Leakage risk assessment for plugged and abandoned oil & gas wells

I de kommende tiårene vil tusenvis av brønner måtte plugges og forlates på norsk sokkel. Under forutsetning av at man bruker dagens praksis og teknologi til å utføre dette arbeidet, så representerer dette arbeidet en kostnad i størrelsesorden 400-500 milliarder NOK for operatørene og den norske staten. Ideelt sett så skal et design for plugging og forlating (P&A) av en brønn ha minst mulig lekkasjerisiko og på samme tid være så billig som mulig. Praksis i dag er å følge NORSOK D-010-standarden, altså en beste-praksis-tilnærming. En slik tilnærming sier ingenting om lekkasjerisikoen eller kvaliteten på en P&A-løsning, og det er derfor vanskelig å introdusere nye metoder og teknologier for P&A, da man ikke lett kan sammenlikne ny teknologi mot eksisterende teknologi. Dette prosjektet har som ambisjon å kunne gi et kvalitetsmål på en gitt P&A-løsning. Dette kvalitetsmålet vil være lekkasjerisikoen for en brønn som er plugget forlatt; sannsynligheten for at det vil lekke hydrokarboner fra brønnen i en gitt tidsperiode og hvilke lekkasjerater vi vil få gitt at brønnen lekker. Hvis vi klarer å kvantifisere dette vil man også være i stand til å se på kost/nytte-forholdet for ulike P&A-løsninger. Som en konsekvens av at lekkasjerater kan bli brukt til å si om en løsning er akseptabel eller ikke, vil prosjektet også se på prinsipper som bør legges til grunn for å etablere "akseptable lekkasjerater". Prosjektlaget er multidisiplinært og består av forskere fra IRIS, Sintef, UiS og Oklahoma State University, sammen med industrieksperter fra DrillWell. Ved å kombinere kompetanse på risikoanalyser, brønnteknologi, væskestrøm, materialteknikk, geologi og programvareutvikling skal man få sluttproduktet; et prototype programvareverktøy som istandgjør en P&A-ingeniør til å kvantifisere lekkasjerisikoen for en vilkårlig P&A-løsning.

Prosjektet har modnet en risikobasert tilnærming til P&A brønnbarrieredesign som et alternativ til en standardbasert tilnærming. Resultatene har blitt presentert i svært mange fora, blant annet for et mer generelt publikum under stand-up i Forskningsdagene 2017 og Plug & Abandonment Forum på Sola i 2018 med 500 deltagere. Myndighetene ved Petroleumstilsynet er godt informert om prosjektet og den konkrete tilnærmingen som er brukt. Det konkrete sluttproduktet er en brukervennlig programvare som er sendt ut til alle de deltagende selskapene og neste steg er å se i hvilken grad dette må tilpasses for å møte de ulike selskapene sine behov. Dersom flere selskaper tar det i bruk vil det åpne for at man i mange tilfeller kan bruke en risikobasert tilnærming framfor NORSOK D-010. Konsekvensen er at man sparer betydelige beløp på å finne løsninger som er tilpasset brønnen, men også at det er transparent hvorfor man velger en gitt løsning.

In the coming decades, thousands of wells will have to be plugged and abandoned (P&A) on the Norwegian Continental Shelf (NCS). With today's technologies and practices, this represents an estimated accumulated cost in the range 400-500 billion NOK for the operators and the Norwegian state. P&A well design performed on the NCS today follows a best practice approach. Such an approach does not say anything about the quality of a P&A solution in terms of its hydrocarbon sealing capabilities in the long-term, thus making it challenging to introduce alternative P&A well design and technologies. This project aims to enable the operators to put a quality measure on any given P&A well design. The quality measure proposed is the P&A leakage risk, where leakage risk means the following: the probability of P&A well leakage in the long-term and the corresponding consequences in terms of leakage flow rates from the well. The project will also try to define principles for "acceptable leakage risk". In order to be able to quantify the leakage risk, this project will need competency from various disciplines. This is reflected in the various work packages, which includes reliability analysis of P&A well barrier elements, estimation of the well status prior to P&A by means of all available well data, forecasting of future pressures in the well vicinity and flow modelling for leakage scenarios. All models will be integrated in a prototype software tool in order to help the industry to quickly take the project results into use. Real data and test cases will be provided by the five industry partners involved in the project. The project will be executed by personnel from the research partners IRIS, SINTEF, UiS, and OKSTATE (USA). One Post-Doc fellow will be educated through this project. Scientific results obtained will be disseminated through presentations at international conferences, proceedings and international journals.