Perforeringssekvensen

Avfyringen skjer når et signal er sendt til avfyringshodet. Signalet kan være elektrisk gjennom en leder eller et hydraulisk trykk som tilføres i brønnen eller borestrengen. Hydraulisk utløsning er mest brukt. Avfyringshodet antenner detonator-lunten som brenner med ekstrem hastighet (opp mot 7000 m/s) ned gjennom kanonene til bunnen av BHA.

Når lunten brenner forbi hver shaped charge, avfyres ladningen som er rettet mot brønnveggen. Det er et poeng at selve perforeringssekvensen er gjennomført i løpet av brøkdelen av et sekund. Det er altså ikke ett og ett skudd, alle hullene skytes «samtidig».

Når eksplosivet i hylsen antennes, dannes det en konsentrert jetstråle som trenger gjennom rørets stål, liner, sement og inn i formasjonen.

Lengden på perforeringene inn i reservoaret bestemmes av hvor mye sprengstoff som er lagt inn i sprengladningene, linertykkelsen, sementstyrke og formasjonstyrken i reservoaret. Det er også forskjell på dybden i perforeringene dersom kanonene ikke er sentrert i brønnen. De lengste skuddene går rundt 0,75–1 meter inn i formasjonen, men kortere om det velges big-hole-skudd.

Jetstrålen bærer også med seg deler av den ytre hylsen som holdt sprengstoffet på plass i koppen. Noen hylser er laget slik at de forstøves i eksplosjonen, mens andre kan skape en klump av metall i perforeringskanalen i formasjonen. Klumpen som dannes, er liten og vil ikke stoppe oljestrømmen, men den kan skape redusert produktivitet.

Perforeringsprosessen skaper en formasjonsskade på grunn av kreftene som trykker på formasjonen. Dette gjør at permeabiliteten og oljeproduksjonen bli redusert. Det arbeides mye med å utvikle løsninger og prosedyrer slik at formasjonsskaden blir minst mulig.

Det er viktig å bekrefte at perforeringen ble utført før kanonene trekkes ut. Ved TCP (kanoner på borestreng) er det vanligvis vibrasjoner i borestrengen på overflaten. Ved å holde en hånd på borestrengen merker man at perforeringen utføres. Ved avfyring på wireline og coiled tubing ser man utslag på vektindikatoren idet kanonene avfyres.

Det er også mulig å observere væskenivået i brønnen. Fordi kanonene har atmosfærisk trykk, det vil si at de er tomme, vil de bli fylt med brønnvæske etter detonering. Væskenivået synker inntil alle kanonene er fylt med brønnvæske, og volumet tilsvarer kanonlengden.

En tredje observasjonsmulighet er å sjekke om brønnen slipper inn væske fra formasjonen, men det forutsetter at det er, eller skapes, underbalanse i brønnen. En perforeringsjobb er definert som høy risiko siden det blir brukt eksplosiver. Selv om en avfyring er registrert på boredekk, er det ikke sikkert at alle sprengladningene har gått av. Det iverksettes derfor alltid særlige sikkerhetstiltak og prosedyrer for å trekke perforeringskanoner ut av brønnen etter jobben.

Det er viktig å renske opp en brønn etter en perforeringsjobb. Når sprengladningene er avfyrt, blir kanonene deformert, og det frigjøres partikler fra stål og sement (debris). Så mye som mulig av dette bør fjernes raskt slik at det ikke blir sittende fast i perforeringskanalene inne i formasjonen eller i brønnen. Slike partikler kan redusere oljeraten og medføre at utstyr i brønnen ikke fungerer.

Perforeringen kan skje i over- eller underbalanse. Overbalanse betyr at trykket i brønnen er høyere enn trykket i reservoaret. Ved underbalanse er trykket i brønnen lavere enn trykket i reservoaret. Trykket i brønnen reguleres av tettheten på brønnvæsken.

Ved perforering i underbalanse vil væske fra reservoaret strømme inn i brønnen umiddelbart etter at perforeringskanonen er avfyrt. Mye av partiklene følger da med væskestrømmen fra reservoaret. Dette anses som en god opprensking av perforeringskanalene.

Dersom perforeringen blir gjort i overbalanse, starter ikke oljeproduksjonen med det samme. Perforeringene kan likevel renskes gjennom borestrengen eller coiled tubing-en, men det blir kun ved at man sirkulerer brønnvæske forbi perforeringene. Strømmen fra reservoaret starter først etter at en lettere kompletteringsvæske er sirkulert inn i brønnen.

Perforeringskanoner montert i bunnen av produksjonsstrengen

I noen tilfeller blir perforeringskanonene montert direkte på selve produksjonsrøret (tubing). Denne løsningen brukes når kompletteringen avsluttes på flere brønner (batch completion) og kobles opp mot en installasjon i ettertid. Kanonene som henger under produksjonsrøret, kan ikke trekkes opp etter perforeringen på grunn av størrelsen. De kan monteres med en automatisk frigjøringsmekanisme som dropper kanonene etter avfyring.

Det må derfor være plass i brønnen nedenfor perforeringsintervallet slik at perforeringskanonen kan slippes/skyves ned i denne delen av brønnen etter at perforeringen er utført. Det gir fri tilgang gjennom produksjonsrøret til den perforerte reservoarseksjonen under.

Perforering ved bruk av vannstråle gjennom dyse

En alternativ måte å perforere en brønn på er ved hjelp av høyrate-spyling gjennom dyser. Metoden er en form for kutting med vannstråle og heter abrasive perforating på engelsk. I denne metoden brukes ikke sprengstoff. I stedet blir væske pumpet med høy rate gjennom et verktøy som har dyseåpning mot brønnveggen. Vannstrålen kutter seg inn gjennom fôringsrør eller liner. Væsken kan inneholde harde partikler som for eksempel sand, som kalles jettesand.

Perforeringer dannes ved at dysen peker på samme punkt i brønnen i 10 til 20 minutter samtidig som det pumpes væske med høy hastighet ut av dysen. Da dannes det hull i brønnveggen. Dysen fokuserer væskestrømmen mot ståloverflaten og sliper bort stål, sement og formasjon. I tillegg til å erodere hull i rørveggen slites selve dysen ved bruk og må skiftes med jevne mellomrom. Avstanden mellom brønnveggen og dysen er viktig for å oppnå ønsket resultat.

Det er en stor fordel at man kan perforere uten å ta eksplosiver om bord. En annen fordel er at denne metoden passer mye bedre til jobber der man kun skal peforere noen få hull. Det er også mulig å følge på med frakturering av formasjonen ved å pumpe sand og væske med høyt trykk mot formasjonen til den sprekker.

Ulempen ved denne metoden er den forholdsvis lange tiden som trengs for å lage en perforering, særlig dersom det skal lages flere perforeringer. Jobben gjøres på coiled tubing, og mengden av utstyr som kreves for å kunne pumpe, drepe og rense brønnen, er enorm. Metoden er foreløpig ikke brukt mye på norsk sokkel.