Back to search

NAERINGSPH-Nærings-phd

Økt sikkerhet i dype brønner - Ultralyd for å differensiere fluider og faste materialer bak stålrør

Alternative title: Increased safety in deep wells - Ultrasound to differentiate fluids and solid materials behind steel pipes

Awarded: NOK 1.6 mill.

Project Manager:

Project Number:

312786

Application Type:

Project Period:

2020 - 2023

Funding received from:

Location:

The main objective of the doctoral thesis is the processing of field data from deep-sea wells, where the Ph.D. candidate will work on testing and developing new algorithms that will significantly improve the identification and verification of cementation as a secure barrier to CO2 storage. The results will answer whether there is a solid material or a fluid behind the steel pipe. The research project will focus on algorithm development in an iterative process using well data, numerical modeling, and laboratory work. A good contribution to achieving the two-degree objective of the Paris Agreement is to store CO2 in natural porous reservoirs deep down the ground. Fortunately, there are several types of cap rocks in Norway and on the Norwegian continental shelf, but because the reservoirs are deep in the ground, you have to drill deep wells where you pump CO2 down and store it in the porous formation. In the well, a steel tube will be inserted to prevent fluid in the surrounding formation from leaking into the wellbore. Therefore, it is crucial that the space behind the pipe is filled with cement by creating an impermeable plug, and this is verified by using ultrasound measurements. The theory behind the verification is extremely complex and new methods are needed to process the measurement results from the well. The proposed solution will provide far better verification than existing alternatives. If you can not verify the cementing job, you have to drill a new very costly side step. Alternatively, if misinterpreted and the annulus are not sealed, the consequences can be enormous in terms of environmental damage and financial costs. So far the research has resulted in a method that can both determine if the annulus material is solid or not, and if it is solid determine the pressure wave velocity of the annulus material. Since different solids are characterized partly by their pressure wave velocity the method can help determine what solid is present in the annulus.

Det voksende tidspresset for å nå togradersmålet bestemt i Paris-avtalen i 2015 har bidratt til økt søkelys på håndtering av CO2. En mulig løsning er å lagre CO2 i naturlige porøse reservoarer dypt nede i bakken, men da er man nødt til å ha en impermeabel takbergart dekkende over reservoaret. Heldigvis finnes det flere typer takbergarter i Norge og på norsk sokkel, hvor de fleste gruppene faller under betegnelsen skifer. Gitt at en takbergart dekker og hindrer C02 i reservoaret i å strømme opp til overflaten, vil det fortsatt være en kritisk vei gassen kan mitigere; opp selve brønnen. I brønnen boret ned til reservoaret vil det bli satt et stålrør for å forhindre fluider fra omliggende formasjon å lekke ut, men fordi stålrøret ikke fyller hele hullet, vil det oppstå et tomrom mot formasjonen som man kaller ringrommet. Derfor, enkelt forklart, vil sement bli pumpet ned i røret og skviset ut på baksiden for å fylle ringrommet. Det er helt essensielt at sementen fyller ringrommet og lager en ugjennomtrengelig plugg. Derfor er man nødt til å identifisere og verifisere at sementen har festet seg i yttersiden av røret. Dette gjør man ved å bruke ultralyd, en praksis som er godt implementert, men som også stadig utvikler seg. Om man ikke kan verifisere sementeringsjobben, blir det raskt store utgifter om man må bore et sidesteg. Alternativt, hvis man tolker feil og ringrommet ikke er forseglet, kan konsekvensene bli enorme med tanke på miljøskader og økonomiske utgifter. Prosjektet vil benytte Lamb-bølger i analysene, en type platebølger, som man eksiterer inne i røret og måler ved en eller flere mottagere. Det vil bli gjennomført numeriske simuleringer, laboratoriemålinger og feltstudier hvor man prosesserer på Lamb-bølgen for å bedre kunne adskille om brønnen er tett, hvor sistnevnte, feltstudier, vil bli lagt mest vekt på.

Funding scheme:

NAERINGSPH-Nærings-phd