Ved å bruke metall til å plugge brønner, får de en tettere forsegling. Et elektrisk varmeelement gir dem full kontroll

Å plugge brønner permanent er en stor kostnad norsk oljebransje vil måtte ta, når brønner og oljefelt skal stenges ned. Det er i dag flere tusen brønner på norsk sokkel som før eller senere må plugges – og det bores fortsatt nye. Regningen havner dessuten i stor grad hos staten, som betaler 78 prosent av kostnadene.

Det norske teknologiselskapet Wellstrøm jobber med løsninger for at dette skal kunne gjennomføres enklere og mer effektivt. Selskapet er et av få som bruker et metall til plugging av brønner, i stedet for tradisjonell sement.

Materialet er en legering av metallet bismuth, eller vismut, som er det norske navnet på metallet. Det har egenskaper som gjør at det vil kunne skape en tettere og mer bestandig plugg, enn det som brukes i dag.

Det smeltes nede i brønnen, og danner en plugg når det stivner igjen. Det Wellstrøm gjør, og som gir dem et fortrinn, er at de varmer opp metallet ved hjelp av elektrisitet. Da får de langt mer kontroll over prosessen.

Tungt som bly

Bismuth er et metall-materiale som smeltes nede i brønnen, og som danner en plugg når det stivner. Fordelen med en forsegling i metallet er at det skaper en tettere plugg, spesielt med tanke på gass, enn det dagens pluggematerial sement gjør.

Grunnstoffet bismuth er et metall, og er 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 er et effektiv materiale til å plugge brønner med.

Fra før er det få andre selskaper som jobber med bismuth for plugging av oljebrønner. Det ene, BiSN, jobber med Aker BP for å kvalifisere bruk av bismuth til å plugge brønner på norsk sokkel.

Samarbeid

Wellstrøm er et helt ferskt selskap, det ble startet så sent som i mai, men er eid av de tre selskapene K2 OS, Aarbake Innovation og Rawwater, som alle er kjente aktører med lang erfaring.

I tillegg har de hatt kontakt med oljeselskapet Total i nærmere et år, og har utført tester av teknologien i samarbeid med dem.

Det var Rawwater som først startet med å bruke bismuth som pluggemateriale, men selskapet manglet nødvendige verktøy og kompetanse på brønnintervensjon. Dette er kompetanse og teknologi de to selskapene K2 og Aarbakke Innovation har med inn som medeiere i Wellstrøm.

– Samarbeidet kom i stand etter at en brønnpluggingsekspert i Total så mulighetene, da han så en presentasjon gjort av Aarbakke Innovation på en brønnpluggekonferanse i Stavanger. Han sørget for at de tre selskapene ble kjent med hverandre og mulighetene som lå i et samarbeid, forklarer Gert Rege, administrerende direktør i selskapet.

Rawwater har gjennom mange år jobbet tett med Total om slike materialer.

Uten rigg

Selve teknologien til Wellstrøm gjennomføres ved at verktøyet senkes ned i brønner ved hjelp av en kabel, uten bruk av rigg, i seg selv et kostnadsbesparende tiltak.

Verktøyet består enkelt forklart av et stålrør med forsmeltet bismuth, som kjøres ned i brønnen. Så varmes røret opp, for at metallet skal bli flytende og løsne fra verktøyet. Så har de også en kald sone, i form av et skjørt under, som gjør at det flytende materialet blir til et fast stoff igjen, og former en gasstett forsegling.

– Selve verktøyet består av en kald og en varm sone. Vi varmer opp metallet elektrisk slik at det smelter, og når det blir kaldt igjen, stivner det umiddelbart. Det skal bare et par graders endring til, og så danner det en tett plugg, sier Rege.

Bismuth-legeringen de bruker smelter på 148 grader, og blir da like flytende som vann, selv om den veien ti ganger mer. Det gjør at den trenger inn i alle sprekker, porer og hulrom for å tette. Når den går tilbake til fast form utvider seg den dessuten, slik at det setter press utover.

Tanken er at teknologien skal kunne brukes som en alternativ metode for plugging av brønner, og for å sikre brønner som tidligere er plugget med sement, hvor seglet ikke er godt nok.

Kan smelte – og plugge på nytt

Mens de andre selskapene som bruker bismuth-legeringer til brønnplugging smelter metallet ved hjelp av termitt som antennes, bruker Wellstrøm en elektrisk varming og smelting. Det gir dem langt mer kontroll over prosessen, fordi de kan starte og stanse som de vil, i tillegg til at de har langt større kontroll over temperaturen med logging i sanntid.

– Når man bruker termitt er det som i en gammel cowboyfilm, hvor du setter fyr på dynamitt og du ikke har noen vei tilbake. Så må du håpe at materialet renner der det skal, før det på et tidspunkt stivner. Vi som gjør det elektrisk sender spenning eller strøm for å varme opp metallet, og har samtidig sensorer som overvåker pluggen. Da kan vi se om metallet trenger lengre tid for å varmes opp, for at metallet skal kunne renne ut i alle sprekker og hulrom uten at det størkner før det kommer dit, og vi har full kontroll på oppvarming og nedkjøling, sier han.

Hvis en plugg så ikke holder godt nok, kan Wellstrøm trykke på knappen igjen, for å varme opp og smelte pluggen på nytt. Ved bruk av termitt har du ikke denne løsningen, og må enten bore ut pluggen, eller sette en ny plugg høyere opp – hvis det er plass.

Ved hjelp av sensorer i verktøyet har de hele tiden oversikt over hva som skjer nede i brønnen.

– Vi har testet dette sammen med Total. Vi varmet den opp igjen fire ganger, uten å måtte ta utstyret ut av testanlegget, fylle på med mer bismuth eller flytte oss en centimeter, sier Rege.

Skal holde i 3000 år

Selv om Wellstrøm kun har eksistert som selskap i litt over et halvt år, har de et ferdig utviklet verktøy i sikte. Håpet er å kunne gjennomføre en pilottest om et års tid.

Kabelen som forsyner verktøyet med strøm er den delen det gjenstår mest arbeid på, i tillegg til at det gjenstår noe på heateren, altså selve varmeelementet.

De har gjennomført en rekke tester sammen med Total, deriblant å perforere et foringsrør, som er sementert på plass inni et større foringsrør, der sementen ble knust og pulverisert av en kontrollert sjokkbølge. Deretter kunne de smelte bismuth-legeringen elektrisk, som da fløt ut i ringrommet og tettet områdene mellom sementrestene. Deretter ble dette testet med væske og gass, med gode resultater.

Teknologien til Wellstrøm er dessuten sertifisert med en levetid på 3000 år gjennom Bureau Veritas. Den har de fått som følge av en kombinasjon mellom metallegeringen og selve verktøyet.

– Verktøyet vårt tar hensyn til kryp, at materialet kan trekke seg sammen og over tid og dermed lekke. Med full kontroll nede i brønnen kan vi også ha kontroll over det som kan komme av kryp. Vi går for at pluggen skal kunne stå der for alltid, da er dette en viktig del å ta hensyn til, påpeker Rege.

– Spennende materiale

Wellstrøm har blant annet fått støtte fra Demo2000 i arbeidet med å utvikle teknologien.

Fridtjof Fossum Unander, områdedirektør for Bærekraft og grønt skifte i Forskningsrådet, forklarer at plugging av brønner blir en omfattende og kostbar aktivitet for petroleumsindustrien og samfunnet framover. Alle brønner skal på et tidspunkt plugges og stenges ned for godt, og det er enorme kostnader knyttet til disse operasjonene – også for den norske stat, som dekker den største andelen av kostnadene ved plugging av brønner på norsk sokkel.

– Det er derfor viktig å få godkjent alternativer til sement som permanente pluggemetoder, og dersom man lykkes med kostnadseffektive og operasjonelt anvendbare nye løsninger vil det være et enormt markedspotensial. Forskningsrådet ser positivt på at det er mange aktører i hele verdikjeden som arbeider med nye løsninger innenfor fagområdet, uttaler han til Teknisk Ukeblad.

Han mener både behovet og markedsmulighetene for nye løsninger her er store.

– Teknologi som bidrar til å senke kostnadene, reduserer klimagassutslipp og gir økt sikkerhet er ønskelig, og Forskningsrådet har over flere år prioritert gode demonstrasjonsprosjekter som bidrar til dette. Wellstrøm sitt prosjekt er et godt eksempel, som i tillegg har et stort potensial for å skape betydelige gevinster for bedriftspartnerne og samfunnet for øvrig, sier Unander.

Han påpeker at Wellstrøm sitt system baserer seg på oppvarming og fortrengning av en ny type bismuth-legering. Det finnes ikke noe integrert system i dag for overvåket plassering av slike plugger som sikrer god kvalitet.

– Prosjektets fremste nyhet knytter seg til selve verifiseringen av en permanent plassert plugg. Bismuth er ellers et spennende materiale som vil kunne ha bruksområder utover det som er foreslått her. Metoder og teknologi som bidrar til mindre utslipp, sikrere og mer effektiv plugging av brønner, vil være til fordel for både industrien og samfunnet, understreker Unander.