Smarte brønner

Sentralt i emnet:

• Smarte brønner kan styres og overvåkes fra overflaten.
• I smarte brønner installeres ventiler, temperatur- og trykkmålere.
• Tubing-hangeren er vanligvis begrensningen for antall smarte løsninger per brønn.

Bore- og kompletteringsteknologi har hatt en rask utvikling. Dagens brønner er derfor mye mer kompliserte og avanserte enn de var på slutten av 1990-tallet. Det som har hatt mest å si for utviklingen, er horisontal boring og «smarte» brønner.

Smarte brønner

Begrepet «smart brønn» brukes når den delen av brønnen som går gjennom reservoaret, deles opp i flere soner, og sonene kan produsere uavhengig av hverandre ved hjelp av en justerbar ventil som installeres i hver sone.

Ventilene er kjent som «inflow control valve» (ICV), og det finnes flere ulike utforminger av ventilen. Den kan være en kuleventil, en flapper-ventil, en sliding sleeve eller en side pocket mandrel med ventil. Felles for den smarte ventilen er at den fjernopereres ved hjelp av elektrisk strøm eller hydraulisk trykk fra plattformen.

Ventilen kan regulere produksjonsraten eller stenge helt. Hovedfordelen med smarte ventiler (ICV) er at deler av produksjonsintervallet kan stenges av dersom det får vanngjennombrudd, uten at resten av brønnen må stenges.

De smarte ventilene erstatter eldre teknologi som mekaniske sliding sleeves og ICD i reservoarseksjonen. Sliding sleeves var første generasjon sone-isolering, som måtte opereres med verktøy i en brønnintervensjon. Etter sliding sleeve kom ICD-teknologien som er en selvjusterende innstrømningskontroll. ICD er fremdeles i bruk i flere brønner og i flere ulike utgaver.

Eksempel fra norsk sokkel

Equinor har sammen med utstyrsleverandørene definert behovet og kravene til det utstyret som brukes for smarte brønner på norsk sokkel i dag.

På Snorre B, som består av fire havbunnsrammer, er 10 av 13 produserende horisontale brønner utstyrt med smart teknologi. Hver brønn har opptil fire fjernopererte ventiler (sleeves), og hver av sonene har trykk- og temperatursensorer som kan avleses på overflaten.

På Snorre B og Norne er det installert elektrohydrauliske ventiler som kan opereres av ingeniører på land.

Avanserte løsninger gir økt utvinning på Tyrihans – Equinor

Den tekniske løsningen med Inflow Control Valve (ICV)

De smarte systemene som er installert i multilaterale brønner på norsk sokkel, produserer gjennom justerbare ventiler (ICV). Alle disse ventilene har to ¼” hydrauliske kontrollinjer som er identiske med dem som brukes for sikkerhetsventilen (DHSV). De smarte ventilene opereres ved å trykksette en hydraulisk linje og la den andre være åpen for retur av hydraulikkvæske. Det hydrauliske trykket presser et stempel i en retning og beveger ventilen, og noe hydraulikkvæske vil da returnere i den andre hydrauliske linjen. Snur man om på denne prosessen, vil stempelet bevege seg i den andre retningen, og ventilen beveges i motsatt retning. Noen systemer er også så avanserte at man på overflaten har indikator som viser i hvilken posisjon ventilen til enhver tid står.

Teknologiens begrensning

Begrensningen for smarte brønner ligger vanligvis i tubing hangeren som har ni gjennomføringer for kontrollinjer. Flere enn ni gjennomføringer i hangeren kan svekke den slik at den ikke klarer å bære vekten av kompletteringen.

Maksimalt antall individuelle soner i en brønn er vanligvis fire. For dette kreves det fire ¼” hydrauliske eller elektriske kontrollinjer, pluss en felles returlinje. I tillegg er det behov for en kabel for trykk/temperatur-sensorene og to hydrauliske rør til sikkerhetsventilen i øvre komplettering. Dersom brønnen også trenger kjemisk injeksjon, krever det en egen kontrolllinje. Da er alle gjennomføringene i tubing hangeren brukt opp, og man kan altså ikke ha flere smarte ventiler i reservoarsonene i brønnen.