Fagstoff

Boring av produksjonsbrønn

Publisert: 19.04.2017, Oppdatert: 19.05.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

PDC borekrone. Foto.PDC-borekrone 

Boring av en produksjonsbrønn starter når feltet er utforsket, og det er funnet nok olje eller gass til at det er drivverdig. Formasjonene er undersøkt gjennom brønnlogging og brønntesting på feltet. Det er boret kjerneprøver, og formasjonsstyrken er testet med leak off test (LOT).

Boreprogram

I god tid før boringen starter, utarbeides et boreprogram for hele brønnen. Programmet gjennomgås sammen med leverandørene av tjenester og utstyr til operasjonen. Fra leteboring og avgrensningsboring i området er det samlet inn mye informasjon om formasjonstyper, laginndeling, trykk, temperatur og dyp. Den informasjonen brukes til å bestemme slamvekt og slamtype til boringen av produksjonsbrønnen.

Det er også kjent hvor skillene går mellom formasjonstypene, og hvor det kan være fare for boreproblemer. Der må det kanskje brukes annet boreutstyr, annen type borevæske, eller det må bores med stort fokus på prosedyren. Slike problemstillinger er belyst i boreprogrammet, og alternative løsninger omtales som contingency. Før jobben starter, sender leverandørene boreutstyr (BHA) offshore til hovedløsningen og alternativene.

I boreprogrammet beskrives dimensjon og kombinasjon av utstyr som skal brukes i BHA i hver seksjon. Hullet for en casing-størrelse er «en seksjon» i brønnen, og brønnen deles opp i navngitte seksjoner fram til reservoaret slik som beskrevet i emnet brønnbygging.

Når brønnen skal bores, starter man med den største dimensjonen og borer seg lenger og lenger ned i bakken, med mindre og mindre diameter hull.

En brønn kan konstrueres med et utvalg av dimensjoner på borehull og boreutstyr. Valget påvirkes av lengden på brønnen, trykk og temperaturforhold og formasjonenes egenskaper. De fleste produksjonsbrønnene bores i ukompliserte formasjoner, der det ikke er fare for grunn gass. Da brukes en standard løsning med et lite utvalg av casing–dimensjoner for hver seksjon.

Brønnbygging til reservoarseksjonen

Produksjonsbrønnen bygges på samme måte som en lete- og avgrensningsbrønn. I reservoarseksjonen skiller en produksjonsbrønn seg fra letebrønnen, fordi brønnbanen legges slik at den dekker større deler av reservoaret. For å treffe reservoarseksjonen best mulig bores det med vinkelbygging allerede fra seksjonen for intermediate casing.

Et reservoar dekkes av flere brønner, som kommer fra et sentralt punkt på havbunnen. I dypet brer brønnene seg utover som en vifte for å dekke størst mulig område i reservoaret. I reservoarseksjonen skal det være plass til flere brønner som ikke skal ha kontakt med hverandre. Det gjør brønnbaneplanleggingen meget viktig.

Åpningshullet

Det første som bores er åpningshullet, hvor det skal settes ned en conductor casing (ledefôring). Det bores med en relativt liten borekrone på 17 ½ tommer og en hullåpner bak borekronen som har en dimensjon på 36 tommer.

Hulldimensjoner er oppgitt i indre diameter (ID), mens boreutstyr og casingdimensjoner er oppgitt i ytre diameter (ODOD (Outer Diameter). Diameteren måles på tvers i enden av røret, inkludert rørgodset.).

I åpningshullet settes conductor casing, som er 30 tommer i diameter. Conductor casingen er basen og rammen for brønnen. Lengden på den første seksjonen er avhengig av dybden på det øverste formasjonslaget. Vanligvis er den rundt 50–150 meter lang. Conductoren sementeres på utsiden, slik at det kommer sement helt opp til havbunnen.

Surface casing (forankringsrør)

Hullet for surface casing varierer fra 24–26 tommer. Surface casing er vanligvis 20 tommer, men dimensjonen kan variere noe. Lengden på seksjonen kan variere fra 300–1200 meter, alt etter hvor dypt formasjonen stikker.

BHA består av en borekrone på 17 ½ tommer med hullåpner på 24 eller 26 tommer, avhengig av hvor stort hullet skal være i denne seksjonen. Det er også vanlig å ha med slam-motor, som driver rotasjonen på borekronen, og loggeverktøy i BHA. Bak BHA er det sentralisatorer og vektrør som skal bidra til å holde seksjonen vertikal.

BHA med pilotbit og hullåpner. Illustrasjon.BHA med pilotbit og hullåpner 

Når hullet er ferdig boret, kjøres surface casing med brønnhode montert i toppen. Surface casingen sementeres helt til toppen med stingermetoden.

Brønnhodet fungerer som landingspunkt for BOPen og ankringspunkt for de neste casing-størrelsene.

BOP monteres på brønnen

BOPen settes og låses på brønnhodet.

De neste seksjonene skal bores i retning mot reservoaret. Derfor må det brukes retningsboringsvertøy og loggeverktøy i borestrengen.

Intermediate casing

I midtdelen av brønnen skal intermediate casing (mellomfôring) settes. Den er vanligvis 13–3/8" eller 10–3/4". Denne seksjonen bores til 17 ½ tommer i diameter.

Bak borekronen brukes det vinkelbyggende verktøy, slam-motor og sentralisatorer, som skal hjelpe til med å få brønnen i den retningen som er ønskelig. I denne seksjonen er det vanlig at brønnen får sitt første kick off point (KOP), som er starten på vinkelbygging. I tillegg brukes det posisjonsloggeverktøy (MWD MWD er forkortelse for Measurement While Drilling. Det er et verktøy som brukes i bunnen av borestrengen (i BHA) til å registrere retningen på brønnbanen. Retningen registreres både vertikalt og horisontalt. Informasjonen om retningen sendes til overflaten gjennom pulser i boreslammet. På overflaten ser retningsboreren brønnbanen på en skjerm. ), formasjonsloggeverktøy (LWDLWD: Logging While Drilling. Verktøy i BHA som kan logge formasjonsegenskaper som densitet, porøsitet, trykk osv. mens man borer. Sparer masse tid i kontrast til Wireline logging som kjøres etter at borestrengen er trukket ut.) og vektrør i BHA.

Intermediate casing henges av i brønnhodet og sementeres noen hundre meter fra bunnen og oppover. Når sementeringen er ferdig, kjøres en CBL på kabel. Denne logger kvaliteten på sementen og sementhøyden (top of cement - TOC).

Production casing

Production casing plasseres som siste casing før reservoarseksjonen. Denne seksjonen bores med en borekrone på 12 ¼ tommer. Production casing er vanligvis mellom 9 5/8 og 10 ¾ tommer.

Brønnbanen til denne seksjonen er nøye beskrevet i boreprogrammet. Dette er seksjonen som skal gå ned til starten av reservoaret. Av den grunn må den siste delen av seksjonen peke i riktig retning i forhold til reservoaret. Til å styre brønnen til riktig posisjon i vertikal og horisontal retning brukes retningsboringsverktøy og MWD-verktøy i BHA.

Production casing med centralizere blir sementert noen hundre meter oppover fra bunnen. I denne seksjonen må det tas høyde for hvor produksjonspakningen skal plasseres på kompletteringen. Pakningen skal installeres i et casing-område som er støttet av sement.

Boring i reservoaret

Reservoarsonen bores vanligvis med en borekrone på 8 ½ tommer, men i noen tilfeller brukes mindre dimensjoner, og noe sjeldnere brukes en større borekrone.

For å hindre skader gjøres boringen i reservoaret med en borevæske som er tilpasset reservoarformasjonen. Væsken som brukes kalles Drill In Fluid (DIF). Væsken skal både rense hullet for borekaks og hindre lekkasje av borevæske inn i reservoaret. Samtidig som det benyttes tilsetningsstoffer som øker vekten og viskositeten, må stoffene ikke reagere med mineralene i reservoarbergarten. Dette er fordi det kan skade reservoarets produktivitet.

For boredekkspersonalet er det viktig å passe på bruken av gjengefett (dope) på borerørene. Det er viktig at alt overskudd av gjengefett fjernes før borestrengen kjøres inn i brønnen. Det er fordi gjengefettet kan plugge reservoaroverflaten, slik at brønnen ikke vil produsere olje. Et godt tiltak for å unngå skade i reservoaret er å spyle godt gjennom borestrengen før denne seksjonen bores ut.

Brønnbanen gjennom reservoaret

Brønnbaneplasseringen i reservoaret skal oppfylle to hovedmål. Plasseringen skal være slik at

  • oljen kan produseres så lenge som mulig før formasjonsvann fyller området
  • så mye som mulig av hydrokarbonene dreneres fra reservoaret.
Det skal også være plass til flere brønner i ett reservoar.

Det er vanlig å bore horisontalt eller med høy vinkel gjennom reservoaret, og brønnen kan strekke seg flere tusen meter framover. Noen felt er gode kandidater for multilaterale brønner. Da dekkes et betydelig større areal av reservoaret gjennom èn brønn.

BHA i brønnen. Illustrasjon.BHA i brønnbane 

For å holde brønnbanen der den er planlagt, brukes retningsboringsverktøy. Disse verktøyene er meget presise. I tillegg brukes MWD-verktøy. Disse sender informasjon om brønnbanen til overflaten. Underveis logges brønnbanen, og retningen justeres slik at brønnbanen blir optimalisert i henhold til reservoaret.

Bruk av underreamer

Hullet gjennom reservoaret kan utvides i diameter etter boring. Det er særlig behov for større hull når brønnen skal kompletteres med screen og gruspakking. Dette gjøres for å gi god plass til grusen på utsiden av screenlineren. Også for komplettering med frittstående screen og expandable screens kan det være ønskelig med en større hulldimensjon. Større overflate i brønnveggen i reservoaret gir større innstrømningsvolum til brønnen.

For å utvide hulldiameteren kjøres det en underreamer i BHA. Den kan være med på borestrengen, men det vanligste er å bore først og underreame etterpå. Underreameren er laget slik at den kan kjøre inn gjennom casingen, som står over reservoarseksjonen, og så åpne seg til større diameter når væsken pumpes gjennom BHA med høy rate. Underreameren utvider hullet til en større diameter og klapper sammen når væskepumpingen reduseres.

Flere leverandører må samarbeide

Borestrengen bygges ved hjelp av mye spesialutstyr som leveres fra flere ulike selskap. Særlig de siste delene av brønnen bores med mange kompliserte komponenter i BHA. Denne jobben krever gode samarbeidsevner av de involverte partene for at operasjonen skal bli en suksess.

Status og innspill diskuteres underveis i boringen, og det kan oppstå endringer på bakgrunn av disse innspillene. Da må det utstedes et korrigert delprogram for brønnen, der alle endringer er vurdert opp mot brønnsikkerhet.