Tie-back - (6) Alternatives Konzept (Teilliqidierung und Einbau einer inneren Rohrtour) UT Realisierungszeit ca. 2 Monate / Kosten ca. 3,0 Mio

31 Alternative Komplettierungs- und Reparaturtechnologien für Gasspeicherkavernen Andreas Brecht

32 Folie 15 Alternatives Reparaturkonzept Liner-Rohre: Durchmesser so klein wie möglich, so groß wie nötig - Ausgangssituation: Bohrung unterschnitten, Kavernenhals abgesperrt - Ziele: Einbau der Liner-Rohrtour gute Zementation der Liner-Rohrtour Optimierung des benötigten Equipment (Workover-Anlage) - Einsatz spezieller Software (Wellplan/Landmark der Fa. Halliburton) - einzelne Berechnungsetappen für mehrere Varianten Wahl der Rohrdimensionen (u. a. Berücksichtigung Lebenszeit) bestmögliche Zentrierung der Rohre Torque/Drag-Kalkulation und ggf. Optimierung der Zentrierkörbe Simulation der Zementation für optimales Zementierregime

33 Folie 15 Alternatives Reparaturkonzept Liner-Rohre: Durchmesser so klein wie möglich, so groß wie nötig - Ausgangssituation: Bohrung unterschnitten, Kavernenhals abgesperrt - Ziele: Einbau der Liner-Rohrtour gute Zementation der Liner-Rohrtour Optimierung des benötigten Equipment (Workover-Anlage) - Einsatz spezieller Software (Wellplan/Landmark der Fa. Halliburton) - einzelne Berechnungsetappen für mehrere Varianten Wahl der Rohrdimensionen (u. a. Berücksichtigung Lebenszeit) bestmögliche Zentrierung der Rohre Torque/Drag-Kalkulation und ggf. Optimierung der Zentrierkörbe Simulation der Zementation für optimales Zementierregime - Auswahl des Equipments und entsprechender Services und Optimierung T-20 (Fa. UGS) Diesel-mechanisch Hakenlast 200 t Top Drive Antrieb 475 PS Hebewerk 1000 PS... Franks 200 (Fa. UGS) Diesel-mechanisch Hakenlast 62 t Drehtisch Antrieb 136 PS Hebewerk 275 PS Kostenreduzierung

34 Folie 16 Alternatives Reparaturkonzept - Ausgangszustand: solegefüllte Kavernenbohrung, drucklos - Grobablauf und besondere Herausforderungen (u. a.) TVD RS _kalk Teilfräsen der vorhandenen Produktionsrohrtour Fräsen über offener Kaverne Beseitigen des alten Zementsteins (Unterschneiden) Bohren über offener Kaverne Absperrung Kavernenhals (Zementbrücke) Absperrung großer Durchmesser bei Restriktion der Rohre Einbau einer zementierten Liner-Rohrtour (alte Rohrschuhteufe) Durchmesser so groß wie möglich, so klein wie nötig Herstellen Zugang zu Kaverne (Aufbohren) und Kaverne unter Druck Halskonditionierung zur Beseitigung von Zement (Unterschneiden) Werkzeugstabilisierung Einbau der Tie-back-Rohrtour Dichtheit der sensiblen Verbindung Liner zu Tie-back Dichtheitsteste Nachweis der Dichtheit der Verbindung Liner zu Tie-back continue