Borrning av djupa och vida hål Seminarium IVA Mars 2007 Gunnar Nord
Djupa och vida hål vad är det? Håldiameter vid botten av hålet efter inklädnad > 0,5 m Håldjup upp till 4000 m Hål med stabila väggar, kräver med största sannolikhet inklädnad Hålet avviker mindre än 1% från lodlinjen Inga skarpa korrigeringar av hålriktningen (s.k. doglegs) Källor Baker Huges Dallas, ADS Dallas, SKB-rapporter, AC Secoroc,Interna konsultationer AC Rock Drills, KTB borrhål Tyskland
Del tekniker att beakta Borrmaskinen Spolmedium Stabilisering av borrhålet & inklädnad Casing Byte av borr krona och stånglängd & stånghantering Borrigg storlek och lyftkraft installerad effekt
Vad är borrning? Krossning och flisbildning av berg inom ett väldefinierat område Borttransport av borrkax
Borrmetoder Down-The-Hole Tophammer COPROD Rotary
Giltighet för de skilda borrmetoderna Topp hammar borrning endast för korta hål med liten diameter typisk spränghåls applikation eller injekterings och bult hål DTH borrning för längre hål och större håldiametrar vid sprängapplikation Spolmedium för spränghål luft men vatten finns också DTH borrning av stora hål-diameterar Håldiameter upp till en meter och mer finns Man har inte borrat till aktuella djup med DTH tekniken (ner till 1000m och diameter 0,7 m finns verifierade) Spolmedium för grova hål: Luft, Luft vatten blandning, Vatten, Skum, Luftad mud Rotations borrningstekniken Man har kommit långt förbi det aktuella djupet 4000 m med hål dia 0,4 m KTB hål Effektiv metod i sedimentära formationer men fungerar bra även hårt kristallint berg (se Raise boring tekniken) Den typiska oljeborrningstekniken
Den borrteknik som erfordras för 4 km djupa och 0,6 m grova hål finns inte idag! DTH tekniken hanterar håldimensionen men inte djupet Rotations tekniken hanterar djupet men inte dimensionen I båda fallen måste man gå över gränserna av vad vi kan idag Kanske ser hålet ut som kombination av DTH och Rotationborrning DTH sannolikt i de 1-2 övre kilometrarna Rotation i de 2-3 undre Blandad borrning förekommer i oljeindustrin Varför?
Rotationsborrningstekniken med Tricone bits Traditionella oljeborrningstekniken Rotation genom så kallad kelly som sitter i rigg däcket Man skarvar i stänger för att nå önskat djup För hålrakhet krävs uppstyvning av borrsträngen mot hålväggen För för borttransport används en vätska med högre densitet än vatten och reologiska egenskaper som gör att den föra med sej borrkax Rotationsborrning med mudmotor Vid djupa hål och stor diameter blir det stor påfrestning på borrsträngen Man placerar istället borrmotorn längst ned på borrsträngen Mudmotorn är en slags omvänd monopump Man utrustar nedre del med ett hålrakhetssystem man hävdar att hålavvkielsen <0,5 % eller 20 m på 4km håldjup
Conventional Drilling Definition: Maintaining the hydrostatic pressure of the drilling fluid between the formation's pore pressure and its fracture pressure. The drilling fluid is continuously circulated within the wellbore to control the formation fluids, transport cuttings to the surface, as a stabilizing agent within the wellbore, and to lubricate and cool the drill bit. The fluid is either a water-based or oil-based liquid that varies from 7.8 to 19 pounds per gallon (3.5-8.6 Kg)
Raise boring tekniken
Hålrakhet roterande borrning För roterande borrning har man tagit fram styrsystem för att hålla rätt kurs på de vertikala hålen Det finns inget tillgängligt för så stora håldiametrar som 0,7-0,8 m Systemet innehåller en registrerande del och en korrigerande del Energiförsörjning sker med borrvätskan Hål-noggrannhet man säjer att man klarar 0,5 % vilket på 4000 m betyder 20 meters avvikelse
Hålrakhetsvertyg från Baker Hughe Det finns flera leverantörer
DTH borrning av hål med stor diameter Det finns DTH maskiner för hål diameter upp till 1,2 m Huvudsakligen för för grunda hål Man har borrat 1000 m djupa hål med en diameter av 0,7 m Spolmedium och drivmedium: Luft, Vatten, Vatten och Luft i olika blandningar, Skum
PCD DTH Bit Nomenclature PCD=Polycrystalline Diamond Enhanced Carbides 8-7/8Q8RG12DDY 8-7/8 diameter Q8 shank Oil-Gas face Retrieval head 12 gage inserts IMPAC elsewhere Customer driven configurations Pictured with gage and second row PCD carbides
DTH hammare modell större OBS utan borrkronan
Underbalanced Drilling There are three types of fluids used in underbalanced drilling: Gaseous (Compressible) Two-phase Liquid (Incompressible) The fluid type is dictated by the boundary conditions Air/Nitrogen are the least invasive and are the #1 choice for US underbalanced drillers.
Hålinfordran Casing Bedömt att osannolikt att klara hålstabilitet utan infordran med sk casing (stållrör) Vid förutbestämda håldjup eller vid instabilt hål avbryts borrning Hål dimension kontrolleras med caliper Casing sänkes hela vägen ned till hålbottem Casing arbeten utföres av speciella entreprenörer Cement injektering utförs mellan casing och hålvägg och går nerifrån och upp. Detta har ifrågasatts i detta fall Kontakt mellan bentonit och bergvägg önskvärd? Borrning fortsätts men med en mindre diameter (minskning cirka 3 ) En bedömning är att casing får göras 3 gånger i detta fall
Casing av KTB hålet i Tyskland
Byte av borrkrona och stånglängder Livslängd på borrkrona av Tricone bit typ bedömt i Skandinaviskt berg 500 m Livslängd borrkrona DTH hammare bedömt i Skandinaviskt berg 500 m Det innebär att oberoende av borrmetod måste man dra upp strängen åtminstone (4000 / 500-1)=7 gånger och sätta tillbaka den. Består strängen av 25 m långa bitar blir det i snitt 2000/25=80 stycken på och av skarvningar per kron byte Varje skarv tar sin utmätta tid och därför blir borrtornen höga för att minska antalet skarvar
KTB hålet Tyskland (stulet ur SKB rapport)
Installerad kraft KTB rigg
Tid och Pengar
Slut