Hydrogeochemische Untersuchungen an Ölfeldwässern aus NW-Deutschland und dem Oberrheingraben und ihre Modellierung unter dem Aspekt der Entwicklung eines Expertensystems für Fluid-Rock-Interactions (XPS FROCKI)

ZUSAMMENFASSUNG Im Rahmen dieser Arbeit wurden hydrogeochemische Untersuchungen an Ölfeldwässern aus insgesamt elf Lagerstätten durchgeführt. Im nordwestdeutschen Raum konnten Proben aus Erdölfeldern des Niedersächsischen Beckens einschließlich des Gifhorner Troges sowie aus dem Ostholstein-Trog bearbeitet werden. Darüber hinaus wurden weitere Ölfelder im Oberrheingraben beprobt. Aufgrund der hydrogeochemischen Ergebnisse ließen sich, unter Berücksichtigung der möglichen Beeinflussung durch Injektionsmaßnahmen, Aussagen zur Genese und Entwicklung dieser Erdölbegleitwässer treffen. Insbesondere statistische Verfahren waren geeignet, die durch Sekundärverfahren beeinflußten und i. d. R. geringer mineralisierten Wässer von den originären Lagerstättenwässern zu unterscheiden. Audi die von den Betreiberfinnen zur Verfügung gestellten älteren Analysen der Ölfeldwässer konnten zur Abschätzung der Feldesentwicklung herangezogen werden. […] Zur Prognose und Analyse der durch Wasser-Gestein-Wechselwirkungen verursachten Probleme im Förder- oder Injektionsbetrieb wurde ein Expertensystem entwickelt (XPS FROCKI), das dem Anwender verfügbares Expertenwissen in Form von Regeln in einer Wissensbasis zur Verfügung stellt Die objektorientierte Programmierung ermöglicht innerhalb des Programmes einen schnellen Zugriff auf bestimmte Eigenschaften definierter Objekte. Die den Fluid- und Gesteinseigenschaften zugeordneten Werte lassen sich auf diese Weise über Regeln miteinander verknüpfen. Für eine vom Benutzer interaktiv abgefragte Ausgangssituation ermittelt das Expertensystem die aus den zu erwartenden Wechselwirkungsreaktionen zwischen dem Fluid und der Festphase resultierenden Risikopotentiale. Darüber hinaus werden dem Anwender bei einer Gefährdung des Betriebsablaufes mögliche Gegenmaßnahmen vorgeschlagen. Die Auswirkungen dieser Maßnahmen können dabei ebenfalls vor ihrer Anwendung präventiv von dem System abgeschätzt werden. In zahlreichen Fallbeispielen kraute das XPS FROCKI bereits wichtige Erkenntnisse über Wechselwirkungsreaktionen zwischen Fluiden und Gestein in Abhängigkeit von betriebstechnischen Abläufen liefern. Der modulare Aufbau des Expertensystems ermöglicht jederzeit die Anpassung und Aktualisierung des Programmes im Hinblick auf neue Forschungsergebnisse und zusätzliche Fragestellungen oder Einsatzmöglichkeiten. Mit dem Ausbau der Wissensbasis und der Ausgestaltung der Benutzeroberfläche wird das XPS FROCKI zur Zeit in eine benutzerfreundliche Anwenderversion überführt.

ABSTRACT Hydrogeochemical investigations were carried out on oilfield waters from sedimentary basins and troughs in NW Germany (Lower Saxony Basin including the Gifhorn Trough as well as the East Holstein Trough) and the Upper Rhine Valley. These investigations were done to determine the origin and evolution of these brines. Previous research as well as statistical methods were considered in order to judge the influence of secondary oil recovery on each oil field and to separate disturbed and undisturbed formation waters. Especially the amount of total dissolved solids (TDS) was suitable to determine whether the oilfield waters have been influenced by injection waters of lower salinity or not. […] To predict and to analyze operational problems in fluid production or injection processes an expert system (XPS FROCK1) was developed which makes the experts' knowledge available for the user. This knowledge is stored in the form of rules in the so-called knowledge basis of the expert system. Object-orientated programming allows a very fast access to the specific characteristics of defined objects. The values assigned to the properties of fluids or rocks can be linked by rules. In this way the expert system evaluates the damage potentials due to water-rock-interactions according to the initial situation defined interactive by the user. Moreover, evaluating a disruption in operational processes, the expert system recommends possible countermeasures, which themselves can be checked with respect to their damage potential before application. In many field studies the XPS FROCKI made it possible to recognize fluid-rock-interactions in dependence on technical operating processes. The modular structure of the expert system allows the adaptation and renewal of the program at any time, since both results of the latest research and additional problems can be taken into account. Due to the extension of the knowledge basis and the improvement of the user interface the XPS FROCKI is now being transferred to a user-friendly version.