NO333983B1 - Fremgangsmåte for å bestemme testbelastning i en brønn i grunnen - Google Patents

Description

FREMGANGSMÅTE FOR Å BESTEMME TESTBELASTNING I EN BRØNN I GRUNNEN

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for å kunne bestemme testbelastning i en brønn i grunnen. Nærmere bestemt dreier det seg om en fremgangsmåte for å kunne bestemme testbelastning i en brønn i grunnen hvor det i det minste er anbrakt et sementert foringsrør.

En brønn i grunnen, typisk en olje-, gass- eller injeksjonsbrønn, er ofte utformet med et antall foringsrør som er anordnet i hverandre. Foringsrøret som har størst diameter rager noe ned i grunnen. Det neste foringsrøret, som har noe mindre diameter, rager noe lenger ned i brønnen osv. Antall fåringsrør i brønnen kan variere ut fra brønn-dybde og geologiske forhold.

Det indre foringsrøret betegnes ofte produksjonsforingsrør og forløper typisk fra et reservoar og opp til et brønnhode. Brønnhodet omfatter sikkerhetsventiler. Et produk-sjonsrør som er avtettet utvendig ved hjelp av en pakning relativt dypt i brønnen, er anordnet i produksjonsforingsrøret.

Foringsrørene er sementert til den omliggende formasjonen, men det er imidlertid vanlig at bare et nedre parti av de indre foringsrørene er sementert. Området over sementen og opp til overflaten er fylt med boreslam med en bestemt egenvekt.

Siden sementen er porøs, antas det at vanntrykk råder omkring foringsrøret i det se-menterte partiet. Det er knyttet betydelig usikkerhet til boreslammets tilstand, idet det antas at borevæskens faste partikler over tid bunnfeller, hvorved det gjenværende boreslammets egenvekt antas å nærme seg vannets egenvekt.

Gjeldende regelverk krever at en brønn skal være trykktestet til forventet belastning. Det er innlysende at usikkerhet forbundet med utvendig trykk omkring foringsrørene i betydelig grad påvirker det testtrykket som velges, idet testtrykket ikke velges så høyt at fåringsrør eller annet brønnutstyr skades. Det kan derved forekomme at brøn-nen under drift utsettes for høyere trykk enn testtrykket.

I senfasen av utvinningen fra et felt kan det forekomme at en produksjonsbrønn gjø-res om til en injeksjonsbrønn. Dette påfører brønnutstyret betydelig høyere påkjen-ninger fordi nødvendig injeksjonstrykk er relativt høyt. Før brønnen anvendes for dette formålet, er det nødvendig å bestemme om brønnen kan tåle konverteringen. De nevnte antagelsene vedrørende utvendig trykk medfører betydelig usikkerhet i beregningene.

Patentskrift WO 2009/040510 A2 angir en metode for måling av trykk på utsiden av et produksjonsforingsrør der det anordnes en trykkmåler utvending ved røret.

Fra patentskrift US 2009/0188666 Al er det kjent utstyr for måling av trykk i en brønn med et sementert foringsrør, hvor foringsrøret er forsynt med trykkmålere anordnet langs røret, og hvor trykkmålerne er innrettet til å kunne måle trykket på rørets utside og innside.

Patentskrift US 2006/005965 Al angir et brønn-målesystem med sensorer for måling av trykk på utsiden av et foringsrør og strekklappsensorer for måling av rørets deformasjon.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.

Det er tilveiebrakt en fremgangsmåte for å bestemme testbelastning i en brønn i grunnen hvor det i det minste er anbrakt et sementert foringsrør og hvor fremgangsmåten omfatter: - å anordne en trykkmåler i foringsrøret hvor trykkmåleren er innrettet til å kunne måle trykket på foringsrørets utside eller differansetrykket mellom foringsrørets innside og utside;

- å avlese måleverdiene og bestemme trykket på foringsrørets utside; og

- å bestemme testbelastningen med grunnlag i foringsrørets eller andre brønnkompo-nenters trykkstyrke, innvendig trykk og det målte utvendige trykket.

Trykket på foringsrørets innside er kjent. Belastningen på foringsrøret kan derved bestemmes med betydelig større sikkerhet enn ved anvendelse av kjent teknikk.

Fremgangsmåten kan omfatte å anordne og fordele et antall trykkmålere langs fo-ringsrøret. Dette muliggjør bestemmelse av testbelastningen ut fra trykkapasiteten til det svakeste partiet i brønnen, idet det utvendige trykket ved dette partiet da er kjent.

Fremgangsmåten kan videre omfatte:

- å bestemme aksial belastning i foringsrøret ved trykkmåleren; og

- å bestemme den totale 3-dimensjonale belastningen på foringsrøret.

Fremgangsmåten kan utøves ved hjelp av trykkmåleutstyr i en brønn i grunnen hvor det i det minste er anbrakt et sementert foringsrør, og hvor fåringsrøret er forsynt med en trykkmåler som er innrettet til å kunne måle trykket på foringsrørets utside eller differansetrykket mellom foringsrørets innside og utside.

Foringsrøret kan være forsynt med flere trykkmålerne langs sin lengdeutstrekning.

Trykkmålerne kommuniserer med en avlesningsenhet på overflaten idet trykkmålerne er individuelt avlesbare.

Trykkmålerne kan utgjøres av for eksempel strekklappmålere eller halvledermålere. Trykkmålerne kan være montert i for eksempel et produksjonsrør, i et produksjons-foringsrør eller i andre aktuelle fåringsrør, og de kan være anordnet i selve røret eller i en komponent som er koplet til røret.

I noen brønner kan en målelenke som senkes ned i et andre ringrom som omkranser et produksjonsfåringsrør, gi nyttig informasjon om trykket omkring produksjons-fåringsrøret. En målelenke er forsynt med et antall trykkmålere langs sin lengdeutstrekning.

Usikkerhet omkring rådende poretrykk grunnet for eksempel oppbygging av poretrykk omkring produksjonsrøret medfører også usikkerhet i forhold til testbelastningen i brønnen. Også dette problemet løses ved hjelp av den foreslåtte fremgangsmåten.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen bidrar til vesentlig bedre kjennskap til de rådende trykkforhold i en brønn og derved til valg av testtrykk som avspeiler de aktuelle trykk som oppstår under drift av brønnen. Dette kan også bidra til å løse de bety-delige integritetsproblemene, det vil si utettheter, som forekommer i eksisterende brønner. Den foreslåtte fremgangsmåten er velegnet for anvendelse under så vel kon-struksjon, overhaling og normal drift av en brønn i grunnen. Fremgangsmåten er like anvendbar på brønner som er midlertidig eller permanent tilbakeplugget.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket fremgangsmåte og ut-førelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor:

Fig. 1 viser en prinsippskisse av en brønn som er forsynt med måleutstyr ifølge oppfinnelsen; Fig. 2 viser skjematisk og i større målestokk et snitt gjennom et foringsrør som er forsynt med en strekklappmåler; Fig. 3 viser skjematisk et snitt gjennom et fåringsrør som er forsynt med en halv-ledermåler; og Fig. 4 viser en graf som illustrerer differansetrykk i brønnen og usikkerhet når

testbelastninger bestemmes ifølge kjent teknikk.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en brønn i grunnen 2. Grunnen 2 omfatter en formasjon 4 med et reservoar 6. Et ledefåringsrør 8 rager fra et brønnhode 10 og ned i formasjonen 4. Et overflatefåringsrør 12 forløper gjennom ledefåringsrøret 8 og noe lenger ned i formasjonen 4.

Et mellomfåringsrør 14 rager gjennom overflatefåringsrøret 12 og ytterligere inn i formasjonen 4, mens et produksjonsfåringsrør 16 rager fra brønnhodet 10, gjennom mellomfåringsrøret 14 og inn i reservoaret 6.

Et produksjonsrør 18 forløper gjennom produksjonsfåringsrøret 16 mellom reservoaret 6 og brønnhodet 10. Produksjonsrøret 18 er utvendig avtettet mot produksjons-fåringsrøret 16 ved hjelp av en pakning 20 ved produksjonsfåringsrørets 16 nedre parti.

Ledefåringsrøret 8 og overflatefåringsrøret 12 er utvendig sementert til formasjonen 4, henholdsvis formasjonen 4 og ledefåringsrøret 8, ved hjelp av sement 22.

Mellomfåringsrøret 14 er sementert til formasjonen 4 ved hjelp av sement 24 ved sitt nedre parti. Et første ringrom 26, som befinner seg over sementen 24 mellom mellom-fåringsrøret 14 og formasjonen 4, henholdsvis overflatefåringsrøret 12, er fylt med boreslam.

Tilsvarende er produksjonsfåringsrøret 16 sementert til formasjonen 4 ved hjelp av sement 28 ved sitt nedre parti. Et andre ringrom 30 som befinner seg over sementen 28 mellom produksjonsfåringsrøret 16 og formasjonen 4, henholdsvis mellomfårings-røret 14, er fylt med boreslam.

Et tredje ringrom 32 som omkranser produksjonsrøret 18 over pakningen 20, er fylt med væske av kjent egenvekt.

Et antall trykkmålere 34 er anordnet i produksjonsforingsrørets 16 rørvegg 36, se fi-gurene 2 og 3. Trykkmålerne 34 kommuniserer med en avlesingsenhet 38 via en for-bindelse 40. Forbindelsen 40 kan for eksempel utgjøres av en elektrisk eller optisk kabel.

Usikkerheten ved bestemmelse av prøvetrykket kan illustreres ved hjelp av et eksempel, se figur 4, hvor differansetrykket P vises langs en horisontal akse og brønndybden H vises langs en vertikal akse. Linjen 42 viser differansetrykk for produksjons-fåringsrøret 16 fra testtrykket. Linjen 44 viser differansetrykket dersom væsken i det andre ringrommet 30 er boreslam, og linjen 46 viser differansetrykket dersom væsken i ringrommet 30 er bunnfelt boreslam hvor trykket er forårsaket av vannet i boreslammet. Det skraverte areal 48 indikerer usikkerheten i beregningene.

Beregningsmåten er kjent for en fagmann og beskrives derfor ikke nærmere.

Overgangen mellom sementen 28 og det andre ringrommet 30 befinner seg på 1700 meters dybde, mens pakningen befinner seg på 2000 meters dybde. Eventuell støtte fra sementen 24, 28 neglisjeres fordi den ikke kan testes.

Reservoartrykk tilsvarer en spesifikk gravitet på 1,7 kg/l.

Egenvekter:

Et overflatetrykk på 196 bar vil gi et differansetrykk på 94,3 bar ved overgangen mellom sementen 28 og det andre ringrommet 30, og 97,8 bar ved pakningen 20.

Dersom boreslammet i det andre ringrommet 30 har blitt bunnfelt og egenvekten er 1,03 kg/l, er differansetrykket 219,5 bar ved pakningen.

Når beregningen foretas ved hjelp av målte verdier fra trykkmålerne 34, forsvinner den usikkerheten som stammer fra anvendelse av kjent teknikk. Trykket på begge sider av produksjonsfåringsrøret 16 og derved differansetrykket er kjent og testtrykk kan bestemmes ut fra produksjonsfåringsrørets 16 og andre ikke viste brønnkompo-nenters trykkapasitet.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for å bestemme testbelastning i en brønn (1) i grunnen (2) hvor det i det minste er anbrakt et sementert foringsrør (14, 16) og hvor fremgangsmåten omfatter: - å anordne en trykkmåler (34) i eller utvendig ved foringsrøret (14, 16) hvor trykkmåleren (34) er innrettet til å kunne måle trykket på foringsrørets (14, 16) utside eller differansetrykket mellom foringsrørets (14, 16) innside og utside; - å avlese måleverdiene og bestemme trykket på foringsrørets (14, 16) utside,karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter å bestemme testbelastningen med grunnlag i foringsrørets (14, 16) eller andre brønn-komponenters trykkstyrke, innvendig trykk og det målte utvendige trykk.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter å anordne et antall trykkmålere (34) fordelt langs fo-ringsrøret (14, 16).

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter: - å bestemme aksial belastning i foringsrøret (14, 16) ved trykkmåleren (34); og - å bestemme den totale 3-dimensjonale belastningen på foringsrøret (14, 16).