Perforeringsutstyr

Brønnen blir perforert i hele eller deler av reservoaret, avhengig av geologi, hvilke soner som inneholder olje, og kvaliteten i reservoaret. Noen soner kan perforeres senere, når de første sonene har produsert ferdig, eller det er for stor mengde vann som følger med oljen til overflaten. Det skjer store endringer når brønnen begynner å produsere vann. Da reduseres oljeproduksjonen. For å optimalisere oljeproduksjonen kan det derfor være nødvendig å stenge noen soner og perforere nye produksjonssoner i brønnen.

Injeksjonsbrønner perforeres der det er mest nyttig for å skyve oljen fram til produksjonsbrønnen. Når produksjonsbrønnene skifter soner, er det vanlig at injeksjonsbrønner også må perforeres i nye områder for å injisere vann i nye deler av reservoaret. Dette vurderes spesielt for hver enkelt brønn.

Perforeringskanoner består av spesialutformet rør (hollow carriers) som utstyres med sprengladninger, detonatorlunte og utløsningssystemer.

Kanonene er korte stålrør med gjengeparti i topp og bunn. Rørene er avgrenset til faste lengder, vanligvis 7’, 14’ og 21’ (2–6 meter), noen er også 28’ lange. Den ytre diameteren til en perforeringskanon er typisk 7” for 9 5/8” casing og 4 ½” for 7” liner. Det finnes også mindre dimensjoner som passer i mindre linere.

På utsiden av røret er en del av stålet frest bort akkurat der eksplosivene er plassert på innsiden. Disse sirkelrunde utfresingene kalles scallops. De er laget for at eksplosjonen ikke skal øke diameteren på røret, og for å oppnå lengst mulig perforering inn i formasjonen. Når kanonene avfyres, skytes det hull gjennom røret, som dermed ikke kan brukes om igjen, men må kastes.

I gjengekoblingene brukes to gummiringer (o-ring) som tetning for å hindre vann fra brønnen på innsiden der eksplosivene er. Kanonene har atmosfærisk lufttrykk inne i selve røret, og uten tetning vil væske fra brønnen lett trenge inn og skade eksplosivene slik at det ikke er mulig å perforere.

Perforeringskanonene klargjøres på land med shaped charge, detonating cord og booster. I endene av hver kanon monteres en gjengebeskyttelse som beskytter sprengstoffet mot fuktighet og slag under transport.

Eksplosiver som brukes til å perforere brønner, deles inn i to klasser. Det er primære og sekundære sprengstoff. Primære sprengstoff er sprengstoff som brukes i startere (initiator) eller andre innretninger for å starte den eksplosive sekvensen. De er vanligvis mer følsomme for avfyring enn sekundære sprengstoff. Primære sprengstoff brukes som detonator i avfyringshodet og i overgangene fra kanon til kanon (booster).

De sekundære sprengstoffene er mindre følsomme for ekstern påvirkning, som for eksempel varme, slag og friksjon enn de primære sprengstoffene. De mest brukte sekundærsprengstoffene er RDX, HMX, HNS og PYX. Disse fire eksplosivene har forskjellig termisk stabilitet og velges etter hvilken temperatur det er i brønnen, og hvor lang tid det er forventet at eksplosivene skal være i brønnen før avfyring.

Skuddene som plasseres i kanonen, er laget i en hylse som kan sammenlignes med et eggeglass og kalles shaped charge. De er bygd opp av et utvendig hus og en innvendig hylse.

Sprengstoffet, som er i pulverform, presses inn til veggen i huset og holdes på plass med en ytre hylse (liner) som settes inn i huset. I bunnen av koppen er det en liten åpning der det er plassert ørlite primærsprengstoff. På utsiden av husets bunn er det montert en klemme som detonerings-lunten (detonating cord) skal festes i.

Formen som brukes på hylsen, er enten vid eller smal. Utformingen avgjør om hullet som skapes, blir bredt og kort, typisk for gruspakkeoperasjoner der grusen skal legges inn i perforeringen, eller smalt og dypt, som gir god kontakt med reservoaret. De to variantene har fått betegnelsene BH for big hole og DP for deep penetrating.

Detonating cord er lunten som overfører signalet fra avfyringshodet til hver enkelt shaped charge i kanonen. Lunten består av en ytre hylse som er laget i vanntett, myk plast (nylon). På innsiden er det sprengstoff i pulverform (primacord). Når lunten avfyres, brenner den med ca. 6000–7000 meter per sekund.

Lunten monteres i kanonene sammen med shaped charge på land. I endene av lunten monteres en detonator som kalles booster. Den har primærsprengstoff og er svært sensitiv for ytre påvirkning. Lunten avsluttes helt i enden av gjengekoblingen i kanonen i et sentreringsstykke, slik at den har kontakt mellom alle kanonene som skrus sammen over RKB. På toppen av kanonene monteres avfyringshodet som brukes til å starte perforeringtoget.

Avfyringshodet heter firing head på engelsk. Det klargjøres offshore i en container med spesialverktøy og monteres på toppen av kanonene som står i slipset i RKB.

Innvendig i avfyringshodet er det en avfyringsmekanisme. Den er utformet på ulike måter, men de vanligste er laget slik at de avfyres med trykk eller elektrisk signal. Det kan også være montert en tidsforsinkelse som er en stav med saktebrennende eksplosiv. Tidsforsinkelsen brukes dersom det skal slippes ut trykk fra brønnen før avfyringen starter. Slik kan man oppnå balansert eller underbalansert perforering.

I bunnen av avfyringshodet er det en primæreksplosiv-detonator (booster) som starter «toget» av eksplosjoner gjennom detonatorlunten i kanonene.

Mellom avfyringshodet og første kanon monteres en kanon som har detonatorlunte, men ingen skudd. Denne kanonen kalles en safety gun, og brukes som sikring for dem som skal montere avfyringshodet på kanonene. Dersom avfyringshodet ved en feil starter avfyringen under monteringen, avfyres første skudd under dekk, utenfor området der personellet jobber.

Dersom det skal perforeres lange intervaller, er det vanlig at noen områder innimellom ikke skal perforeres. Der monteres perforeringskanoner som har en gjennomgående detonatorlunte fra topp til bunn, uten shaped charge (blank hollow carrier).