Generelle retningslinjer for å unngå Stuck pipe

Transkript

1 3.0 UNNGÅ STUCK PIPE Generelle retningslinjer for å unngå Stuck pipe Det er en del grunnleggende praktiske ting som bore mannskapene må ta hensyn til under en boreoperasjon med tanke på Stuck pipe eksempelvis vil kan vi nevne noen punkter. God kommunikasjon med bekreftende tilbakemeldinger. Analyser av kaksen som kommer i retur fra hullet. Ved boring ut av foringsrørsko eller boring av sement i rottehullet må en unngå connection eller stop i pumpene, ream området flere ganger. MOP bergninger og datablad for borerørene skal være tilgjengelig i borehytten. Ha alltid tilgjengelig et borerør, det kan bli behov for utspacing. Prosedyrer for jaring skal være kjent. Begrensninger på overflateutstyret skal være kjent. Hovedprinsipper for boring Det er fire hovedfaktorer vi må ha kontroll på skal vi klare å bore en brønn: 1. Vi må holde formasjonsvæsker på plass i formasjonen. 2. Vi må ikke sprekke opp den formasjonen vi borer. 3. Vi må hindre at hullveggen faller inn på oss. 4. Vi må holde hullet så rent at vi kan kjøre borestrengen inn/ut, kjøre og sementere foringsrør. So simple yet so difficult! Rev NPS AS Side 23

2 Hvordan holde formasjonsvæsker på plass? Brønnkontroll er sikkerhet, og vil alltid ha den høyeste prioritet i våre operasjoner. Vi borer stort sett i områder hvor trykkforhold er kjent, og rent praktisk får vi brønnkontrollsituasjoner nesten bare i de tilfeller hvor vi opererer med liten overbalanse (for eksempel i depleterte reservoarer hvor det er stor fare for å miste sirkulasjon). I slike tilfeller er det viktig å unngå to ting: 1. Suge inn ( swabbe ) formasjonsvæske. 2. Sprekke opp formasjonen slik at slamnivået synker og vi mister den overbalansen vi har. Brønnkontrollsituasjoner må detekteres og håndteres korrekt. Det er derfor vi har egne trykkontrollkurs som skal sikre at vi har riktig kompetanse. Brønnkontroll vil ikke direkte håndteres i dette kurset, men det å forstå hva brønnen forteller oss er ekstremt viktig i alle situasjoner. Hvordan hindre at vi sprekker opp formasjonen? Klarer vi å holde det trykket som hullveggen ser lavere enn oppsprekkingstrykket får vi ikke problemer med tap. Det er tre ting som regulerer dette trykket: 1. Slamvekt. 2. Normale borebelastninger (ECD, stempeleffekt surge og swab) 3. Utilsiktede borebelastninger (avpakninger, pumpeoppstart i kald mud etc.) Nummer 1 er som oftest gitt. Nummer 2 kan vi regulere både i designfasen og på riggen. ECD styrer vi gjennom pumperate, slamegenskaper, borehastighet, borestrengskonfigurasjon, hullstørrelse, foringsrørprogram osv. Stempeleffekt styrer vi gjennom kontrollert trippehastighet. Nummer 3 er den vanskelige. Hvordan unngå avpakninger? Jo, man må for det første sørge for at hullet er rent og at det er stabilt. Har man derimot problemer må man kunne forutse dem og treffe de rette tiltak. Side 24 NPS AS Rev

3 Hvordan hindre at hullveggen faller inn på oss? Vi har alle erfart at man snakker om ustabilt hull. Lengre, mer krevende brønnkonfigurasjoner kombinert med endrede trykkforhold etter lang tids produksjon og injeksjon gjør at det blir vanskeligere å bore på mange felt fremover. Dette er bare noen få eksempler på det som er utfordringene fremover. Det er fire mulige årsaker til at hullveggen faller inn på oss: 1. Det er naturlig ustabilt, dvs. vi kan vanskelig påvirke hva som skjer. Vi mener at dette er sjeldent, men forkastningsaktivitet og lignende kan være mulige årsaker. 2. Uheldig brønndesign. Det kan f. eks være at foringsrør konfigurasjonen gir så små ringrom at friksjonstrykktapet (ECD, Equivalent Circulating Density) blir stort med fare for oppsprekking. Et annet eksempel er at formasjonslagenes helning og brønnvinkelen kommer i et ugunstig forhold. 3. Slamegenskaper er feil. Enten er boreslamtetthet feil eller så bruker vi galt slamsystem/ gale egenskaper. 4. Dårlig borepraksis. Som sagt er nummer 1 sjelden, nummer 2 & 3 bør man klare å fikse gjennom kunnskap og erfaring. Nummer 4 derimot er en variabel som kun dere ute på plattformene/riggene kan unngå. Hva mener vi med dårlig borepraksis med hensyn til ustabilitet. Vi sier at vi trenger en viss slamvekt for å holde hullveggen stabil. Dette er logisk. Slammet fungerer som en forskaling som presser mot hullveggen og hindrer den i å sige inn/rase. Slamvekten kan ikke være for høy. Er den det, risikerer vi å sprekke opp formasjonen. Rev NPS AS Side 25

4 Fra vi begynner å bore en seksjon til foringsrør er sementert vil hullveggen utsettes for både mekaniske belastninger fra borestrengen og trykkpulser overført fra borevæsken. Side 26 NPS AS Rev

5 Under tripping inn i hullet vil borestreng og BHA fungere som et stempel og formasjonen påføres ekstra trykk: Under boring sirkulerer vi og laster opp brønnen med kaks. Dette gir oss et ECD bidrag, vi øker det trykket hullveggen ser. Rev NPS AS Side 27

6 Når vi så tripper ut får vi en motsatt effekt. Borestreng og BHA vil fungere som et stempel og vi reduserer det trykket som hullveggen ser ( Swab ). Denne effekten kan være meget stor! Denne stadige forandringen mellom høyt og lavt trykk kan føre til ustabilitet i hullveggen. En analogi kan være bøyning av en ståltråd. Bøyer du den frem og tilbake nok ganger ryker den til slutt. Hullveggen vil se samme effekt, vi trykker opp og blør av gang etter gang og tilslutt faller hullveggen inn i hullet. Vi kan snakke om en utmatings effekt på hullveggen. Side 28 NPS AS Rev

7 Skulle vi i tillegg få problemer under boring av seksjonen vil alt forverres. For eksempel kan en BOM FAST situasjon føre til at vi virkelig må jobbe med borestrengen for å komme løs. Da påfører vi hullveggen enda større belastninger enn normalt ( surge & swab ) og vi kan ende opp med store hullstabilitetsproblemer. Hvordan holde hullet rent? Hullrensingen påvirkes av følgende faktorer: 1. Boreslammets ringromshastighet (pumperate, valg av drillpipe, hullstørrelse, foringsrør design osv.) 2. Boreslammets egenskaper 3. Vinkel på brønnen 4. Borekakset sin størrelse og egenvekt 5. Rotasjonshastighet på borestreng Faktorene 1,2 og 5 pleier vi tradisjonelt å maksimere for å få så god hullrensing som mulig. Ved å konsekvent maksimere disse parameterne vil en også øke belastningen på hullet både den hydrauliske og mekaniske belastningen. Vi har oversett at det er ønskelig å minimere de trykkforskjeller vi utsetter formasjonen for. ECD er en funksjon av hullstørrelse, pumperate og reologiske egenskaper på boreslammet. Det er derfor viktig at man har et forhold til når hullrensing er god nok. F.eks vil vi aldri kunne få et 24 og 17 ½ hull helt rent. Vi trenger heller ikke for eksempel 2300 lpm i et 8 ½ hull. Bruk beregninger og erfaring, ikke maksimer parametere for enhver pris! Det hjelper ikke med et rent hull dersom man mister retur eller skader formasjonen. Rev NPS AS Side 29

8 Strategi for god borepraksis Som vi har sett over må trykkforskjellene som formasjonen utsettes for minimeres. Samtidig må vi sikre at hullet holdes rent. Under operasjoner med åpent hull må vi alltid forholde oss til formasjonens oppsprekkingsgrense og poretrykket. Alle trykk vi påfører må ligge mellom disse to verdiene Dette er vårt operasjonsvindu. Ulempen er at vi ikke kjenner disse grensene eksakt. Oppsprekkingsgrensen er avhengig av mange variable (inklinasjon, nærhet til forkastninger, himmelretning osv.), det samme er ustabilitetsgrensen. Siden vi ikke kjenner grensene må vi minimere min og maks trykk som vi påfører formasjonen. Greier vi dette (og renser hullet) er det lite annet vi kan gjøre operasjonelt på riggen. Bruk bildet under videre i kurset og tenk på hvordan dette gapet varierer. Side 30 NPS AS Rev

9 Faktorer som påvirker kaks transport og hullrensing De viktigste faktorer som påvirker hullrensing er: Pumperate Borestrengsrotasjon Borestrengdesign Boreslam Brønndesign Borekaks Operasjonell praksis Generelt kan man si at man ved endringer i en av faktorene som styrer hullrensing, må kompensere med de andre faktorene for å opprettholde god hullrensing. I vertikale brønner og avviksbrønner med mindre enn 30 graders vinkel vil kaks transporteres i slamstrømmen. I avviksbrønner med over 30 graders hullvinkel vil det også dannes kaksbed på lavsiden av hullet. Tykkelsen på denne vil være relatert til totalsummen av faktorene som påvirker hullrensing. Kakset transporteres derfor både som en kaksbed og som partikler suspendert i slamstrømmen. Hovedårsakene til utilstrekkelig hullrensing er: For høy ROP. Feil i slam egenskapene. Utilstrekkelig sirkulasjonstid. For lav ringsromshastighet laminer/ turbulent. Ingen eller for lav rotasjonshastighet på borestreng. Pumperate Strømningstilstanden i brønnen/ringrommet er først og fremst en funksjon av pumperaten og strengrotasjon. Ved laminær strømning, strømmer laminær væskeskikt parallelt med hverandre i strømningsretningen i ulike hastigheter. Dette er den mest aktuelle strømningstilstanden under boring. Rev NPS AS Side 31

10 Ved turbulent strømning dannes virvelstrømmer vilkårlig i væskestrømmen. Dette prøver man typisk å oppnå under sementering hvor man ønsker å fjerne filterkake fra formasjonen og oppnå bedre sementbinding. Ved pluggstrømning strømmer væsken som en plugg i strømningsretningen med konstant hastighet over hele strømningsarealet. Transient strømning angir strømningsmønsteret til væsker i overgangen mellom to permanente strømningstilstander. Strømningshastigheten i ringrom ved en gitt pumperate er ikke konstant men varierer over arealet. I et skråbrønn med borestrengen eksentrisk plassert mot lavsida av hullet vil strømningshastigheten være størst i øvre del av hullet og lengst fra hullvegg/borestreng og lavest i nedre del av hullet og ved hullvegg/borestreng. Ref. figur til over. Forsøk viser at høyere pumperate gir bedre hullrensing i alle strømningstilstander. Hullrensing ved transport av kaks langs lavsiden av hullet krever lavere pumperate enn ved transport av kaks i full suspensjon. Side 32 NPS AS Rev

11 Pumperaten vil i praksis begrenses av pumpekapasitet (volum & trykk), maks rate gjennom nedihullsutstyr og ECD restriksjoner (ref. akseptabelt operasjonsvindu). Det vil si at man må kompensere ved hjelp av de andre faktorene som påvirker hullrensing. Pumperaten alene er normalt ikke tilstrekkelig til å besørge god hullrensing. Følgende tabell viser størrelsesorden på pumperater for å oppnå turbulent strømning. Hulldiameter Borestreng Slamtetthet PV (cp) YP (Pa) Pumperate /8 1, ½ 6 5/8 1, ¼ 6 5/8 1, ¼ 5 ½ 1, ½ 5 1, Borestreng Følgende borestreng parametere påvirker hullrensing: Diameter Rotasjonshastighet Posisjon BHA/ borkrone/ CBI (Cuttings Bed Impellers)/ EPDP (Enchanced Performance Drill Pipe) Rev NPS AS Side 33

12 Økt DP diameter gir: Større strømningsrate i ringrom ved konstant pumpetrykk (geometrisk effekt) Større pumperate ved konstant pumpetrykk grunnet redusert strømningsfriksjon i DP Når borestrengen roteres vil det på grunn av friksjon mellom slam og streng oppstå en roterende bevegelse i slammet. Denne bevegelsen på toppen av aksiell strømning vil gi forbedret kakstransport ved at kaks løftes ut av kaksbed. Den mekaniske bevegelsen av borestrengen vil også bidra til å løfte kaks fra lavsiden av hullet. I praksis ser man denne effekten best i brønner der man vekselvis styrer og roterer med en nedihulls motor. Kaksretur er betydelig mindre eller fraværende under styring enn under boring med full strengrotasjon. ECD vil øke fra styremodus til rotasjonsmodus grunnet slamrotasjon (ekstra friksjon) og økt innhold av kaks i slamstrømmen. Figuren nedenfor (t.v) viser strømningsprofil under rotasjon med 50 % eksentrisk borestreng (midt mellom hullsenter og lavsiden). Figuren nedenfor (t.h) viser strømningsprofil under styring uten rotasjon (borestreng på lavsiden av hullet). Side 34 NPS AS Rev

13 Hva som er optimal rotasjonshastighet for å sikre best mulig hullrensing har vært gjenstand for mye diskusjon. Noe av grunnen til dette er at det ikke er rotasjonshastighet alene som er avgjørende men summen av alle faktorene som påvirker hullrensingen. Generell industrierfaring indikerer god effekt for rotasjonshastighet 120 RPM + og liten/ingen effekt ved RPM under Det er også indiksjoner på at rotasjonshastigheter høyere enn RPM gir god tilleggseffekt. Det vil si at det til enhver tid er ønskelig med så høy rotasjonshastighet som mulig, en må ta hensyn til at rotasjonshastigheten er ECD drivende og må tilpasses operasjonsvinduet. Rev NPS AS Side 35

14 Boreslam Følgende slamparametere påvirker slammets hullrensingsevne: Tetthet Inhibitering Filteregenskaper Reologi Redusert tetthetsforskjell mellom kaks og slam gir bedre kakstransport for alle transporttilstander. Følgende figur angir forholdet mellom pumperate, slamtetthet og borerate i 8 ½ hullseksjon for å opprettholde samme grad av hullrensing. Utilstrekkelig inhibering av reaktiv/dispergerbar leire/skifer kan resultere i: Redusert kaksstørrelse Dårligere slamreologi (LGS oppbygging) Klebrig filterkake/hullvegg (mer friksjon) Hullutvasking (redusert strømningsrate) Ustabilt hull (økt kaksvolum) Side 36 NPS AS Rev

15 Utilstrekkelig filtreringskontroll og/eller dårlig filterkake kan forårsake: Ustabilt hull Stor friksjon mellom kaks og filterkake Slam med gode filterkakebyggende egenskaper (glatt, tynn filterkake) kan gi bedre hullrensing. Viskositet ved lave skjærhastigheter (3 & 6 RPM avlesninger) er beste praktiske reologi indikator på slammets hullrensingsevne. Høyere 3 & 6 avlesninger øker slammets hullrensingsevne forutsatt at total viskositet ikke øker. Øking av generell viskositet (PV / YP) kan forverre hullrensingsevnen ved at mer av slamstrømmen konsentreres langs oppsiden av hullet. Bruk av tynt slam vil gi samme ECD med høyere pumperate. Sammen med høy rotasjon vil dette gi god hullrensing. Husk på at reologi vanligvis måles ved 50 grader C. Slam tynnes ved økende temperatur mens økende trykk har motsatt effekt. Totaleffekten kan variere betydelig mellom ulike slamtyper. Det er derfor viktig å vite hvilke reologi egenskaper slammet har under aktuelle nedihullsbetingelser. Hullrensnings- og suspensjonsegenskapene til slam kan bestemmes mer presist ved å måle viskoelastiske egenskaper. Viskoelastiske slam har stor evne til å suspendere partikler. Konvensjonelle reologi målinger registrerer ikke viskoelastiske egenskaper. Baryttsig kan skape betydelige brønnproblemer både når det gjelder hullrensing og brønnkontroll. Potensialet for baryttsig er større i avviksbrønner enn i vertikale brønner med identisk slamreologi (Boycott effekt). Risiko for baryttsig er mest kritisk ved lave sirkulasjonsrater og statisk borestreng. Slamtetthet 1,6 1,8 sg er mer utsatt for baryttsig enn lavere/høyere tetthet. Emulsjonsslam (oljeslam) er mer utsatt for baryttsig enn vannbaserte slam. Tradisjonelle reologi parametere som PV, YP og gelstyrke korrelerer dårlig med målt baryttsig. Vær forsiktig med tynning av slam før kjøring og sementering av foringsrør. Rev NPS AS Side 37

16 Hovedpunkter for slam relatert til hullrensing: Høyere tetthet gir bedre hullrensing forutsatt at reologiske egenskaper hindrer baryttsig. Slammet må være kompatibelt med eksponert formasjon. Reologitiltak: - Fann 3 & 6 rpm avlesninger tilnærmet hulldiameter i tommer. - Tilnærmet konstant 600 rpm avlesning. - Fragil, ikke progressiv gelstyrke. - Måle/forbedre viskoelastiske egenskaper Reologi må opprettholdes for minst gunstige nedihullsforhold. Optimal reologi forutsetter kontroll med finstoffinnhold, spesielt for tunge slam. Brønndesign Følgende designparametere påvirker hullrensing: Hullvinkel Hulldiameter Hull-/seksjonslengde Dogleg (vinkeloppbygging/dropp) Variasjon i hulldiameter (overgang liner/casing) Krav til pumperate for hullrensing øker med økende hullvinkel opp til ca. 60 grader. For høyere hullvinkel vil krav til pumperate være konstant eller noe lavere. Kaksbed dannes lettere i store hulldimensjoner enn i små. Risiko for utrasing av kaksbed er stor for hullvinkler mellom 45 og 60 grader. Kaksbed i intervaller med over 60 grader hullvinkel er stabil. En problemstilling i slike situasjoner kan være: Side 38 NPS AS Rev

17 Knekkpunkter i brønnbanen er ugunstig for hullrensing spesielt i større hulldimensjoner. Vinkel og lengde på 17 ½ seksjon bør begrenses og vinkelendringer unngås (fortrinnsvis planlegges som tangent). Slam Følgende borekaks karakteristika influerer på hullrensing: Kaks størrelse Kaks form Tetthet Konsentrasjon (eks. ved ukontrollert ROP). I viskøst slam vil store kaks partikler transporteres lettere enn små partikler ved hullvinkel under grader uansett transportregime. For høyere hullvinkler vil små kaks partikler transporteres lettere enn store partikler. Det er lite konkluderende informasjon vedrørende kaksformens innvirkning på hullrensing. Kaks med lav tetthet transporteres lettere enn kaks med høy tetthet. Rev NPS AS Side 39

18 Minimum pumperate for transport av kaks øker med økende ROP spesielt ved transport av kaks i full suspensjon. God borepraksis tilsier at brønnen bør renses for kaks under boring. Det bør vurderes å senke ROP dersom hullrensing er utilfredsstillende. Jevn ROP er gunstig, ekstrem ROP etterfulgt av lang sirkulering er ugunstig. Unngå fines i store hulldimensjoner med relativt lav vinkel. ECD og hullrensing ECD påvirkes av de samme faktorer som påvirker kakstransport/ hullrensing og kan være en begrensning for å oppnå ønsket hullrensing. Dette gjelder spesielt i lange brønner og må integreres i planleggingsarbeidet. Nødvendige oppfølgingsverktøy for eksempel plotting av ECD mot dyp, slamreologi og borerate bør utarbeides. Det bør tilrettelegges for systematisk bruk av erfaringsdata. Generelt tiltar ECD effekten med minkende hulldimensjon og økende brønn-/seksjonslengde. I 17 ½ seksjonen har slamreologi og borerate moderat effekt på ECD. Øvrige faktorer har ingen/liten praktisk effekt. I 12 ¼ seksjonen har slamreologi stor effekt på ECD mens borerate og DP dimensjon har moderat effekt og øvrige faktorer liten praktisk effekt. I 8 ½ og 9 1/2 seksjonen har slamreologi meget stor effekt på ECD mens DP dimensjon har stor effekt og pumpe-/borerate moderat effekt. Som tidligere nevnt vil rotasjon av borestrengen i en brønn med kaksbed på lavsiden løfte kaks opp i slamstrømmen og øke ECD. Dette illustreres godt i eksempelet under, som viser hvilken effekt strengrotasjon har på ECD. Side 40 NPS AS Rev

19 Vær oppmerksom på at endringer i boreparametere som nevnt ovenfor kan kamuflere eller forsterke slike utslag. Bemerk at økt friksjon mellom borestreng og slam også bidrar til effekten. På grunn av at mange faktorer påvirker endringer i ECD er det trendene som er interessante. Økende ECD kan indikere dårlig hullrensing men en normal utvikling, ja til og med svakt avtakende ECD kan i realiteten varsle det samme. Det må derfor advares mot å vurdere hullrensingseffekt kun ut ifra ECD utvikling. Det er viktig å samle data fra mange brønner for å kalibrere ECD effekter mot reell hullrensing. I så måte er de enkle brønnene/seksjonene like viktige som lange høyvinkelbrønner. En bør etablere en strategi for hva en gjør ved avvikende ECD trend. Grad av avvik før iverksettelse av kontrollerende tiltak bør knyttes opp til erfaringsnivå og en samlet risikovurdering. Rev NPS AS Side 41

20 Drag Økende drag kan indikere at forholdene i hullet forverres, spesielt dersom man opplever at drag øker uten sirkulasjon (f.eks. ved connection kaksbed siger nedover økt tid for connection) og avtar når pumper startes uten rotasjon. Reaming kan også gi avtagende drag. Avtagende drag med rotasjon er normalt. Ta aksjon for å bedre forholdene før nivået blir uakseptabelt. Kjenn igjen signalene. Ta aksjon nå, det kan være din siste sjanse! Torque Økende torque kan indikere at forholdene i hullet forverres, spesielt dersom man ser forskjell på drag målingene med og uten sirkulasjon. Man bør se på om økningen er jevn eller plutselig, om det har vært formasjonsendringer, om bit kan være slitt eller om slammet kan ha feile parametere. Økende torque kan være første indikasjon på avpakning. Dette kan være et forvarsel! Borhastighet Ved dårlig hullrensing kan man forvente gradvis avtagende ROP med samme parametere, som følge av at energien tilgjengelig på bit reduseres og ringrommet overbelastes. Side 42 NPS AS Rev

21 Sirkulasjon Økning i pumpetrykk med samme rate kan indikere begynnende avpakning. Tilsvarende kan avtagende pumpetrykk med samme rate indikere utvasking i borestreng. Man må være bevisst på om man fortsatt kan rense hullet dersom overflateforhold krever at man reduserer pumperaten, f.eks. ved bortfall av en slampumpe. Det kan være tilstrekkelig å bruke sementpumpe som kompenserende tiltak over en kortere periode, men man kan likevel få en reduksjon i pumperaten. I slike tilfeller kan det være fornuftig å redusere ROP mens man har redusert pumperate og gjerne sirkulere hullet rent når full pumperate igjen er tilgjengelig. Forholdet mellom teoretisk bunn opp og faktisk bunn opp kan også gi en indikasjon på kvaliteten på hullrensing gjennom geologisk prøvetaking. Kommer prøvene for sent eller for tidlig, kan dette indikere hhv utvasking eller redusert hulldiameter pga kaks. Er prøvene fra et gitt intervall spredt utover, kan dette indikere ufullstendig hullrensing. Dersom man får kaks i pulser, kan dette tyde på at kaksdyner etablereres. Sirkulasjon vil også gi en kontinuerlig helseerklæring for slammet. Det er lite poeng i å lage hull dersom du ikke kan komme deg ut igjen! Rev NPS AS Side 43

22 Hullproblemer Dersom du opplever begynnende hullproblemer, må en ta aksjon. Cavings kan f.eks. indikere et begynnende hullstabilitets problem. Kan normalt fjernes ved å øke slamvekt, men ikke alltid, f.eks. ved mikrosprekker, forkastninger, knusningssoner og boring parallelt med lagdeling. Her er det viktig å implementere cavingslogg Finn ut hva som kan forverre situasjonen. Se på hvilke formasjoner som er igjen å bore. Vurder sannsynligheten for stuck pipe dersom du fortsetter å streve med mindre problemer. Analyser Ta utgangspunkt i at problemer ikke forsvinner av seg selv Ta preventive tiltak Bruk nødvendig tid til å implementere korrektive tiltak Kjenn igjen og analyser fakta Rollen Borer er første barriere mot dårlig hullrensing. Han er utførende og har oversikt over de fleste av faktorene som bidrar til god hullrensing, dvs: Pumperate Pumpetrykk Rotasjonsrate Torque Vektindikator ECD (fra slamlogger) Slamlogger kjenner egenskapene til bergartene og deres potensial for hullproblemer, selv om dårlig hullrensing i teorien kan oppstå i hvilken som helst formasjon. Side 44 NPS AS Rev

23 I tillegg til å følge trender i boreparameterne, overvåker slamlogger kontinuerlig følgende parametere: Kaksmengde produsert pr meter boret. Redusert ROP som følge av mindre vekt til bit. Trender i hullforhold relatert til BHA konfigurasjon, hullvinkel og litologi. Ringromshastigheter nødvendig for å rense hullet. Faktisk hullvolum for å bestemme nødvendig tid for å sirkulere hullet rent. Kakskarakteristikk, f.eks. cavings (hullstabilitet) og kvernet kaks (hullrensing). Eksempler på hva slamlogger bør sjekke ved ulike indikasjoner: Økende drag når streng beveges fra statisk. - Teoretisk mot faktisk hullvolum (karbid test, lag tid osv). - ROP før og etter connection/survey. - Litologi (problemformasjoner eksponert). - Ringromshastighet. - Filterkake (differensielt). - Overbalanse (differensielt). - Permeable formasjoner eksponert. Økende drag under tripping ut av hullet. - Se på tidligere tripper. Er det en trend som peker mot en mulig årsak. Er trenden økende? - Sjekk om lag tid er tatt hensyn til ved beregning av bunn opp. - Sjekk om shakere var rene før tripp. - Sjekk swab hastighet. - Sjekk litologi (key seating, doglegs, kanter). - Sjekk om tilstrekkelig tid ble brukt ved sirkulering av bunn opp. Økende torque under reaming ned. - Kan endringer i BHA konfigurasjon forklare dette? - Harde/myke lagdelinger. - Problemformasjoner. - Trender fra tidligere tripper. - Doglegs. Rev NPS AS Side 45

24 Økende torque under reaming opp. - Ringromshastighet under sirkulasjon. - ROP før tripp. - Var shakere rene før tripp? - Problemformasjoner Slam ingeniør Slam ingeniøren har ansvar for å holde slammet innenfor spesifikasjonene, identifisere problemer og foreslå tiltak. Han har også ansvar for slamlogistikk, rådgivning og rapportering. Inhibering og tetthet er de viktigste faktorene for å hindre problemer med hullstabilitet. Tetthet og filtertapskontroll er de viktigste for å hindre differensiell sticking og hullstabilitets problemer som følge av slaminvasjon. Reologien er viktigst for å hindre problemer med hullrensing (PV, YP, Fann, gel, osv). Reologien avtar med økende strømningsrate og temperatur. Avtagende reologi gir reduksjon i suspensjons- og bæreevnen av kaks og derved redusert hullrensing. For høy reologi gir økt surge og swab Problemer forårsaket av for høy gel styrke (10 min gel er beste indikator): - Høyere pumpetrykk for å brekke sirkulasjon. - Høyere pumpetrykk for å sirkulere. - Høyere surge og swab trykk. - Vanskeligere å fjerne solids. - Større gassopptak. En ulempe med oljebasert slam er at dette har lav gel styrke, som forårsaker utfelling av barytt. Ved indikasjoner på utilstrekkelig hullrensing, bør slam ingeniør se nøye på slamreologien. Er denne utenfor spesifikasjoner, bør man ta den tid som er nødvendig til å utbedre forholdet før videre boring. Boreleder, boresjef og boreingeniør Boreingeniør samler inn historiske, beregnete og faktiske data. Disse tolkes med støtte fra leverandører og interne ressurser og inkluderes i boreprogrammet. Side 46 NPS AS Rev

25 Boreprogrammet er grunnlaget for gjennomføringen av operasjonen. Skulle noen av forutsetningene i boreprogrammet være uriktige, vil det forekomme avvik som øker muligheten for hull problemer. Forutsetningene for boreprogrammet må være kjent av operativt personell, slik at det er mulig å identifisere avvik og rette opp disse. God borepraksis for hullrensing Sirkulasjon bør alltid opprettholdes lengst mulig ved koplinger/survey. Her er det viktig at man sirkulerer kuttings godt over BHA før pumpene stoppes. Strengen bør alltid holdes mest mulig i bevegelse i åpent hull. Reduser ROP eller avslutt boring dersom det oppstår pumpeproblemer. Overvåk og skriv ned dyp med høyere torque. Sirkuler hullet rent før boring i problemformasjon, særlig før innboring i forventet tapssone. Sirkuler hullet rent før og etter lengre styreintervall i sliding mode. Overvåk alltid shakere. Variasjoner i kaksvolum/ form over shakere skal alltid rapporteres. Vær oppmerksom på effekten av hullvinkel. Vær oppmerksom på risiko ved å sirkulere fra rottehull under casing. Vær forberedt på å begrense ROP for å oppnå god hullrensing. Etter kopling, start forsiktig rotasjon for å hjelpe til å brekke gel. Øk deretter pumperate gradvis til full rate, før stand beveges nedover. Oppretthold slamparametere. Oppretthold planlagte ringroms hastigheter. Sørg for at shakere er rene før tripp påbegynnes. Bruk den tid som er nødvendig og ikke begrens til bunn opp. Roter og resiproker streng under sirkulasjon. Vær oppmerksom på økende drag og hva dette kan bety. Rev NPS AS Side 47

26 Overvåk og noter dyp og størrelse på over pull. Ikke kjemp strengen inn eller ut av hullet. Vær tålmodig! Hvis mulig, bruk alltid sirkulasjon for å arbeide strengen gjennom trange seksjoner. Hvis problemet er relatert til kaks bør også RPM brukes. I utgangspunktet bør over pull begrenses til halve BHA vekten under jar. Swabbing indikerer trangt hull. Alltid ream minst tre siste singler til bunn etter trip inn. Minimaliser tid i åpent hull. Vit hvordan jar fungerer. Og kjenn jar og borestreng sine begrensinger. Problematikk På mange av våre installasjoner, og spesielt ved i depleterte reservoar har det vist seg at det ofte er i forbindelse med boring av seksjoner der det er små eller ingen forskjell mellom poretrykket og oppsprekkingstrykket vi får problemer knyttet til loss/gain. Hvorfor er det slik? Vi har sett at det kreves god planlegging av alle kontrollerbare parametere for gjennomføring av en slik operasjon. Det er også av stor viktighet at planlegging og prosedyrer følges lojalt opp. STRATEGI FOR GOD PRAKSIS: Følg prosedyre, optimaliser kontrollerbare parametere, ha kontroll over disse og unngå snarveier. Side 48 NPS AS Rev

27 Det store spørsmålet vil da være: Hva er kontrollerbare parametere? For å besvare dette enkelt er det forhold/situasjoner i brønnen som kan feile og som vi kan optimalisere. Eksempler på dette kan være: Optimalt slamsystem Optimale boreparametre Loss/gain problematikk (ballongeffekt) Optimalisert brønnbane Hullrensing Design av BHA Store variasjoner i hydrauliske belastninger Hva er typiske problemstillinger? Hullrensing er ikke god nok og dette fører til høye ECD verdier. Dårlig borepraksis fører til store spenn i belastningene på brønnen De prognoserte trykkurvene er ikke gode nok Brønnbanen er ikke optimal, det må ofte sendes signaler til nedi hulls utstyr (cycling), dette fører til unødvendige belastninger på brønnen. Dette er isolert sett forståelige årsaker til at vi får problemer under slike operasjoner, men det er ofte vanskelig å forstå hva som virkelig er problemet og hvorfor. For å illustrere dette har vi et eksempel på hvor fort det kan gå galt. Rev NPS AS Side 49

28 Info om Brønnen 8 ½ x 9 7/8 sidesteg fra Whipstock i 9 5/8 casing. Seksjonen ble boret i Shetland leire med 3D RSS assembly (Power Drive og underreamer). TD for seksjonen ble satt i sikker avstand før innboring i reservoaret. Interval: 2211 m MD ( m TVD) to 3401 m MD ( m TVD) Casing: 7 liner from mmd down to 3400 m MD / m TVD. Section 1190 m length: Inclination: Build from 44 to 92 Azimuth: Turning from 125,7 to 114 Mud: WBM Brønnen var et avansert sidesteg hvor en dyp KO var nødvendig for å unngå høyt trykk i topp Shetland. Samtidig var det nødvendig å planlegge brønnbanen slik at en ikke penetrerte det depleterte reservoaret. Boret seksjonen med reduserte boreparametere, og kontinuerlig tap/ gain problematikk (ballongeffekt). På TD etter vinkeloppbygging erfarte en ustabile forhold med tap/gain i Shetland formasjonen etter en pumpeoppstart MWD tool registrerte 3-5 punkter høyere ECD ved boring i forhold til sirkulering av bunn. En mulig årsak kan være at kaks har akkumulert mellom borkrone og hullåpner. Hva har skjedd her? En har klart å bore seksjonen med reduserte parametre og med en kontinuerlig Loss/gain problematikk. En pumpeoppstart på TD for seksjoner førte til at problemene økte og førte til at tapene økte. De økte loss problemene var sannsynligvis en kombinasjon av dårlig praksis og dårlig hullrensing. Side 50 NPS AS Rev

29 Hva kunne blitt gjort annerledes? 1. Seksjonen har en stor vinkelendring og dreiing av retning. Dette fører til hyppigere Cycling av Power drive, noe som påfører formasjonen store belastninger. Bedre planlegging? 2. Sørge for at pumpestart blir gjennomført i henhold til prosedyre og beste praksis. 3. Sørge for at brønnen hele tiden er så fri for kaks som overhodet mulig. Ingen snarveier! Muligens var dårlig planlegging bakenforliggende årsak til problemene. Men hadde man forstått sensitiviteten ville man vært mer oppmerksom og kommet ut av situasjonen uten problemer. Ofte opplever vi problemer i de krevende brønnene som vi borer, og da er det spesielt viktig at vi greier å tolke problemet og handle riktig, slik at vi kan leve med det! Dette tilfellet er tenkt (er det tenkt??), men som senere caser vil vise er dette ikke uvanlig. Det er de små ting som tar oss! Marginene kan være ekstremt små i mange av de brønnene vi borer, og greier vi ikke å tolke det brønnen forteller oss og treffe de rette tiltak kan vi miste hele seksjoner og av og til hele brønner. Rev NPS AS Side 51

30 Hullrensing I alle boreoperasjoner er skikkelig hullrensing en av de viktigste faktorene for en suksessfull gjennomføring av boreoperasjonen. For å få til optimal hullrensing er det viktig å etablere en god overvåking av kaks mengde som kommer ut av borehullet. Ved tvil om hullrensing er optimal bør det sirkuleres eventuell vurdere wipertrip. Rotasjonshastigheten bør være høyere enn 120 rpm for å få optimalt kaksløft. Helst bør rotasjonen være opp mot 180 RPM, ref kap 2 hullrensking). Pumperaten må til en hver tid være den maksimale, og vil ofte bli styrt av ECD begrensningen som er avtalt på forhånd. Det må være stor fokus på å unngå ECD peaker, dette for å unngå store belastninger på formasjonen. Det må brukes nødvendig tid til å rense hullet etter hvert som det bores. Det finnes ingen snarveier I seksjoner der poretrykk og oppsprekkingstrykk ligger nært hverandre er det av enda større viktighet at hullrensing gis stor oppmerksomhet. Brønnbane Brønnbanen bør legges slik at en er ferdig med styring før en går inn i trykkavlastet sone. Dette for å unngå setting av Powerdrive/Autotrack fordi dette vil medføre unødig cycling av pumper og dermed belaste formasjonen Dersom det allikevel må styres i trykkavlastet sone må operativt lag være forberedt på hvilke problemer som kan oppstå. Mye styring vil også føre til at brønnprofilen kan bli ugunstig mht. hullrensing, det er også lett å få uønskede dog legs som kan virke som oppsamlingspunkter for kaks. Side 52 NPS AS Rev

31 BHA BHA skal designes slik at: Det optimaliseres for best mulig hullrensking ved bruk av 3D roterende utstyr. Bruk av reamer bak 3D roterende utstyr bør vurderes der åpen hull seksjon er lang. Dette for å få minst mulig tillegg til ECD fra den åpne hull seksjonen. MWD tool må settes slik at en også kan nyttig gjøre seg ECD data selv ved lavere pumperater enn planlagt. Det må vurderes om ECD data skal prioriteres i overføringen av nedi hulls data fremfor logger. Dette kan gi begrensninger på ROP, men ved små marginer kan det være viktigere med parametre som kan være til hjelp i borefasen Prosedyrer Det bør utarbeides prosedyrer som omhandler god borepraksis. Disse bør inneholde prosedyre for pumpeoppstart, trippehastigheter, surveys og andre faktorer som vil påvirke formasjonen trykksmessig. Beredskapsplan Det bør utarbeides beredskapsplaner for å kunne håndtere tapt sirkulasjon eller innstrømning. Planen kan se ut som følger: Forutsetning: Det må være nok sement/kjemikalier ombord til å kunne plugge igjen åpent hull iht. krav. LCM materiale tilgjengelig for miksing. Ofte er det hensiktsmessig å ha en standard LCM pille klar i beredskap dersom faren for tap er stor. Mens denne pumpes og settes igjen i åpent hull kan andre piller, som for eksempel setter seg opp med temperatur mikses. Pre jobb møter avholdt med alle mannskaper Brønnkontrolløvelse avholdt med involvert personell. Rev NPS AS Side 53

32 Tapt sirkulasjon: Stopp pumpene, observer brønnen på tripptanken. Rotasjon i borestrengen opprettholdes med lav rotasjon. Dette for å hindre stuck pipe. Dersom tap, skal væskenivået i brønnen opprettholdes. Dersom det er behov for å fylle ringrommet med lettere væske skal primært basevæske for slammet brukes benyttes. En må påse at det hydrostatiske trykket i brønnen ikke kommer under formasjonens poretrykk. Operasjonell praksis ved tapt sirkulasjon: Fyll mud fra trip tank. Fyll basevæske inn killine. Sjekk mengde basevæske Regn ut trykket i formasjonen. Dersom det ikke er mulig å opprettholde noen sirkulasjon uten fullstendig tap skal det bestrebes å trekke borestrengen opp over tapssone/reservoar for å unngå å gå fast. Tapt sirkulasjonsmateriale forsøkes for å kurere tap. Dersom dette ikke er tilstrekkelig støpes reservoarseksjonen igjen med sement. Ved tapt sirkulasjon skal kontrollrom og plattformsjef kontaktes. Innstrømning av hydrokarboner i brønnen: Dersom en opplever innstrømning av hydrokarboner i brønnen (kick) skal brønnen umiddelbart stenges inn ihht prosedyre. Kontrollrom og plattformsjef varsles. Normalt vil en utsirkulering av brønnspark (Drillers metode) være den foretrukne metode. I dette tilfellet dersom en regner det som sannsynlig å gå på tapt sirkulasjon ved en utsirkulering av kick, bør en i stedet vurdere å bullheade brønnsparket. Side 54 NPS AS Rev

33 Rev NPS AS Side 55

34 Borepraksis I slike brønner er det meget viktig at god borepraksis følges. Det er små marginer mellom suksess og fiasko og selv små feil kan få store utslag. Bore hastigheten må være kontrollert slik at en kan få renset hullet best mulig under boring. Rask boring med etterfølgende sirkulering vil føre til høye ECD verdier og gi hullet større belastning enn nødvendig. Oppstart etter connection må skje på den mest mulig skånsomme måten og en må bruke den tid som trengs for å oppnå dette. Det er ikke her vi skal spare tid Hullrensking må overvåkes nøye. Ved tvil om hullrensing er tilstrekkelig avbrytes boring og hullet sirkuleres rent. Behovet for wipertripper må også vurderes fortløpende. Det er bedre å sirkulere for mye enn for lite! ECD og stick slip verdier overvåkes kontinuerlig. Og trendkurver lages. Maks ECD må være klarlagt på forhånd og følges lojalt. Før penetrering av mulige tapssoner kan det være hensiktsmessig å sirkulere hullet helt rent. En må påse at sirkulering over tid ikke danner kanter det kan være vanskelig å passere i ettertid. Volumkontroll er essensielt da det i slike brønner vil være stor fare for enten en loss situasjon eller en innstrømning. Ved tvil om brønnen er stabil stenges den inn så raskt som mulig. Ved mistanke om at det er slamtap i brønnen avbrytes boringen umiddelbart og forholdet bringes på det rene. For å kunne gjennomføre en slik operasjon er det av største viktighet at planlegging har vært optimal og at disse planene gjennomføres lojalt i alle ledd. Hvis planen må endres underveis er det viktig at disse endringene er nøye gjennomtenkt og kvalitetssikret før videre operasjoner. Husk det er alltid tid til å stoppe, tenke og diskutere seg frem til en best mulig løsning på problemene som vil komme underveis ved boring av brønner med små marginer. Side 56 NPS AS Rev

35 Hva er depletering? I den innledende borefasen i et nytt reservoar vil reservoaret ha et initialt trykk. Minste tillatte mudvekt vil da bli bestemt av dette trykket (pluss sikkerhetsmargin), hvis man antar at ingen andre hullstabilitets faktorer, enten i reservoaret eller i grunnere eksponerte formasjoner, tilsier annerledes. Hvis man er redd for ustabilitet, vil dette føre til en økning av slamvekten, og igjen til at risikoen for differential sticking øker. Initielle reservoar Betingelser Boring med mudvekt tilsvarende Reservoartrykk pluss sikkerhetsmargin For å unngå kick Sone 1 med initiellt Poretrykk Trykk [sg] Leire Tilatt mudvekt Sone 2 med iinitiellt poretrykk P0+ 20 bar Leire zone FIGURE 1 Initielle Reservoar Betingelser Dybde Pore trykk Ustabilitets Kurve Oppsprekkings kurve Ved produksjon over tid vil reservoartrykket begynne å falle (depletering). Dette kan føre til en markant økning i forskjellen mellom reservoartrykk og mudkolonne, (differensialtrykk) hvis mudvekten ikke blir redusert. Ideelt bør mudvekten som brukes for å bore reservoaret reduseres i takt med depletering av reservoaret. Av forskjellige årsaker, f.eks. risiko for å penetrere soner med initialt trykk eller andre høytrykkssoner, hullstabilitet osv, er det ofte ikke mulig å redusere mudvekten når reservoaret begynner å bli depletert. Ref. Fig 2. Rev NPS AS Side 57

36 Depletert reservoar betingelser Krever fremdeles same mudvekt for soner med initiellt trykk eller i leire som fortsatt e Trykk [sg] Sone 1 med depletert pore trykk P0-100 Bar Økt differensialtrykk = 100 Bar med samme mudvekt. Tillatt mudvekt Leir Sone med samme stabilitets krav Sone 2 med initiellt pore trykk P bar Leir Sone med samme stabilitets krav Dybde Pore Oppsprekkingskurve Trykk Ustabillitets kurve FIGUR 2 Reservoar Depletering (Etter 4 års produksjon fra Sone 1) En uønsket effekt av dette store differensialtrykket er risikoen for stuck pipe som diskuteres i neste kapittel. I tillegg er det en direkte sammenheng mellom en reduksjon i reservoartrykket og en reduksjon i fraktureringstrykket (oppsprekkingstrykket). Dette øker sannsynligheten for tapt sirkulasjon, og kan bety at design & boreprosedyrene som ble brukt før ikke lenger er bra nok. DET ER IKKE SIKKERT AT DET SOM FUNGERTE FØR FUNGERER GODT NOK NÅ! Side 58 NPS AS Rev

37 Overbalanse Differential sticking Stuck pipe Deplet ering Tapt Sirkulasjon Tapt seksjon Redusert Oppsprekkings Gradient Nødvendig å redusere mudvekt Ustabilt hull Ny Tenkning Justert praksis Suksess!! Differential sticking hva skjer? Risikoen for å gå differential stuck inntreffer når differensialtrykket virker på borestrengen (eller collar/liner/screen etc.) i så stor grad at det presser strengen mot borehullsveggen og gjør det vanskelig å dra denne fri. I noen tilfeller er kraften som trengs for å dra fri større enn kraften tilgjengelig på riggens utstyr eller større enn klassifiseringen på pipen, slik at strengen settes fast og må forlates i hullet. Faktorer som påvirker nødvendig pull er: 1. Mudvekt Økt vekt fører til økt differensialtrykk. 2. Depleteringsnivå Redusert reservoartrykk fører til økt differensialtrykk. 3. Formasjonens permeabilitet Høy permeabilitet fører til bedre kommunikasjon mellom brønnveggen og selve borehullet. Lav permeabilitet vil noen ganger fungere som en barriere mot sticking. 4. Tykkelsen på filterkaken Tykkere kake fører til større kontaktareal med pipen 5. Pipe geometri Større diameter med flat overflate øker kontaktarealet med filterkaken. 6. Filterkake og formasjons friksjonsfaktorer Dette er direkte proporsjonalt med den nødvendige pull kraften. Dette kan bli aktuelt dersom filterkaken blir slitt (f.eks ved rotasjon på samme sted) og kan også øke med tiden, når pipen synker inn i filterkaken og en lim effekt finner sted. Rev NPS AS Side 59

38 Som nevnt før, permeabilitet og filterkake egenskaper vil påvirke hvor komplett og hvor fort sticking effekten vil inntreffe, og er helt klart tidsavhengige. I mange tilfeller når full effekt av differential sticking har inntruffet (som vist i formel F = paf) vil pipen sitte fast samme hvor mye man trekker eller jarer. Eksempel 1: Mudvekt = 1.55 s.g Reservoar Trykk = 0,8 s.g. Reservoar dybde = 3000m TVD Hull diameter = 8 1/2" Drill collar O.D= 6 1/2" Kontakt bredde = 1.5" =.038m DC lengde i åpent hull= 200m = 200.m Friksjonsfaktor mellom hull og DC = 0,1 Kraft for å frigjøre pipe =diff trykk x Areal x friksjonsfaktor Diff trykk = Dybde x relativ tetthetsdifferanse x gravitasjon = 3000 x ( ) x 9.81/100 bar = 22. MPa Areal = = 7.6m2 Det er i dette tilfellet åpenbart at når differential sticking har fått tak i pipen, er det ingen kraft som kan få strengen fri. Selv ved bare 10 % av denne kraften ville man fått problemer med å komme løs, siden nødvendig kraft øker så lenge strengen står stille. Side 60 NPS AS Rev

39 Eksempel 2: Som for eksempel 1, men bytt 200m DC med 100m spiral collar Spiral DC vil typisk redusere kontakt arealet med ca 40 % Kontakt bredde = 1.5" =.038m DC lengde i åpent hull= 100m x 0,6 = 60.m Friksjonsfaktor mellom hull og DC = 0,1 Kraft for å frigjøre pipe =diff trykk x Areal x friksjonsfaktor Diff trykk = Dybde x relativ tetthetsdifferanse x gravitasjon = 3000 x (1.55-0,8) x 9.81/100 bar = 22. MPa Areal = = 2.28m2 Nødvendig kraft = 501.6tonne Noen få endringer i BHA har redusert potensialet for differential sticking med 30 % i forhold til eksempel 1. Eksempel 3: Som for eksempel 1, men kontakten har økt til 2.5 pga. rotasjon på samme sted. Kontakt bredde = 2.5" DC lengde i åpent hull= 200m =.064m =200.m Friksjonsfaktor mellom hull og DC = 0,1 Kraft for å frigjøre pipe =diff trykk x Areal x friksjonsfaktor Diff trykk = Dybde x relativ tetthetsdifferanse x gravitasjon = 3000 x (1.55-0,8) x 9.81/100 bar =22. MPa Areal = =12.8m2 Nødvendig kraft = 2816.tonne % av eksempel % Her kan vi se at stick force er direkte proporsjonal med kontaktarealet, og at rotasjon av strengen uten resiprokasjon er å be om trøbbel, siden dette vil bryte ned filterkaken og øke effekten av permeabilitet. Rev NPS AS Side 61

40 Eksempel 4: Som for eksempel 1, men friksjonsfaktoren har økt som følge av at strengen har stått stille i 20 min. Kontakt bredde = 1.5" DC lengde i åpent hull= 100m x 0,6 =.038m =200.m Friksjonsfaktor mellom hull og DC = 0,15 Kraft for å frigjøre pipe =diff trykk x Areal x friksjonsfaktor Diff trykk = Dybde x relativ tetthetsdifferanse x gravitasjon = 3000 x (1.55-0,8) x 9.81/100 bar =22. MPa Areal = =7.6m2 Nødvendig kraft = 2508.tonn % av eksempel % Effekten av non-string bevegelse er vanskelig å kvantifisere, og hvor raskt sticking vil inntreffe over tid vil forandre seg med de nevnte variable. Vi vet imidlertid at det å være stasjonær selv i korte perioder kan føre til irreversibel sticking. Det også bør nevnes at differential sticking ikke bare er et problem i depleterte reservoarer, men hvor som helst der det er tilstrekkelig forskjell mellom mudkolonnetrykk og formasjonsporetrykk. F.eks i en vertikal exploration brønn der man må igjennom en tykk sand med høy mudvekt for å ta høyde for usikkerhet i poretrykk eller hullstabilitet. Overbalansen kan være liten på toppen av reservoaret, men etter mange hundre meter med vertikalboring kan denne bli betydelig. (ref. diagram: økning i overbalanse gjennom gass reservoar ). Side 62 NPS AS Rev

41 God borepraksis for å unngå differential sticking Design Optimalisering av slamvekt og komponenter for å styrke filterkaken (for om mulig redusere friksjon) vil ha stor konsekvens for risikonivået. I tillegg, der høye mudvekter blir brukt for å stabilisere grunnere formasjoner, bør det evalueres om boring i reservoaret kan holdes på et minimum eller elimineres helt før man setter casingskoen. Bore og lande strengene bør designes for å unngå unødvendige stopp for å skifte håndteringsutstyr etter man har gått inn i åpent hull. Rev NPS AS Side 63

42 Forberedelser Hvert BHA bør bli kritisk undersøkt for å redusere unødvendige komponenter.(f.eks drill collars) som har størst effekt på differential sticking risiko. Alle mulige tiltak for å redusere muligheten for å være stasjonær i åpent hull over lengre perioder bør utføres før man går inn i åpent hull. Dette gjelder særlig der formasjoner med høy permeabilitet er forventet. Tiltak kan inkludere dobbelsjekk av kritisk utstyr, forsikre seg om at prosedyrer (connections, flow check etc.) er tilgjengelige og forstått. Informere alle relevante parter om risikoen og hva som er forventet av dem (ansvar). Det kan godt hende at en 6 timers stopp for å sjekke eller reparere utstyr i casing er et bedre alternativ enn en 15 minutters stopp i åpent hull. Særlig med senere utvikling i rørhåndterings strategi er det viktig å ha alt nødvendig backup utstyr tilgjengelig, og alle parter må være informert om hva man skal gjøre i tilfelle utstyrsfeil. (ref. SDOCs besluttnings tre G1-1.3 fra NHO-DB10-H01). Under Boring Monitorer parametere! Ha god volumkontroll og pass på eventuelle tap. Ha trender for alle relevante parametere (torque, drag, ECD, osv.) oppdatert til enhver tid for å sikre at alle nedihullshendelser kan forklares slik at en unngår mistolkninger. Hold bevegelse, minimer connection tid og roter ikke strengen på det samme stedet da dette kan ødelegge filterkaken, eller grave et krater som øker kontaktarealet til pipen og øker barrieren mot effekten fra formasjonens permeabilitet. Vær kritisk til all aktiviteter som krever at strengen står i ro. (f.eks., de fleste flow checks kan tas i casing, og det er ikke alltid et krav om å ta en survey.) Side 64 NPS AS Rev

43 Beslutningskriterier for manuell operasjon ved svikt i rørhåndteringssystem Utstyr for fjernoperert rørhåndtering svikter Ja Kan umiddelbar stopp for rep. medføre tap av brønnkontroll? Ja Umiddelbare tiltak før manuell operasjon *) Manuell operasjon til brønnkontroll er opprettet Nei Kan umiddelbar stopp for rep. medføre hullprobl. el. skade på brønnen? Ja Umiddelbare tiltak før manuell operasjon *) Manuell operasjon til borestreng er tilbake i foringsrør eller mulighet for brønnskade er eliminert Er deler og personell tilgjengelig ombord for å starte reparasjon? Nei Gjennomfør sikker jobb analyse iht. gjeldende prosedyre for å vurdere personellrisikoen ved manuell rørhåndtering inntil utstyr er reparert Ja Stopp for reparasjon *) Umiddelbare tiltak før manuell operasjon: 1) Sikker jobb-analyse 2) Prosedyre for manuell rørhåndtering - foreligger - er kjent for de involverte - benyttes 3) Relevant utstyr - foreligger - er godkjent - er vedlikeholdt 4) Hendelsesrapportering Ligger risikoen innenfor de etablerte akseptkriterier? Ja Manuell rørhåndtering kan gjennomføres inntil utstyret er reparert Søknad til OD om dispensasjon dersom reparasjonstid vil gå ut over 7 dager Nei Stopp for reparasjon Rev NPS AS Side 65

44 Oppsummering Differential Sticking (Differensiel fastkjøring) Årsak: Streng i kontakt med permeabel sone. Når strengbevegelsen stopper, utvikles det en statisk filterkake. Overbalanse skaper en differensiell frigjøringskraft over kontaktarealet. Vær oppmerksom ved: - Prognoserte sandsoner med relativt lave trykk. - Lange ustabiliserte BHA med stor OD ift hullstørrelse. - Økende overpull, mindre nedvekt, økende torque etter connection. Indikasjoner: Inntreffer etter at streng har stått i ro. Kan sirkulere, men umulig å flytte/rotere streng. Umiddelbare tiltak: Torque opp streng og jar nedover med maksimal kraft. Forebyggende tiltak: - Hold streng i bevegelse! - Minimaliser filtertap. - Vurder BHA komponenter. - Vurder om flowcheck er nødvendig i åpent hull. - Planlegg for rørhåndteringsvikt. - Ikke benytt høyere mudvekt enn nødvendig! Side 66 NPS AS Rev

45 Tapt sirkulasjon Under boring i depleterte reservoarer vil rammebetingelsene forandre seg. Oppsprekkingstrykket vil reduseres og ofte kan ikke mudvekt reduseres tilsvarende. Vi må derfor endre praksis for hvordan seksjonen bores og vi må ha beredskap for hva vi skal gjøre dersom vi sprekker opp formasjonen og mister sirkulasjonen. Et eksempel fra Oseberg C viser at depletering av reservoaret vil resultere i at formasjonstyrken blir redusert, men størrelsen av denne reduksjonen er vanskelig å forutsi. Oseberg C Originalt reservoartrykk: = 290bar Oseberg C Nåværende depletert reservoartrykk = 235bar Størrelse deplettering = 65 bar. Originalt oppsprekkingstrykk for reservoaret som vist I en rekke Leak Off Tester = 1.74 s.g. I forbindelse med et avskyting av en stuck streng måtte man bullheade væske inn i formasjonen for å få stringshot ned. Denne injeksjonen viste at oppsprekkingstrykket for reservoaret er redusert til 1.65 s.g. Ved et reservoar dybde på 2700m TVD, vil reduksjonen I formasjonsstyrke være: = ( ) x 2700m x = 24 bar Dette viser at ved en reduksjon i poretrykk på 65 bar ble oppsprekkingstrykket redusert med 24 bar (37% reduksjon). Hovedpoenget her er at man har fått en reduksjon i operasjonsvinduet (0.09 s.g) (ref. GAP på figur under). På denne brønnen på Oseberg C var det ikke mulig å redusere mudvekt pga ustabile leirsoner. Dette betyr at risiko for å gå på tap øker og vi må derfor endre vår borepraksis. Rev NPS AS Side 67

46 OPPSPREKKINGSGRENSE ECD bidrag, SURGE, avpakning etc. SWAB, tapt sirkulasjon etc. MUDVEKT PORETRYKK G A USTABILITETSGRENSE P Hvor stort dette gapet er avhenger av hvor vi borer, i hvilken himmelretning vi borer og hvilken inklinasjon hullet har. Øker inklinasjon reduseres gapet. Gapet vil også reduseres kraftig i depleterte reservoarer (Snorre/Oseberg) fordi frac er avhengig av poretrykk Strategi for god borepraksis Tapt sirkulasjon STRATEGI FOR GOD BOREPRAKSIS: Minimere P under alle aktiviteter i åpent hull samtidig som hullrensingen er tilstrekkelig Som vi har sett over vil depletering føre til en reduksjon i oppsprekkingstrykk. Dette medfører at vi må være mer forsiktige enn normalt når vi borer og tripper. Den overordnede strategien gjelder! Skal vi ikke miste sirkulasjon må vi minimere de maks-trykkene som formasjonen ser. Dette vil også være en fordel mht stabilitet (se trippe delen). Designmessige tiltak Hva kan vi gjøre for å redusere de maks trykkene vi utsetter formasjonen for? 1. Vi kan minimere surge (se trippe delen) 2. Vi kan minimere ECD. Side 68 NPS AS Rev

47 ECD kan reduseres på flere måter og mange tiltak er nevnt i andre emner. Under er de viktigste oppsummert: Maksimer hull størrelse (minimer friksjonstap) Minimer diameter til borestreng Ikke benytt større pumperate enn nødvendig (ref. hullrensingsdelen) Vurder mudegenskaper (ref. hullrensingsdelen) Reduser borehastighet Vær forsiktig under oppstart av pumper / sirkulering av piller Bruk sunn fornuft og husk at alle parameterne over henger sammen. Du kan sannsynligvis ikke endre en parameter uten at det har en del å si for andre! Bruk tid i forkant til å tenke igjennom hva man skal gjøre dersom man går på tap. Ha kjemikalier på rigg og oppskrifter klare. Spesielle tiltak for ekstreme situasjoner Det kan av og til være nødvendig med ekstreme tiltak for å klare å ferdigstille en brønn. Dette har vært tilfelle på Snorre og på Oseberg riggene. Særlig i 12 ¼ seksjoner. Man ønsker da å plassere 9 5/8 liner forbi en depletert sone helt på slutten av seksjonen. Følger man normal borepraksis for 12 ¼ seksjoner går man på tap! Man har derfor utarbeidet spesielle prosedyrer for å få dette til. Kort fortalt går dette på å minimere ECD så mye som mulig ved å benytte pumperater og bore hastigheter som er veldig lave. Dette fordrer at man vet hva man gjør og forbereder en slik operasjon i detalj. Under er et beslutnings tre som er utarbeidet på Snorre i samarbeid med Baker. Dette illustrerer hvilke tiltak som kan være nødvendig. Rev NPS AS Side 69

48 Side 70 NPS AS Rev