Logging Shale Barrier before Well Abandonment

Når en oljebrønn har tjent sin hensikt så er det viktig at den er i en tilstand som hindrer utslipp av de gjenværende hydrokarbonene. Derfor krever norske myndigheter at minst tre barrierer skal installeres før brønnen forlates. Med dagens teknologi så bruker man 20-60 dager på å få disse barrierene på plass i en brønn og kostnadene ble i 2014 estimert til nesten 900 milliarder norske kroner for dette arbeidet på den norske sokkel. Og den norske stat må dekke 78 % av dette. Dersom man kan bruke skiferen som ligger rundt produksjonsrøret som en barriere kan man spare betydelig med tid (og penger) da man slipper en tidkrevende operasjon med å få fjernet produksjonsrøret. En av utfordringene man har er å få bekreftet at det er en barriere rundt produksjonsrøret. I dag bruker man akustikk til å måle hva som er utenfor røret, men tolkningen målingene er vanskelige og kan gi feil bilde av hva barriereegenskapene. I dette prosjektet har vi ønsket å skape en bedre forståelse av hva som påvirker de akustiske målingene slik at metode og tolkning kan forbedres. Dette har vi gjort ved å gjennomføre avanserte eksperimenter i laboratoriet med nedskalerte versjoner av et borehull. I disse testene brukte vi et akustisk verktøy utviklet i dette prosjektet og som tilsvarende en nedskalert versjon av det som brukes i dagens borehull og et nedskalert rør tilsvarende casing som brukes i felt. Numeriske simuleringer av eksperimentelt oppsett har gitt ytterligere innsikt i de akustiske loggemetodene som brukes i dag og sammen med analyse av eksperimentaldata har vi kommet frem til ny forståelse av mulige forbedringer i analyse og målemetoder som brukes i industrien i dag. Prosjektet har demonstrert at de ultrasoniske målemetodene brukt i felt kan nedskaleres og brukes i hull som er mindre enn 20 mm i diameter. Dette har gitt oss mulighet til å gjennomføre skiferbarriere eksperiment under virkelighetsnære spenninger og måle effekten på de akustiske loggene etterhvert som materialet rundt røret endrer seg. Flere eksperimenter har nå blitt gjennomført der skiferen har dannet en barriere under realistiske feltbetingelser. Kontinuerlige ultrasoniske målinger gjennom røret viser endringer som funksjon av tid og kvalitet på barrieren og samtidig så måles det også hvor tett barrieren er mot strømning av væske langs røret. Sammen gir dette et nytt og unikt bilde av sammenhengen mellom målemetodene vi har og kvaliteten på skiferbarrieren. Disse resultatene vil sette oss i bedre stand til å forstå de målingene som utføres og til å velge riktig slik at vi kan redusere de kostnadene som vil komme når vi en gang skal forlate oljeproduksjonen utenfor Norge.

The project has contributed to the general understanding of cement bond log response to fluid, heavy fluid and solids in the annulus. Special contribution has been to the understanding on how a creeping shale/potential shale barrier may affect the cement bond logs. This has the potential of improving the interpretation of field cement bond logs and make the operator better to identify possible barriers with the cost reduction that may give. A special experimental facility has been developed in this project to perform cement bond logging under field-like conditions. This facility has the potential to be used to study many field-relevant scenarios where the cement bond logs may be difficult to interpret. This includes testing field shales for log response, settled baryte from muds, and top of cement identification. The test facility will be used in a follow up project "Shale Barrier Toolbox" sponsored by RCN and several operators.

This project aims at improving shale-bond logging interpretation. This will be done by performing laboratory experiments on hollow cylinder shale samples with acoustic logging in a cased hole, permeability measurement in the annulus and stress and pressure control of the sample and hole. The acoustic logging tools to be applied in the experiments will be downscaled versions of standard cement bond logging tools, and hence the results obtained from these experiments can directly be compared to cement bond logs run in the field today. Numerical simulations tailored to study logging through casing will be used to design experiments, and to help interpret the measurements. In addition, a systematic feasibility study will be done on the potential for of using non-linear acoustics to quantify fracture densities in shale barriers, and improve seal-quality assessment.