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Unconventional reservoir characterization using real samples based on differential thermal analysis, evaluation of rock parameters, and HC extraction using HP-CO2 aiming reservoir recovery recommendations

  Link zum kostenlosen Volltext   

[Quelle: https://d-nb.info]

To meet the global hydrocarbon energy demand, it is imperative either to enhance the production from existing fields by applying innovative engineering solutions or discovering new field /resource areas. Both of these options are investigated by petroleum engineers intensively to tackle the challenges of meeting the ever-increasing demand. Meeting the energy demand as, like any other developing country, Jordan is facing a formidable challenge and requires exploration for conventional and unconventional hydrocarbon resources. As Jordan has a long exploration history for conventional reservoirs, Unconventional resource exploration and production seems to be the way to find new energy sources. Different exploration wells were drilled to evaluate the hydrocarbon potential. This research work is focusing on an experimental investigation to evaluate Jordanian hydrocarbon potential as well as to provide recommendations for future exploration activities in shale resources. The Evaluations were performed through comprehensive laboratory experiments that include measurements of Total Organic Content, Grain density, Pore Size Distribution, Specific Surface Area (BET), Mineralogy, Thermogravimetry Analysis, and Rock-Eval pyrolysis. The petrophysical properties (TOC, grain density, pore size distribution) of Jordanian shale (nine different wells) are investigated. The TOC and grain density are in an inversely proportional relationship. The TOC results show a gradual increment with the depth. All the samples have higher porosity dominated by macro pores. Fourteen (14) samples were selected primarily based on TOC (above 1.5%) for further analysis. The specific surface area results show a proportional relationship with the TOC content. Considering the petrophysical properties and mineralogy, these Jordanian shales broadly can be considered as high porosity clay and mudstone type of shale. Thermogravimetry analysis (TG/DTG) results indicate quantitative information related to organic and inorganic matter. Detection of thermos-reactive minerals, especially clay, carbonate, muscovite, pyrite is possible due to the combination of TG/DTG/DSC. The samples are examined under three different procedures which includes different heating programs. The oxidizing and inert atmospheric conditions (procedure i & ii) have the same heating program whereas procedure iii (inert atmospheric condition) has a heating program similar to the Rock-Eval pyrolysis program. The results of these samples show the complex nature of shale as well as organic matter by reacting in different stages (two or, three stages). Depending of the maturity of organic matter, the reaction occurring temperature range varies. Maximum oxidization reaction peaks happen between 479°C to 502°C. The maximum pyrolysis reaction peaks between 498°C to 521°C. Compared with complex heating (procedure iii) and rock Eval pyrolysis, S2 results indicate a high amount of inorganic compounds. Considering TGA reaction peaks and rock Eval pyrolysis results, these Jordanian shales indicate immature with low hydrocarbon generation potential. The Jordanian shale samples are analyzed by using Rock-Eval pyrolysis. Analysis results are used to interpret petroleum potential in rocks. The most important information includes organic matter types (also connected with the depositional settings), organic matter thermal maturity, and the remaining hydrocarbon generation potential in the current form. The organic geochemical analysis results indicate mostly poor to no source rock potential except JF2-760 samples. The hydrogen index (HI) and oxygen index (OI) result suggests that type iii kerogen and type iii/ iv kerogen are most likely from terrestrial and varied settings origin. The low hydrogen, as well as, low S2 value indicate very little hydrocarbon generation potential. Similarly, The Tmax and PI data indicate immature to early mature source rock status and low conversion scenario. Furthermore, the supercritical CO2 is injected into the samples, which is similar to gas flooding experiments to understand the recovery process. Hydrocarbon recovery or, CO2-shale interaction is determined by comparing three different properties (TOC, SSA, and TGA) pre-and-post supercritical CO2 injection. Supercritical CO2 injection in immature shale shows very limited property changes (TOC, SSA, and TGA) to the samples. However, in presence of hydrocarbon the pre-and post-injection property changes TOC, TGA, and SSA (BET) are noticeable enough to conclude HC recovery. Although in the case of immature shale with no hydrocarbon potential the kerogen or bitumen extraction has not been detected, which can be significant in the case of greenhouse gas storage, especially CCUS. This could reduce the risk of Organic Matter (OM) migration possibility in case immature shale formation is present in a suitable geological location.

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Forschungsberichte

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Klaus-Dieter Clausnitzer, Nadine Hoffmann, Werner Wosniok, Julia Wosniok
Entwicklung des Energieverbrauchs für Heizung und Warmwasser bei Einfamilienhäusern
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2706
2008, 70 S., 9 Abb., 28 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Anlass für das Forschungsvorhaben war erstens, dass für die Erstellung von verbrauchsbasierten Energieausweisen für Einfamilienhäuser bisher Referenzwerte fehlten. Zweitens fehlte es an einer Baseline für den bisherigen Trend des Energieverbrauchs im Bereich Raumwärme/Warmwasser. Diese Baseline ist wichtig für die mögliche zukünftige Einbeziehung von Haushalten bzw. Gebäuden in den CO2-Emissionshandel: Bei Joint Implementation-Projekten mit Deutschland als Gastgeberland können nur Reduzierungen berücksichtigt werden, die über den Trend hinausgehen. Drittens war es für die Politik interessant, ob und wie sich bisherige Gesetze und Förderpolitik auswirken. Diese Lücken konnten durch das Forschungsvorhaben zum Teil geschlossen werden: Es konnten Referenzwerte für den Endenergieverbrauch an Erdgas für Einfamilienhäuser in Norddeutschland ermittelt werden. Datengrundlage bildeten die Erdgas-Verbrauchsdaten von ca. 25.000 Einfamilienhäusern. Es zeigte sich, dass der Erdgasverbrauch im Zeitraum von 1997 bis 2006 um 19 Proz. gesunken ist (witterungsbereinigt um 14 Proz.). Pro Quadratmeter Wohnfläche ergab sich eine Reduzierung von 196 kWh im Jahre 1997 auf 159 kWh in 2006. Die Gründe für den Rückgang liegen vor allem in investiven Maßnahmen der Hauseigentümer. Die größte Rolle spielten hier Maßnahmen an der Heizung. Das ergab eine begleitende Befragung bei rund 700 Haueigentümern.

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- Hopp
Brandverhalten von Gasinstallationen, Gasfeuerstätten und Gasgeräten in Wohngebäuden
Bauforschung, Band T 2645
1994, 110 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Entsprechend den einschlägigen gesetzlichen Bestimmungen und technischen Regeln dürfen gasführende Bauteile in Leitungsanlagen von Wohngebäuden nicht die Brandsicherheit gefährden und unter Brandeinwirkung nicht zu einer Explosion führen. Die gasführenden Bauteile müssen von der Hauseinführung bis zum Anschluß an das Gasgerät höher thermisch belastbar sein. Dies ist gegeben, wenn, je nach Bauteil, eine Leckrate von 30-150 l/h (Luft im Normzustand) während einer Aufheizzeit von 15 Minuten und einer Haltezeit von 30 Minuten bei 650 Grad C nicht überschritten wird. Die höhere thermische Belastbarkeit wird entweder durch Prüfung oder Verwendung thermisch beständiger Werkstoffe nachgewiesen. Bauteile von Innenleitungen sind von der Hauseinführung bis zum Gas-Geräteanschluß höher belastbar. Dies gilt auch für Filter, soweit sie aus Eisen-Metallen bestehen. Nichtmetallene Schlauchleitungen, z.B. für den Anschluß von Haushaltsherden bis zu einem Betriebsdruck von 100 mbar, erfüllen naturgemäß diese Anforderungen nicht. Gasführende Bauteile in Gasgeräten sind nicht höher thermisch belastbar, weil sie überwiegend aus Nichteisen Metallen bestehen. Automatisch betriebene Stellgeräte in Gasgeräten können mit dem Risiko des außerplanmäßigen Öffnens behaftet sein. Z.B. kann als Folge der Brandeinwirkung ein Schaltkontakt mechanisch betätigt werden und den Gasweg außerplanmäßig öffnen.

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H. Neuhauser, D. Ostertag
Experimentelle Untersuchungen zum Brandverhalten von Gasinstallationen, Gasfeuerstätten und Gasgeräten in Wohngebäuden. Schlußbericht. Textband
Bauforschung, Band T 2634/1
1993, 86 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bauteile der häuslichen Gasinstallation müssen betriebs- und brandsicher sein. Bei Brandeinwirkung dürfen keine so großen Undichtigkeiten an Geräten, Bauteilen oder Leitungen entstehen, daß es zu einer gefahrdrohenden Freisetzung von Gas kommt. Untersucht wurden Einzelteile eines Gasregelblocks, Gasregelblöcke, Gasthermen, Bauteile der häuslichen Gasinstallation, Leitungen und Leitungsverbindungen bei Brandbeanspruchung entsprechend der Einheits-Temperatur-Zeit-Kurve sowie bei gleichmäßiger Temperaturerhöhung mit einem Temperaturanstieg von 10 K/min bei Versuchen in Brandversuchsöfen sowie durchschnittlich 5 K/min bei Versuchen in einem Elektroofen. Die experimentellen Untersuchungen zeigten, daß der Großteil der Bauteile, Leitungen und Leitungsverbindungen sich als sehr lange beständig erwies, während bei den Geräten das Versagen wesentlich früher festgestellt wurde.

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H. Neuhauser, D. Ostertag
Experimentelle Untersuchungen zum Brandverhalten von Gasinstallationen, Gasfeuerstätten und Gasgeräten in Wohngebäuden. Anlagenband. Diagramme zum Schlußbericht
Bauforschung, Band T 2634/2
1993, 60 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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Zeitschriftenartikel

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Kussin, Peter; Kröger, Kerstin; Schütz, Jochen; Mörs, Friedemann; Graf, Frank
Entfernung von geruchsrelevanten Begleitstoffen aus Biogas
Energie Wasser-Praxis, 2023

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Bossel, Ulf
Die ernüchternde CO2-Bilanz von Wasserstoff. Faszinierende Technik verhindert Energie- und Klimawende (kostenlos)
Sonnenenergie, 2022

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Wasserstoff-Leitprojekt TransHyDE: Wie wird grüner Wasserstoff gespeichert und transportiert?
Energie Wasser-Praxis, 2022

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Sperlich, Jonas; Hüttenrauch, Jens
Transformationspfade für die deutsche Gasinfrastruktur. Ergebnisse des DVGW-Forschungsprojekts "Roadmap Gas 2050"
Energie Wasser-Praxis, 2022

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Agricola, Annegret-Claudine; Byrtus, Simon; Langenhorst, Tim; Thomalla, Lioba
Wasserstoff entfesseln: Welchen Rahmen braucht der Markthochlauf?
Energie Wasser-Praxis, 2022

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