Forelesing og presentasjon

Test av formasjonsstyrke (boresimulator)

Formasjonen vi borer i, har en øvre grense for hvor mye trykk den tåler. Vi må teste hvor høyt trykk vi kan tilføre brønnen under boring og brønnarbeid. I simulatoren får du øve på praktisk gjennomføring av leak off test (LOT).

En brønn tilføres trykk til formasjonen sprekker. Animasjon. — Test av formasjonsstyrken.

Simulatorøvelse

I denne simulatorøvelsen skal du lære hvordan en leak off test (LOT) gjennomføres. Du lærer også hvordan du kan beregne hvor høyt trykk formasjonen tåler. Trykkgrensa brukes til å beregne hva som er det maksimale trykket vi kan tillate i ringrommet på overflata (MAASP) uten at brønnen blir ustabil. Verdien kan også brukes til å beregne hvor tung borevæske vi kan bruke før neste casing må settes.

Hvorfor tester vi formasjonsstyrken?

Formasjonen vi borer gjennom, har en øvre grense for hvor mye trykk den tåler. Dersom formasjonen utsettes for høyere trykk enn grensen, kan den sprekke slik at væske fra brønnen lekker ut i formasjonen.

Når vi borer eller kompletterer en brønn, vil handlingene våre påvirke trykket i brønnen. Formasjonen i de områdene som ikke er fôret med casing, utsettes for det trykket vi tilfører brønnen. For å unngå at formasjonen sprekker og gjør brønnen ustabil, må vi vite hva som er grenseverdien for formasjonen. Det finner vi ved å gjennomføre en trykktest av formasjonen hver gang vi borer oss ut gjennom en casing. Vi tar en ny test hver gang en casing er satt i brønnen.

Informasjonen fra en LOT brukes når vi borer og under komplettering av brønnen.

Klargjøring før testen

Når vi har satt og sementert casingen, borer vi ut gjennom casing-skoen og cirka 3–5 meter inn i formasjonen. Deretter sirkuleres væsken i brønnen, slik at rester av casing, borekaks og sement føres opp til overflata. Til slutt tar vi en prøve for å bekrefte densiteten på væsken som er i brønnen.

Vi trekker borestrengen noen meter opp fra bunnen av hullet og er klare for LOT.

Før vi gjennomfører testen, må vi ha klar en tabell hvor vi kan notere trykkutviklingen underveis, og et ruteark hvor vi kan tegne inn en graf over trykkutviklingen.

Gjennomføring av formasjonstesten

En svært forenklet skisse av en brønn viser hvordan brønnen er stengt av før formasjonen skal trykktestes (LOT). Illustrasjon. — Brønnen stenges før testen.

Ventilene i manifoldene på overflata må stå i riktig posisjon. Når vi skal teste formasjonen, må vi stenge brønnen i ringrommet, slik at tilført trykk virker mot formasjonen. Vi stenger altså både en ventil i BOP, vanligvis annular preventer, og choke-ventilen i choke-manifolden.

Til testen bruker vi sementpumpa, som leverer mindre væskevolum per slag enn en slampumpe. Sementpumpa kobles opp til slamtanken, og ventilen på standpipe-manifolden åpnes inn til brønnen. Vi gjennomfører testen ved å pumpe sakte med sementpumpa inn i brønnen.

Trykkutviklingen er nesten rettlinjet (lineær) så lenge formasjonen tåler trykkutviklingen.

Trykket stiger til formasjonen begynner å gi etter (lekke). Først utvider formasjonen seg litt, og det kan se ut som en utflating i trykkstigningen. Når formasjonen begynner å lekke, flater trykkstigningen helt ut, og dersom vi fortsetter å trykke opp, vil formasjonen sprekke helt, slik at trykket faller.

En formasjonsintegritetstest (FIT) tester formasjonen uten å gå så langt at den begynner å lekke. Da tester vi formasjonen til et forhåndsbestemt trykk. Vi stopper nesten når vi har oppnådd det nødvendige trykket. Da har vi fått bekreftet at formasjonen tåler det trykket som er nødvendig for videre boring fram til neste casing skal installeres. FIT bruker vi når vi borer i kjente områder, mens LOT brukes i ukjente eller lite kjente formasjoner.

To grafer er tegnet i et koordinatsystem. X-aksen viser volum (slag), og y-aksen viser trykk. En grønn graf for lekkasjetrykk stiger jevnt og lineært, mens en rød graf for fraktureringstrykk følger lekkasjetrykket et stykke, før den flater ut. Illustrasjon. — Trykkutvikling ved formasjonstrykktest (LOT).

Målingene kan vi bruke til å regne ut hvor høy trykkgrense vi skal forholde oss til i brønnen før vi må sette neste casing. For å unngå problemer vil vi alltid holde oss under grenseverdien.

Prosedyre for simulatorøvelsen

Viktig

Dette er en simulatorøvelse som utelater noen av stegene i en operasjonell prosedyre.

Informasjon om brønnen

vertikal brønn
brønndyp: 1 800 m
casing 13 3/8" satt og sementert på 1 795 m
slamdensitet i brønnen: 1,25 SG
pumpekapasitet i sementpumpe: 4,8 liter/slag

Viktige formler
Beskrivelse	Formel
hydrostatisk trykk	Phyd = d x g x h
bunnhullstrykket (PLOT)	PBH = Phyd + Ptopp
maksimalt bunnhullstrykk omregnet til densitet (Ed)	d = PBH/(g x h)
maksimalt tillatt trykk i ringrommet på overflaten	MAASP = PLOT/(g x h)
ny MAASP	MAASP2 = (dmax - d2) x g x h

Ordforklaringer

MAASP: Maximum Allowed Annular Surface Pressure (det høyeste trykket som kan tillates på overflata i returen)
LOT: Leak Off Test (trykktest av formasjonsstyrken)
Ed: Equivalent density (trykk uttrykt som en verdi i egenvekt i væsken)

1. Test av formasjonsstyrken (LOT)

Still inn ventilene på standpipe-manifold for pumping m/sementpumpa.
Still inn choke-manifold med stengt ventil.
Steng BOP.
Start sementpumpa, og kjør med ca. 20 SPM.
Noter i tabellen hvordan trykket stiger. Om du regner ut differansen underveis, vil du tydelig se utviklingen.
Når formasjonen begynner å svikte, lekker noe av væsken ut i formasjonen, og vi ser det som en utflating i trykkutviklingen.
Tabell for måling og friksjon.
Når formasjonen sprekker, faller trykket. Stopp pumpa. Noter det høyeste trykket som ble registrert.
Trykket begynner å synke. Observer trykkutjevningen.
Noter slutt-trykket.

2. Plotting av graf

Rutenettdiagram for trykkutvikling. Illustrasjon. — Rutenettdiagram for trykkutvikling.

Plott trykkutviklingen fra tabellen inn i et rutenettdiagram.
X-aksen er antall slag, og Y-aksen er trykk.
Trekk en strek gjennom punktene.
Legg en linjal inntil grafen og finn ut ved hvilket trykk formasjonen begynte å lekke.

3. Beregning og forståelse

Bruk lekkasjetrykket til å beregne formasjonens lekkasjetrykk (PLOT).
Beregn hvor høyt trykk vi kan ha i ringrommet på overflata (MAASP) når vi går over til boreaktivitet.
Gjør om lekkasjetrykket til ekvivalent slamdensitet (Ed).
Vi borer videre til 2 200 meters dyp og endrer slamdensiteten til 1,30 SG. Hva er nå MAASP?

Refleksjon

Etter øvelsen kan dere diskutere sammen og svare på følgende spørsmål:

Etter at formasjonen sprakk, stoppet vi pumpa og observerte at trykket sank. Trykkfallet flatet ut og stoppet på et lavere nivå. Hva er viktig med slutt-trykket?
Hvorfor er det viktig å holde seg under den trykkgrensa vi har beregnet som MAASP?

Øvelsen kan skrives ut fra dette dokumentet:

Simulatorøvelse LOT(PDF)