Brønndreping

Opne bilete i eit nytt vindauge

CC BY-SA

Bilete: Sissel Paaske

Primærbarrieren i ein brønn under bore- og brønnaktivitet er væska som står i brønnen. Brønnen er derfor alltid fylt med væske før han blir sett i produksjon. I borefasen er det boreslam, og i kompletteringfasen er det kompletteringvæske. Eit samleomgrep for alle typar væske i brønnen er «brønnvæske».

Densiteten og høgda til væska

Brønnvæska skal ha ein densitet (eigenvekt) som gjer at væska verkar som mottrykk mot formasjonstrykket i den delen av brønnen som ikkje er fôra med casing (det opne holet). Dersom densiteten er for låg, eller nivået (høgda) på væska er for lågt, kan brønnen kome i ubalanse, slik at formasjonsvæska kjem inn i brønnen. Det blir kalla for eit kick.

Ein ubalanse kan oppstå i brønnen mens vi borar, kompletterer eller driv med brønnvedlikehald. Tripping av borestrengen kan føre til at brønnen blir ustabil. Føring av utstyr opp og ned i brønnen kan skape trykkubalanse mot formasjonen, som eit resultat av swab (sugeeffekt) eller surge (skyveeffekt). Det er ofte årsaka til at det oppstår ubalanse og kjem brønnspark (kick) inn i brønnen.

Kick oppdagar vi som ein auke i volumet i brønnen. Vi registrerer på overflata at det renn væske ut på utløpet av brønnen (flow line) utan at vi har tilført brønnen væske, eller at det kjem meir væske ut av brønnen enn det vi sirkulerer inn. Det ekstra volumet er gass eller væske frå formasjonen. Når vi oppdagar dette, er det viktig å handle raskt. Vi må stengje brønnen slik at vi får avgrensa utstrøyminga og opprettahalde kontrollen.

Når det oppstår kick, må brønnen stengjast slik at vi ikkje sirkulerer olje og gass opp til overflata. Det betyr at alle brønnaktivitetar skal avsluttast, og brønnen skal stengjast med ventilar i BOP og innvendig i borestrengen med iBOP eller kelly.

Det er vanleg å stengje annular-ventilen i BUP fordi han kan stengje omkring røyr av alle dimensjonar, også tool jointen-en (gjengeboksen) på borerøyra. Deretter kan borestrengen hevast noko opp i brønnen slik at det er mogleg å stengje ein ram-ventil rundt borerøyret. Dersom det ikkje er borestreng i brønnen, kan blindventilen i BOP-en stengjast med ein gong.

Ein brønn i ubalanse er eit risikomoment for menneska og installasjonen som er over brønnen, og for det ytre miljøet. Derfor er det eit krav i aktivitetsforskrifta om at ein tapt barriere skal rettast opp att før brønnaktiviteten kan halde fram.

Det finst fleire ulike metodar for å vinne att brønnkontroll. Det blir kalla for brønndrepemetodar fordi ein stoppar den levande delen i brønnen: innstrøyminga av formasjonsvæske.

Det er viktig å velje drepemetode etter kvar borestrengen står i brønnen, og etter om det er gass eller olje som har kome inn i brønnen.

Utan borestreng til botnen i brønnen

Nokre gonger er det slik at borestrengen står eit stykke opp frå botnen i brønnen idet situasjonen oppstår, eller at det ikkje er borestreng i holet i det heile. Ein slik situasjon kan førekome mens ein skiftar komponentar i borestrengen (tripping), eller ved klargjering for neste steig i boreoperasjonen. Då er det inga moglegheit for å pumpe noko gjennom borestrengen, og brønnen må derfor drepast gjennom choke line og kill line på BOP.

Bullheading går ut på å pumpe væske inn i toppen av brønnen og fortrengje heile kicket tilbake til formasjonen der det kom frå. Metoden kan brukast med og utan borestreng i holet, og han kan brukast på produserande brønnar og på brønnar som er under boring eller komplettering. Bullheading blir ikkje brukt på gassbrønnar, fordi gassen er vanskeleg å halde samla under væska som blir pumpa inn i brønnen.

Med borestreng til botnen i brønnen

Dersom det står borerøyr heilt til botnen av brønnen, kan brønnen drepast med sirkulasjon. Då står valet mellom vente-og-veig-metoden og drillers metode.

Drillers metode er vanlegast i bruk i dei fleste situasjonar, men vi bruker vente-og-vege-metoden dersom brønnen har ein horisontal seksjon, fordi vi då pumpar ned drepevæske frå starten av drepeoperasjonen. Drillers metode er omtalt i ein eigen artikkel.

Opne bilete i eit nytt vindauge

CC BY-SA

Bilete: Sissel Paaske

Vente-og-vege-metoden startar med utrekningar av trykk og volum. Deretter veg vi opp drepevæska og pumpar ho inn i brønnen for å sirkulere ut brønnsparket. Ved bruk av denne metoden går drepeoperasjonen noko raskare.

Opne bilete i eit nytt vindauge

CC BY-SA

Bilete: Sissel Paaske

Det operasjonelle programmet (drilling operations programme – DOP) beskriv kva drepemetode som skal vere førstevalet. Men boraren, assisterande boresjef og boresjefen må vedta kva metode som er den beste å bruke i eit gitt tilfelle. Det er ofte situasjonsavhengig kva metode som blir brukt. Ofte handlar det om kva metode som gir best kontroll.

I samband med bore- og brønnaktivitetar skal det alltid utarbeidast eit kill sheet (drepeskjema). Det inneheld informasjon om djupn, lengd og innvendig diameter på brønnen, og densiteten på væska som er i brønnen.

Skjemaet blir oppdatert med den sist målte trykkverdien frå friksjonstesten, SCR (slow circulating rate pressure test). SCR blir jamleg sjekka i samband med boring sidan friksjonen i brønnen endrar seg med lengda på brønnen og kva boreslam som blir brukt.

Kill sheet skal alltid vere tilgjengeleg og oppdatert, men blir berre brukt dersom det oppstår eit kick. Då noterer ein innestengt brønntrykk i skjemaet. Informasjonen i drepeskjemaet blir brukt til å berekne ny væskedensitet og start- og slutt-sirkulasjonstrykk for drepeoperasjonen, kor mange slag det vil ta å sirkulere eitt ringromvolum, og kor mange slag det vil ta å sirkulere eitt borestrengsvolum.

Før ein startar drepeoperasjonen, er det viktig at alle involverte i operasjonen har ein samtale (tool box talk – TBT). Alle må vite kva som skal gjerast, og til kva tid. I mange kicksituasjonar blir det jobba med særs høge trykk. Det er derfor viktig at alle som ikkje er involverte i operasjonen, held seg borte frå boredekket, og at boredekket er totalt avsperra. Dette skal òg informerast om over høgtalarar (PA-anlegget).

Boreselskapa har klare retningslinjer for korleis dei skal handtere brønnkontroll.

Undervegs kan det oppstå situasjonar som gjer at alt må stoppe heilt opp, alt må stengjast, og nye vurderingar må gjerast. Det teoretiske er berre eit utgangspunkt for korleis ein skal gripe fatt i ein brønnsparksituasjon. Ein trener på situasjonar i boresimulatorar, og offshore køyrer ein kick-drill med jamne mellomrom. Ein kick-drill er ei øving der mannskapet skal øve på oppgåvene som er naudsynte for ein drepeoperasjon i ulike situasjonar.

Eit brønnspark forsvinn ikkje av seg sjølv; det må ut av brønnen. Når brønnen blir stengd på grunn av brønnspark, antek vi at innstraumdraget skjedde i botnen av brønnen. Dersom vi ikkje gjer noko med den stengde brønnen, stig formasjonsvæska på utsida av borerøyra opp mot toppen av brønnen på grunn av densitetsforskjellen mellom borevæska og kicket.

Det betyr at væske eller gass som har eit trykk som svarer til formasjonstrykket frå det djupet kicket kom frå, samlar seg under den stengde BOP-en. Då kan situasjonen bli alvorleg når trykket skal sleppast ut av brønnen. For å hindre ein slik situasjon skal brønndrepeoperasjonen starte så raskt som mogleg etter at kicket er påvist.

Det tek litt tid før trykka stabiliserer seg. Det er fordi det samla trykket i brønnen må bli så høgt at innstrøyminga stansar. Når alt har stabilisert seg, er det mogleg å lese av trykk på overflata.

Det er trykkfølarar i røyrsystema som gir oss trykt på innsida av borestrengen og på innsida av ringrommet. For at vi skal kunne lese av trykka i ringrommet, må ventilane i chokeline nærmast BOP opnast. Brønnen er likevel stengd ved choken i chokemanifolden. Trykka blir alltid lesne av på overflata, på standpipe-manifolden og på choke-manifolden. Dei same avlesingane blir òg viste på panelet til boraren.

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

Trykket i ein innestengd brønn blir kalla for shut in well head pressure (SIWHP), og vi skil mellom innestengd trykk i borerøyret (shut in drill pipe pressure, SIDPP) og innestengd trykk i ringrommet (shut in casing pressure, SICP).

Det innestengde trykket i borestrengen, SIDPP, viser kor stor underbalansen var i brønnen. Denne verdien bruker vi til å berekne nødvendig densitet på væska som skal pumpast inn og gi oss brønnkontroll (drepevæska).

Formelen vi bruker, er slik:

$$ d_2 = d_1 + \frac{\mathrm{SIDPP}}{(g\times h)}$$

• d2 er densiteten på drepevæska.
• d1 er densiteten på brønnvæska som står i brønnen.
• SIDPP er trykt i borestrengen som er avlesen på overflata.
• g er akselerasjonen til tyngda.
• h er vertikal høgd til botnen av brønnen.

Under utsirkulering er det ofte vere ønskjeleg med ein sikkerheitsmargin på trykket slik at botnholstrykket blir halde litt høgare enn formasjonstrykket. Dette fungerer som ei sikring mot menneskelege og tekniske feil som kan oppstå. Vanlege feil er feiljustering på choke, for låg vekt på drepevæska, avvik på manometera og andre påverknader.

Friksjonen i ringrommet og ut gjennom choke-linja bidrar til trykk mot formasjonen. Friksjonstrykket kan typisk vere 3–14 bar i eit 3000 meter langt hol. Dersom brønnen toler det, er det anbefalt med ein ekstra margin på 6–7 bar. Til det blir brukt chokeventilen på chokemanifolden. Når han blir strupa, aukar friksjonstrykket som verkar mot botnen av brønnen. Det blir brukt for å hindre at det oppstår nytt kick i brønnen.

Når sirkulasjonen skal startast for å sirkulere ut kicket, er det viktig at brønnen ikkje kjem i underbalanse igjen. Derfor er det nødvendig å halde eit minimumstrykk i borestrengen under oppstart. Start-trykket blir kalla for initial circulating pressure, ICP.

ICP = SIDPP + SCR

Det enklaste er å starte pumpa før choken blir opna, slik at ein når riktig trykk frå starten.

Når brønnen er fylt med drepevæska, er den balansert. Det betyr at det hydrostatiske trykket av brønnvæska er høgare enn trykket i formasjonen.

Brønnen kan opnast opp att utan fare for innstraumdrag.