Brønnseksjoner
En brønn deles inn i seksjoner. En seksjon tilsvarer en casing-dimensjon (ytre diameter). Det er vanlig med fem seksjoner i en brønn. Seksjonene har fått egne navn som reflekterer casing-typen og plasseringen i brønnen:
Conductor
Surface
Intermediate
Production
Reservoir
Dybdene for seksjonene er avhengige av formasjonen brønnen bores i. De to øverste seksjonene plasseres i formasjoner som normalt ikke har høyt trykk. Seksjonene bores derfor med sjøvann.
BOP installeres på toppen av den andre seksjonen (surface casing), og brønnen forlenges til overflaten med riser (stigerør). De neste seksjonene bores med borevæske (slam).
Seksjon 1 – conductor
Det første hullet kan være opp mot 36” i diameter (ca. 0,92 m). Seksjonen bores med et pilotbit. Det er en borekrone som er mindre enn målet for hulldimensjonen. Borekronen er ofte rundt 17 ½ ” OD.
Over borekronen er det montert en eller flere hullåpnere som har stigende dimensjon. Den øverste er 36” diameter. Dette gjøres for at borekronen ikke skal blir utsatt for ødeleggende belastninger. Både pilotbit og hullåpneren er roller cone bit.
De øverste lagene på havbunnen er løsmasse og løs bergart fra nyere geologisk tid. Den første seksjonen går vanligvis 50 til 150 meter ned i havbunnen. Det er veldig viktig at den første seksjonen holdes vertikal, siden den skal kobles opp til overflateutstyret og gi retning for videre boring. Litt avvik i begynnelsen kan medføre skjevt ventiltre og store avvik fra det endelige målet i brønnen.
I denne seksjonen brukes sjøvann som borevæske. Borekaks føres ut til havbunnen der det feies og spyles bort fra brønnområdet ved hjelp av en ROV. Etter endt boring av den første seksjonen spyles hullet godt. Deretter trekkes borestrengen ut.
Rørlengder med conductor-rør skrus sammen til en samlet conductor. På norsk kalles dette ledefôring.
Gjengene på rørene skal være gasstette. De trekkes til med momenttang, slik at de holder godt sammen. Conductorens ytre diameter er vanligvis 30″.
En sammenskrudd lengde med flere rør kalles assembly på fagspråket.
På toppen av det siste (øverste) casing-røret er det montert et brønnhodehus (wellhead housing), også kalt lavtrykkshus (low pressure housing). Brønnhodehuset fungerer som et fundament til brønnhodet (wellhead), som skal monteres på toppen av neste casing-seksjon.
Når alt er skrudd godt sammen, monteres et kjøreverktøy i toppen av conductoren, samt borerør som skal brukes til å senke det hele ned.
Etter hvert som rørene senkes ned i havet, må rørlengden etterfylles med væske. Casinger med stor dimensjon må etterfylles oftere på grunn av det store volumet.
Casinglengden etterfylles med sjøvann fra en slange på dekk. Dersom casing kjøres for dypt uten etterfylling, kan trykk på utsiden fra sjøen forårsake at casingen kollapser.
Conductoren senkes ned i hullet og henges i guidebasen som står på havbunnen.
Conductoren skal sementeres helt opp til havbunnen. I slike store dimensjoner benyttes vanligvis et rør som går innvendig i casingen (inner string) til å lede sementen til bunnen av casingen. Dette kalles stingermetoden.
Sementering av conductoren
Sementen pumpes gjennom borestrengen og i rør som er montert innvendig i casingen. Sementen føres ut av casingen og opp i rommet mellom casingen og brønnveggen. Tilbakeslagsventilen nederst i conductor hindrer sementen fra å komme tilbake til innsiden av casingen etter at den er pumpet ut på utsiden.
Vanligvis benyttes det lead-cement (ledesement) og tail-cement (halesement). Tail-sementen er tyngst og pumpes sist, slik at den blir stående nederst i annulus (ringrommet). Den støtter og hindrer at lead-sementen glir nedover mot bunnen av hullet, og den gir en sterkere sement rundt casing-skoen.
Etter at jobben er ferdig, frigjøres kjøreverktøyet fra conductoren. Det trekkes opp sammen med rørene som var montert innvendig i casingen. Når sementen er på plass, skal den herdes en tid før videre boring kan påbegynnes.
En trykktest (FIT) av formasjonen og sementen i forrige seksjon gjennomføres før det bores ut til neste seksjon. Dette gjelder for alle seksjonene.
Seksjon 2 – surface casing
Når conductoren er sementert fast, bores det ut gjennom sementen og bunnen av røret med en mindre dimensjon borekrone. Denne skal lage hullet for surface casingen (forankringsrøret).
Hullet som bores er vanligvis 26”, og surface casing er 20”. Surface casing går til dyp mellom 300 til 1200 meter.
Det bores som regel med roller cone bit. Borekronen kan være 17 ½” og hullåpneren 26” dersom man kjenner området godt, og det ikke er mistanke om grunn gass. Dersom det er fare for grunn gass, bores seksjonen med pilotbit (8 ½” til 9 ⅞”) og hullåpner som er opp til 26″ i borestrengen.
Også i denne seksjonen føres borekaks opp på utsiden av brønnen til havbunnen. Borekakset spyles vekk fra nærområdet ved hjelp av en ROV.
Rørene til surface casing skrus sammen og trekkes til med moment for at de skal være gasstette. Nederst i surface casing assembly er det en casing-sko av lignende type som i conductor-casingen. En rørlengde over casing-skoen er det montert en float collar som inneholder en eller to tilbakeslagsventiler. På grunn av tilbakeslagsventilen må også surface-casingen fylles fra overflaten under innkjøring.
På toppen av det øverste casing-røret er det montert et 18 ¾” brønnhode. Dette kalles høytrykkshuset (high pressure housing), og det landes i en landeskulder i brønnhodehuset øverst på conductoren. Brønnhodet skal fungere som forankringspunkt for BOP og for de neste casing-størrelsene i brønnen.
Surface-casingen kjøres inn i brønnen, og brønnhodet landes i brønnhodehuset (i toppen av conductor casing). Når røret er på plass, frigjøres kjørestrengen, og casingen sementeres ved hjelp av stingermetoden. Denne casingen sementeres også i hele lengden, altså helt opp til havbunnen.
På norsk sokkel ligger de fleste reservoarene så dypt at denne seksjonen vanligvis er vertikal. Et kjent unntak er Troll Olje, som ligger grunt og derfor har kick off point i surface casing på en del brønner.
Sikkerhetsmessig er det viktig at surface casing settes før man kommer ned til soner som kan inneholde gass. Dersom det er kjente soner med grunn gass, kan surface casing settes grunnere enn vanlig.
Montering av BOP på brønnhodet
De neste seksjonene som bores, kan ha trykk som er høyere enn hydrostatisk trykk. Derfor skal BOPen settes på brønnen før boringen fortsetter.
BOPen kjøres inn ved hjelp av stigerøret (riser) og monteres på toppen av brønnhodet. BOPen låses på brønnhodet med en standard kobling som passer til brønnhodet. Nå er brønnen et lukket sirkulasjonssystem der borevæsken med borekaks kan bringes opp til overflaten. I overflatesystemet renses borevæsken og brukes på ny.
BOPen må trykktestes. Dette gjøres ved at brønnen isoleres bort med en plugg eller en testeventil i BOPen. Deretter økes trykket over BOPen ved å pumpe væske ned i riseren. På denne måten sjekkes også riseren for lekkasje. En eventuell lekkasje oppdages raskt ved at trykkoppbyggingen ikke er som forventet.
Alle ventilene i BOPen skal også funksjonstestes. Etter godkjent testing kan testpluggen trekkes, og det er klart for videre boring.
I de to første seksjonene er det brukt sjøvann som borevæske. Nå danner riseren forbindelse fra havbunnen opp til riggen, og det bores videre med boreslam som er tilsatt vektmateriale for å øke densiteten. Vekten av slammet tilpasses trykket i formasjonen, og slammet blir nå primærbarrieren i brønnen, mens BOP og IBOP er sekundærbarrierer.
Seksjon 3 – intermediate casing
Intermediate-seksjonen er et midtstykke i casingprogrammet som brukes for å kunne plassere produksjonsseksjonen på riktig dyp. I denne seksjonen bores hullet med full størrelse på borekronen, som regel et 17 ½″ hull for 13 3/8″ intermediate casing. Borekronen som brukes er enten roller cone bit (for myk til middels hard formasjon) eller PDC-bit (til hard formasjon).
I denne seksjonen er det vanlig å starte vinkelbygging for avviksbrønner eller horisontale brønner. Nederst i borestrengen (Bottom Hole Assembly, BHA) monteres retningsboringsutstyr. Det vil si roterende styrbart system, MWD (måling under boring) og LWD (logging under boring). Seksjonen bores gjerne til 2–3000 meter målt dybde (MD), avhengig av hvor dypt toppen av reservoaret ligger.
Før borestrengen trekkes ut, sirkuleres brønnen ren. Deretter plasseres ren og stabil borevæske i hullet.
13 3/8″ intermediate casing kjøres inn i brønnen med en landestreng. En landestreng består av borerør til overflaten og verktøyet som brukes for å lande og feste casingen. Landeverktøyet har en frigjøringsmekanisme som aktiveres for å trekke landestrengen opp etter installasjon av casingen.
I toppen av det øverste casing-røret er det montert en casing hanger. Den er utformet slik at den passer til den innvendige profilen i brønnhodet. På utsiden av casing-hangeren er det en låsering som presses opp når hangeren settes ned i brønnhodet. Låseringen klemmes fast mellom brønnhodet og casing-hangeren.
På utsiden av casingen er det montert skrapere og sentralisatorer. Skrapene brukes til å løsne og redusere filterkaken.
Før sementeringen starter, pumpes det en vaskepille som fjerner borevæsken og mye av filterkaken i brønnen. Bak vaskepillen pumpes sementen.
Sementeringen skjer ved hjelp av to-pluggsmetoden. Nederst i landestrengen er det montert wiper-plugger som aktiviseres av sementpluggene. En plugg går foran sementen, og en går bak sementen. De skraper innsiden av casingen, slik at det ikke blir sement på rørveggen.
Det er ikke vanlig å sementere hele lengden til denne casingen. Minstekravet er at det skal sementeres opp til 200 meter over eventuelle permeable soner.
Etter at sementen er på plass bak casingen, skal sementen størkne og herde. Når intermediate casingen er sementert, kontrolleres sementkvaliteten med CBL (logg) på wireline.
På utsiden av casing-hangeren er det en tetningsring (metal to metal seal - m2m) som skal hindre lekkasje mellom brønnhodet og utsiden av casingen. Tetningen aktiviseres ved hjelp av en kile-ring som presses ned til m2m-ringen sitter klemt mellom brønnhodet og casingen. Tetningen settes etter at sementeringen er utført.
Metal-to-metal seal er en metallring som gir en tett forsegling som tåler høye trykk og temperaturer.
Seksjon 4 – production casing
Neste seksjon bores med en 12 ¼″ PDC borekrone. Denne seksjonen skal ta brønnen til toppen av reservoaret. Dypet varierer, men ligger ofte i området 2000 til 4500 meter MD. Det er vanlig å bore med PDC-bit ettersom formasjonene er hardere i dype lag.
Seksjonen sikres med 9 5/8″ production casing som henges av med casing-hengeren i brønnhodet. Det er et minimuskrav at production casing sementeres med en sementkolonne som går 200 meter over hydrokarbonførende lag. Casingen sementeres med to-plugg-metoden.
Produksjonspakningen (production packer) i kompletteringen plasseres i nedre del av production casing. Det er et krav i NORSOK at packeren skal stå i et område der det er sement bak casingen. Derfor må sementen plasseres slik at den dekker settedypet for produksjonspakningen som skal settes med produksjonsrøret innvendig i production casingen.
Reservoarseksjonen
Boring av reservoarseksjonen tar hensyn til reservoarets utbredelse og produktivitet. Detaljene om reservoarboring finner du i teksten produksjonsboring.