TNO Well Technology Centre

De basis van ons aanbod is een semi‑automatische Herrenknecht B003-boorinstallatie die op een skidframe is gemonteerd en boven twee testputten staat, één van ~400 meter en een van ~200 meter diep.

De diepere put heeft een verbuizing van 22 inch met isolatie van de annulaire ruimte en glasvezel-monitoringkabels en kan worden uitgerust met verschillende werkleidingen tot 18 inch. De put van 200 m met een verbuizing van 9 5/8 (afwisselend staal en composiet) is ook uitgerust met een DAS/DTS-glasvezel-monitoringkabel.

De installatie is uitgerust met hydraulische zuigers die op- en neerwaartse krachten kunnen uitoefenen om de omstandigheden na te bootsen die voorkomen in diepe putten en langere putten met een groot bereik. De installatie is aangesloten op een vloeistofcirculatiesysteem met drie boorspoelingspompen en een ringleiding.

Met deze opstelling kan puttechnologie op ware grootte worden getest onder gecontroleerde en herhaalbare omstandigheden. De experimenten omvatten het testen van pluggen, verbuizingen en gereedschappen voor onder de grond in het algemeen. Lopend en gepland onderzoek heeft betrekking op nieuwe boortechnologieën, opslagconcepten , integriteit van de verbuizing, het afsluiten van boorputten, interventie bij boorputten, afdichting , monitoring en registratie.

De faciliteit wordt ook gebruikt voor training en kan fungeren als een veldlab voor smart sensing- en augmented reality‑toepassingen in industriële omgevingen.

Boorspoelingssysteem

Drie elektrisch aangedreven boorspoelingspompen met een gecombineerde capaciteit van 3600 l/min en een nominale druk van 690 bar. De boorspoeling wordt gebruikt voor het boorplatform en de 50T-boormachine en kan ook worden omgeleid om andere niet-boortests te ondersteunen.

Compleet boorspoelingssysteem met pompen en hogedrukringleidingen (10.000 psi / 690 bar), 3 pompen met hoge capaciteit die samen ~ 3000 l/min leveren bij maximale pompdruk, 3 boorspoelingstanks van 10 m3 en 2 retourtanks van 5 m3.

WECO-aansluitingen die het koppelen van modulaire flowloops vergemakkelijken om een testomgeving te creëren; verschillende openingen om tegendruk te creëren.

 

Het centrum heeft ook een ondiepe put van ongeveer 12 meter. Deze diepte is voldoende om een volledige verbuizingsectie te installeren. Daardoor is het een nuttige testlocatie, voordat men overgaat naar een grotere boorinstallatie of naar veldproeven.

Bovenop de put kan een boorkop worden gemonteerd om druktesten mogelijk te maken. Bovenloopkranen in de hal zorgen voor een veilige en efficiënte installatie van verbuizingen of gereedschappen.

De ondiepe put wordt vaak gebruikt voor het testen van registratie- en putinterventietools en voor experimenten met cementeren en pluggen. De put biedt een gecontroleerde ruimte voor het snel en praktisch testen van boorput-componenten en ‑procedures.

De boorsimulator van 50 ton is ontworpen voor experimenten onder realistische en specifieke drukomstandigheden. Hij kan verschillende boorbits en andere boortechnieken testen op gesteentemonsters die in een drukvat zijn geplaatst.

Sensorsystemen en optimalisatie van de schudzeef kunnen worden geëvalueerd, en de set‑up kan worden aangepast om verschillende stromingstechnieken te testen. Geplande projecten behelzen onder meer het beoordelen van stuurtechnologieën voor horizontale en multilaterale putten, die steeds belangrijker worden voor aardwarmtetoepassingen. Een voorbeeld van een project dat we hebben ondersteund is DEPLOI.

De faciliteit omvat een compression-stroke boormachine van 50 ton die is aangesloten op een volledig boorspoeling‑circulatiesysteem met pompen, een ringleiding en een shaker. Hiermee kunnen boorproeven worden uitgevoerd bij ondergrondse drukniveaus tot 250 bar, met variabele rotatiesnelheid en ‘Weight‑on‑bit’.

In het drukvat kunnen gesteentemonsters worden geplaatst, zowel natuurlijke gesteentemonsters als reproduceerbare kunstmatige monsters zoals cement. Echt gesteente komt dicht in de buurt van veldomstandigheden, terwijl kunstmatige monsters gemakkelijker te reproduceren zijn voor vervolgexperimenten.

Met deze set-up kunnen gecontroleerde en herhaalbare testen worden uitgevoerd ter ondersteuning van onderzoek naar de prestaties, de efficiëntie en het gedrag van gereedschap onder ondergrondse omstandigheden.

Voor testen van de pijpsterkte (“burst”en “collapse”) gebruiken we een zes meter hoog hogedrukvat.

In samenwerking met Huisman is het vat gebruikt om de sterkte van een volledig composieten verbuizingsectie te testen. Daarbij werden er sensoren toegevoegd om de vervorming te meten, vlak voordat de verbuizing het begaf.

Dit werk draagt bij aan de ontwikkeling van corrosiebestendige ontwerpen voor composietputten met ingebouwde sensoren. Dergelijke ontwerpen zijn bedoeld om continu gegevens over de aardwarmteproductie en de integriteit van de put aan te leveren. Het project creëert mogelijkheden voor bedrijven die actief zijn in sensortechnologie, gegevensverwerking, composietmaterialen en aanverwante diensten.

De pomp heeft een maximale druk van 1230 bar en een flow rate van 2,5 l/min. Het drukvat heeft een inhoud van 600 l en een temperatuur van 185 graden Celsius. De test- en werkdruk bedragen respectievelijk 1500 en 1000 bar.

Deze persen worden gebruikt voor experimenten waarbij grote mechanische krachten nodig zijn. Ze kunnen belastingen van de formatie, plaatsingskrachten en hydraulische druk simuleren. Door verwarmingselementen toe te voegen kunnen ook de temperatuuromstandigheden in het boorgat worden nagebootst.

Beide persen hebben een eenvoudige set‑up waarmee gereedschappen en materialen zoals verbuizingsecties gecontroleerd kunnen worden geladen. De pers van 400 ton kan grotere monsters aan. De monsters worden automatisch verplaatst om een veilige ‘hands‑off’ installatie te garanderen. Ook vloeistoffen zoals boorspoeling kunnen in de test worden meegenomen.

Dankzij hun eenvoudige bediening zijn de persen geschikt voor zowel snelle voorbereidende testen als meer gedetailleerde mechanische studies.

De persen kunnen 4x6 kubieke meter verwerken en hebben een diameter van 0 tot 18 inch. Ze worden geleverd met een maximale monsterlengte van 2,5 meter. De druksensoren worden bewaakt met camera's.

Bij TNO gebruiken we grote flow loops om te bestuderen hoe vloeistoffen bewegen tijdens het boren en de productie. Dit helpt de stromingsefficiëntie te verbeteren en te zorgen dat er minder energie nodig is voor het pompen in geothermische en stadsverwarmingssystemen. Ook ondersteunen we het DRAGLOW-project, dat milieuvriendelijke additieven onderzoekt voor het verminderen van de stromingsweerstand in pijpleidingen.

De Cuttings Flow Loop wordt gebruikt om te bestuderen hoe steengruis beweegt tijdens het boren. Het gruis moet uit de put worden afgevoerd om verstopping te voorkomen. Met een transparante buis kunnen we zien hoe het gruis zich verplaatst in verschillende posities, horizontaal, verticaal of onder een hoek.

Om de omstandigheden in het veld na te bootsen kan er een roterende boorkolom worden toegevoegd. Het is belangrijk om inzicht te krijgen in het transport van boorgruis, want als het onvoldoende verwijderd wordt kan gereedschap beschadigd raken en kunnen de boorprestaties verslechteren.

De ESP Flow Loop wordt gebruikt in aardwarmteputten die werken met elektrische dompelpompen (Electrical Submersible Pumps, ESP’s) om heet water naar de oppervlakte te brengen. Om te bestuderen hoe deze pompen presteren kunnen we een speciale testset-up bouwen. Dit onderzoek is bedoeld om de betrouwbaarheid van de werking van aardwarmtesystemen te verbeteren.

Flow loop voor het monitoren van het gedrag van fijne deeltjes en vaste stoffen in water (bijv. van op water gebaseerde boorvloeistoffen, slurries of op water gebaseerde afwerkingsvloeistoffen).

• Transparante monitoringbuis op draaibaar frame (horizontaal, verticaal, onder hoek).
• Injectievat voor fijne deeltjes/vaste stoffen met een maximale capaciteit van 70l.
• Flow line voorzien van schudder.
• Maximale stroomsnelheid 600 l/min bij een maximale druk van 10 bar en 85 °C.

Toepassingsgebieden:

• Experimenten om de stroming en het transport van deeltjes tijdens het boren te onderzoeken.
• Onderzoek naar het gedrag van fijne deeltjes of andere deeltjes en hun invloed op erosie in de put.
• Testen van sensoren, technieken voor stroomoptimalisatie en (nieuwe) materialen voor isolatie.
• Testen van schaalbaarheid en -preventie.