Fagstoff

Test av formasjonsstyrke (boresimulator)

Formasjonen vi borar i, har ei øvre grense for kor mykje trykk ho toler. Vi må teste kor høgt trykk vi kan tilføre brønnen ved boring og brønnarbeid. I simulatoren får du øve på praktisk gjennomføring av leak off test (LOT).

Ein brønn blir tilført trykk til formasjonen sprekk. Illustrasjon. — Test av formasjonsstyrken.

Simulatorøving

I denne simulatorøvinga skal du lære korleis ein leak off test (LOT) blir gjennomført. Du lærer òg korleis du kan berekne kor høgt trykk formasjonen toler. Trykkgrensa blir brukt til å berekne kva som er det maksimale trykket vi kan tillate i ringrommet på overflata (MAASP) utan at brønnen blir ustabil. Verdien kan òg brukast til å berekne kor tung borevæske vi kan bruke før neste casing må setjast.

Kvifor testar vi formasjonsstyrken?

Formasjonen vi borar gjennom, har ei øvre grense for kor mykje trykk han toler. Dersom formasjonen blir utsett for høgare trykk enn grensa, kan han sprekke slik at væske frå brønnen lek ut i formasjonen.

Når vi borar eller kompletterer ein brønn, vil handlingane våre påverke trykket i brønnen. Formasjonen i dei områda som ikkje er fôra med casing, blir utsette for det trykket vi tilfører brønnen. For å unngå at formasjonen sprekk og gjer brønnen ustabil, må vi vite kva som er grenseverdien for formasjonen. Det finn vi ved å gjennomføre ein trykktest av formasjonen kvar gong vi borar oss ut gjennom ein casing. Vi tek ein ny test kvar gong ein casing er sett i brønnen.

Informasjonen frå ein LOT blir brukt når vi borar, og ved komplettering av brønnen.

Klargjering før testen

Når vi har sett og sementert casingen, borar vi ut gjennom casing-skoen og cirka 3–5 meter inn i formasjonen. Deretter blir væska sirkulert i brønnen, slik at restar av casing, borekaks og sement blir førte opp til overflata. Til slutt tek vi ei prøve for å stadfeste densiteten på væska som er i brønnen.

Vi trekkjer borestrengen nokre meter opp frå botnen av holet og er klare for LOT.

Før vi gjennomfører testen, må vi ha klar ein tabell der vi kan notere trykkutviklinga undervegs, og eit ruteark der vi kan teikne inn ein graf over trykkutviklinga.

Gjennomføring av formasjonstesten

Ei svært forenkla skisse av ein brønn viser korleis brønnen er stengd av før formasjonen skal trykktestast (LOT). Illustrasjon. — Brønnen blir stengd før testen.

Ventilane i manifoldane på overflata må stå i rett posisjon. Når vi skal teste formasjonen, må vi stengje brønnen i ringrommet, slik at tilført trykk verkar mot formasjonen. Vi stengjer altså både ein ventil i BOP, vanlegvis annular preventer, og choke-ventilen i choke-manifolden.

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

Trykkutviklinga er nesten rettlinja (lineær) så lenge formasjonen toler trykkutviklinga.

Trykket stig til formasjonen begynner å gi etter (leke). Først utvidar formasjonen seg litt, og det kan sjå ut som ei utflating i trykkstigninga. Når formasjonen begynner å leke, flatar trykkstigninga heilt ut, og dersom vi held fram med å trykkje opp, vil formasjonen sprekke heilt, slik at trykket fell.

Ein formasjonsintegritetstest (FIT) testar formasjonen utan å gå så langt at han begynner å leke. Då testar vi formasjonen til eit førehandsbestemt trykk. Vi stoppar nesten når vi har oppnådd det naudsynte trykket. Då har vi fått stadfesta at formasjonen toler det trykket som er naudsynt for vidare boring fram til neste casing skal installerast. FIT bruker vi når vi borar i kjende område, mens LOT blir brukt i ukjende eller lite kjende formasjonar.

To grafar er teikna i eit koordinatsystem. X-aksen viser volum (slag), og y-aksen viser trykk. Ein grøn graf for lekkasjetrykk stig jamt og lineært, mens ein raud graf for fraktureringstrykk følgjer lekkasjetrykket eit stykke, før han flatar ut. Illustrasjon. — Trykkutvikling ved formasjonstrykktest (LOT)

Målingane kan vi bruke til å rekne ut kor høg trykkgrense vi skal forhalde oss til i brønnen før vi må setje neste casing. For å unngå problem vil vi alltid halde oss under grenseverdien.

Prosedyre for simulatorøvinga

Viktig

Dette er ei simulatorøving som utelèt nokre av stega i ein operasjonell prosedyre.

Informasjon om brønnen

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

Viktige formlar
Beskriving	Formel
hydrostatisk trykk	Phyd = d ∙ g ∙ h
botnholstrykket (PLOT)	PBH = Phyd + Ptopp
maksimalt botnholstrykk rekna om til densitet (Ed)	d = PBH/(g ∙ h)
maksimalt tillate trykk i ringrommet på overflata	MAASP = PLOT/(g ∙ h)
ny MAASP	MAASP2 = (dmax − d2) ∙ g ∙ h

Ordforklaringar

MAASP: Maximum Allowed Annular Surface Pressure (det høgaste trykket som kan tillatast på overflata i returen)
LOT: Leak Off Test (trykktest av formasjonsstyrken)
Ed: Equivalent density (trykk uttrykt som ein verdi i eigenvekt i væska)

1. Test av formasjonsstyrken (LOT)

Still inn ventilane på standpipe-manifold for pumping m/sementpumpa.
Still inn choke-manifold med stengd ventil.
Steng BOP.
Start sementpumpa, og køyr med ca. 20 SPM.
Noter i tabellen korleis trykket stig. Om du reknar ut differansen undervegs, vil du tydeleg sjå utviklinga.
Når formasjonen begynner å svikte, lek noko av væska ut i formasjonen, og vi ser det som ei utflating i trykkutviklinga.

Tabell for måling og friksjon
Tal slag (kvart femte slag)	Trykk (bar)	Differanse (utvikling)
0	0
5
10

Når formasjonen sprekk, fell trykket. Stopp pumpa. Noter det høgaste trykket som blei registrert.
Trykket begynner å søkke. Observer trykkutjamninga.
Noter slutt-trykket.

2. Plotting av graf

Rutenettdiagram for trykkutvikling. Illustrasjon. — Rutenettdiagram for trykkutvikling

Plott trykkutviklinga frå tabellen inn i eit rutenettdiagram.
X-aksen er antalet slag, og Y-aksen er trykk.
Trekk ein strek gjennom punkta.
Legg ein linjal inntil grafen og finn ut ved kva for eit trykk formasjonen begynte å leke.

3. Utrekning og forståing

Bruk lekkasjetrykket til å rekne ut lekkasjetrykket til formasjonen (PLOT).
Rekn ut kor høgt trykk vi kan ha i ringrommet på overflata (MAASP) når vi går over til boreaktivitet.
Gjer om lekkasjetrykket til ekvivalent slamdensitet (Ed).
Vi borar vidare til 2 200 meters djup og endrar slamdensiteten til 1,30 SG. Kva er no MAASP?

Refleksjon

Etter øvinga kan de diskutere saman og svare på desse spørsmåla:

Etter at formasjonen sprakk, stoppa vi pumpa og observerte at trykket sokk. Trykkfallet flata ut og stoppa på eit lågare nivå. Kva er viktig med slutt-trykket?
Kvifor er det viktig å halde seg under den trykkgrensa vi har berekna som MAASP?

Øvinga kan skrivast ut frå dette dokumentet:

Simulatorøving LOT(PDF)