Brønnbygging med rør og sement

Alle brønner som bores på norsk sokkel må følge norsk lov om sikring av det ytre miljø. Dette gjør at brønnene stort sett bygges på samme måte, enten det er letebrønn, avgrensningsbrønn, produksjons- eller injeksjonsbrønn. Brønnbanene derimot, er forskjellige.

Letebrønner bores for å finne olje- og gassreservoar og bores vanligvis med vertikal brønnbane. Avgrensningsbrønner bores for å finne grensene (ytterkantene) av reservoaret og bores derfor ofte med avvik fra en vertikal brønnbane.

Produksjons- og injeksjonsbrønner skal tilpasses reservoaret, og brønnbanen kan derfor ha lange horisontale seksjoner.

Brønnene bygges ved at det bores hull ned til en bestemt dybde. I hullet settes fôringsrør, og deretter sementeres det mellom utsiden av fôringsrøret og hullet (formasjonen). Brønnen bygges stegvis nedover i dypet og deles inn i seksjoner. Borekrone, hullstørrelse og fôringsrør i en seksjon har mindre dimensjoner enn fôringsrøret i foregående seksjon.

Casing og sement brukes for å støtte opp formasjonen rundt hullet ned til reservoaret. Sementen fester casingen til formasjonen og isolerer formasjonslagene man har boret gjennom. Slik hindres olje og gass fra å stige opp på utsiden av brønnen, mellom brønn og formasjon. Casing og sement er derfor en del av barrieren til brønnen.

Når lete- og avgrensingsbrønnene er ferdigboret og nødvendig informasjon er samlet inn, blir brønnene plugget med sementplugger og deretter forlatt (P/A). Produksjons- og injeksjonsbrønner bores og ferdigstilles (kompletteres) med kompletteringsutstyr i reservoaret, produksjonsrør, pakning og nedihullsventil (DHSV) i øvre del av brønnen, og ventiltre på toppen. Deretter blir brønnene knyttet opp til produksjons- eller injeksjonsanleggene på plattformen eller havbunnen.

Det kreves omfattende planlegging før en brønn kan bores. Planleggingen dokumenteres i et boreprogram som inneholder detaljerte instrukser for hvor brønnen skal bores, hvordan brønnen skal bores, og hva som skal skje når brønnen er ferdigboret. Boreprogrammet må godkjennes av Petroleumstilsynet (Ptil) før boringen starter.

Boreprogrammet deles inn i delprogrammer som beskriver sentrale operasjoner i detalj. Delprogrammene er vanligvis borevæskeprogram, casingprogram og sementeringsprogram.

I boreprogrammet beskrives brønnens vinkler, retninger og dyp. Brønnens retning og dyp planlegges ut fra geologiske modeller som er laget ut fra datainnsamlig som seismikk og leteboring.

En trykkprognose utarbeides for området. Den beskriver hvordan det er forventet at trykkutviklingen kommer til å være nedover i de geologiske lagene, og hvilken formasjonsstyrke lagene har. Trykkprognosen tegnes inn i et trykkprognosediagram som viser hvilke dyp casingseksjonene skal settes på, hvilken vekt som skal brukes på borevæsken i hver seksjon og hvilke formasjonstyper det bores gjennom. Basert på disse trykkprognosene planlegges dypene for hver casingseksjon i casingprogrammet.

I casingprogrammet beskrives rørdimensjoner og -lengder som skal brukes i hver seksjon av brønnen. Det gjøres beregninger for å finne ut hvor høyt trykk og hvor store krefter som kommer til å virke på casingen. Deretter velges diameter, veggtykkelse (vekt) og materialkvalitet for casingene.

En seksjon bores som regel med en fast dimensjon på borekronen og slamvekt som er tilpasset trykkprognosen for dypet. Når det brukes samme slamvekt i en seksjon, er to forhold viktige:

• Formasjonsstyrken øverst i seksjonen må være høy nok til å tåle slamvekten i seksjonen.
• Slamvekten må være høy nok til at det hydrostatiske trykket nederst i brønnen er høyere enn formasjonstrykket i det nederste laget seksjonen bores i.

Disse to forholdene avgjør i stor grad hvor dyp en seksjonen skal være. En seksjon kan bores gjennom mange geologiske lag. Dersom formasjonsstyrken i neste lag er svakere, eller det er en type formasjon som krever en annen type borevæske, for eksempel leirholdig formasjon som må behandles mot svelling, da må casingprogrammet utarbeides med hensyn til dette.

Når det bores brønner fra flytende installasjoner, legges det ut en guide base på havbunnen før boringen starter. Det er en ramme som har åpninger der brønnen skal bores. Posisjoneringen av gudiebase må være nøyaktig, og det brukes GPS posisjoneringssystemer for å få den på riktig plass.

En guidebase kan ha plass for én eller flere brønner. Fra en flytende installasjon bores åpningshullet for conductor casingen med pilotbit og hullåpner. Conductoren med brønnhodehuset og surface casing med brønnhodet landes på havbunnen. Man sier at man har vått brønnhode.

Det er flere ulike metoder for å plassere conductoren fra en fast installasjon.

Conductoren kan bankes på plass i de løsere lagene på havbunnen. Når conductoren kommer til hardere formasjon, stopper bankingen, og conductoren kuttes i høyde med brønnhodedekket på installasjonen.

En annen metode er å spyle bort løs formasjon med kraftig trykk for så å sette conductor direkte. Denne metoden kalles jetting. Ettersom det ikke bores hull for conductoren, trenger man ikke å sementere den fast. Den står stødig der den er plassert.

Det er også mulig å bore hull for conductoren fra en fast installasjon.

Conductoren og surface casing går opp til brønnhodedekket på plattformen, der brønnhodehuset og brønnhodet blir installert. Man sier at man har tørt brønnhode.