Brønndreping

Primærbarrieren i en brønn under bore- og brønnaktivitet er væsken som står i brønnen. Brønnen er derfor alltid fylt med væske før den settes i produksjon. I borefasen er det boreslam, og i kompletteringsfasen er det kompletteringsvæske. Et samlebegrep for alle typer væske i brønnen er «brønnvæske».

Væskens densitet og høyde

Brønnvæsken skal ha en densitet (egenvekt) som gjør at væsken virker som mottrykk mot formasjonstrykket i den delen av brønnen som ikke er fôret med casing (det åpne hullet). Dersom densiteten er for lav, eller nivået (høyden) på væsken er for lavt, kan brønnen komme i ubalanse, slik at formasjonsvæsken kommer inn i brønnen. Det kalles et kick.

En ubalanse kan oppstå i brønnen mens vi borer, kompletterer eller driver med brønnvedlikehold. Tripping av borestrengen kan føre til at brønnen blir ustabil. Føring av utstyr opp og ned i brønnen kan skape trykkubalanse mot formasjonen, som et resultat av swab (sugeeffekt) eller surge (skyveeffekt). Det er ofte årsaken til at det oppstår ubalanse og kommer brønnspark (kick) inn i brønnen.

Kick oppdager vi som en økning i volumet i brønnen. Vi registrerer på overflata at det renner væske ut på utløpet av brønnen (flow line) uten at vi har tilført brønnen væske, eller at det kommer mer væske ut av brønnen enn det vi sirkulerer inn. Det ekstra volumet er gass eller væske fra formasjonen. Når vi oppdager dette, er det viktig å handle raskt. Vi må stenge brønnen slik at vi får begrenset utstrømningen og opprettholdt kontrollen.

Når det oppstår kick, må brønnen stenges slik at vi ikke sirkulerer olje og gass opp til overflata. Det betyr at alle brønnaktiviteter skal avsluttes, og brønnen skal stenges med ventiler i BOP og innvendig i borestrengen med iBOP eller kelly.

Det er vanlig å stenge annular-ventilen i BOP fordi den kan stenge rundt rør av alle dimensjoner, også tool jointen-en (gjengeboksen) på borerørene. Deretter kan borestrengen heves noe opp i brønnen slik at det er mulig å stenge en ram-ventil rundt borerøret. Dersom det ikke er borestreng i brønnen, kan blindventilen i BOP-en stenges med en gang.

En brønn i ubalanse er et risikomoment for menneskene og installasjonen som er over brønnen, og for det ytre miljøet. Derfor er det et krav i aktivitetsforskriften om at en tapt barriere skal gjenopprettes før brønnaktiviteten kan fortsette.

Det finnes flere ulike metoder for å gjenvinne brønnkontroll. Det kalles brønndrepemetoder fordi man stopper den levende delen i brønnen: innstrømningen av formasjonsvæske.

Det er viktig å velge drepemetode etter hvor borestrengen står i brønnen, og etter om det er gass eller olje som har kommet inn i brønnen.

Uten borestreng til bunnen i brønnen

Noen ganger er det slik at borestrengen står et stykke opp fra bunnen i brønnen idet situasjonen oppstår, eller at det ikke er borestreng i hullet i det hele tatt. En slik situasjon kan forekomme mens man skifter komponenter i borestrengen (tripping), eller under klargjøring for neste steg i boreoperasjonen. Da er det ingen mulighet for å pumpe noe gjennom borestrengen, og brønnen må derfor drepes gjennom choke line og kill line på BOP.

Bullheading går ut på å pumpe væske inn i toppen av brønnen og fortrenge hele kicket tilbake til formasjonen der det kom fra. Metoden kan brukes med og uten borestreng i hullet, og den kan brukes på produserende brønner og på brønner som er under boring eller komplettering. Bullheading brukes ikke på gassbrønner, fordi gassen er vanskelig å holde samlet under væsken som pumpes inn i brønnen.

Med borestreng til bunnen i brønnen

Dersom det står borerør helt til bunnen av brønnen, kan brønnen drepes med sirkulasjon. Da står valget mellom vente-og-veie-metoden og drillers metode.

Drillers metode er vanligst i bruk i de fleste situasjoner, men vi bruker vente-og-veie-metoden dersom brønnen har en horisontal seksjon, fordi vi da pumper ned drepevæske fra starten av drepeoperasjonen. Drillers metode er omtalt i en egen artikkel.

Vente-og-veie-metoden starter med beregninger av trykk og volum. Deretter veier vi opp drepevæsken og pumper den inn i brønnen for å sirkulere ut brønnsparket. Ved bruk av denne metoden går drepeoperasjonen noe raskere.

Det operasjonelle programmet (drilling operations programme – DOP) beskriver hvilken drepemetode som skal være førstevalget. Men boreren, assisterende boresjef og boresjefen må beslutte hvilken metode som er den beste å bruke i et gitt tilfelle. Det er ofte situasjonsbetinget hvilken metode som blir brukt. Ofte handler det om hvilken metode som gir best kontroll.

I forbindelse med bore- og brønnaktiviteter skal det alltid utarbeides et kill sheet (drepeskjema). Det inneholder informasjon om brønnens dyp, lengde og innvendige diameter, og densiteten på væsken som er i brønnen.

Skjemaet oppdateres med den siste målte trykkverdien fra friksjonstesten, SCR (slow circulating rate pressure test). SCR sjekkes jevnlig i forbindelse med boring ettersom friksjonen i brønnen endrer seg med brønnens lengde og hvilket boreslam som brukes.

Kill sheet skal alltid være tilgjengelig og oppdatert, men brukes kun dersom det oppstår et kick. Da noterer man innestengt brønntrykk i skjemaet. Informasjonen i drepeskjemaet brukes til å beregne ny væskedensitet og start- og slutt-sirkulasjonstrykk for drepeoperasjonen, hvor mange slag det vil ta å sirkulere ett ringromsvolum, og hvor mange slag det vil ta å sirkulere ett borestrengsvolum.

Før man starter drepeoperasjonen, er det viktig at alle involverte i operasjonen har en samtale (tool box talk – TBT). Alle må vite hva som skal gjøres, og til hvilken tid. I mange kicksituasjoner jobbes det med særdeles høye trykk. Det er derfor viktig at alle som ikke er involvert i operasjonen, holder seg borte fra boredekket, og at boredekket er totalt avsperret. Dette skal også informeres om over høyttalere (PA-anlegget).

Boreselskapene har klare retningslinjer for hvordan de skal håndtere brønnkontroll.

Underveis kan det oppstå situasjoner som gjør at alt må stoppe helt opp, alt må stenges, og nye vurderinger må gjøres. Det teoretiske er bare et utgangspunkt for hvordan man skal gripe fatt i en brønnsparksituasjon. Man trener på situasjoner i boresimulatorer, og offshore kjører man kick-drill med jevne mellomrom. En kick-drill er en øvelse der mannskapet skal øve på oppgavene som er nødvendig for en drepeoperasjon i ulike situasjoner.

Et brønnspark forsvinner ikke av seg selv; det må ut av brønnen. Når brønnen stenges på grunn av brønnspark, antar vi at innstrømningen skjedde i bunnen av brønnen. Dersom vi ikke gjør noe med den stengte brønnen, stiger formasjonsvæsken på utsiden av borerørene opp mot toppen av brønnen på grunn av densitetsforskjellen mellom borevæsken og kicket.

Det betyr at væske eller gass som har et trykk som tilsvarer formasjonstrykket fra det dypet kicket kom fra, samler seg under den stengte BOP-en. Da kan situasjonen bli alvorlig når trykket skal slippes ut av brønnen. For å hindre en slik situasjon skal brønndrepeoperasjonen starte så raskt som mulig etter at kicket er påvist.

Det tar litt tid før trykkene stabiliserer seg. Det er fordi det samlede trykket i brønnen må bli så høyt at innstrømningen stanser. Når alt har stabilisert seg, er det mulig å lese av trykk på overflata.

Det er trykkfølere i rørsystemene som gir oss trykket på innsiden av borestrengen og på innsiden av ringrommet. For at vi skal kunne lese av trykket i ringrommet, må ventilene i chokeline nærmest BOP åpnes. Brønnen er likevel stengt ved choken i chokemanifolden. Trykkene leses alltid av på overflata, på standpipe-manifolden og på choke-manifolden. De samme avlesningene vises også på borerens panel.

Vi sier ofte at det er drillpipe-trykket (DP) og casing-trykket (CP). Det betyr trykket innvendig i borestrengen på overflata og trykket innvendig i ringrommet på overflata.

Trykket i en innestengt brønn kalles shut in well head pressure (SIWHP), og vi skiller mellom innestengt trykk i borerør (shut in drill pipe pressure, SIDPP) og innestengt trykk i ringrommet (shut in casing pressure, SICP).

Det innestengte trykket i borestrengen, SIDPP, viser hvor stor underbalansen var i brønnen. Denne verdien bruker vi til å beregne nødvendig densitet på væsken som skal pumpes inn og gi oss brønnkontroll (drepevæsken).

Formelen vi bruker, er slik:

$$ d_2 = d_1 + \frac{\mathrm{SIDPP}}{(g\times h)}$$

• d2 er densiteten på drepevæsken.
• d1 er densiteten på brønnvæsken som står i brønnen.
• SIDPP er trykket i borestrengen som er avlest på overflata.
• g er tyngdens akselerasjon.
• h er vertikal høyde til bunnen av brønnen.

Under utsirkulering er det ofte være ønskelig med en sikkerhetsmargin på trykket slik at bunnhullstrykket holdes litt høyere enn formasjonstrykket. Dette fungerer som en sikkerhet mot menneskelige og tekniske feil som kan oppstå. Vanlige feil er feiljustering på choke, for lav vekt på drepevæsken, avvik på manometrene og andre påvirkninger.

Friksjonen i ringrommet og ut gjennom choke-linja bidrar til trykk mot formasjonen. Friksjonstrykket kan typisk være 3–14 bar i et 3000 meter langt hull. Dersom brønnen tåler det, er det anbefalt med en ekstra margin på 6–7 bar. Til det brukes chokeventilen på chokemanifolden. Når den strupes, øker friksjonstrykket som virker mot bunnen av brønnen. Det brukes for å hindre at det oppstår nytt kick i brønnen.

Når sirkulasjonen skal startes for å sirkulere ut kicket, er det viktig at brønnen ikke kommer i underbalanse igjen. Derfor er det nødvendig å holde et minimumstrykk i borestrengen under oppstart. Start-trykket kalles initial circulating pressure, ICP.

ICP = SIDPP + SCR

Det enkleste er å starte pumpa før choken åpnes, slik at man når riktig trykk fra starten.

Når brønnen er fylt med drepevæsken, er den balansert. Det betyr at det hydrostatiske trykket av brønnvæsken er høyere enn trykket i formasjonen.

Brønnen kan åpnes opp igjen uten fare for innstrømning.