PRODUKSJONLOGGING I HORISONTALE BRØNNER - STRØMNING BAK LINER Stein Vegar Larsen November 1995 SAMMENDRAG Produksjonlogging av horisontale, åpnhullskompletterte brønner er ung teknologi. Usikkerheter i forbindelse med disse målingene er blant annet strømning i ringrommet mellom produksjonsrøret og borehullet. Tilsynelatende rateøkning i hælen for slike brønner, der en har en pakning i ringrommet, tilsier at annulærstrømningen er i størrelsesorden 20-25% av totalraten. Hensikten med dette prosjektet har vært å finne en metode for å kvantifisere strømningen i ringrommet for slike brønner. Tolkningen av loggedata har vært en sentral del av prosjektet. Det ble gjort beregninger av mulig annulærrate ut fra forskjellige kriterier. Det har vist seg at en annulærrate i samme størrelsesorden som en ser på rateprofilen for slike brønner er mulig, men lite sannsynlig. Målingene påvirkes i stor grad av andre effekter. Disse effektene kan være utvikling av hastighetsprofil, men fenomenet er lite undersøkt. Andre grunner til forstyrrelsene kan derfor ikke utelukkes. ABSTRACT Production logging of horizontal, open hole completed wells is a new technology. Uncertainties from such measurements are, among others, annular flow between the liner and the borehole. Rate increase measured at the heel, where there is an ECP in the annulus, indicates that the annular rate is as large as 20-25 % of the total rate. The purpose of this work has been to establish a method to quantify flow in annulus for horizontal, open hole completed wells. Analyzing log data from such wells has been an important part of the work. Calculations of possible annular rate was done from different criteria. The calculations showed that the annular rate may be as high as the rate increase at the heel indicates, but it is probably less. The spinner response is influenced by other effects than inflow and rate increase. These effects may be developing of flow profile from disturbed- to fully developed flow , but this phenomenon is not understood. Other reasons why the spinner shows increasing velocity can therefore not be excluded. INNLEDNING Utvinning av oljefelt med tynne oljesoner forutsetter bruk av horisontale brønner for å kunne øke dreneringsareal og minske vann- og gassproduksjon. Ny boreteknologi har gjort det mulig å bore slike brønner svært nøyaktig, med en horisontalseksjon på flere tusen meter. Et viktig verktøy for å måle effektiviteten av slike brønner er produksjonslogging. Opplysninger fra produksjonslogging brukes for å evaluere strømningsforholdene i brønnen. Ut fra dette kan en si om kompletteringen har vært vellykket, om hele brønnen bidrar til produksjon, og en kan etablere rateprofilen. Dette er hovedformålet med en slik logg; å finne ut hvor mye av hvilken fluid som kommer hvorfra. Resultater fra en produksjonslogg øker geologisk og reservoarteknisk forståelse. Dette er derfor viktig kunnskap for å optimalisere plassering av fremtidige brønner. Brønner med åpenhullskomplettering kan være problematiske i så måte. Her er det et ringrom mellom borehullet og produksjonsstrengen som er tilgjengelig for strømning, men utilgjengelig for måleverktøy. En måler derfor kun strømning i produksjonsrøret. Tolking av disse loggene baseres kun på denne strømningen, uten å ta hensyn til eventuell ringromsstrømning. Det finnes ikke etablerte metoder for å beregne rateprofilen inkludert denne eventuelle ringromsstrømningen. Dette betyr at en kan feiltolke lagvise ratebidrag, og beregninger av produktivitet blir tilsvarende feil. Dette er hovedinnvendingen mot påliteligheten av slike analyser. Mange oljeselskaper logger ikke slike brønner på grunn av denne usikkerheten. Hensikten med denne 4.årsrapporten er å finne en metode for å kvantifisere strømning i ringrommet mellom produksjonsrøret og borehullet i horisontale, åpenhullskompletterte brønner, ut fra data fra vanlig produksjonslogging. Målet med dette er å kunne bestemme ratebidraget dq/dl bedre enn med nåværende metoder, for dermed å finne et mer nøyaktig kh-produkt for hver sone i brønnene. Dette prosjektet vil bli etterfulgt av diplomoppgave innenfor produksjonslogging, slik at arbeidet også vil danne grunnlag for diplomoppgaven. Grunnlaget for prosjektet er produksjonslogger fra fire oljebrønner på Trollfeltet. Det er antakelig strømning i ringrommet for alle disse brønnene, og dataene er av meget god kvalitet. En har mange ukjente parametre, og det er avgjørende at en kan stole på datagrunnlaget for å kunne si noe om noe som i utgangspunktet er ukjent. KONKLUSJON Kvantifisering av ringromsstrømning er viktig for å forbedre resultatet fra produksjonslogger i åpenhullskompletterte brønner. Ringromsstrømningen kan være så høy som 30 % av raten i produksjonsrøret dersom borehullet er stabilt. Brønnene i dette prosjektet har redusert ringromsstrømning på grunn av hullkollaps. Spinnerdataene indikerer annulærrate i størrelsesorden 10 % av raten i røret. Spinnermålingene er påvirket av andre effekter enn rateendringer. Disse effektene kan skyldes utvikling av hastighetsprofil, men er ikke tilstrekkelig forstått. Det bør undersøkes videre hvilke effekter som påvirker spinneren, og hvor store disse er. Dette vil avdekke forhold som er avgjørende for rateprofilen som etableres på grunnlag av spinnermålingene. REFERANSER 1 A. D. Hill: Production Logging -Theoretical and Interpretive Elements, SPE Monograph Series, 1990 2 T. Kleppan & J.S. Gudmundsson: Spinner logging of a single perforation, Lerkendal Petroleum Engineering Workshop, 1991 3 J. S. Gudmundsson & Su Ze: Pressure drop in perforated pipes, Profit Summary Report, Norwegian Petroleum Directorate, Stavanger, 1995 4 J. G. Knudsen & D. L. Katz: Heat Transfer and Pressure Drop in Annuli Chemical Engineering Progress, 1950 5 B.S. Massey: Mechanics of fluids, Chapman and Hall, 1990 6 F.M. White: Fluid Mechanics, McGraw-Hill Book Company 7 D. Økland, G.S. Østby: TVOP hullstabilitet bak liner, Norsk Hydro rapport, 1995 8 Loke A/S: Dynalog ++, Petroleum Engineering Consultants, 1995 9 Bourgoyne, Chenevert, Millheim & Young: Applied Drilling Engineering, SPE Textbook Series, 1991 10 Norsk Hydro, muntlig og skriftlig kommunikasjon høsten 1995