Det er tungt som bly, blir flytende som vann og utvider seg når det stivner. Nå tester Aker BP metallet til å plugge oljebrønner

Bismuth, eller vismut, som er det norske navnet på metallet, er et grunnstoff og ligger like ved siden av bly i det periodiske systemet. Det er tungt, blir like flytende som vann når det smelter, og som vann utvider det seg når det blir faststoff igjen.

Aker BP er nå, sammen med teknologiselskapet BiSN, inne i den aller siste fasen av å teste en legering av metallet til bruk for plugging av deler av oljebrønner på Valhall-feltet.

Her skal de stenge ned det gamle feltsenteret, og må sørge for å sikre flere eldre brønner, som har problemer med gassmigrering i grunne soner. Det håper de bismuth vil være løsningen på.

Lykkes de med å kvalifisere materialet for permanent plugging av oljebrønner, vil det kunne brukes som et alternativ til dagens pluggematerialer, som for det meste er sement.

Flyter inn i alle kriker og kroker

Grunnstoffet bismuth er altså et metall, plassert like ved bly i det periodiske systemet. De to metallene deler enkelte egenskaper, blant annet at de er myke og ikke minst at de er tunge. Bismuth er omkring ti ganger tyngre enn vann. Det smelter på rundt 270 grader, og stivner raskt igjen når det blir kaldere. Det er også et av få stoffer som utvider seg når det stivner, slik som når vann fryser til is.

Alt dette er med på å sørge for at det, brukt i ulike legeringer, er et effektiv materiale til å plugge brønner med.

Når bismuth smelter blir det like flytende som vann, selv om metallet veier ti ganger mer. Det gjør at det trenger inn i alle porer og hulrom for å tette. Når det går tilbake til fast form og utvider seg, setter det press mot brønnveggen, og øker tetningsgraden.

For å smelte metallet bruker de termitt. Det kan bli svært varmt, men de bruker en type som sørger for at ikke hele brønnen smelter sammen med pluggemetallet. Det stivner raskt igjen når temperaturen synker under smeltepunktet, og danner da en plugg inne i røret.

– Siden dette er et tyntflytende materiale, så kommer det til over alt, det flyter inn i alle kriker og kroker og dekker over alle ujevnheter. En brønn som har stått nede i bakken i en del år er gjerne ikke helt rund lenger. Det som er fint med bismuth er at det inntar akkurat den formen foringsrøret har, forklarer Martin Straume, fagleder for brønnplugging i Aker BP.

Feltet synker

Aker BPs interesse for bismuth som pluggemateriale stammer fra flere år tilbake. De har også testet materialet tidligere, men da kun inni og rundt produksjonsrøret i brønnen. Nå er det snakk om å plugge igjen foringsrørene på utsiden av produksjonsrøret, og dermed øke størrelsen slik at pluggene kan tette foringsrør på opptil 30 tommer.

Testene de nå gjennomfører foregår på Valhall-feltet, hvor selskapet fjerner det originale feltsenteret, som en del av en større revitalisering av området. Boligplattformen ble fjernet i fjor, den opprinnelige boreplattformen skal bort innen 2026. Alle brønnene tilknyttet denne plattformen skal plugges innen 2021.

Valhall er et av feltene på norsk sokkel som opplever innsykning. Siden 1982 har feltet sunket med syv meter. Dette har ført til at de har noen brønnplugger som ikke tetter skikkelig.

– Når feltet synker, blir det bevegelse – og det inkludert i sementen som er brukt til å plugge brønner. Sement er et godt materiale, som har vært brukt i industrien i alle dager, det er lett tilgjengelig og det fungerer både til lands og til vanns. Men det er en liten hake, påpeker Straume.

Problemer med sideveiskrefter

For sement er knallsterkt når det blir utsatt for trykkrefter, og kan bære mye vekt. Men hvis du strekker i det, oppstår det problemer.

– Når sement blir utsatt for sideveiskrefter, så sprekker den. Den tåler det ikke uten armering, og vi får ikke armering ned i brønner, når vi skal pumpe den på plass. Så når det er bevegelse i jordskorpa, så sprekker sementen, og gass kan da sive gjennom sement. Oppsprukket sement har ikke null permeabilitet, og gammel sement i eldre brønner har gjerne ikke det heller, forklarer han.

Det betyr ikke at det står brønner og lekker på Valhall-feltet, men de må likevel være sikre på at gass ikke slipper ut.

– Vi vet at i noen av brønnene med sement som har stått der i 40 år, så er det ikke helt tett lenger. Bismuth er helt suverent til å stoppe gass, det tetter mot alle flater, så da blir det helt tett.

Verdens kjedeligste film

Men å plugge 30 tommer store rør var ikke noe BiSN hadde gjort før. Derfor måtte de utføre en hel del tester før de kunne gjennomføre en slik operasjon. De startet med å oppskalere fra 3–4 tommer til 20. Etter halvannet år var de i 2018 klare for en laboratorietest i Houston, med et spesialbygd rør på 15 meter.

Bismuth-legeringen fungerte som den skulle, og de gikk videre til å teste i en brønn på Valhall, som en del av kvalifiseringen av pluggematerialet.

– Da hadde vi gjort det vi kunne for å teste mot gass og trykk og det vi får til på land. Men det er et annet miljø ute i havet, så vi måtte ha en test her for å kunne ha tillit til at det fungerer, forklarer Straume.

Pluggen er testet ut i grunne soner, på 300–400 meter, i det miljøet den er tenkt brukt. Her ligger temperaturen på rundt 5–10 grader. Den ble installert og ble stående i brønnen i to år, for å måle om det kom gass forbi pluggen.

– Vi har også hatt et kamera på pluggen, for å se om det kom bobler opp. Her måtte folk sitte og følge med på det som har blitt beskrevet som verdens kjedeligst film – og det kom heller ingen bobler, sier faglederen.

Det ble heller ikke målt noen gass som klarte å komme seg forbi pluggen, som var det ønskede resultatet.

Avvik og mangler

Men selv om Aker BP er fornøyd med resultatet av testen, hadde Petroleumstilsynet noen anmerkninger etter et tilsyn med prosessen. De registrerte to avvik og to forbedringspunkter, blant annet knyttet til mangler ved prosessen for kvalifisering av ny teknologi, mangler ved oppfølging av leverandør og manglende dokumentasjon på at gjeldende krav for plugging av brønner blir fulgt.

Ifølge Aker BP er dette avvik som blir lukket, når de fullfører kvalifiseringsprosessen.

– Vi har snakket med Ptil hele tiden. De er veldig interesserte i at det skal komme nye teknologier og metoder for plugging, som gjør det bedre og billigere. De setter jo ikke noe godkjentstempel på ny teknologi, men de har en viktig påse-rolle. De kan dermed påpeke at ikke alt er på plass, før de siste testene er gjort, sier Straume.

Og neste test er alt i gang. Aker BP har installert flere plugger, for å være sikre på at den første ikke bare var flaks.

– Det ser veldig bra ut så langt, sier han.

Godkjentstempel i februar

Siste ledd i kvalifiseringen, er å sette en plugg i toppen på brønnen, før de kutter rørene som går fra havbunnen og opp til overflaten. Den settes cirka 50–60 meter under havbunnen, inne i det største 30 tommers røret.

Pluggen er nå på plass, og de vil overvåke den i en periode før forbindelsen til plattformen kuttes, slik at problemer som eventuelt oppstår kan fikses.

– Så planlegger vi for å ha teknologien kvalifisert i løpet av noen måneder. Kanskje kan vi sette et godkjentstempel i første kvartal, anslår Straume.

Selv om teknologien blir kvalifisert er det likevel ikke sånn at Aker BP vil bytte ut sement med bismuth i alle pluggeoperasjoner fra nå av.

– Det er mye dyrere å bruke bismuth enn sement, så vi kommer nok ikke til å bruke det på brønner som har stått uten lekkasje. Men på brønner hvor gassmigrering er en mulighet, så må vi sette den beste korken i. Det er billigere å sette en dyr plugg, enn å få en lekkasje som må tettes senere. Det er derfor vi har gått i gang med å kvalifisere bismuth til plugging, påpeker han.

«Evighetsperspektiv»

Petroleumstilsynet følger med på selskapenes arbeid med permanent plugging og forlating av brønner og at dette foregår i tråd med regelverket. Dette omfatter også prosesser for kvalifisering av ny teknologi og bruk av nye materialer og metoder, for å gjøre pluggeoperasjonene mer kostnadseffektive – men samtidig med samme sikkerhetsnivå som dagens teknologi/materialer.

– Vi godkjenner ikke materialer. Det er selskapene som er ansvarlig for velge løsninger, og som har ansvar for at teknologi, metode og materialer tilfredsstiller regelverket. Men vi vil kunne be om dokumentasjon på dette i forbindelse med tilsyn og behandling av samtykkesøknader, forklarer pressekontakt Øyvind Midttun til Teknisk Ukeblad.

Forskriftene har ikke noe spesifikt krav til hvilke materialer eller metoder som skal brukes.

– Vi er i utgangspunktet positive til bruk av ny teknologi og nye materialer, så lenge nye materialer tilfredsstiller kravene til brønnbarrierer brukt under permanent plugging og forlating av brønner. Kravet er at det skal holde tett og ikke skal lekke til sjø i et «evighetsperspektiv», sier Midttun.