Hydraulics Influx Tracking (HIT) – Real-time monitoring gas expansion while circulating out an influx

Bakgrunn Mer enn 50% av olje- og gas-ressursene på norsk sokkel er fremdeles unyttet, og boring av resterende brønner blir stadig vanskeligere. Utvikling av teknologi for bedre styring av boreprosessen er en av de viktigste redskapene for økt utvinning på norsk sokkel. Prosjektet vil løse fundamentale utfordringer knyttet til overvåkning av gass under kompliserte boreoperasjoner for å forhindre gass-utblåsninger fra å utfolde seg umerket. Spesielt vil prosjektet tette eksisterende gap i teknologi som begrenser sikkerheten ved boring i oppsprukne formasjoner i Barents havet, hvor tap av borevæske under boring kan skjule gass som samtidig strømmer inn i brønnen. Prosjektet går i hovedtrekk ut på å utnytte ny sensorteknologi, matematiske modeller og kunstig intelligens til å re-konstruere et bilde på hva som foregår nede i brønnen under boring. Oppsummering av prosjektresultater Det viktigste resultatet av Keldas tre-årige "Hydraulics Influx Tracking" industrielle forskningsprosjekt er et nytt rammeverk for monitorering av mudkolonnens integritet. Dette verktøyet er basert på ny forskning i bruk av ensemble metoder for å beregne nedihulls-tilstanden etter en tatt influks. Vi kan for eksempel beregne sanntidsestimater av sannsynligheten for at det er gass i systemet. Et viktig resultat av denne forskningen er muligheten til å skille mellom gass- og væskeinfluks i sanntid. Verktøyet vil videre kunne spore lokasjon og distribusjon av gas under sirkulasjon. Denne metoden kan også estimere injeksjonspunkt til en gass-influks, samt hvilken type gass influkset trolig består av. Dette oppnås ved å simulere tusenvis av parallelle scenarier og sammenlikne resultatet av disse med online målinger. Basert på denne type sporing kan vi også predikere i sanntid når gassen vil nå overflaten. Et videre resultat av HIT prosjektet er en ny versjon av Influx Management Envelope (IME) som er kompatibel med vårt plan- og konfigureringsverktøy LeidarPlan. Denne nye IME versjonen muliggjør influks-unntaksplanlegging basert på avansert hydraulikk og PVT modeller. Den nye IME-varianten har vært validert mot eksterne high-fidelity flerfase simulatorer. Vi har også utviklet en sanntidsversjon av IME, som muliggjør influks-håndtering i sanntid, ved å monitorere alvorlighetsgrad for en pågående influx. Ved å utnytte online målinger og oppdaterte brønn-data (geometri og veskeparametere) fra riggen, kan dette nye verktøyet oppdatere IME i sanntid. Dette verktøyet har blitt inkorporert i vår kommersielt tilgjengelige Leidar RT pakke og har mottatt mye interesse fra våre eksisterende kunder.

A new method for tracking a detected influx in the annulus has been developed during this project. The new algorithm can track an influx and follow it while it emerges along the wellbore to the surface. The concept can identify the gas type and distinguish gas from a non-compressible fluid (e.g. formation water). Furthermore, the influx's size and severity are determined, and information is aligned with the Influx Management Envelope (IME) in real-time. The system is still under development, and Kelda will continue to work on the concept and extension of its capabilities, i.e. to robustify the tracking algorithm and expand it to operate in conjunction with the Leidar pressure controller to circulate the gas out the surface safely.

More than 50% of the petroleum resources on the Norwegian continental shelf is still unused. Most simple wells are already drilled and drilling is becoming increasingly complex, either due to reduced drilling window in mature fields with depletion or injection for production support, or due to targeting reserves in more difficult reservoirs, such as high pressure, high temperature, extended reach, or karstified carbonate reservoirs. Developing improved technology for pressure control in drilling is therefore one of the most important measures for improved recovery on the Norwegian continental shelf. Currently, no technology exists that is capable of reliably monitoring the integrity of the mud barrier in case of gas expanding in the riser while drilling. This is a critical uncertainty when drilling in formations with losses, where a loss may mask gas displacing the mud column in the riser and compromising the integrity of the mud barrier. Tracking expansion of gas is key to distinguish gas expanding in annulus from simultaneous losses or influx while drilling, and is vital to be able to assess the integrity of the mud column. We will in this project solve fundamental challenges related to enable reliable real-time monitoring the integrity of the mud barrier in case of gas influx. This will result in new technology that will remove considerable uncertainty associated with the handling of well control incidents in drilling, which will be invaluable for HPHT (high pressure, high temperature) and deep water operations in order to prevent influx scenarios from escalating into severe incidents. In particular, the project will bridge the lack of technology for reliable monitoring gas migration when drilling in formations with losses, such as e.g. karstified carbonates.