Effekten av brønnvinkel på leirskiferens styrke i forhold til lagflate. Sirklene viser brudd.
StatoilHydro har flere HPHT-reservoarer, og gasskondensatfeltet Kristin er et utmerket eksempel.
Boring av produksjonsbrønner er særlig utfordrende på grunn av:
- det lille intervallet av slamvekter som er forenelig med sikker boring
- det hurtige trykkfallet som oppstår i reservoaret under produksjonen, som begrenser mulighetene for å bore flere brønner når reservoaret begynner å tømmes.
Forskere i selskapet har utført omfattende bergmekaniske analyser av HPHT-skiferlag for å få ytterligere innsikt i disse problemene.
Resultatene er brukt i brønnplanlegging og -design.
En viktig problemstilling når det gjelder brønnstabilitet, er hvordan slamvektvinduet påvirkes av brønnvinkel i forhold til inndelingen i sedimenter og lag, som begge kan danne svake punkter.
Vitenskapelig sett er dette virkelig et nybrottsarbeid ettersom de fleste HPHT-felt er utbygget med vertikale eller subvertikale brønner (under 45 grader). Noen av brønnene på Kristin er imidlertid nærmest horisontale.
For å teste dette har Norges Geotekniske Institutt (NGI) foretatt grundige geologiske, petrofysiske og bergmekaniske analyser av kjerner boret ut innenfra, rett over reservoaret.
Resultatene ble deretter brukt til å utarbeide avanserte numeriske modeller av skiferens stabilitet.
Deretter ble modellene eksperimentelt verifisert ved SINTEF Petroleum ved hjelp av såkalte hulsylindertester, der sylinderne representerer borehullet.
Ved på endre vinkelen på ”borehullene” i forhold til lagdelingen i tre prøver (loddrett, 30 grader og parallelt), ble det vist at skiferstyrke, og dermed hullstabilitet, ble betydelig redusert når brønner bores parallelt eller sub-parallelt med lagdelingen.
Et annet problem gjelder underbalansert boring i skiferlag etter at brønnen er drenert (dvs. boring når skiferen har høyere boretrykk enn boreslammet).
Her ble det funnet at skiferens lave permeabilitet (o,1 nD perpendikulært på lagdelingen) er tilstrekkelig for at metertykke sjikt skal holde på poretrykket, også når skiferen er klemt mellom reservoarsandstein som er svært drenert, og dermed har et vesentlig lavere trykk.
Hulsylindertestene ble utført for å simulere denne situasjonen, og en underbalanse på 37 MPa ble oppnådd før skiferen sviktet (kollapset) i et "borehull” som var perpendikulært på lagdelingen.
Dette lover godt for underbalansert boring i formasjoner av leirskifer så lenge de mekaniske egenskapene og belastningene på leirskiferlagene på stedet er kjent og evaluert på forhånd.
