Eine Kundenfallstudie von Mitch Spronck (PCS) & Marianne Steinsbø (Senior Engineer, Universität Bergen)

Die Norwegische Erdöl- und Prozesstechnologiegruppe – Teil der Fakultät für Physik und Technologie, Universität Bergen – konzentriert sich auf die Forschung und Experimente im Bereich von CO2-Abscheidung und -Speicherung, verbesserte Ölgewinnung und Hydrate. Innerhalb dieses Forschungsbereichs spielen Experimente zur Hochdruck-CO₂ -Injektion zur verbesserten Ölgewinnung (Enhanced Oil Recovery - EOR) eine bedeutende Rolle.

Bereits seit 2014 setzen sie in diesen Forschungsanlagen Vordruckregler der Equilibar ZF-Serie (Zero Flow) ein. Sie nutzen insgesamt 5 Versuchsaufbauten, die unsere intelligenten, hochpräzisen Druckregelventile enthalten, die mit der patentierten Dom-Membrandichtungstechnologie von Equilibar ausgestattet sind. Man kann mit Sicherheit sagen, dass sie zu den Erstanwendern unserer innovativen Produkte in Europa gehörten! Inzwischen ist diese Forschung stetig vorangekommen – die Liste der wissenschaftlichen Publikationen (unten auf dieser Seite) aus der Gruppe Reservoir Physics spricht für sich.

In diesem Anwendungsblog fragen wir Marianne Steinsbø, Senior Engineer der Universität Bergen, wie sich unsere Präzisionsdruckregelprodukte in den letzten 7 Jahren auf die Forschungsprojekte dieser Forschungsgruppe ausgewirkt haben.

Die Rolle der Druckregelung in der experimentellen EOR-Forschung von Steinsbø

Als Teil der Forschung zur CO2-Abscheidung und -Speicherung, verbesserter Ölgewinnung und Hydraten müssen Experimente rund um die Hochdruck-CO₂-Injektion zur verbesserten Ölgewinnung durchgeführt werden. Diese Experimente dienen der Untersuchung von Gesteinsproben und Mikromodellen unter hoher Temperatur und hohem Druck, um die Abscheidung und -Speicherung des Klimagases CO₂ und die Bildung von Hydraten bei der CO₂ -Speicherung weiter zu erforschen. Dies geschieht, um Injektionsstrategien für eine verbesserte Ölförderung in herkömmlichen Ölfeldern zu fördern.

Wie so oft bei der experimentellen Forschung, ist die Regelung der Prozessparameter der Schlüssel für zuverlässige und wiederholbare Forschung. Für die Reservoir-Physik-Forschung ist die Hochtemperatur- und Hochdruckregelung eines dieser Schlüsselelemente. Ihre ersten Experimente mit Equilibar-Vordruckreglern wurden schon in Steinsbø et al., 2015 vorgestellt. Derzeit arbeitet sie in fast allen ihrer (CO2-Abscheidung und -Speicherung) -Injektionsexperimente mit einem Equilibar-Regelventil.

Marianne Steinsbø beschreibt die Anforderungen ihrer Anwendung wie folgt:

„Bei diesen Experimenten müssen wir den Druckabfall in Kernsystemen mit Porenvolumina von 25-150 ml messen. Erwünschte Trends, die beobachtet werden sollten, liegen im Bereich kleiner Druckänderungen von 0,1 bar, kleinen Volumenänderungen von 0,5 ml oder Änderungen über einen bestimmten Zeitraum (10 min). Für die Experimente ist es wichtig, dass der Vordruckregler – der dem Prozess nachgeschaltet ist (wie in der Abbildung zu sehen ist) – Fluid gleichmäßig abgibt, um genaue Ergebnisse zu erzielen.“

Variierende Prozessparameter und Extreme im Kv-Bereich

Wie Marianne uns weiter erklärte, dauert ein typisches Experiment 4 bis 5 Tage. Während dieser Zeit durchläuft der Versuch verschiedene Phasen, beginnend mit einer Probe und ersten Druckbeaufschlagung der Kernprobe (Tag 1), weiter mit der Entwässerung der Kernprobe mit Roh- und Mineralöl (Tag 2), Wasserflutung der Kernprobe ( Tag 3) und schließlich die CO₂/CO₂ -Schauminjektion (Tag 4 und 5). Während dieses Zeitraums wird der Vordruckregler so eingestellt, dass er einen konstanten Druck im Bereich von 90 bis 180 bar Überdruck aufrechterhält. In diesen Versuchsphasen variieren die Flüsse stark: Obwohl der Fluss im Allgemeinen zwischen 1-5 ml/h liegt, können die Flüsse bei der Initialisierung bis zu 1 Stunde lang bis zu 200 ml/h erreichen und in der Entleerungsphase können die Flüsse kann sogar 1 l/h erreichen. Ingesamt erfordert das gesamte Experiment eine Regelbereich von 1:2.000!

Experimenteller Systemaufbau einschließlich Equilibar Zero-Flow-Vordruckregler

In Abbildung 1 sieht man den Versuchsaufbau für die Injektion von (überkritischem) CO₂ in den getesteten Kern. CO₂ und Decan werden mit einer wässrigen Lösung bei erhöhten Drücken bis 400 bar und Temperaturen bis 120 C° in den Kern geleitet. In anderen Experimenten können auch andere Medien wie Isopropylalkohol verwendet werden. Der BPR wird dem Bohrkern nachgeschaltet, um den Druck während des Tests stabil zu halten. Die Prozessseite des Equilibar-Reglers steht sowohl mit Wasser als auch mit CO₂ (oder anderen Medien) in Kontakt, während der Referenzdruck mit Stickstoff eingestellt wird.

Die Equilibar-Regler werden außerhalb des Ofens platziert, sind aber immer noch mit den heißen Medien in Kontakt. Dieses Bild zeigt den Ofen mit den Equilibar-Ventilen direkt daneben, auch in der Nahaufnahme zu sehen.

Das Forschungslabor verwendet außerdem einen separaten, kleineren Equilibar-Vordruckregler, der für einfache Züganglichkeit und eine einfache Bedienung an der Wand montiert ist und so Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit bei der Planung und Durchführung kleinerer Experimente ermöglicht.

Die Perspektive eines Wissenschaftlers:
Warum Equilibar Präzisionsdruckregelventile?

Als wir Marianne Steinsbø baten, zu erklären, was der Einsatz von Equilibar-Vordruckreglern für ihre Forschung in Bezug auf Benutzerfreundlichkeit und Zuverlässigkeit bedeutet hat, äußert sie sich sehr offen über die Vorteile, die ihre Forschungsgruppe erfahren hat:

„Im Laufe der Jahre haben wir im Vergleich zu anderen uns bekannten konventionellen Vordruckreglern mehrere Vorteile des ZF-Vordruckreglers identifiziert:

• Keine Hydratbildung im Regler durch Druck- oder Temperaturabfall
• Fluid wird gleichmäßig und ohne Druckschwankungen abgegeben
• Gute Kompatibilität mit unserem 2- oder 3-Phasen-Strömungsverfahren (gasförmiges, flüssiges und überkritisches CO₂ )
• Einfache Reinigung des Reglers, wenn Gips aus dem Prozess zu Verstpfungen führt”

Andere Forschungsanwendungen

Die Vorteile, die Steinsbø bezeugt, wurden von vielen anderen Wissenschaftlern bestätigt, die unsere innovative, patentierte Vordrucktechnologie und/oder elektronische Lösungen zur präzisen Regelung von Prozessparametern einsetzen. Siehe zum Beispiel auch diesen Blog über Ultra-Low-Flow-Regelung und lesen Sie mehr über der BR-Serie, der verstopfungsresistent gemacht wurde, speziell für den Einsatz mit überkritischem CO₂.

Möchten Sie mehr wissen?

Möchten Sie die Besonderheiten Ihrer Anwendung besprechen und unsere Fähigkeiten zur Lösung auch Ihrer speziellen Druckherausforderung erkunden? Bitte fragen Sie unsere Ingenieure noch heute! Sie freuen sich immer über eine neue Herausforderung und teilen ihr Fachwissen gerne mit Ihnen.

Lesen Sie mehr über die Forschung von Marianne Steinsbø in der Publikationsliste.