Forskere er på jakt etter nye metoder for å plugge tomme olje- og gassbrønner, for her er det enorme summer å spare.
2000 olje- og gassbrønner finnes på den norske sokkelen. Flere av disse skal plugges i løpet av de neste 25 årene. For selskaper kan ikke bare forlate olje- og gassbrønner som går tomme. De må plugges på en måte som beskytter miljøet og hindrer lekkasjer.
Du tror kanskje ikke at dette er noe å snakke om, for det å bore brønnene var vel den vanskelige biten. Men da tar du feil.
Dette kartet gir en oversikt over de ulike konsesjonene på den norske kontinentalsokkelen, inkludert Barentshavet. På slutten av 2023 foregikk det produksjon på 92 felt. Grafikk: norwegianpetroleum.no
– Om vi bruker dagens teknologi, kan det koste opptil 800 milliarder kroner å plugge alle brønnene på den norske kontinentalsokkelen, anslår Harald Linga ved SINTEF.
Linga er senterdirektør for innovasjonssenteret SFI SWIPA, eller Subsurface Well Integrity Plugging and Abandonment. Dette senteret jobber nettopp med å avslutte brønner. Det ble etablert med støtte fra Forskningsrådet.
Selv om petroleumsselskapene har ansvaret for å gjennomføre pluggingen, går 78 prosent av gigantregningen til de norske skattebetalerne. Og de 800 milliardene gjelder bare den norske delen. I hele verden finnes kanskje flere millioner brønner, og før eller senere må disse plugges.
Det er altså ikke småpenger det er snakk om. Selvsagt er det interessant å spare, og mange forskere ser derfor på alternative metoder.
Jakten på alternativer
Dagens teknologiske løsning i Nordsjøen inkluderer en 50 til 100 meter lang sementplugg. Men det viser seg at disse pluggene ikke alltid er perfekte.
– I det lange løp kan de begynne å lekke, sier Lewaa Hmadeh, doktorgradskandidat ved Institutt for geovitenskap og petroleum ved NTNU
Han er samtidig tilknyttet nettopp SWIPA.
Blant de mest bekymringsverdige problemene er at lekkende brønner kan gi store klimagassutslipp, sier han.
– Hvert år legger Bransjeforeningen Offshore Norge planer for nye teknologier som skal løse problemene industrien står overfor. Helt siden 2015 har det eksistert alternativer til sement, sier Hmadeh.
Men det finnes håp.
Hmadeh jobber med en alternativ metode i forbindelse med doktorgradsarbeidet. Han ser på om metallet vismut kan brukes til å plugge brønner, enten som erstatning eller et tillegg.
De første resultatene tyder på at en blanding av vismut og tinn kan gi petroleumsindustrien en sikrere og billigere løsning enn sement.
Ekofisk-komplekset i Nordsjøen rundt 320 kilometer sørvest for Stavanger. Dette feltet ble oppdaget av Phillips Petroleum Company i 1969, og betydde starten på det norske oljeeventyret. Produksjonen har pågått siden 1971. Foto: ConocoPhillips
Problemet
Først av alt er det viktig å huske at det å plugge en brønn utelukkende er en utgift. Det blir gjort helt til slutt i brønnens livssyklus, så det gir absolutt ingen inntekter etterpå.
– Du graver bokstavelig talt pengene ned i bakken, sier Hmadeh.
Sement er altså blitt industristandarden, delvis fordi det er billig, og delvis fordi egenskapene er velkjente. Men over tid er det altså blitt åpenbart at løsningen har sine begrensninger.
– Pluggene kan være utsatt for korrosjon, og for CO2 og hydrogensulfid som finnes i det undersjøiske miljøet, sier han.
Disse pluggene må også tåle de store trykkforskjellene over og under dem. De kan sprekke eller lekke som følge av det store trykket og det høye temperaturene.
Men kanskje viktigst er det at sementen også krymper etter hvert som den størkner. Da kan det danne seg små porer i den.
– Disse porene kan slippe gjennom hydrokarboner som lekker til overflaten, sier Hmadeh.
Industrien har allerede eksperimentert med ulike alternativer, som det å tilføre stoffer til sementen, eller teste helt nye stoffer, inkludert vismut. Her er det Hmadehs arbeid kommer inn.
Lewaa Hmadeh i laboratoriet. Han heller en smeltet vismutlegering i et stålrør i forbindelse med forskningen på brønnplugger. Foto Per A. D. Jynge/NTNU
Hvorfor vismut?
Legeringer, altså blandinger, med vismut er ugjennomtrengelige. Det betyr at det ikke finnes noen mulighet for at selve pluggen skal lekke, påpeker Hmadeh.
Stikk motsatt av sementen, som altså krymper når den størkner, utvider vismut seg etter hvert som den går over i fast form.
– Vismut beholder også den samme strukturen over lengre tid, fordi den ikke blir påvirket av korrosjon, CO2 eller hydrogensulfid. Det går også raskere å installere slike plugger fordi vismutlegeringer raskt vil størkne, sier Hmadeh.
Tidsbruken er også viktig på den norske kontinentalsokkelen der arbeidsforholdene kan være utfordrende. Jo kortere tid som trengs for å installere pluggen, dess bedre, sier han.
– Kortere installeringstid reduserer tiden du trenger en rigg, som igjen reduserer kostnadene. Dessuten finnes det en mulighet for at plugger av vismutlegeringer kan installeres uten å bruke en rigg. Om du slipper å ha en rigg på plass, blir kostnadene drastisk redusert, siden mesteparten av utgiftene er knyttet til nettopp leie av rigger, sier Hmadeh.
I laboratoriet
Hmadehs laboratorieeksperimenter har sammenlignet vismutlegeringer og sementplugger. I ett forsøk foretok han lekkasjetester i stålrør, som kan sammenlignes med en brønn. Han brukte da en sementplugg på 185 mm og en kortere plugg laget av en vismutlegering på 121 mm.
Hmadeh fant ut at pluggen av vismutlegering både var mer motstandsdyktig mot økt trykk og at den lekket mindre gass enn sementpluggen. Den var altså rett og slett bedre.
Men Hmadeh advarer samtidig om at det er langt fra laboratoriet til de virkelige brønnene, så det trengs mye mer arbeid.
– Mine forsøk er de første i sitt slag. Det er for tidlig å trekke noen konklusjoner. Men disse pluggene har et betydelig potensial. Vi må gjøre forsøk i større format for å se hvordan egenskapene er for plugger av ulike lengder. Det kan ta noen år, sier Hmadeh.
Referanse: Hmadeh, Lewaa, Manataki, Andriani, Jaculli, Marcelo Anunciação, Elahifar, Behzad, and Sigbjørn Sangesland. “A Sealability Study on Bismuth-Tin Alloys for Plugging and Abandonment of Wells.” SPE J. (2024;): doi: https://doi.org/10.2118/219744-PA
