Research and Development of Downhole High Power (Ultra)Sonic Technologies and Applications

Badger Explorer ASA med partnere har forsket på og utviklet teknologi for generering av kraftige høyfrekvent vibrering under nedihulls forhold for bruk i Badger Explorer´s banebrytende løsning for et billigere og mer miljøvennlig alternativ til dagens leteborring. Vibrering kan endre oppførselen til flere materialer, og spesielt de materialene som består av små partikler i kombinasjon med væske. Barn lærer dette når de vrikker på tærne for å synke ned i sanden på stranden, eller når de rister en sukkerbøsse for å få plass til mer sukker. Industrielt brukes kraftig høyfrekvent vibrering ved, og like over, menneskets hørsels område for å f.eks få pulver og miksturer til å flyte lettere, å oppnå ønsket tetthet for keramikk eller tabletter samt å være en katalysator for kjemiske reaksjoner. Denne type vibrering blir betegnet som High Power (Ultra)Sound eller HP(U)S. HP(U)S´ens evne til å få miksturer til å flyte lettere samt å øket tettheten på en effektiv måte er av spesiell interesse for oss. Badger Explorer´s verktøy opererer ved å grave seg selv inn i undergrunnen, transportere borekaks gjennom verktøyet opp til toppen av verktøyet hvor borekaksen blir omformet fra løs materiale til en solid plugg ved bruk av en kompaktor. HP(U)S beregnet for nedihulls forhold vil hjelpe Badger Explorer å øke effektiviteten og kvaliteten på både borre- og kompaktor operasjonene. I dette programmet har vi forsket på og utviklet teknologi for generering av HP(U)S vibrering under høy temperatur og høy trykks forhold ved å fremstille og testet fire prototyper samt et femte design. I tillegg utførte vi tester og undersøkelser ang hvordan HP(U)S vibrering endrer oppførselen til utvalgte materialer. Dette ga oss viktig vitenskapelig kunnskap. HP(U)S har flere positive effekter innen industrien som å være en katalysator for kjemiske reaksjoner, sveising og øke flyteevnen til tykke væsker som f.eks transport av olje. Prosjektets resultater og kunnskapen rundt HP(U)S ´ens effekt under høy temperatur og høy trykks forhold gir oss tro på såkalte spin-off muligheter for teknologien utenom Badger Explorers visjon og mål.

This project aims to perform the research and development necessary to realize the application of High Power (Ultra)Sound downhole, and in particular, for the Badger Explorer concept. The Badger Explorer is a tool that provides an alternative to explorat ion drilling and logging. It advances through the subsurface by drilling, transporting cuttings to the rear of the tool, and compacting them into a solid plug. Excess cuttings are injected into the formation. A cable connected to the surface is spooled ou t from within the tool and embedded in the plug as the tool advances. The Badger records petrophysical logs of the formations encountered and relays this data to the surface. Implementing the Badger Concept is challenging. Drilling is hindered by the la ck of available fluid for bit cleaning, compaction by the high forces required to compress the cuttings back to near-original density, and injection by the rheology of the cuttings mixture. Altering the behavior of materials encountered during subsurfac e operations so that they flow, compact, and weaken in targeted manners would be of benefit to the Badger Explorer and the petroleum industry in general. Such capabilities would enhance electric drilling, slurry fracture injection, zonal isolation, and co mpaction processes. High-Power (Ultra)Sonic vibrations have the ability to accomplish these types of changes (e.g. Ensminger and Bond, 2010). This has been confirmed by in-house experiments. This project aims to bring this type of HP(U)S technology downho le. It will research and develop HP(U)S technology for downhole conditions, use physical experiments to characterize how HP(U)S influences formation materials under these conditions, and utilize the knowledge gained to develop example applications for the Badger Explorer.