Måling og datainnsamling underveis i borefasen

Under boring er det veldig viktig å vite posisjonen på borekronen til enhver tid. Til dette kan en bruke MWD-utstyr. MWD står for Measurement While Drilling, som betyr måling under boring. MWD-utstyr måler helning (inklinasjon) og retning (asimut) i brønnbanen. Disse to målingene, sammen med målt dybde (MD) gjør at man finner den eksakte posisjonen til borekronen.

Dersom kursen må endres, må man vite hvilken retning oversiden av motoren peker mot; det kalles toolface. En tar vanligvis målinger under boring for hver 30. meter, men av og til opp til hver 100. meter. Det kalles «å ta en survey», som betyr at en får et datasett for retningsmåling som sendes til overflaten. Dette forstås som «real-time data». Man beregner brønnbanen og planlegger videre styring ut fra de siste målingene.

En MWD-pakke består av sensorer for retningsmålinger, som akselerometer som måler inklinasjon og toolface og magnetometer som måler asimut. Pakken inneholder også en datapakke som lagrer alle målepunktene i nedihullsminnet (memory data) med et spesifikt klokkeslett. Dataene sendes til overflaten ved hjelp av slampulser i borevæsken som er inni borestrengen.
I MWD-pakken må det også være en generator, som er en turbin som forsyner nedihullsenheten med strøm. Denne drives av borevæsken som pumpes ned inni borestrengen. Komponentene er montert i ikke-magnetiske vektrør.

For å måle inklinasjonen brukes som nevnt et akselerometer. Inklinasjon er brønnbanens vinkel i forhold til vertikal akse. Et akselerometer er avansert, men tåler de store belastningene utstyret blir utsatt for under boring. Det virker ved at en testmasse som bare kan flytte seg i en bestemt retning, holdes fast i en posisjon. Når utstyret er i brønnen, vil jordens gravitasjonskrefter prøve å flytte testmassen. Denne bevegelsen gir en ubalanse og det blir sendt strøm gjennom en coil (strømspole). Denne strømmen skaper en motsatt kraft, som balanserer ut den kraften som gravitasjonen virker med på massen. Dersom gravitasjonskreftene øker, må vi tilføre mer strøm for å holde massen på plass. Spenningsfallet over en kjent motstand gir oss derfor en direkte måling av gravitasjonskraften langs aksen av massen. Ut fra disse dataene kan man regne ut hullvinkelen.

Et magnetometer brukes for å måle asimut. Asimut angir brønnens retning fra geografisk nord, sett ovenfra. Asimut oppgis i grader, nord er 0°, øst er 90° osv.

Et magnetometer er en sensor som måler styrken på det magnetiske feltet på jorden langs faste akser. Det virker etter prinsippet som gjelder for en jernkjerne med en kabel snurret rundt. Dersom kjernen er plassert i et vekslende magnetisk felt, blir en magnetisk strøm konsentrert gjennom kjernen, og det blir generert strøm i kabelen. Strømstyrken avhenger av arealet av kjernen som blir eksponert for det magnetiske feltet. Dersom kjernen er plassert med 90° mot feltretningen, blir strømstyrken stor. Ettersom kjernen roteres, blir et mindre areal utsatt for det magnetiske feltet, og strømstyrken blir mindre. Ut fra data som registreres, kan hullretningen beregnes.

Det er viktig at rør og utstyr i nærheten av et magnetometer er av ikke-magnetisk materiale (non-mag). Dersom det ikke er mulig å unngå magnetisme som for eksempel fra en brønn i nærheten, brukes en gyro til å måle asimut. Et gyroskop består av en elektrisk motor som spinner et hjul i høy hastighet. Hjulet peker i en bestemt retning og vil beholde denne selv om borestrengen endrer retning. Hjulet blir et referansepunkt som gjør at en kan finne asimut.

Målt dybde (MD, measured depth) kan en vite på boredekk ved at alt utstyr som kjøres inn i brønnen måles og registreres. Det er også mulig å logge med wireline for å finne målt dybde i brønnen, men det krever ekstra tid og rigging av utstyr.

Utstyr som logger formasjonsegenskaper under boring kalles Logging while drilling (LWD). Det er typisk brukt i nedre del av brønnen (i og nær reservoaret), der man ønsker så mye informasjon som mulig, både om type formasjon og formasjonsvæske.

Logging under boring går ut på å montere måleinstrumenter i BHA for å måle forskjellige fysiske egenskaper i reservoarlagene eller væsken i reservoaret (olje, gass eller vann). Eksempler på slike egenskaper kan være naturlig radioaktivitet, tetthet i reservoarlagene, soniske bølger, elektrisk motstandsevne og temperatur.

Loggene ligger i et ikke-magnetisk vektrør og det er datamaskin- og transmitterenheten som overfører data. De vanligste loggene som hentes ut er gammastråling, resistivitetslogg, temperaturlogg, nøytron/densitetslogg og sonisk logg.

Gammastrålelogg måler naturlig stråling fra formasjonen og kan si noe om formasjonstype.
Resistivitetslogg måler elektrisk motstand og kan si noe om porøsitet og væsketype.
Nøytron/tetthetslogg sier noe om tetthet/porøsitet.
Sonisk logg måler lydbølgers hastighet og kan si noe om bergartstype.

LWD-pakken består utenom loggene av en datapakke som lagrer og prosesserer nedihullsdata, samt en transmitterenhet som overfører data mellom BHA og overflaten, slik at en kan få real-time data. Man kombinerer resultatene fra de ulike loggene for å gi en evaluering av formasjon og formasjonsvæske mens man borer.

Med LWD- verktøyet «Formation Pressure Tester» i BHA testes formasjonstrykket og permeabiliteten i sanntid.

Geostyring (geosteering) er å justere brønnbanen mens man borer, for å oppnå optimal brønnbane med tanke på produksjon eller injeksjon. Brønnbanen justeres ut fra den informasjonen man samler inn fra blant annet MWD og LWD. Det finnes utstyr på markedet som kan integreres i MWD/LWD-pakken, og som kan gjøre målinger som bidrar til boreoptimalisering underveis. På denne måten oppstår det færre boreproblemer og boreprosessen kan gå raskere.