Brønnbaneplassering for produksjonsbrønner
En brønnbane (well path) er den «veien» som bores for at en brønn skal treffe målet i reservoaret (well target).
Letebrønner bores som regel som vertikale brønner. Slike brønner bores i helt nye områder der prognosene for formasjonsdyp og trykk kan være usikre, og det er derfor viktig å ha en enkel brønnbane. Lete- og avgrensningsbrønner brukes til å samle inn informasjon om reservoaret og formasjonene over reservoaret. Informasjonen brukes til planlegging og utforming av produksjons- og injeksjonsbrønner i feltet.
Produksjons- og injeksjonsbrønner skal produsere eller injisere i mange år. Strømningsratene i produksjonsbrønnene blir høye når brønnene har god kontakt med reservoaret. Brønnbanene i disse brønnene bores derfor slik at brønnene har lange reservoarseksjoner. Brønnbanene kan også legges slik at brønnene går gjennom flere forkastningsblokker og formasjoner i et reservoarer. I store reservoar brer brønnene seg utover som armene til en blekksprut. Dette er for at de skal dekke størst mulig areal.
Brønnbanen over reservoaret
Det er ikke bare reservoaret man styrer etter. Også formasjonslagene over reservoaret, som med en samlebetegnelse går under uttrykket «overburden», kan legge føringer for hvordan brønnbanen blir på vei til det endelige målet. For eksempel kan leire, sprekker, svak formasjon, eller spenningsforhold i noen formasjoner, være slik at man helst ikke har lyst til å bore unødig langt i disse lagene.
I noen tilfeller kan spenningsforhold i formasjoner påvirke brønnstabiliteten dersom det bores direkte gjennom området. Ved å legge brønnbanen i en annen vinkel gjennom dette området kan risikoen for at borehullet raser sammen reduseres. Slike vurderinger kan påvirke brønnbanen fram til reservoaret.
Brønnbanen i reservoaret
En brønnbane gjennom reservoaret konstrueres ut fra geologiske modeller som er utviklet fra informasjon fra seismikk og lete- og avgrensningsboring i området. Reservoaregenskapene, som reservoarutbredelse og høyde, formasjonskvalitet, strømningsevne og trykk, er også med på å legge føringer for brønnbanen. Noen reservoaregenskaper utnyttes best med flere middels lange avviksbrønner (Åsgard). Andre reservoaregenskaper utnyttes bedre dersom det legges lange, horisontale flergrensbrønner (lateraler) som i Troll olje feltet. Trollfeltet har noen av de mest avanserte brønnene som finnes. Mye av teknologien for horisontale brønner ble utviklet da den tynne oljesonen på Trollfeltet skulle produseres. De mest avanserte brønnene på Trollfeltet har syv forgreininger fra hovedløpet.
De fleste produksjons- og injeksjonsbrønnene på norsk sokkel er brønner med lange, tilnærmet horisontale seksjoner i reservoaret. Mange brønner er rundt fem tusen meter. En brønn på Gulltoppfeltet er 9910 meter lang.
Strømningsegenskapene til væsken i reservoaret påvirker også hvordan brønnbaner planlegges. Gass flyter lettere enn olje. Dette gjør at brønner som er ment å være gassprodusenter, ikke trenger like lange reservoarseksjoner som oljebrønner dersom egenskapene til formasjonen ellers er like.
Trykkstøtte til produksjonsbrønnen
Dersom det er ønskelig å produsere olje fra en oljesone med gass over og vann under, er det beste å bore horisontale flergrensbrønner i oljelaget. Ved å produsere oljen med redusert strømningshastighet utsettes gjennombrudd av gass og vann i brønnene.
Oljefelt uten gasskappe utnyttes best dersom brønnene plasseres horisontalt like under toppen av reservoaret. I tillegg kan det bores vanninjektorbrønner som kan gi trykkstøtte nedenfra. Dersom reservoaret har horisontale barrierer som hindrer trykkstøtte nedenfra, er det beste å bore vertikale brønnbaner både for produsent og injektor for å kunne trykke oljen i hvert lag inn mot produsenten.
Vertikale barrierer, som små eller store forkastninger, vil også være sterkt styrende for plassering av brønner. Vinkelen på reservoarbergarten betyr også noe for hvor brønner plasseres, alt etter hva som skal være drivkraften for produksjonen. I en hellende formasjonsstruktur (skråstilt forkastningsblokk) kan trykkstøtten skapes ved å injisere gass i høye områder og vann i lave områder.
Produksjonsbrønnene plasseres i midten dersom det skal injiseres både over og under. Dersom det brukes kun vann eller vanndriv, plasseres produksjonsbrønnen øverst i oljelaget. Dersom det kun brukes gassinjeksjon eller gasskappedriv, plasseres brønnen lavt i oljesonen.
Det vanskelige er ofte å finne et kompromiss mellom det å bore så fort, enkelt og økonomisk som mulig, og det å få en brønnbane som treffer målet. Det betyr at brønnen gir den effekten man ønsker i form av produksjon eller injeksjon.
Oppbygging av brønnbaner
Boreplanen beskriver brønnbanen med vinkel, horisontal og vertikal retning og dyp. Under boringen måles dette ved hjelp av MWD-utstyret, som er en del av BHA. I boreprogrammet beskrives BHA, som skal brukes for å bygge vinkel og holde retning for å få den planlagte brønnbanen.
Vertikal vinkelendring
Brønnen starter vertikalt i de øverste seksjonene, det oppgis som 0° avvik fra den vertikale retningen. Når BOP og riser er montert på brønnen, kan brønnen bores med en vinkel ut fra vertikalen.
Borestrengen utstyres med verktøy for å øke vinkelen ut fra vertikal retning.
Punktet der man starter å bygge vinkel og retning kalles Kickoff point (KOP). Det starter vanligvis i intermediate casingen, rundt 1200 meter TVD.
Når brønnen bores videre etter KOP, økes vinkelen med et bestemt antall grader, for eksempel 5° pr 30 meter, ned til en bestemt dybde som er fastsatt i boreprogrammet. Intervallet fra KOP til brønnen har fått ønsket vinkel kalles «bygge vinkel-seksjonen» (build section). Dersom vinkelen holdes konstant i neste seksjon, kalles seksjonen «hold section».
Videre kan vinkelen økes i en build section eller reduseres i en drop section. Vanligvis bores de lange horisontale brønnene på norsk sokkel med en avviksvinkel mindre enn 6° pr 30 meter. Dersom brønnen kommer opp til 88- 90° avvik, er det en horisontal brønn.
Dersom brønnen går opp til en vinkel som overskrider 90°, kalles den en U-form.
Dersom vinkelen holdes konstant til målet (target), kalles brønnen en J-brønn etter utformingen av brønnen.
Dersom vinkelen holdes til et nytt KOP for deretter å droppes, kalles brønnen en S-brønn etter utformingen.
De fleste produksjonsbrønnene på norsk sokkel er lange og går mer eller mindre horisontalt gjennom reservoarene. Troll-feltet er et godt eksempel på et felt som utnytter fordelene ved å bygge produksjonsbrønner horisontalt gjennom reservoaret. Der er det tynne lag med olje under store gassforekomster, som det tidligere ble slått fast var umulig å utvinne.
Horisontal retning
Brønnen startes der den skal kobles opp til produksjonsanlegget, mens målet kan ligge i alle himmelretninger derfra. Retningen måles i vinkelen mellom den geografiske nordpolen og aksen gjennom brønnen.
Noen brønner må gå i bue eller spiralform før de når fram til reservoaret, mens andre kan bores ned og frem i èn retning.
Både vinkelavvik og brønnretning logges og rapporteres til overflaten ved hjelp av MWD-utstyr (Measurement While Drilling) som plasseres i BHA.
Navnsetting av brønnbaner
Brønnene på norsk sokkel får et nummer som er laget ut fra en kode fra Oljedirektoratet. Koden inneholder opplysninger om hvor brønnen ligger (lokasjon), installasjon og brønnummer. I tillegg har koden opplysninger om det er hovedløp, sidesteg (sidetrack) eller lateral.
Som eksempel kan man se på en hovedbrønn på Troll Vest som heter 31/2 L-22:
- Tallet 31 forteller oss hvilken kvadrant i sokkelkartet vi befinner oss i.
- Tallet 2 forteller hvilken blokk i kvadranten brønnen er boret i.
- Bokstaven L identifiserer hvilken installasjon brønnen er knyttet opp mot.
- Tallet 22 er brønnummeret.
Oljebrønnene på Trollfeltet har ofte flere sidesteg som har flere forgreninger.
Sidesteg og forgreininger har egne koder:
- Første sidesteg får bokstaven A.
- Dersom sidesteget har forgreninger, settes en Y inn i navnet.
- Første forgrening får tallet 1.
- Dersom det er en havbunnsbrønn føyes H til koden til slutt.
I koden 31/2 L-22 AY1H betyr “A“ at dette er det første sidesteget i brønn 31/2 L-22.
Videre betyr “Y” at sidesteget har en eller flere forgreninger, “1” betyr at dette er første forgrening i sidesteget, og “H” betyr at dette er en havbunnsbrønn.