Fagstoff

Brønndreping

Publisert: 21.02.2017, Oppdatert: 29.05.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Innestengt brønn. Illustrasjon.

Et brønnspark (kick) kan oppstå når vi har tapt primærbarrieren. Det kan være ulike årsaker til det. For å gjenopprette balansen i brønnen må kicket sirkuleres ut av brønnen. Det kan gjøres på flere måter.

Brønnkontroll

PrimærbarrierenPrimærbarrieren i en brønn er den hindringen som ligger nærmest kilden (reservoaret). I forbindelse med bore- og brønnaktivitet er primærbarrieren væsken som står i brønnen. Når brønnen produserer, er det kompletteringen med sikringsventilen (DHSV) i brønnen som er primærbarrieren. i en brønn under bore- og brønnaktivitet er væsken som står i brønnen. Brønnen er derfor alltid fylt med væske før den settes i produksjon. I borefasen er det boreslam, og i kompletteringsfasen er det kompletteringsvæske. Et samlebegrep for alle typer væske i brønnen er «brønnvæske».

Brønnvæsken skal ha en densitet (egenvekt) som gjør at væsken virker som mottrykk mot formasjonstrykket i den delen av brønnen som ikke er fôret med casing (det åpne hullet). Dersom densiteten er for lav eller nivået (høyden) på væsken er for lavt, kan brønnen komme i ubalanse, slik at formasjonsvæsken kommer inn i brønnen.

En slik ubalanse kan oppstå i brønnen under boring, under komplettering og under brønnvedlikehold. Tripping av borestrengen kan forårsake ustabil brønn. Bevegelsen av utstyr i brønnen kan skape trykkubalanse mot formasjonen, som et resultat av swab eller surge. Det er ofte årsaken til at det oppstår ubalanse og kommer brønnspark (kickKick, på norsk «brønnspark», er en innstrømning av formasjonsvæsker eller gass i brønnen som bores. Årsaken til kick er at trykket innvendig i brønnen er lavere enn trykket i formasjonen det bores i.) inn i brønnen.

Kick, brønnspark og innstrømning kan beskrive både situasjonen som har oppstått, og den væsken som har kommet inn i brønnen.

 

Når brønnen kommer ut av balanse

Når det oppstår kickKick, på norsk «brønnspark», er en innstrømning av formasjonsvæsker eller gass i brønnen som bores. Årsaken til kick er at trykket innvendig i brønnen er lavere enn trykket i formasjonen det bores i., må brønnen stenges. Det hindrer at brønnsparket kommer opp på riggen. Det betyr at alle brønnaktiviteter skal avsluttes, og brønnen skal stenges med ventiler i BOP og innvendig i borestrengen med iBOP eller kelly.

Det er vanlig å stenge annularventilen i BOP, ettersom den kan stenge rundt alle dimensjoner rør, også tool joint-en på borerørene. Deretter kan borestrengen heves noe opp i brønnen slik at det er mulig å stenge en ram-ventil rundt borerøret. Dersom det ikke er borestreng i brønnen, kan blindventilen i BOP-en stenges med en gang.

Stans i aktiviteten

Kick oppdages som en økning i volumet i brønnen. Det registreres på overflaten at det renner væske ut på utløpet av brønnen (flow line) uten at vi har tilført brønnen væske, eller at det kommer mer væske ut av brønnen enn vi sirkulerer inn. Det økte volumet er gass eller væske fra formasjonen. Når dette oppdages, er det viktig å handle raskt. Brønnen må stenges slik at utstrømningen begrenses og kontrollen opprettholdes.

En brønn i ubalanse er et risikomoment for menneskene og installasjonen som er over brønnen, og for det ytre miljøet. Derfor er det et krav i Aktivitetsforskriften om at en tapt barriere skal gjenopprettes før brønnaktiviteten kan fortsette.

Rapport etter gransking av brønnkontrollhendelse på Visund A 

Det finnes flere ulike metoder for å gjenvinne brønnkontroll. Det kalles brønndrepemetoder fordi man stopper den levende delen i brønnen; innstrømningen av formasjonsvæske.

Det er viktig å velge en drepemetode ut fra hvor borestrengen står i brønnen, og om det er gass eller olje som har kommet inn i brønnen.

Uten borestreng til bunnen i brønnen

Noen ganger er det slik at borestrengen står et stykke opp fra bunnen i brønnen idet situasjonen oppstår, eller at det ikke er borestreng i hullet i det hele tatt. En slik situasjon kan forekomme mens det skiftes komponenter i borestrengen (tripping), eller under klargjøring for neste steg i boreoperasjonen. Det finnes da ingen mulighet for å pumpe noe gjennom borestrengen, og brønnen må derfor drepes gjennom choke line og kill line på BOPChoke line og kill line i BOP er linjer (rør) som går inn i BOP fra overflaten. Linjene brukes til å sirkulere væske inn og ut fra ringrommet når en ventil i BOP er stengt over koblingspunktet til choke line og kill line.Choke line brukes til utsirkulering, og kill line til innsirkulering av væske..

Bullheading går ut på å pumpe væske inn i toppen av brønnen og fortrenge hele kicket tilbake til formasjonen der det kom fra. Metoden kan brukes med og uten borestreng i hullet, og kan brukes på produserende brønner og på brønner som er under boring eller komplettering. Bullheading brukes ikke på gassbrønner fordi gassen er vanskelig å holde samlet under væsken som pumpes inn i brønnen.

Med borestreng til bunnen i brønnen

Dersom det står borerør helt til bunnen av brønnen, kan brønnen drepes med sirkulasjon. Da står valget mellom vente-og-veie-metoden og drillers metode.

Drillers metode er vanligst i bruk i de fleste situasjoner, men vente-og-veie-metoden brukes dersom brønnen har en horisontal seksjon, fordi man da pumper ned drepevæske fra starten av drepeoperasjonen. Drillers metode blir omtalt i egen tekst. 

 

Vente-og-veie-metoden starter med beregninger av trykk og volum. Deretter veies drepevæsken opp og pumpes inn i brønnen for å sirkulere ut brønnsparket. Ved hjelp av denne metoden går drepeoperasjonen noe raskere.

Vente og veie metoden. Illustrasjon.Vente-og-veie-metoden 

DOP

Det operasjonelle programmet ( drilling operations programme – DOP) beskriver hvilken drepemetode som skal være førstevalget. Men boreren, assisterende boresjef og boresjef må beslutte hvilken metode som er den beste å bruke ved gitt tilfelle. Det er ofte situasjonsbetinget hvilken metode som blir brukt. Ofte handler det om hvilken metode som gir best kontroll.

Kill sheet

I forbindelse med bore- og brønnaktiviteter skal det alltid utarbeides et kill sheet (drepeskjema). Det inneholder informasjon om brønnens dyp, lengde og innvendig diameter, og densiteten på væsken som er i brønnen.

Skjemaet oppdateres med den siste målte trykkverdien fra friksjonstesten, SCR (slow circulating rate pressure test). SCR sjekkes jevnlig i forbindelse med boring ettersom friksjonen i brønnen endrer seg med brønnens lengde og det boreslammet som brukes.

Drepeskjema (kill sheet) for vertikal brønn, flytende installasjon.    

Kill sheet skal alltid være tilgjengelig og oppdatert, men brukes kun dersom det oppstår et kick. Da noteres innestengt brønntrykk i skjemaet. Informasjonen i drepeskjemaet brukes til å beregne ny væskedensitet og start- og slutt-sirkulasjonstrykk for drepeoperasjonen, hvor mange slag det vil ta å sirkulere ett ringromsvolum, og hvor mange slag det vil ta å sirkulere ett borestrengsvolum.

Trening og erfaring

Før drepeoperasjonen startes, er det viktig at alle involverte i operasjonen har en samtale (tool box talk – TBT). Alle må vite hva som skal gjøres, og til hvilken tid. I mange tilfeller av kicksituasjon jobbes det med særdeles høye trykk. Det er derfor viktig at alle som ikke er involvert i operasjonen, holder seg borte fra boredekk, og at boredekk er totalt avsperret. Dette skal også informeres om over høyttalere (PA-anlegget).

Boreselskapene har klare retningslinjer for hvordan brønnkontroll skal håndteres.

Underveis kan det oppstå situasjoner som gjør at alt må stoppe helt opp, alt må stenges, og nye vurderinger må gjøres. Det teoretiske er bare et utgangspunkt for hvordan en brønnsparksituasjon skal gripes fatt i. Det trenes på situasjoner gjennom boresimulatorer, og offshore kjøres kick-drill med jevne mellomrom. En kick-drill er en øvelse der mannskapet skal øve på oppgavene som er nødvendig for en drepeoperasjon i ulike situasjoner.

Kick-drill som gjennomføres regelmessig:

  • Grunn gass ( shallow gas kick drill) – gjennomføres en gang per brønn med hvert skift. Trener på å skifte kobling til manifold fra vanlig tank til tank med tung væske.
  • Brønnspark med borestreng i bunn av brønnen ( kick drill, bit on bottom) – gjennomføres en gang per uke med hvert skift. Trener på å stenge brønnen og skifte til utsirkulering gjennom choke manifold.
  • Brønnspark under tripping (kick drill, tripping) – gjennomføres en gang per uke med hvert skift. Trener på å stenge brønnen, koble opp kill-line til tank med drepevæske og skifte til utsirkulering gjennom choke manifold.
  •  Choke drill – gjennomføres en gang per brønn med hvert skift. Trener på å styre choke-ventilen på panelet med trykk i brønnen.
 

Overvåkning av brønntrykk

Et brønnspark forsvinner ikke av seg selv. Det må ut av brønnen. Når brønnen stenges på grunn av brønnspark, antar vi at innstrømningen skjedde i bunnen av brønnen. Dersom vi ikke gjør noe med den stengte brønnen, stiger formasjonsvæsken på utsiden av borerørene opp mot toppen av brønnen på grunn av densitetsforskjellen mellom borevæsken og kicket.

Det betyr at væske eller gass som har et trykk som tilsvarer formasjonstrykket fra det dypet kicket kom fra, samler seg under den stengte BOP-en. Da kan situasjonen bli alvorlig når trykket skal slippes ut av brønnen. For å hindre en slik situasjon skal brønndrepeoperasjonen starte så raskt som mulig etter at kicket er påvist.

Det tar litt tid før trykkene stabiliserer seg. Det er fordi det samlede trykket i brønnen må bli så høyt at innstrømningen stanser. Når alt har stabilisert seg, er det mulig å lese av trykk på overflaten.

Avlesing av trykk

Det er trykkfølere i rørsystemene som gir oss trykket på innsiden av borestrengen og på innsiden av ringrommet. For å kunne lese av trykket i ringrommet må ventilene i chokeline nærmest BOP åpnes. Brønnen er likevel stengt ved choken i chokemanifolden.Trykkene avleses alltid på overflaten, på standpipe-manifolden og på choke-manifolden. De samme avlesningene vises også på borerens panel.

Vi sier ofte at det er drillpipe-trykket (DP) og casing-trykket (CP). Det betyr trykket innvendig i borestrengen på overflaten og trykket innvendig i ringrommet på overflaten.

Dersom det er en float (enveisventil) i bunnen av BHA, vil den hindre trykkoppbygging i borestrengen. For å finne ut hva trykket er i borestrengen, pumpes det forsiktig til floaten åpner. Trykket som floaten åpner på, tilsvarer SIDPP.

Trykket i en innestengt brønn kalles shut in well head pressure (SIWHP), og vi skiller mellom innestengt trykk i borerør (shut in drill pipe pressure, SIDPP) og innestengt trykk i ringrommet (shut in casing pressure, SICP).

Trykket på overflaten er reservoartrykk minus hydrostatisk trykk: pWH = pBH - phyd

Trykket som avleses på ringrommet, er høyere enn i borestrengen fordi kicket står i ringrommet, og det derfor er kortere hydrostatisk væskesøyle over innstrømningen.

Beregning av drepevæskedensitet

Det innestengte trykket i borestrengen, SIDPP, viser hvor stor underbalansen var i brønnen. Denne verdien bruker vi til å beregne nødvendig densitet på væsken som skal pumpes inn og skape brønnkontroll (drepevæsken).

Formelen vi bruker, er slik:

d2= d1+ SIDPP/(g *h)

  • d2 er densiteten på drepevæsken.
  • d1 er densiteten på brønnvæsken som står i brønnen.
  • SIDPP er trykket i borestrengen som er avlest på overflaten.
  • g er tyngdens akselerasjon.
  • h er vertikal høyde til bunnen av brønnen.

Sikkerhetsmargin

Under utsirkulering vil det ofte være ønskelig med en sikkerhetsmarginSikkerhetsmargin er et tillegg over eller under et mål som gjør at man har noe spillerom før grensen er nådd. på trykkverdien slik at bunnhullstrykket holdes litt høyere enn formasjonstrykket. Dette virker som en sikkerhet mot menneskelige og tekniske feil som kan oppstå. Feil som er vanlige, er feiljustering på choke, for lav vekt på drepevæsken, avvik på manometerne og andre påvirkninger.

Friksjonen i ringrommet og ut gjennom choke-linjen bidrar til trykk mot formasjonen. Friksjonstrykket kan typisk være 3–14 bar i et 3000 meter langt hull. Dersom brønnen tåler det, anbefales en ekstra margin på 6–7 bar. Til det brukes chokeventilen på chokemanifolden. Når den strupes, øker friksjonstrykket som virker mot bunnen av brønnen. Det brukes for å hindre at det oppstår nytt kick i brønnen.

Oppstart-trykket

Når sirkulasjonen skal startes for å sirkulere ut kicket, er det viktig at brønnen ikke kommer i underbalanse igjen. Derfor er det nødvendig å holde et minimumstrykk i borestrengen under oppstart. Start-trykket kalles initial circulating pressure, ICP.

ICP = SIDPP + SCR

Det enkleste er å starte pumpen før choken åpnes, slik at man når riktig trykk fra starten.

Når brønnen er tilbake i balanse

Når brønnen er fylt med drepevæsken, er den balansert. Det betyr at det hydrostatiske trykket av brønnvæsken er høyere enn trykket i formasjonen.

Brønnen kan åpnes opp igjen uten fare for innstrømning.
Oppgaver

Generelt

Relatert innhold

Faglig

Generelt