Tilbake til søkeresultatene

PETROMAKS2-Stort program petroleum

Shale Barrier Toolbox: Designing future wells for efficient completion and simpler P&A

Alternativ tittel: Verktøyboks for skifer som barriere: Planlegging av fremtidige brønner for effektiv komplettering og enklere P&A

Tildelt: kr 17,1 mill.

I millioner av år har norsk olje og gass ligget godt forseglet under kilometertykke lag av tett skifer. Dype oljebrønner gir oss tilgang til disse reservene, men brønnene kan også utgjøre mulige passasjer for ukontrollert lekkasje av hydrokarboner til overflata, med mindre brønnene er effektivt forseglet. En oljebrønn består enkelt sagt av et hull i bakken, foret med et stålrør (casing). Langs enkelte deler av brønnen blir gapet mellom casing og det omkringliggende berget fylt med sement, for å hindre lekkasje av olje og gass langs brønnen. Langs store deler av brønnen blir imidlertid dette gapet stående åpent når brønnen ferdigstilles. Vanligvis blir kritiske deler av dette gapet fylt med sement når brønnen skal plugges og forlates. Dette er imidlertid en tidkrevende og kostbar prosess. Erfaringer fra felten har vist at enkelte skiferbergarter har evne til å krype inn og tette dette gapet på egen hånd, og på den måten skape en "skiferbarriere" rundt brønnen. Hvis det skjer, representerer det store kostnadsbesparelser når brønnen skal plugges og forlates. Skifer er dessuten langt tettere enn sement, og mindre sårbar for forvitring. Det finnes foreløpig ingen veletablert metode for å prediktere hvorvidt en skiferbarriere vil bli etablert, og heller ikke for å framskynde dannelsen av en slik barriere dersom den ikke skjer av seg selv. Det er heller ikke trivielt å detektere slike barrierer, siden de ligger gjemt bak casingen. Dette prosjektet tar for seg disse utfordringene. Målet med prosjektet er å kunne utstyre operatørene med en verktøykasse for effektiv og permanent forsegling av oljebrønner ved bruk av skiferbarrierer. Prosjektarbeidet involverer både eksperimentelle og teoretiske studier for bedre forståelse av hvordan formasjonsspenninger, brønnbaner, sammensetning av boreslam etc. påvirker både dannelsen av skiferbarrierer og redskapene som brukes for å verifisere at de finnes. Kvaliteten på ulike formasjoner som potensielle skiferbarrierer skal også evalueres. I de 3 første årene av prosjektet har prosjektet målt petrofysiske og bergmekaniske verdier myke feltmateriale og dagbrudd skifer. Målingene inkluderer også tidsavhengig deformasjon (kryp) og klassifisering av forseglingsegenskaper fra barrieretester utviklet for å simulere realistisk barrieredannelse. Eksperimenter på skifer-aktivering med bruk av kjemiske tilsettinger i ringromsvæsken har blitt gjennomført og første forsøk på bruk av boreslam i ringrommet under barrieredannelse har gitt nyttig informasjon om hvordan forseglingsegenskapene påvirkes av væsken utenfor casing. Videre har det blitt gjennomført en grundig studie av trykk-testmetodene som brukes i felt i dag for å verifisere en barriere. Dette studiet ble sommeren 2020 publisert på konferanse. Prosjektet også hatt en stor aktivitet på 3D modellering av kryp rundt casing som har resultert i økt forståelse og verifisering av analytiske modeller. Det siste året har barriereforsøkene fortsatt og har i tillegg til å teste nye materialer gitt ny informasjon om effekt av trykkvariasjon og forskjellig mud i ringrom på forseglingsegenskaper. Dette har sammen numeriske kryp simuleringer vært med på å støtte utvikling av en analytisk modell for beregning av sannsynlighet for barrieredannelse, forseglingsegenskaper og trykket som skiferen kan belaste casing. Modellen (Toolbox) baserer seg på inngangsdata fra petrofysiske logger og data som operatørene ofte har tilgjengelig for sine felt. Toolbox modellen blir nå på slutten av året verifisert mot feltdata gjort tilgjengelig for prosjektet av deltakerne. Prosjektet er nå i en avsluttende fase der verifisering og rapportering er hovedaktiviteter. Men i tillegg utføres eksperimenter på nye feltmaterialer som prosjektet har fått for å utvide datagrunnlaget og forbedre Toolbox modellen.

Oil and gas wells constitute open passageways for hydrocarbons, from the perfectly sealed reservoirs to the free surface. The operators control flow within the wells, however there is a risk that the annulus between the casing and the rock may become undesired channels for leakage. Such leakage may represent a safety hazard as well as environmental problems and considerable costs for the operating company. In critical sections of a well, the annulus is filled with cement injected at the casing shoe, in order to provide proper sealing and avoid leakage outside the well. This procedure may leave long sections of the well un-cemented, which may provide leakage paths along the annulus through otherwise sealing formations. In a number of cases it has been observed that the surrounding shale creeps into the un-cemented annulus and eventually forms an efficient sealing barrier around the well. The mechanisms involved when a shale barrier is formed are currently under investigation, and active implementation of such barriers is therefore limited. However, active use of this technology has a huge environmental as well as economic potential. The main goal of this project is to contribute to reduction of climate gas emissions and environmental impact by providing scientifically based tools to optimize the use of shale barriers. This will be achieved through better assessment of the available means to control the mechanisms, construction of dedicated tools for decision-making support, and education of experts and training of petroleum engineers.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Aktivitet:

PETROMAKS2-Stort program petroleum