Trykkgradient

Open image in new window

CC BY-SA

Image: Sissel Paaske

Sentralt i emnet:

• Trykkgradient viser trykkutvikling i sammenheng med dypet.
• Abnormale trykk er enten høyere eller lavere en normal hydrostatisk trykkutvikling.

Trykkgradienten viser hvor mye trykket endres per meter i en væskesøyle og varierer med densiteten på væsken, som vist av formelen:

trykkgradient (bar/m) = 0,0981 ∙ d

Trykkgradient brukes blant annet til å forutsi en forventet trykkutvikling når vi borer gjennom formasjoner som er permeable ned til reservoaret. Ettersom mye av vannet i formasjonene er innestengt sjøvann fra dannelsestiden, bruker vi sjøvannsdensitet til å beregne normal trykkutvikling.

Normalt poretrykk tilsvarer hydrostatisk trykk i en kolonne med sjøvann som går fra overflaten til et hvilket som helst punkt i formasjonen. For å beregne normale trykk i en formasjon benyttes altså 1,03 sg, som vil gi følgende trykkgradient:

trykkgradient (bar/m) = 0,0981 ∙ 1,03 = 0,101 bar/m

Normaltrykket i en formasjon på 1000 m vil altså kunne finnes på to måter:

• p = 0,0981 ∙ 1,03 ∙ 1000 = 101 bar, eller
• p = 0,101 bar/m ∙ 1000 m = 101 bar

Vi kan si at normal trykkutvikling i sjøvann er ca. 10 bar per 100 meter.

Trykkgradienten i en formasjonsvæske er avhengig av ulike forhold som saltinnhold og oppløste mineraler. Dersom vannet har høyt saltinnhold, vil trykkgradienten bli høyere enn den normale. De fleste steder vil saltinnhold i væsken variere med dybde og type formasjon. Det betyr at vi ikke alltid kan bruke sjøvannsdensiteten 1,03 som gjennomsnitt. Det kan være nødvendig å øke trykkgradienten for beregninger i store dyp på grunn av økt salt- og mineralinnhold i vannet. Da bruker vi sjøvannsdensitet opp mot 1,043.

Trykkgradienten blir da: 0,0981 · 1,043= 0, 1023 = 0,102 bar/meter

Om vi kjenner til saltinnholdet i formasjonsvannet, kan vi beregne forventet poretrykk mer detaljert:

Eksempel:

Hydrostatisk poretrykk på 4000 meter TVD = 3000 · 0,101 + 1000 · 0,102 = 405 bar

Vi kan regne ut trykkgradienten i borevæsken i en brønn.

I en borevæske med densitet 1,17 kg/l er trykkgradienten 1,17 ∙ 0,0981 = 0,115 bar/m.

Det betyr at vi vil ha et trykk på ca. 115 bar på 1000 meters dyp i brønnen. Hvis poretrykket på samme dyp er normalt, har vi ca. 15 bar overtrykk i brønnen.

Med begrepet abnormale formasjonstrykk mener man vanligvis trykk som er høyere enn normale, gjerne på grunn av geologiske forhold. Det kan være porøse bergarter isolert av tette bergarter rundt som kan gi soner med veldig høye trykk. Dersom en eldre bergart fra dypet har blitt skjøvet høyere opp av forkastnings- eller foldingskrefter, tar den med seg poretrykket opp til det nye dypet.

Disse sonene er ikke alltid mulig å oppdage fra seismiske undersøkelser. Under boring kan man treffe på slike høytrykkssoner, og det kan oppstå farlige situasjoner, som for eksempel kick eller utblåsing.

Det mest problematiske er å støte på slike soner i de øverste seksjonene før en har satt BOP, fordi det kan medføre utstrømning til det ytre miljøet.