Kjerneboring

Open image in new window

CC BY-SA

Image: Mike wai

Kjerneboring (coring) vil si å bore en sylinderformet kjerne (core sample) ut fra formasjonen. Kjernen er et prøveeksemplar av formasjonen og brukes til å analysere formasjonens egenskaper. Kjerneboring utføres i reservoaret i brønnen. Når kjerneboringen er fullført, trekkes hele borestrengen opp til overflaten, og kjernen sendes til laboratoriet for nærmere analyse. Da ser man på bergarten, reservoaregenskapene og hvilken type hydrokarbonforbindelser reservoaret inneholder. Når kjernen er ferdig analysert, lagres den i Oljedirektoratets kjernelager.

Det er kostbart å gjøre kjerneboring fordi operasjonen krever eget utstyr og har lavere borehastighet enn ordinær boring. Derfor velges det sjelden å kjernebore andre steder enn i reservoarsonen. I forbindelse med leteboring velges kjerneboring når det kommer spor av hydrokarboner til overflaten sammen med borevæsken, eller om formasjonsegenskapene tyder på reservoarstruktur. I kjente områder kan man planlegge kjerneboring inn i boreprogrammet.

For å kjernebore må borekronen byttes ut med en borekrone som er laget for kjerneboring. Bak kjerneborekronen må det være en sylinder som kan fange kjernen. Det betyr at vi trekker ut borestrengen og skrur sammen et nytt BHA som kjøres inn i brønnen. En slik rundtripp kan ta veldig lang tid, alt etter hvor dypt det er.

Kjerneboreutstyret består av en borekrone med et hull i midten og et kjernerør med en kjerneholder. Borekronen har vanligvis diamantkuttere som kutter en ring ut av formasjonen uten å knuse midtpartiet. Etter hvert som borekronen kutter seg framover i formasjonen, griper kjerneholderen over kjernen. Kjernen som bores ut av formasjonen, skyves inn i det indre røret når borekronen kutter seg framover i hullet.

Kjernerøret (core barrel) er bygget opp slik at det er et ytre rør og et indre rør. Borevæsken pumpes i en kanal mellom det ytre og det indre røret og ut i annulus. Det beskytter kjernen mot utvasking. Det ytre røret overfører vekt og dreiemoment fra borestrengen til borekronen. Det indre røret består av flere deler som blir skrudd sammen slik at man får en lang kjernefanger. Den har en jevn innvendig diameter uten gjengeboks, slik at den ikke skader kjernen.

Open image in new window

CC BY-SA

Image: Sissel Paaske

De ytre rørene blir bare produsert i stål, mens de indre rørene kan komme i stål, aluminium eller glassfiber. Materialet og dimensjonen som brukes, avhenger av hvilken bergart det bores i, og hvor stor kjernen skal være.

I det indre røret er glassfiber eller aluminium mest brukt. Glassfiber og aluminium slår ikke gnist ved kutting. Da kan rørene kuttes på boredekk ved hjelp av en baufil eller annen type kutteverktøy mens kjernen er inni, uten at det slår gnister. Kjerneprøvene sikres med blindlokk i endene og sendes til land for analyse.

Dersom det indre røret er i stål, kan det ikke kuttes fordi det kan skape gnister i nærheten av hydrokarboner. Da må kjernen tas ut av holderen og pakkes i kasser på boredekk. Den lange kjernen er noe uhåndterlig og kan løse seg opp. Dette gir et dårligere utgangspunkt for analysen av kjernen.

Når kjernen kommer til overflaten, er det veldig synlig hvor og om det finnes olje eller gass i det området som er utboret. Man kan både lukte og se hydrokarbonene i kjernen. Kjernen sendes inn til land for å finne formasjonens densitet, porøsitet, permeabilitet og styrke. Dette er viktig for å kunne fastslå om det er et drivverdig reservoar.

Open image in new window

CC BY

Image: Oljedirektoratet - npd.no

Når kjerneprøven skal analyseres, må det hentes ut små prøver fra kjernen. Disse testes for porøsitet, permeabilitet og formasjonsstyrke. Dersom det er fare for sandproduksjon i reservoaret, kan deler av kjerneprøven knuses og siktes. Siktet formasjonssand brukes til å velge riktig lysåpning i sandfiltrene (sand screen) til kompletteringen.

Som med alt annet utstyr i oljebransjen er det også utvikling på gang innen kjerneboring. Det er viktig å redusere tidsforbruket på kjerneboring slik at brønnene ferdigstilles raskest mulig. Den teknologiske utviklingen tar i bruk nye typer borekroner og kombinerer bruk av borerør og kabel.

Når kjerneprøven kan hentes ut ved hjelp av kabel innvendig i borestrengen, kan ordinær boring fortsette uten at hele borestrengen må trippes ut og inn. Det er en betydelig tidsbesparelse.

Restricted use

Image: Halliburton

De siste årene er det testet ut et system som heter Intelligent Coring System (ICS). ICS skal gjøre kjerneboring både mer effektivt og billigere, og er tilpasset leteboringsaktivitetene. Kjerneboreutstyret er inkludert i en ordinær borestreng og aktiviseres ved behov.

Bruken av LWD (Logging While Drilling) i borestrengen gjør at formasjonen undersøkes kontinuerlig i forbindelse med leteboring. Dersom det ikke er noen signaler om at man treffer et reservoar, kan leteboringen avsluttes. Hvis det er interessante funn i formasjonen, kan kjerneborekronen og kjernefangeren (ICS) aktiviseres, og en kjerne tas ut av området. Når kjerneprøven avsluttes, deaktiveres ICS og vanlig boring gjenopptas.

Intelligent Coring System

Brønnen bores med en borekrone som er designet for kjerneboring. Inni kjernerøret er det en liten borekrone som borer opp kjernen som kommer inn når det ikke skal tas kjerne ut av formasjonen. Dette borekakset føres ut i ringrommet og til overflaten med borevæsken.

Dersom det er ønskelig, kan en ny kjerneprøve tas på nytt dyp. Da deaktiveres den lille borekronen slik at kjernen kan gå inn i holderen. Slik kan prøver tas ut på forskjellige dyp til kjerneholderen er full. ICS kan hente opptil 30 meter med kjerneprøver før den må trekkes ut. Dette sparer unødvendig tripping (roundtrip) for å bytte borekrone, både før kjerneboring og etter at kjerneboring er utført. Med denne teknologien kan vanlig boring kombineres med kjerneboring i det samme BHA. Det er tidsbesparende og billigere.