Towards Autonomous Coiled Tubing Operations

Norge har flere tusen brønner fra olje- og gass virksomheten som skal vedlikeholdes og etterhvert plugges i årene som kommer. Det bores også nye brønner, både for produksjon av olje- og gass, men også for andre formål, som for eksempel C02-lagring og geotermisk energiutvinninig. Fremtidig vedlikehold og plugging av brønner utgjør et stor kostnad for Norge, i størrelsesorden flere hundre milliarder kroner. På verdensbasis er markeded for slike brønn-operasjoner en multi-milliard industri. Innen brønnboring har man utviklet nye teknologier og utnytter bedre en økende graden av digitalisering, for å redusere kostnader, forbedre sikkerheten, og øke effektiviteten. Norge har vært et foregangsland innen utvikling og bruk av slik teknologi for petroleumsvirksomheten. Forskningsinstittettet NORCE, Norwegian Research Centre, har vært ledende innen forskning og utvikling av slik teknologi, og har blant annet utviklet og demonstret et sytem for autonome boreopersjoner tilbake i 2021. Innen vedlikehold og plugging av brønner, som ofte utføres med såkalte kveilerør, er man imidlertid ikke kommet like langt i å utnytte mulighetene som digitalisering og automatisering gir. Her finnes det et stort uutnyttet potensiale som vil kunne medføre store besparelser, øke sikkerheten, og gi en betydelig effektivitetsgevinst dersom man lykkes i å øke kompetansen og utvikle ny teknologi i årene fremover. Dette prosjektet adresserer nettopp dette kunnskaps- og teknologibehovet og vil bidra til forskningsresultat som danner grunnlaget for autonome brønnoperasjoner ved bruk av kveilerør. Avanserte beregningsmodeller vil bli utviklet og verifisert mot eksperimentelle data. Disse modellene vil danne grunnlaget for avanserte metoder for hendelses-gjenkjenning og håndtering i automatiserte, og etter hvert autonome brønn-operasjoner. Prosjektet ledes av NORCE, og utføres i samarbeid med Universitetet i Stavanger, universitetet i Clausthal i Tyskland, og flere energiselskaper.

The international coiled tubing (CT) market is expanding, driven by the need to enhance production from aging fields and increasing demands for well intervention and plug and abandonment (P&A). Despite advancements in digitalization and automation, CT technology is still underdeveloped compared to jointed pipe operations, where autonomous drilling has been successfully demonstrated. This project is poised to bridge this gap, advancing the knowledge and technological foundations necessary to unlock the full potential of CT operations, with an emphasis on conveyance and drilling operations. The project addresses several interlinked, technological, and knowledge-based challenges that we have grouped into three main work packages: (1) Process understanding and modeling, (2) model calibration and digitalization, and (3) automation and autonomy. The novelty of this project lies in (1) a higher fidelity of the resulting simulation model compared to state-of-the-art, while (2) suitable calibration routines are developed, and (3) novel automated functions are developed and integrated into a fully autonomous system. All these three aspects are ambitious, and major challenges need to be addressed, requiring knowledge beyond current state-of-the-art within all aspects. We believe that the proposed advancements, combined with in-depth competence in modern autonomous jointed pipe drilling systems, will make this possible.