69. BHT - FREIBERGER UNIVERSITÄTSFORUM 2018 KOLLOQUIUM 3 „EINHEIMISCHE ENERGIERESSOURCEN – GEWINNUNG UND SPEICHERUNG“ AM 7. UND 8. JUNI 2018 Rupp, Jürgen (Wintershall Holding GmbH)
INNOVATIVE TECHNOLOGIEN – AUS DEUTSCHLAND UND FÜR DEUTSCHLAND
Wenn man über innovative Technologien sprechen will, kommt man sehr schnell zu verschie-denen Sichtweisen oder Definitionen. Der Ansatz für Innovation ist hier: Erfindung + Anwendung = Innovation (Forschung und Entwicklung). Bei der Definition von Technologie wird es schwierig: ist nicht gleichbedeutend mit Technik, auch nicht mit dem eng-lischen gleichklingenden Wort. Laut WIKI kann man von der „Lehre des Handwerks“ und der „Wissenschaft der Technik“ sprechen. Sehr schnell kommt man dann zum neuen Schlagwort „Industrie 4.0“, was in allen möglichen Schattierungen verwendet wird und etwas in Fortset-zung der 3. industriellen Revolution (70er Jahre), der Mikroelektronik beschreibt. Was innova-tive Technologien konkret für eine mittlere E&P Firma bedeuten können, soll im Folgenden beispielhaft gezeigt werden.
Während in der Vergangenheit innovative Methoden im Rahmen von Projekten individuell entwickelt wurden, wurde aufgrund von steigenden Mitarbeiterzahlen und starker Internatio-nalisierung eine zentrale Funktion in der Zentrale in Deutschland geschaffen (Global Techno-logy & Innovation), die u.a. sicherstellt, dass alle Arbeiten in dieser Richtung, egal ob erfolg-reich oder nicht, auch allen Mitarbeitern in allen Standorten rund um den Globus zugänglich sind. Weiterhin ist eine frühzeitige Klärung wichtig, ob ein Projekt auch für andere Standorte interessant sein könnte und ob eine sinnvolle und wirtschaftliche Anwendung überhaupt rea-listisch ist (Business Case). Entlang der E&P Wertschöpfungskette wurden Bereiche wie „Ima-ging and Modeling“, „Production Enhancement“ und „EOR“ als für uns besonders wichtige Gebiete identifiziert. Ein Beispiel dieser Projekte ist das „Digital Rocks Laboratory“. Hier sind nicht (nur) die einzelnen Komponenten die Innovation, sondern das Zusammenspiel von Mik-ro-CT, konventionellen Kernmessungen bis hin zur Modellierung mit skalierbarer Software auf dem BASF Supercomputer QURIOSITY oder in der Cloud. Der Nutzen dieser Anwendung ist auf der einen Seite ein deutlicher Zeitgewinn gegenüber konventionellen Methoden bei gleichzei-tig signifikant mehr Datensätzen zur Reduzierung bzw. Bestimmung der Unsicherheit, z.B. zehn statt einem Satz an relativen Permeabilitäten von verschieden Faziestypen statt einem Set für alle.
Innovative Technologien –Aus Deutschland und für DeutschlandJürgen Rupp, Harald Karg, Wintershall Holding GmbH, Kassel
Innovative Technologien –Aus Deutschland und für DeutschlandJürgen Rupp, Harald Karg, Wintershall Holding GmbH, Kassel
Beispiel:Lagerstätten - Simulation
Innovative Technologien –Aus Deutschland und für Deutschland
- Neues Produkt- Info & Test- Vertrags-
verhandlungen
Innovative Technologien Lagerstätten Simulation
• Anwendung (Roll out)• Optimierung• Erfahrungsaustausch
Entscheidung
4
Innovative TechnologienHigh-Performance-Computing (HPC) @ Wintershall
• Based on the latest generation of HPE Apollo 6000 systems
• Rank #71 on the Top 500 supercomputers worldwide (Status: Nov. 2017)
• Performance of 1.75 Petaflops (1 Petaflops equals one quadrillion floating point operations per second)
• 18 Racks with 888 HPE compute nodes (35520 CPU cores)• Next generation Intel® Xeon® Gold 6148 CPUs (2.4 GHz)• Intel® Omni-Path Architecture• DDN Storage 5 PB, PBS Pro Job Scheduler
• Special nodes with Intel® Xeon® Phi or NVIDIA Pascal GPUs
Cluster Specification Supercomputers in Oil & Gas
Scalability of tNavigator
5
High-Resolution vs. Upscaled Models
▌ Geological grid preserved
▌ Preserving geological features with high/low perm
▌ 3D Facies, Perm and Poro unaltered
▌ Porosity and Perm Cells are re-distributed with Assisted History Matching
▌ Nearwellbore processes such as water breakthrough or condensate banking can be matched accurately
▌ Requires high performance / cloud computing
▌ Geological grid upscaled ~10 times
▌ Losing the small geological features
▌ 3D Facies, Perm and Poro from numerical techniques
▌ Transmissibility and Poro-Volume altered to satisfy History matching by using multipliers
▌ Nearwellbore effects can hardly be assessed
▌ Very cheap
Innovative Technologien
Ausgangspunkt: Entscheidung für einen voll integrierten High Speed Simulator in früher Entwicklungsphase
Folgeentwicklung: neue Konzepte für das geologische Modelling (Workflow, Software, Hardware)
Geologische Ideen digital verfügbar machen
Geo-Modeler => Geologe
Simulations-Mathematiker => Lagerstätten-Ingenieur (80/90er Jahre)
Innovative Technologien Lagerstätten Simulation
6
Weitere Folgeentwicklungen:
neue Konzepte für Liftkurven, PVT (auch für den Prozessbereich), Vernetzung von Feldern (Anlagen)=> digital oil fields
Integration oder Schnittstellenbildung weiterer Module,z.B. Modellierung von hydraulischen Fracs, Geomechanikmodule, etc.
Innovative Technologien Lagerstätten Simulation
7
Innovation = Erfindung + Anwendung
Innovative Technologien –Aus Deutschland und für Deutschland
Forschung und Entwicklung:• Universitäten, • Forschungseinrichtungen,• Großunternehmen,• Start Ups, • Spezialfirmen• …….
• Bastler + Plattform
Innovative Technologien –Aus Deutschland und für Deutschland
Technologie
• Verfahren, Methode,
• Lehre des Handwerks
• Wissenschaft von der Umwand-
lung von Rohstoffen in Fertigprodukte
• Wissenschaft der Technik
Innovative Technologie Industrie 4.0?
Innovative Technologien –Aus Deutschland und für DeutschlandErste Industrielle Revolution (Mechanisierung)• 2. Hälfte 18. und 19. Jahrhundert• Produktionsanlagen und Maschinen durch Wasser- und Dampfkraft angetrieben • Eisenbahnen, Kohleabbau, Schwerindustrie, Dampfschifffahrt, mechanisierte
Tuchherstellung, der Verkehr und Textildruck
Zweite Industrielle Revolution (Massenproduktion)• frühes 20. Jahrhundert• Nutzung der Elektrizität, erste Automobile, die Arbeit weiter automatisiert
=> Massenproduktion in Fabrikhallen in Rekordzeit am Fließband• Der Verkehr entwickelte sich weiter indem erstmals über Kontinente transportiert
wurde. Die Luftfahrt nahm ihren Betrieb auf, und per Schiff konnten die Weltmeere überquert werden.
Dritte Industrielle Revolution (Mikroelektronik)• 1970er Jahre• weitere Automatisierung durch Elektronik und IT im Fokus. Nach den großen
Rechenmaschinen begründete nun der Personal-Computer für Büro und Haushalt einen neuen Industriezweig.
Innovative Technologien –Aus Deutschland und für Deutschland
Industrie 4.0 Wintershall 4.0
Vierte Industrielle Revolution (Digitalisierung)
• Heute • Nutzung der Digitalisierung in allen Lebensbereichen, statt Lagerhaltung
„Just-in-time“ Strategie, immer schnellere Fertigung• Fortschritte in den Bereichen Umweltschutz, Energieeffizienz, Arbeitssicherheit,
Sozialverantwortung,• Informatisierung entwickelt sich rasant weiter, selbst auf der Baustelle muss
man Internetzugang haben
Innovative Technologien –Aus Deutschland und für Deutschland
Technologie„on the job“
projektspezifisch,ungeplant
Technologie„organisiert“:
Global Technology & Innovation
12
Global Technology & Innovation Organizational Chart
Ressort 2
WIDE
xx
WINZ
WINO
WIAR
WIRF
WIME
xx
xx
xx
xx
xx
EOR ProgramTechnology
Portfolio Management
Technology Council
Subsurface Technology
Program
WILI
xx
TAMs **
Notes** Technology Application Manager (TAM) in OPCOs
Global Technology &
Innovation
New Program
13
14INTERNAL
Role of Technology
Technology & Innovation is an essential integrated contributor in WiHo‘s E&P value chain.
VALUE
GROWTH
Reduce cost
Improve recovery
Reduce uncertainty, improve quality
Technically reputable & trusted partner Differentiating capabilities enables
successful farm-ins
FUTURE Systematic innovation management Socially & environmentally responsible
energy player Data-analytics driven optimizations
Innovative Technologien
Global Technology & InnovationTechnology along the E&P Value Chain
15
Development
16INTERNAL
Focus: Technology needs ApplicationGlobal Technology & Innovation
$
1-5 ys.
Applicability likely, but not guaranteed.
Immature, unknown for Wintershall.
<1 yr.
Known, but new to Wintershall.
Low risk. Technology proven.
Immediate
No risk. Routine application.
Ready & available.
Technology Innovation
TechnologyDeployment
Operational Excellence
5+ ys.
High risk. Outcome uncertain.
Not existing. Development from scratch.
ResearchFundamental Applied
Digital Rocks
Digital Rock Services
18INTERNAL
Global Technology & InnovationDigitizing the Reservoir
• Faster imaging reservoir rocks at pore scale
• More accurate modeling of physical properties
=> Accelerator for Field Development
• Rock typing• Digital Petrography• Grain size analysis• Pore size distribution
18
Digital Rock Services 4.0- Teamwork
In Zusammenarbeit mit der „Advanced Imaging & Modelling Group“ in Kassel werden im neuen Labor der Wintershall am Standort Barnstorf die Weichen im 21. Jahrhundert auf Oil & Gas 4.0 gestellt. Wir haben ein µ-CT/FIP-SEM bestellt. Es wird mit Fertigstellung des neuen Labors im Oktober geliefert.
Courtesy of ExaDigitalROCKTM
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G&G, RE
Labor Technologie
Digital Rock Services 4.0- Technologie
Wintershall Digital Rock Services bietet mit modernsten Technologien im Bereich der Visualisierung und Modellierung unserer Lagerstätten ein starkes Rückgrat bei der effizienten Umsetzung zukünftiger Öl & Gas Explorationen.
Ab 2018 nutzen wir bei der Beurteilung unserer Lagerstätten digitale Modelle basierend auf der Verbindung hochauflösender Computertomographie (micro-CT) mit modernster Elektronenmikroskopie (FIB-SEM).
Diese Kombination führt zu einem zeitlich effizienteren Bewerten unserer Lagerstätten, zu einer qualitativ besseren Vorhersage des Fließverhaltens von Öl und Wasser, sowie zur Charakterisierung der Speichergesteine bis hin zur Visualisierung einer jeden Pore.
Courtesy of ThermoFisher Scientific
20
Digital Rock Services 4.0- schnellere Entscheidungen
Zuverlässige Simulationen basierend auf hochaufgelösten digitalen Scans liefern den Ingenieuren Informationen zu einem frühen Zeitpunkt der Feldesentwicklung.
Sie unterstützen nicht nur zeitintensive Laborexperimente in den Bereichen Routine & Special Core Analysis sondern liefern vor allem in einem Bruchteil der Zeit Informationen zu relativen Permeabilitäten, Gesteinszusammensetzungen und Porengeometrien mit erheblichem ökonomischen Nutzen bei der Bewertung, Entwicklung und späteren Produktion unserer Lagerstätten.
Courtesy of Imperial College(Dr. Martin Blunt and Matthew Andrew)
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22INTERNAL
Digitizing the ReservoirGlobal Technology & Innovation
Digital Rocks Laboratory
• Faster imaging reservoir rocks at pore scale• More accurate modeling of physical properties• Cost reduction by accelerated decision-making for field development
Imaging Fluid contentand Pore network
Modeling Fluid Flow Parameters in 3D
Imaging Rock and Pore Structure
As Sarah
Plug 11865.5´
Clay distribution
Vclay 6%
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Fluid displacement
As Sarah
Plug11869.85´
J-Functions Relative permeabilities
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Vaca Muerta
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InnovatieTechnologienAus Deutschland und für Deutschland
Wir leben von „Innovative Technologien“, denn sie sind:
Schlüssel zur Optimierung vorhandener und zur
Gestaltung neuer Prozesse,
Türöffner, um in neue Geschäftsfelder und/oder Länder zu
kommen,
gemeinsam mit öffentlicher und politischer Unterstützung
der Weg zum Erfolg
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