Lyttende stein skal gi mer olje

Et oljereservoar er en slags svamp. Naturen har fylt porene med olje. Når vi mennesker tapper de svarte dråpene ut, klemmes svampen sammen. Dette fordi trykket inne i porene har sunket. I klasserommet skjedde det samme. Når svampen tørket, skrumpet den inn.

Når reservoaret eldes, fyller operatørselskapene vann eller gass inn i porene i steinen. Slik får de presset mer olje ut. Påfyllet av vann eller gass får trykket i reservoaret til å stige på nytt. Men svampen kan aldri få den gamle fasongen tilbake.

Måler deformasjon

Trykkfallet i porene har nemlig fått den mekaniske spenningen i steinen til å stige. Disse indre kreftene har komprimert – deformert – steinmaterialet varig; på fagspråket kalles det plastisk deformasjon. Ved SINTEF måler vi disse deformasjonene i lab’en.

På bakgrunn av målingene, beregner vi hvor mye vann- eller gasstrykket kan økes før selve “svampen” eller forseglingen over den revner. Steinlaget som utgjør forseglingen over oljereservoar, tetter gamle sprekker som går langs forkastninger – glideflater mellom geologiske lag. Ryker forseglingene, går oljen tapt.

For å unngå slike lekkasjer, holder oljeselskapene igjen på trykket når de presser vann eller gass inn i reservoaret. Sikrere viten om tåleevnen til steinen, som analysemetoden vår åpner for, kan derfor øke utvinningsgraden utover det som har vært ansett som forsvarlig til nå. På tilsvarende vis vil metoden gi sikker viten om hvor mye CO₂ det går an å lagre trygt i tidligere olje- og gassreservoar.

Akkompagnement av lydbølger

Metoden vår springer ut av fagfeltet formasjonsfysikk. Dette er læren om hvordan porøse, væskefylte bergarter deformeres når spenningen i steinen øker.

I SINTEF har vi siden 1980-tallet brukt formasjonsfysikk til å beregne hvor stabile borehull er under oljeboring. Operatørene bruker svarene til å sikre seg mot at brønnen skal rase sammen. Svarene finner vi ved å bruke ultralyd.

På forhånd har vi testet steinprøver fra borehullet i ei “skrustikke” hjemme i lab’en. Mens vi øker trykket i “klemma” og dermed spenningen i steinen, måler vi hvor mye prøven komprimeres. Det hele til akkompagnement av ultralydbølger som vi kontinuerlig sender gjennom steinprøven – og tar tida på.

Slik får vi en tabell, der hver lydhastighet tilsvarer en gitt spenning og deformasjon. Når boreoperatøren etterpå sender en ultralydsonde ned i borehullet, forteller tabellen oss hvor stor spenningen er i steinen og hvor deformert – det vil si hvor stabil – den er.

Fra ultralyd til seismikk

Minuset med ultralyd, er at den ikke bærer langt. Slike høyfrekvente lydbølger går langt nok til at vi kan tolke nærområdet rundt borehull. I et ferskt pionerarbeid i lab’en, har vi oversatt tabellen slik at vi nå kan bruke langtreisende, lavfrekvent lyd – seismikk – til tolking av steinens helsetilstand i større geologiske formasjoner.

Oljeselskapene bruker seismikk regelmessig rundt reservoarene sine. Nå kan vi bruke disse måleresultatene til å regne oss bakover til spenning og deformasjon, og dermed forutsi hvor stor trykkøkning “svampen” vil tåle.

Ennå trenger vi litt tid til å raffinere metoden. Når vi er i mål, kan vi effektivt forsyne oljeindustrien med ny og verdifull viten.

Artikkelen sto første gang i Dagens Næringsliv, fredag 2. januar 2015