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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.

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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

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Beispiel:Lagerstätten - Simulation

Innovative Technologien –Aus Deutschland und für Deutschland

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- Neues Produkt- Info & Test- Vertrags-

verhandlungen

Innovative Technologien Lagerstätten Simulation

• Anwendung (Roll out)• Optimierung• Erfahrungsaustausch

Entscheidung

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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

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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

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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

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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

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Innovation = Erfindung + Anwendung

Innovative Technologien –Aus Deutschland und für Deutschland

Forschung und Entwicklung:• Universitäten, • Forschungseinrichtungen,• Großunternehmen,• Start Ups, • Spezialfirmen• …….

• Bastler + Plattform

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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?

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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.

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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

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Innovative Technologien –Aus Deutschland und für Deutschland

Technologie„on the job“

projektspezifisch,ungeplant

Technologie„organisiert“:

Global Technology & Innovation

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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

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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

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Global Technology & InnovationTechnology along the E&P Value Chain

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Development

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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

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Digital Rock Services

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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

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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

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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

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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

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As Sarah

Plug 11865.5´

Clay distribution

Vclay 6%

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Fluid displacement

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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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