Grunnforskning som l?nner seg

Olje og gass finnes i sm? porer imellom sandkornene og utgj?r ofte 15-30 prosent av volumet i gjennomsnitt. ?n kubikkmeter sandstein kan derfor inneholde 150-300 liter med petroleum. Som oftest kan vi bare produsere 40-60 prosent av dette i et oljefelt fordi vi ikke f?r ut all olje og gass og fordi det ogs? er litt vann i porene sammen med oljen.

Por?siteten er n?kkelen

I sand som avsettes p? sandstrender og i elver, utgj?r porene oftest 40-45 prosent av volumet. Vi sier da at por?siteten er 40-45 prosent. Etter hvert som det overleires av andre sedimenter og blir utsatt for ?kende trykk og temperatur, g?r sand over til ? bli en fast sandstein med mindre por?sitet. Ved 4-5 km dyp er trykket ca. 1000 bar og temperaturen ca. 150 oC, og da er por?siteten i de fleste tilfeller redusert til 10-20 prosent Por?siteten i sandsteinsreservoarene er en sv?rt viktig faktor som er med p? ? bestemme hvor mye olje vi kan f? ut av hvert volum bergart. Derfor er por?siteten av avgj?rende ?konomisk betydning for driften.

V?r forskning g?r ut p? ? utvikle teorier som kan forklare hvor raskt por?siteten avtar under ?kende overleiring som funksjon av temperatur og trykk. M?let er ? kunne forutsi hvilken por?sitet og gjennomtrengelighet bergartene har, slik at oljeselskapene har et grunnlag for ? beregne hvor mye de kan produsere hvis de finner olje eller gass.

Por?siteten reduseres n?r sand overleires, b?de ved mekanisk sammenpressing av sandkornene og ved kjemisk oppl?sning og utfelling av mineraler i porene. Nettopp n? studerer vi mekanisk sammenpressing av sand i 澳门葡京手机版app下载 med Norges Geotekniske Institutt i et prosjekt finansiert av Norges forskningsr?d.

Vi har i mange ?r studert reservoarbergarter i Nordsj?en og fra Haltenbanken for ? fors?ke ? forst? hvorfor noen sandsteiner har mye h?yere por?sitet enn vanlig p? et bestemt dyp. Flere av feltene p? Haltenbanken inneholder sandsteiner som har 20-25 prosent por?sitet p? over fem kilometers dyp. Dette er sv?rt uvanlig og skyldes at sandkornene har et tynt belegg av leirmineraler (kloritt) som hindrer utfelling av kvarts i porene.

Den norske skolen

V?r forskningsgruppe har siden begynnelsen av 1980-?rene fremsatt teorier om hvordan sandsteiner omvandles, og vi gikk sterkt imot teorier som var r?dende hos de fleste forskere i blant annet USA og England. Her mente man at mineraler, s?rlig feltspatt, ble oppl?st av karbondioksyd eller organiske syrer p? ca. tre kilometers dyp. V?re modeller gikk ut p? atoppl?sningen for det meste skjedde n?r overflaten ved gjennomstr?mning av ferskvann. For ? forst? hvordan mineraler l?ses og felles, m?tte vi gj?re beregninger av vanngjennomstr?mningen i forhold til mineralenes l?slighet (termodynamikk) og utfellingshastigheter (kinetikk). Dette danner grunnlaget for ? forutsi noe om reservoarbergartenes por?sitet og hvor mye olje de kan inneholde. Mange av v?re tidligere studenter, som n? arbeider de norske oljeselskapene (Statoil, Hydro og Saga), har gitt viktige bidrag innen det som i utlandet kalles "den norske skolen" innen reservoargeologi. V?re modeller har etter hvert f?tt stor internasjonal tilslutning, og de brukes i stor utstrekning av b?de norske og utenlandske selskaper i arbeidet med ? forutsi por?siteten i reservoarbergarter f?r boring av en oljefelle. Ogs? n?r det gjelder ? planlegge en optimal produksjon, er det viktig ? kunne forutsi fordelingen av por?sitet og permeabilitet (gjennomtrengelighet) i reservoaret imellom br?nnene.

Ogs? kjemi og fysikk

Det er forst?else av geologiske prosesser som gir de beste muligheter til ? forutsi bergarters egenskaper. Vi har et moderne laboratorium for ? analysere den kjemiske sammensetning av forskjellige typer av olje fra oljefeltene. Vi har ogs? utviklet en ny metode til ? analysere sv?rt sm? oljedr?per som finnes inne i kvartsmineraler som er utfelt i sandsteiner. Selv om all oljen ellers er lekket ut, vil disse analysene fortelle om reservoaret har inneholdt olje og hva slags type olje det er. Vi har gjennomf?rt en rekke st?rre prosjekter i Nordsj?en og p? Haltenbanken hvor vi har analysert oljer som produseres n?, og gammel olje inne i reservoarbergartene. Slik kan vi finne ut hvordan reservoarene i sin tid ble fylt.

Vi arbeider n? intenst med ? forst? hvordan olje og vann str?mmer i sediment?re bassenger som Nordsj?en, og vi s?ker ?rsakene til at trykkforholdene i reservoarene varierer s? mye som de gj?r. Vi vet at dette dels henger sammen med hvor raskt sedimentene presses sammen, dels med hvor tette bergartene er. I arbeidet med disse problemene f?r vi kombinert teorier om omvandlinger av sedimenter med teorier for str?mning av v?ske og gass i bergarter.

I dag er vi s?rlig opptatt av ? forst? sedimenter og sediment?re bergarters fysiske egenskaper bedre. Dette er viktig i forbindelse med sammenpressing og oppsprekking av bergarter, og ogs? n?r det gjelder tolkningen av seismiske signaler. Derfor arbeider vi n?rt sammen med de av v?re kolleger som beskjeftiger seg med geofysisk forskning p? sokkelen.

Fig. 2. Hvis det svarte slammet i l?per av mange millione pr overleires med 3-4 km leire og sand, vil temperaturen bli 120-150 grader C., slik at olje dannes. Ved enda st?rre begraving (som gir h?yere temperatur) vil oljen g? over til gass. Oljen og gassen som dannes , vil vandre oppover og kan samles opp i por?se reservoarbergarter, som oftest sandstainer eller kalksteiner. Disse m? v?re dekket av en tett skjfer eller salt (takbergart).

Milj?forskning

Den kunnskapen vi har skaffet fram ved ? analysere r?oljer og deres kjemiske nedbrytning, har vist seg sv?rt nyttig for h?ndteringen av oljeforurensninger. Laboratoriet har derfor v?rt sv?rt viktig ogs? innenfor flere av v?re prosjekter i milj?geologi.

Spredning av forurensning i naturen avhenger av hvordan vann str?mmer gjennom jordsmonn og sedimenter. Det gjelder da ? forst? l?sning og felling av mineraler og adsorpsjon av kjemikalier p? leirmineraler. Vi bruker her mye av den samme kompetansen som vi benytter ved studier av reservoarbergarter.

Fig. 3. Petroleum finnes i porene mellom sandkornene, og por?se sandsteiner er gode reservoarbergarter. I en "antiklinalstruktur" som denne, fanges petroleum opp av en tett takbergart og gassen vil ligge over oljen fordi den er lettere.

Ikke ¡±kj?pt og betalt¡±

Vi har hele tiden hatt et n?rt 澳门葡京手机版app下载 med norske oljeselskaper og ogs? med sv?rt mange av de internasjonale. Dette har v?rt n?dvendig ikke bare for ? sikre finansiering av forskningen, men fordi vi trenger pr?ver og data fra selskapene. Vi har likevel ikke f?lt oss styrt i bestemte retninger av oljeselskapene fordi de forskjellige selskapene ofte har hatt sv?rt forskjellige oppfatninger av hva som er viktig. Vi har ogs? hatt betydelig st?tte fra 澳门葡京手机版app下载sr?det. VISTA-programmet for petroleumsforskning som har v?rt finansiert av Statoil har likeledes v?rt sv?rt viktig for oss.

¡±Gratis¡± laboratorium

Nordsj?en er et naturlig laboratorium hvor oljeindustrien har gitt oss en enorm mengde pr?ver og data som vi bruker til ? forst? helt grunnleggende geologiske prosesser. Vi kan der studere b?de bergarter og petroleum under forskjellig trykk og temperatur og sammenlikne resultatene med mer teoretiske modeller. Det hadde knapt v?rt mulig ? be 澳门葡京手机版app下载sr?det om 100 millioner kroner til et borehull i Nordsj?en for rent vitenskapelige form?l, men n? f?r vi slike pr?ver og data gratis. De store mengder seismiske data p? sokkelen gir oss en detaljert tredimensjonal fordeling av bergarter som er et fantastisk utgangspunkt for ? forst? sediment?re prosesser og tektonikk. Dette er et eksempel p? at anvendt forskning kan bidra meget til det vi ellers ville kalle grunnforskning, og ikke bare motsatt. Det er sv?rt tilfredsstillende n?r en del av v?re forskningsresultater kan brukes i norsk industri: V?re hovedfags- og doktorgradsstudenter har da gode muligheter til ? velge ? fortsette som fagfolk og forskere i norsk industri og forskningsinstitutter. Da Statoil valgte ? gi sin f?rste forskningspris til v?r gruppe i 1991, var vi sv?rt glade for et slikt tegn p? hvor viktig v?rt forskningsfelt ble ansett for ? v?re av selskapet.

For lite attraktivt

Jeg blir ofte spurt om hvorfor jeg har valgt ? fortsette som universitetsforsker istedenfor ? begynne i industrien. Jeg tror ikke mine kolleger i industrien like ofte blir spurt om det motsatte. Her har universitetene et betydelig problem, men ogs? i industrien trues forskningen. Her er det ofte mer fristende for forskere ? g? over i administrative stillinger med bedre l?nn, prestisje og innflytelse. De som velger ? fortsette med rent faglig arbeid eller forskning, har ofte ikke s? store muligheter til ? p?virke prioriteringene i selskapene. Det er ikke lenger s? mange som for enhver pris vil v?re forskere, og det finnes jo mange andre interessante jobber. Derfor er det viktig at det blir attraktivt ? velge en forskerkarriere. Hvis ikke noen av de beste studentene v?re velger ? bli forskere p? universitetene eller i industrien, vil mange andre tiltak for ? stimulere forskningen i Norge v?re til liten nytte.

Dette er ¡±Bj?rlykke-gruppen¡± i dag:

• Professor Knut Bj?rlykke
• F?rsteamanuensis Dag Karlsen
• F?rsteamanuensis Jens Jahren
• Overingeni?r Kristian Backer-Owe

Post doc.-stipendiater:

• Martin Koopmans
• Caroline Lowery,

Doktorgradsstudenter:

• Olav Lauvrak
• Arild Kjeldstad
• Fawad Chuhan
• Erik Kovacs
• Abid Bhullar
• Runar Nygaard

Hovedfagsstudenter

(1992-1998 ca. 30)

Og disse var med...:

Professorene Per Aagaard, Kaare H?eg, Jan Inge Faleide, Johan Petter Nystuen og f?rsteamanuensis Henning Dypvik, som alle fremdeles arbeider ved Universitetet i Oslo, har v?rt viktige bidragsytere til forskningsgruppen. Det samme gjelder tidligere post doc.-stipendiat Girish Saigal, som n? arbeider i Saga Petroleum, Rolando di Primio (ogs? Saga), Richard Patience (Statoil).

Detlev Leythaeuser har v?rt knyttet til gruppen som professor II og Steve Larter som gjesteprofessor.

Her arbeider gruppens doktorgradsstudenter i dag

• Dag Karlsen: Universitetet i Oslo
• Tor Nedkvitne, og Idar Horstad: Saga Petroleum
• Mogens Ramm og Arnd Wilhelms: Norsk Hydro
• Richard Olstad: Chervon Norge
• Abid Bhullar: Univ. of Newcastle
• Per Arne Bj?rkum og Olav Walderhaug: Statoil.

¡±Top rank¡±

I evalueringen av norsk geovitenskap som ble gjennomf?rt for Norges forskningsr?d av en internasjonal ekspertkomit¨¦ i 1998, f?r Bj?rlykke-gruppen f?lgende skussm?l: