God på bunnen

Oljeforskere jobber intenst med løsninger for å pumpe CO2 ned i gamle oljereservoar. Vi får mer olje og bedre miljø. For godt til å være sant?

Klimagassen CO2 rir verden som en mare. Det sies at menneskeskapt utslipp av CO2 nå er på mer enn seks milliarder tonn karbon per år, hovedsakelig på grunn av bruk av fossilt brensel. Stadig flere håper at underjordisk lagring kan være en endelig løsning på problemet.

Det tror også direktøren for Oljedirektoratet, Gunnar Berge. Ifølge ham tar det ikke mange årene før vi pumper CO2 ned i reservoarene i Nordsjøen og blir kvitt problemet. At CO2 i tillegg kan brukes til å få ut mer olje fra brønnene, gir den en viktig tilleggsverdi.

Oljedirektoratet har regnet ut at det er et økt oljeutvinningspotensial på 240 – 320 millioner Sm3 (standard kubikkmeter) olje ved bruk av CO2 i oljefelt på norsk sokkel. Det kan utgjøre en mulig verdiskaping på 400 milliarder kroner.

Også Bellona priser løsningen og viser til at vi allerede deponerer én million tonn CO2 årlig ned i grunnen på Sleipnerfeltet. Hvis deponering i tillegg kan inngå i kvoteregnskapet, betyr det at vi nesten kan bruke fossilt brensel på lik linje med fornybart, og debatten om gasskraftverk blir straks mer interessant. Men er det virkelig så enkelt som det høres ut?

Økonomisk usikkerhet

Både ja og nei, skal vi tolke seniorforsker Erik Lindeberg ved SINTEF Petroleumsforskning. Han har lenge forsket på deponering av CO2 under jorda.

Klarer vi å ta hånd om CO2 ved deponering, vil det på sett og vis gi oss en ny energikilde med tanke på resterende fossilt brensel som olje, kull og gass. Men det forutsetter altså at vi må ta hånd om CO2-en.

Siden starten på 70-tallet har amerikanske oljeselskap benyttet CO2 for å få opp mer olje, og greid opptil 60 prosent forbedret oljeutvinning på enkelte felt. At Norge ikke går like storstilt i gang, har flere grunner. Det viktigste har med økonomi å gjøre, ifølge Lindeberg.

– Fjerning av CO2 fra kraftverk, og siden transport ut til reservoarene, er foreløpig så kostbart at verdien av restoljen vi får ut, ikke vil betale mer enn ca halvparten av kostnadene for typiske oljefelt. For enkelte gunstige oljefelt som for eksempel det enorme Gullfaksfeltet vil det imidlertid kunne være økonomisk dersom det bare lar seg å skaffe tilstrekkelig med CO2.

Hva kan fremme deponering?

«Klarer vi å ta hånd om CO2 ved deponering, vil det på sett og vis gi oss en ny energikilde med tanke på resterende fossilt brensel som olje, kull og gass.»

Det er i hovedsak tre faktorer som kan forandre på

dette forholdet. For det første vil en høyere oljepris gjøre det mer lønnsomt å hente ut restoljen. Erik Lindeberg forteller at da oljeprisen var på topp under Irak/Iran-krigen på 80-tallet, ble lønnsomheten såt stor at det ble bygd anlegg for å hente CO2 ut av eksosgassene på gasskraftverk i USA.

Andre faktorer er bedre tekniske løsninger, og ikke minst kan Kyoto-mekanismene gi drahjelp til å finne løsninger til billigere CO2-deponering. Foreløpig gir ikke reduksjon av CO2-utslipp ved injeksjon kreditt i forhold til de internasjonale avtalene om å redusere CO2-utslippene.

– Mulig vil det telle med i framtida. Men en forutsetning for å få kreditt er selvfølgelig at man kan sannsynliggjøre at klimagassen blir tilstrekkelig lenge i jorda slik at eventuelt gass som lekker ut, ikke påvirker framtidas klima, sier Lindeberg.

Stikker fra regninga

Dette er en simulering av hvordan injisert CO2 sprer seg og etter hvert løser seg opp i et reservoar.

Den røde sonen illustrerer fri CO2-gass, mens den grønne viser oppløst CO2. Når CO2 injiseres i bunnen av et reservoar, vil den stige opp til takbergarten og spre seg utover som en boble med en radius på flere kilometer.

Den vil gradvis løse seg opp i vannkolonnen under seg, og bildene illustrer hvordan oppløsningen av CO2 tilslutt fjerner all CO2 fra forseglingen og lagrer den som «selters» på bunnen av formasjonen. I dette tilfellet vil det imidlertid ta ca. 5000 år før all CO2 er oppløst.

Illustrasjoner: SINTEF Petroleumsforskning

Co2 Fri CO2-gass
Co2 Oppløst CO2-gass

[caption id="attachment_10535" align="alignleft" width="250"]År 2021 År 2021[/caption]

 

 

 

 

 

 

[caption id="attachment_10537" align="alignleft" width="250"]År 2421 År 2421[/caption]

 

 

 

 

 

 

[caption id="attachment_10538" align="alignleft" width="250"]År 2621 År 2621[/caption]

 

 

 

 

 

 

[caption id="attachment_10539" align="alignleft" width="250"]År 5019 År 5019[/caption]

 

 

 

 

 

 

 

[caption id="attachment_10540" align="alignleft" width="250"]År 7018 År 7018[/caption]

 

 

 

Deponeringsløsningen er så tiltalende at forskere over hele verden setter bredsida til. Et femårig forskningsprosjekt med SINTEF Petroleumsforskning i spissen forsøker nå å finne ut hvordan man kan bedre reservoarenes evne til å holde på CO2 over tid.

– Og da snakker vi ikke om noen hundre år, sier Lindeberg. – Riktignok vil ingen av dagens bedrifter eller folk være til stede for å merke virkningene av klimautslippene som måtte komme, men vi kan ikke utnytte ressursene og så overlate regninga til etterkommerne våre.

Lindeberg har regnet og simulert seg fram til at CO2 må holde seg under jorda i minst10 000 år for at vi skal være på den sikre siden når det gjelder utslipp og klimaendringer. Da vil gassen i tillegg på det nærmeste være forsvunnet fordi den har løst seg i reservoarvæskene. Nordsjøen er et perfekt lagringssted med sine mange reservoarer og leirskiferlag som forsegling.

Stabile deponier

Lagring i felt etter at produksjonen er avsluttet, kan gjøres i både gamle oljefelt og gassfelt. En av fordelene er at disse reservoarene er svært grundig kartlagt med hensyn til utbredelse og fysiske egenskaper. Men selv om naturen har holdt på olje og gass før vi hentet den opp, kan det hende at vi forstyrrer forseglingene når vi begynner å pumpe ned klimagassen. Derfor ser Lindeberg og kollegene hans også på om gassen lar seg påvirke kjemisk av noen mineraltyper.

– CO2 viser seg å være mer aggressiv mot materialene i brønner enn olje og gass er, slik at forseglingene av borehullene som gjøres i dag, ikke nødvendigvis er sikre nok. Her ser vi behovet for å finne nye typer sement, som kan erstatte det som brukes i dag, sier Lindeberg.

Skal man lagre i en formasjon, må det skje i en bergart som er tilstrekkelig gjennomtrengelig, for eksempel sandstein, slik at gassen lett kan pumpes inn.

Bergarten må også være så porøs at den gir rom for lagring. Samtidig må den porøse steinen ligge under et dekke av tette bergarter. Det forhindrer at gassen siver opp til overflata. Det er svært viktig at disse formasjonene ikke blir en kilde til lekkasje. Og det er her vi har den største jobben å gjøre med hensyn til sikkerhet, poengterer Lindeberg.

Tilbake til framtiden

For å kunne gjøre risikoanalyser av deponering er forskerne avhengig av gode fysiske og matematiske modeller. I dag injiserer Statoil en million tonn CO2 fra Sleipnerfeltet inn i en underjordisk formasjon. Den er separert fra olje og gass som tas ut fra feltet. Her vokter mange selskap og forskningsinstitusjoner over tilstanden, og SINTEF deltar i et internasjonalt prosjekt for å monitorere CO2-ens oppførsel. Ennå er det for tidlig til å si noe om langtidseffektene. Da er man avhengig av modellbaserte antakelser.

Erik Lindeberg skrur på PC-en og starter en simulering. Et utsnitt av et reservoar vises på skjermen som blått. Inn pumpes CO2 i noen år, så stanses injiseringen, men CO2 fortsetter å bre seg ut under forseglingen. Siden CO2 er lettere enn vann, vil den legge seg øverst i en vannfylt formasjon. Den brer seg ut som et teppe langs takbergartene, før den etter hvert blir mindre og mindre. 5000 år etter at vi sluttet å pumpe ned CO2, er den på det nærmeste borte. En ny simulering viser at CO2 oppløst i vann, synker ned i væskekolonnen under, blander seg med den og forsvinner. Vi har spolt oss 10 000 år fram i tid på 20 sekunder, og når all CO2 er oppløst, vil faren for store klimautslipp på grunn av lekkasje være over.

3D i sann tid

I jakten på metoder som skal kunne kvalifisere en formasjon som deponi, tar forskerne i bruk en blanding av reservoarteknologi, geologiske og seismiske metoder som gjør det mulig å vurdere bergrunnen, hvordan det ser ut mellom brønnene og strukturer som kan egne seg til deponering, og mulige fluktmuligheter for gassen.

– Vi har jo allerede enorme mengder data om forholdene under Nordsjøen, og vi er i verdenstoppen når det gjelder kunnskap på olje- og gassutvinning. Dette bygger vi videre på. Ved hjelp av blant annet 3D seismikk er det mulig å følge CO2 under jorda i sanntid. Da kan vi følge med hvor og hvordan CO2 trenger inn i reservoaret og hva som skjer med både gassen og oljen når vi bruker CO2 for å hente ut mer olje, sier Lindeberg. – Dette gir oss mulighet til å kalibrere våre reservoarmodeller slik at vi bedre kan forutsi hva den endelige skjebnen til CO2-en blir på riktig lang sikt.

Klimagass som verdi

For CO2 kan også omdannes til klingende mynt i kassa.

– Foreløpig bruker vi vann eller naturgass som injeksjonsmiddel for å få ut mest mulig olje fra reservoarene. Men naturgassen gir inntekter i seg selv, og vann gir ikke den beste effekten, viser det seg.

Når reservoaret er fullt av vann, slutter vi nemlig å produsere mer

fra det, selv om vi ikke har fått ut mer enn ca. 40-60 prosent av oljen. Det er derfor både fristende og økonomisk attraktivt å hente ut mer olje fra reservoarene, sier Erik Lindeberg, og ramser opp fordelene med å bruke CO2.

Den er omtrent like tung som olje, og skyver dermed lettere ut oljen uten å snike seg over eller under oljen slik naturgass eller vann gjør. CO2 gjør olje mer flytbar og kan faktisk vaske ut all olje fra porene i bergarten under visse betingelser.

Lindeberg antar at vi kan ta ut mellom 5 og 20 prosent mer av reservoarene hvis vi tar i bruk denne teknikken.

Stort behov

SLEIPNER VEST

Hver dag skilles det ut 2800 tonn CO2 fra naturgassen som blir produsert på Sleipner-feltet. I stedet for å bli sluppet ut i atmosfæren, pumpes den ned og lagres i sandsteinsformasjonen Utsira, 1000 meter under havbunnen i vannførende formasjoner. Mengden er på en million tonn i året. Løsningen har vært i drift siden høsten 1996. I 2000 ble det dokumentert at CO2 som pumpes ned i formasjonen, faktisk holder seg der og ikke lekker ut. Kostnadene ved en slik løsning er relativt store. Alternativet ville imidlertid vært å betale en million kroner i døgnet i CO2-avgift til den norske stat, dersom CO2 ble sluppet ut i atmosfæren. Ved å injisere CO2 blir kostnaden omtrent den samme, samtidig som løsningen er mer miljøvennlig.

Uansett har vi et problem: Det vil gå med minst fem millioner tonn CO2 per år i en 10 års periode, for at det skal monne i et middels stort felt. Til sammenligning gir et 400 MW gasskraftverk ca 1,1 million tonn CO2 i året. Vi har altså ikke nok CO2 tilgjengelig hvis vi skal oppnå lønnsomme prosjekter.

– Her i Norge produserer vi langt fra nok. Dette vil nok passe for land som har store punktutslipp av CO2, fra for eksempel kullkraftverk. En annen løsning er at vi tar hånd om CO2 fra kullkraftverkene i Storbritannia eller Danmark. Den kan fraktes i rør til feltet i Nordsjøen for injeksjon i oljereservoarer og deponering, sier Lindeberg. Utfordringene knyttet til et slikt konsept, vil være en utfordrende styrings- og beslutningsprosess som kombinerer klima- og ressurshensyn.

Komplisert puslespill

Det er ikke bare å gå i gang med en storskala CO2-deponering på norsk sokkel – selv om vi er sikre på at lekkasjer ikke finner sted. Her må det gjøres både tekniske, økonomiske og juridiske vurderinger. For å kunne realisere dette vil det være viktig å utnytte en felles infrastruktur for transport og deponering slik at CO2 fra kraftindustrien og andre punktkilder kan tas hånd om. På samme måte som naturgassen går i rør ned til kontinentet, kan vi i framtida frakte CO2 tilbake til reservoarene. Men noen steder der kildene ligger spredt vil ikke rørledningssystem være gunstig. Her kan skipstransport av flytende CO2 være en løsning.

Oljedirektør Gunnar Berge konkluderte i høst på Miljøforum-konferansen med at det er et stort potensial for økt oljeutvinning på norsk sokkel og at det med stor sannsynlighet vil være samfunnsøkonomisk lønnsomt når det tas hensyn til miljøaspektet. Dette vil kunne generere store ringvirkninger med hensyn til sysselsetting og verdiskaping i Norge – når vi har løst utfordringene vi står overfor.

Kilder: Miljørapport 2003, OED, Foredrag av Gunnar Berge på Miljøforum november 2003, www.bellona.no, forskningssjef Torleif Holt, SINTEF Petroleumsforskning.

Tekst: ANNE-LISE AAKERVIK