Tab af energi under boring er en af de tekniske udfordringer ved indvinding af olie og gas. Og jo dybere og ikke mindste længere, man borer, desto mere energi går tabt.

»I dag borer selskaberne op til 20 kilometer lange boringer, og man taler allerede om et mål på 30 kilometer for de kommende år. Det er voldsomt udfordrende for boreprocessen at få overført energi på så store afstande med dagens teknologi og tilgængelige borerigge,« siger Jens Christian Melchiorsen.

Med titel af engineering manager i afdelingen for well construction i Dong Energy har han siddet i en styregruppe for et internationalt projekt, hvor man forsøger at gøre op med netop det problem.

'Rifle Well', som projektet kaldes, er et norsk forskningsprojekt med forskere fra det tekniske universitet, NTNU, og den uafhængige forskningsenhed Sintef. Projektet er bl.a støttet af DONG Energy.

Mindre friktion, tak

Projektet går i bund og grund ud på at finde en måde, hvorpå man kan reducere hydraulik- og kontaktfriktionen fra den væske, som pumpes ned i brønden for at køle borehovedet og rense for cuttings, og mellem den roterende borestreng og sidevæggene på hullet.

Processen kræver en vis mængde væske, men jo dybere og især længere, man borer, desto større bliver tryktab og friktion på borestrengen i brønden.

»Friktionen og tryktab giver et stort energitab i selve boreprocessen, som vil øges i takt med boringens længde, så man til sidst ikke kan tvinge boret dybere ned i klippen,« forklarer Jens Christian Melchiorsen.

En borerig som Maersk Resolve, der er bygget til bl.a norske forhold, kan bore med et kontinuerligt moment på 63.000 ft.lb. ved knap 100 rpm. Det svarer til godt 85.400 Nm. Men de norske forskere anslår, at kun cirka 10 procent af den energi, der tilføres boreprocessen på riggen, når ned til borekronen - afhængigt af de lokale forhold og dybde. Resten går tabt gennem friktion og varmeudvikling ved kontakt i borerørene og tryktab ved bevægelse af boremudder.

»Tanken om at udvikle en teknologi, der kan løse problemet, er opstået med løbende mellemrum i industrien. Men det er et vanvittigt komplekst problem, og endnu har ingen helt fundet løsningen, der kan overføres til praktisk brug,« siger Jens Christian Melchiorsen.

En løsning på vej

Men efter cirka tre års detaljerede analyser på norske universiteter kan der måske være fundet en potentiel løsning.

Forskerne har gjort forsøg med at anvende spiralformede og riflede brønde, lidt som man kender det fra et geværløb. Riflerne vil give et forøget areal for væske og cuttings at bevæge sig i nede i brønden, og samtidig betyde et mindre areal, som borestrengen kan røre ved inde i røret. Det er hele pointen, for det vil i teorien gøre det muligt at bore med større effektivitet og dermed også længere. Der er med andre ord mindre materiale, der kan røre ved borestrengen og skabe friktion. Og der er andre fordele.

Mange boringer er i dag fysisk begrænset af en vinkel på 40 grader fra lodret. Overskrides den, bliver det svært at rense hullet for borespåner. Men med den nye boreteknik vil man i teorien kunne øge vinklen til 60 grader eller mere, fordi man får en bedre oprensning af hullet.

Det vil betyde, at olieselskaberne kan nå meget længere ud fra samme platform og dermed reducere behovet for flere platforme på samme felt. Eksempelvis ved en udbygning af Siri-feltet

»Modellerne viser, at teknologien virker. Det kan faktisk lade sig gøre at lave de riflede boringer, og det vil give gode resultater,« siger Jens Christian Melchiorsen.

Værktøjet mangler

Men - for sådan et er der tit ved ny forskning - selv om teorien viser, at teknikken vil virke, mangler man et vigtigt skridt, før riflede brønde bliver hverdagskost på platformene. Problemet er nu at få udviklet det specifikke værktøj, der kan lave den fysiske spiralgang i brøndene flere kilometer nede i undergrunden, hvor tryk og temperatur giver barske vilkår for følsom finmekaniik og elektronik.

»Vi skal have udviklet et højteknologisk værktøj, der ud over at have sin egen borekrone skal have små skær på siderne, som kan lave riflerne. Samtidig skal det være yderst stærkt og stadig kunne styres på meget store afstande. Især styrken af det finmekaniske bliver svær at opnå, men det er vigtigt, for det kan let koste mange millioner kroner at udskifte en komponent fra bunden af hullet, når vi er ude på de dybder,« fortæller Jens Christian Melchiorsen.

Og det er sådan set her, hvor Rifle Well-projektet stopper, som tingene er i dag. Modellerne viser, at teorien holder, men værktøjet til at lave spiralbrøndene mangler, og det vil koste millioner af kroner at udvikle det. Samtidig ligger den del uden for hænderne af en operatør som Dong Energy, understreger Melchiosen.

Det vil i stedet typisk være servicevirksomhederne i branchen, der vil stå for den del. Om det sker, tør han dog ikke gætte på.

»Spørgsmålet er jo, om der vil være et tilstrækkeligt stort marked at afsætte værktøjet til, så investeringen kan betale sig. Men potentialet er der helt klart, det dokumenter forskningen, og skulle nogen være klar til at tage udfordringen op, vil vi være interesseret,« lyder opfordringen fra Jens Christian Melchiorsen.