Gruspakking i åpent hull
Å gruspakke en brønn vil si å plassere sand (grus) mellom hullet og sandfiltrene i brønnen. Kombinasjonen av gruspakking og filter i åpent hull er svært robust. Grusen utenfor skjermene reduserer faren for erosjon på filtrene fordi formasjonssanden støttes og holdes på plass av grusen. Denne løsningen brukes vanligvis når siktanalysene av formasjonssanden viser en spredning i størrelse som gjør det vanskelig å velge helt optimal lysåpning i filteret.
Sanden kalles grus (gravel), ikke fordi partiklene er store nok til å kalles grus, men fordi partiklene er relativt mye større enn sandkornene i formasjonssanden. Grusen er gjennomsnittlig seks ganger større enn middelstørrelsen i formasjonssanden.
Sanden er enten tatt ut av et sandtak (naturlig sand) eller produsert med bauxitt eller keramisk base (kunstig).
Den kunstige sanden kalles proppants på engelsk. Fordelen med denne typen er at partiklene er runde og veldig like i størrelse. De er også veldig holdbare og har stor styrke mot knusing. En annen fordel er at man kan velge hvor tunge proppantene skal være. Ulempen er at proppanter er dyre å produsere.
Den naturlige sanden som brukes, er kvarts, og hentes ut fra sandtak i USA. De vanligste typene er Brady (brun) og Ottawa (hvit). Ottawa-sanden er mindre i kornstørrelse enn Brady-sanden, men sterkere. Begge typene har naturlig avrundet sandkorn og passer godt til gruspakking. Fordelen med å bruke naturlig sand til gruspakking er prisen.
Sandkornene som kan brukes til gruspakking, må være runde i form. Jo rundere de er, desto bedre permeabilitet blir det i gruspakken.
Både kunstig og naturlig sand siktes og skilles i ulike sandkornstørrelser. Deretter blandes to ulike størrelser sammen for å oppnå maksimal sandkontroll med best mulig permeabilitet.
Bærevæsken heter slurry på engelsk. Oppgaven til bærevæsken er å bringe grusen til riktig sted i brønnen.
Grusen blandes i en væske, vanligvis brine, og pumpes inn i brønnen. Det hele pumpes ned innvendig i en borestreng eller et kveilerør. Nederst i brønnen kommer det ut gjennom en port slik at grusen lander på utsiden av filtrene. Væsken fortsetter gjennom filtrene og kommer ut av brønnen i ringrommet på utsiden av borestrengen
Historisk sett var gruspakking kun brukt i korte, vertikale brønner. Vanlig lengde lå rundt 40 meter. Væsken som fraktet grusen, var en viskøs saltvæske (HEC). Fordelen med viskøs bærevæske var at den kunne frakte høy konsentrasjon av grus, opp mot 1880 kg grus per kubikkmeter væske. Ulempen med gruspakking med viskøs væske var at det forårsaket høyt friksjonstrykk i brønnen, noe som virket mot formasjonen. Det kunne føre til at formasjonen sprakk og sanden gikk der det var enklest.
Viskøs bærevæske ble gradvis erstattet av lettflytende bærevæske på begynnelsen av 1990-tallet. Dette åpnet også mulighetene for å gruspakke lange, horisontale brønner. Den hittil lengste gruspakkede brønnen ble ferdigstilt i 2019 og er over 1300 meter lang.
Når gruspakking og screens skal kombineres i brønnen, gjøres dette i én operasjon. Screen liner kjøres inn og festes med packer i brønnen. Deretter pumpes grusen innvendig i arbeidsstrengen som ble brukt til å installere screen liner-en, gjennom en port og ut på utsiden av skjermene. Når gruspakkingen er avsluttet, trekkes arbeidsstrengen ut av brønnen. For å gjøre dette i én samlet operasjon må både screen liner-en og arbeidsstrengen bestå av spesialutstyr.
I den nederste enden av screen liner er det en washdown shoe. Det er et avrundet sluttstykke med hull og tilbakeslagsventil innvendig. Den ligner veldig på en casing shoe som brukes under installasjon av casing i brønnen. Denne gjør at man kan pumpe væske ut gjennom bunnen av BHA under innkjøring, for eksempel friksjonsreduserende væsker når man skal installere lange seksjoner i horisontale brønner.
Over skoen er det skjermer, blank pipe og isolasjonspakninger.
Over skjermene er det montert en gravel pack extension som har en åpning i siden. Den brukes til å føre grusen ut av arbeidsstrengen og ut på utsiden av skjermene i brønnen.
I toppen av screen liner er det en pakning som kalles gravel pack packer. Packeren fungerer på samme måte som produksjonspakningen og liner hanger packer, den ankrer og tetter ringrommet over skjermene. Alt dette utstyret vil bli stående igjen i brønnen som en del av kompletteringen.
Innvendig i screen liner er det en arbeidsstreng. Den er skrudd sammen med borerørene som brukes til å kjøre screen liner-en inn i brønnen.
Arbeidsstrengen består av en lang seksjon med rør som kalles washpipe. Rørene går helt ned til washdown shoe. Washpipe er som regel flush, det vil si at rørene ikke har økning i godstykkelse der gjengene er. Det gjør at OD og ID er uendret gjennom hele røret, og man kan bruke størst mulige rør på innsiden av screen liner. Rørene gjør det mulig å pumpe væske inn i brønnen under innkjøring av BHA.
Når gruspakkeoperasjonen starter, tar man returvæske fra gruspakkeoperasjonen gjennom skjermene og inn i wash pipe. Når washpipe stikker helt ned i skjermene, tvinger det væsken med grusen til å gå så langt ut til tåen i brønnen som mulig, før grusen stopper.
Over washpipen er det montert et spesialverktøy som heter crossover tool. Det brukes når grusen skal pumpes ut på utsiden av filtrene. Crossover tool-et består av utvendige pakningsringer (seal) og en sirkulasjonsport. I sirkulasjonsporten krysser væskene fra innsiden av borestrengen til utsiden av skjermene på vei ned i brønnen. Returvæsken krysses motsatt slik at den føres fra innsiden i wash pipe til utsiden av arbeidsstrengen i ringrommet på vei ut av brønnen. Crossover tool posisjoneres innvendig i seal bore i packeren i fasene i pumpeoperasjonen.
Når gruspakkeoperasjonen er ferdig, trekkes hele arbeidsstrengen ut av screen liner og ut av brønnen.
