Geologi og formasjonsevaluering for VKI brønnteknikk 8241201273, 8241200366, 8241200900 [PDF]

Zitiervorschau

Erling Skagseth og Hans M. Gundersen

Geologi og formasjons evaluering forVKI brønnteknikk

Fellesspråklig utgave

Viktig mekling til deg fra forlaget

Vi har satt av et område på våre intemettsider (http://www.vettviten.no) for opp­ datering av våre eksisterende bøker med nyttige tips - og noen hjelpeprogrammer du kan hente inn der det er aktuelt. Selv om vi bruker mye tid og omtale på å unngå trykkfeil og unøyaktigheter i våre bøker, er det dessverre enkelte feil som må rettes i nye utgaver/opptrykk. En liste over feil som kan være meningsforvirrende/ forstyrrende finner du på våre interp nettsider. Har du selv funnet feil/mangler/unøyaktigheter som ikke er nevnt der, vil vi svært gjerne ha melding om disse - gjerne som e-post: [email protected]

Vett & Viten AS 1998 ISBN: 82-412-313-6 Boka er, sammen med bind 2, godkjent av Nasjonalt Læremiddelsenter i oktober 1998 for bruk i studieretning for mekaniske fag i VK1 Brønnteknikk, modul 1 Geologi og formasjonsevaluering. Godkjenningen er knyttet til fastsatt læreplan av juli 1996. Det må ikke kopieres fra denne boka i strid med åndsverkloven eller avtaler om kopiering inngått med Kopinor, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Kopiering i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndragning, og kan straffes med bøter eller fengsel.

Alle mineral- og bergartsbilder er tatt av Erling Skagseth Sats: Terje Mathisen Utforming: Jan Hugo Strand Print: Oskar Randsborg AS, Kolbotn Utgiver: Vett & Viten AS Postboks 203, 1360 Nesbru Telefon adm: 66 84 90 40 Telefon ordrekontor: 66 98 39 80 Telefax: 66 84 55 90 http:\\www.vettviten .no e-post: [email protected]

Forord Denne boken dekker de tre målene i læreplanen for VKJ Brønnteknikk, modul 1 Geologi og formasjonsevaluering. Boken er laget over følgende lest: Vi starter med en grundig og nødvendig gjennomgang av den generelle geologien, slik at leseren kan erverve seg et «apparat» til å forstå hvordan geologiske pro­ sesser foregår og henger sammen. Dette leder oss til etablering av sedimentavsetninger (bassenger) der olje kan akkumuleres med tiden. Videre ser vi hvordan fagpersonell går fram for å avdekke olje eller gass ved hjelp av ulike letemetoder og hvordan selve boringen og innhenting av informasjon skjer. Her legges det stor vekt på ulike loggeprinsipper. Avslutningsvis viser vi hvordan vi tester en brønn for å kunne si noe om hvordan optimal drenering av feltet bør skje. I forhold til læreplanen vil den observante leser se at vi har gått et godt stykke lenger enn det læreplanen indikerer. Det er gjort for at de studentene som ønsker å forstå mer av de grunnleggende geologiske prosessene skal få tilfredsstilt sin nysgjerrighet. Lærere som skal undervise i dette faget kjenner fagplanen og vil/kan derfor trekke ut og vektlegge det elevene må kunne før de skal opp til eksamen. Boken kan slik vi ser det, brukes både på teknisk fagskole nivå 1 i faget geologi og formasjonsevaluering, og på de mange borekursene som avholdes rundt om i landet. Når det gjelder borekurs 1 er det viktig at det tas et fornuftig utdrag av boken. Erling Skagseth har skrevet kapitlene 1 til 7 og Hans M. Gundersen kapittel 8. Stavanger, november 1998

Erling Skagseth Hans M. Gundersen

Innhold Kapittel I Jordens oppbygning 13 1.1 Jordklodens form og dannelse 13 1.2 Kjernen 15 Temperatur og trykk 15 1.3 Mantelen 15 1.4 Jordskorpen 16 1.4.1 Litosfæren og astenosfæren 17 Spørsmål og arbeidsoppgaver 17 Kapittel 2 Mineraler og bergarter 18 2.1 Mineralogi 18 2.1.1 Dannelse av mineraler 19 2.1.2 Mineralbestemmelse 20 Krystallform 20 Farge 20 Strek 20 Glans 21 Hardhet 21 Densitet 23 Kløv (spaltbarhet) og brudd 23 Magnetisme 23 Syrereagerende mineraler 23 Mineralet kalkspat 23 Detal janalyser (Tilleggsstoff) 23 2.1.3 Mineralgrupper (Tilleggsstoff) 24 2.1.4 De viktigste bergartsdannende mineralene 24 Kvarts 24 Feltspat 25 Glimmer 26 Kalkspat 26 Pyroksen (Tilleggsstoff) 27 Amfibol (Tilleggsstoff) 27 Epidot (Tilleggsstoff) 27 Granat (Tilleggsstoff) 27 Olivin (Tilleggsstoff) 27 Mineraler og mennesker (Tilleggsstoff) 28 2.2 Bergarter 29 2.2.1 Innledning 29 2.2.2 Magmatiske (eruptive) bergarter 29 Intrusive bergarter 30 Ekstrusive bergarter 30 Hva består et magma av? 30 Avkjølingshastighet og kornstørrelse 30 Klassifisering av magmatiske bergarter (Tilleggsstoff) 32 2.2.3 Metamorfe bergarter 33 Regional metamorfose 34 Metamorfose av leirskifer 35 Metamorfose av kalkstein 36

Innhold

Metamorfose av sandstein 36 Metamorfose av magmatiske bergarter (Tilleggsstoff) 36 Hva skjer når en granitt utsettes for metamorfose? 37 2.2.4 Sedimentære bergarter 38 De vanligste sedimentære bergartene 39 1 Klastiske sedimentbergarter 39 Sandstein 41 Siltstein 41 Leirstein 41 2 Kjemiske avsetninger 42 Evaporitter 42 Kull 42 3 Organiske sedimenter 42 Geologiske symboler 44 Spørsmål og arbeidsoppgaver 44 Kapittel 3 Indre krefter 46 3.1 Verden i forandring 46 3.2 Platetektonikk 48 Årsaken til platebevegelse 51 Tre typer bevegelse langs plategrenser 52 3.2.1 Divergerende platebevegelser. Platene driver fra hver­ andre 53 3.2.2 Konvergerende platebevegelser. Kolliderende plater 55 Havbunnsskorpeplate mot havbunnsskorpeplate 55 Havbunnsskorpeplate mot kontinentalskorpeplate 55 Kontinentalskorpeplate mot kontinentalskorpeplate 57 3.2.3 Konservative platebevegelser. Sidelengsbevegelse 57 3.2.4 Vulkaner og vulkandannelse 58 3.3 Jordskjelv og forkastninger 61 3.4 Deformasjon av bergarter 63 3.4.1 Forkastninger 63 Andre typer forkastningsbevegelse og forkastningssystemer 64 3.4.2 Folding, synklinaler og antiklinaler 66 3.4.3 Dannelsen av fjellkjeder. Orogene syklus 68 3.5 Isostasi 71 Spørsmål og arbeidsoppgaver 73 o

Kapittel 4 Ytre krefter 76 4.1 Innledning 76 Begrepene forvitring og erosjon 77 4.2 Forvitring 78 4.2.1 Mekanisk forvitring 79 Frostsprengning 79 Sol sprengning 79 Trykkavlasting 80 Rotsprengning 80 Saltsprengning 81 4.2.2 Kjemisk forvitring 81 Hvordan skjer den kjemiske forvitringen? 81

Innhold

4.3 Massebevegelse 82 4.4 Isbreer og breerosjon 84 Brebevegelsen 86 Landformer dannet av breen 87 Isbreavsetninger 91 4.5 Vannets arbeid 94 Transport og avsetning som funksjon av vannføring og helningsvinkel 101 4.6 Avsetningsmiljøer 102 Kystprosesser og utvikling av ulike typer deltaer 104 Spørsmål og arbeidsoppgaver 105 Kapittel 5 Oljegeologi 108 5.1 Innledning 108 5.2 Hovedtrekk i utviklingen av Nordsjøens geologi 110 5.2.1 Kambrium til karbon (550-345 millioner år) 111 5.2.2 Karbon (345-280 millioner år) 111 5.2.3 Perm (280-225 millioner år) 112 5.2.4 Trias (225-190 millioner år) 114 5.2.5 Jura (190-136 millioner år) 114 5.2.6 Kritt (135-65 milloner år) 116 5.2.7 Tertiær (65-1,5 millioner år) 117 5.2.8 Kvartær (1,5 millioner år - i dag) 118 5.3 Hydrokarboner 118 Hvilken sammenheng er det så mellom molekylvekt og type hydrokarbon? 120 5.4 Kriterier for dannelse og funn av hydrokarboner 121 5.4.1 Sedimentasjonsbasseng 121 5.4.2 Kildebergart 122 Kjennetegn for kildebergarter 123 5.4.2.1 Avsetning av kildebergarter 123 5.4.2.2 Kerogen 124 Kerogen type I (også kalt alginitt) 125 Kerogen type III (også kalt vitrinitt) 125 Kerogen type II (også kalt exinitt) 125 5.4.2.3 Modning 126 5.4.2.4 Faktorer som påvirker modning av kerogenet 127 5.4.3 Migrasjon 127 5.4.4 Reservoarbergarter 130 5.4.4.1 Egenskaper ved reservoarbergarter 131 5.4.4.2 Porøsitet 131 Primær porøsitet 132 Sekundær porøsitet 133 5.4.4.3 Måling av porøsitet 133 5.4.4.4 Permabilitet 133 5.4.4.5 Innhenting av permeabilitetsdata 134 5.4.5 Oljefeller 135 5.4.5.1 Strukturelle feller 135 Antiklinal - domfeller 135 Antiklinaler som funksjon av salttektonikk 136 Forkastningsfeller 137

Innhold

5.4.5.2 Stratigrafiske feller 138 Diskordans 138 5.4.6 Faktorenes tidsmessige rekkefølge 139 5.5 Reservoarberegninger /utvinnbare reserver 140 Netto/brutto-forholdet (N/B) 141 Porøsitet 141 Hydrokarbonmetningen 141 5.6 Hydrokarbonressurser på norsk sokkel 142 Spørsmål og arbeidsoppgaver 146

Kapittel 6 Geofysikk og prospekteringsmetoder 147 6.1 Magnetometri 147 6.2 Gravimetri 147 6.3 Seismiske granskingar 148 6.3.1 På land - refraksjonsseismikk 148 6.3.2 Refleksjonsseismikk 148 6.4 Evaluering av formasjonen med vekt på slamlogging, kjerneboring og poretrykk 150 Boring 150 6.5 Boreslamlogging 151 Gassdefinisjoner 152 Litologien til borkaksen 153 Standardanalyse av prøvene 154 Døme på analyse av ei prøve frå ein sandstein 155 6.6 Kjerneprøvetaking 156 6.7 Evaluering av poretrykket 158 Nødvendige ombegrep 159 Grunn gass 161 Poretrykksprognosar 161 Parametrar brukte i trykkevalueringa 162 Gassparametrar brukte i trykkevaluering 164 Andre metodar for å oppdage overtrykk 166 Tommelfingerreglar for trykkevaluering i borefasen 168 Kvalitativt 168 Kvantitativt 169 Avvik i Dc-eksponenten og årsak til at vi feiltolkar trykkparametrar 169 Litologiske effektar 169 Boretekniske effektar 169 Oppdaging av innstrøyming ved hjelp av målingar mens vi borar 170 Spørsmål og arbeidsoppgåver 171 Kapittel 7 Logging 172 7.1 Logging med kabel 172 Eit borehol kan loggast 172 Resistivitet og resistivitetssammenhengar 174 Korleis flyt straumen i bergartane i eit reservoar? Resistivitetsloggar og bergartstypar 177 Elektriske sondar 178

177

Innhold

Sjølvpotensialloggar (SP-logg) 178 Fokuserande elektrodelogging (laterallogg) 179 Mikroresistivitetsloggen 180 Induksjonslogg 181 Radioaktive sondar 182 Passive gammasondar 182 Aktive sondar 184 Nøytronsonde nøytronloggar (CNL) 184 Densitetssonde som gir formasionsdensitetslogg (FDC) 186 Akustiske sondar 188 Kartlegging av brønnveggen 190 7.2 Andre kabeloperasjonar 191 Brønndiameter 191 Dipmeter (fallmålar) 193 Prinsippet for dipmeteret 194 FMS-målar 194 Temperatursonde 195 Bruk av sondar og kablar når brønnvinkelen er større enn 60° 199 Oversikt over nokre av dei mest brukte loggesondane 199 Resistivitetsmålingar/elektromagnetiske målingar 199 Radioaktive målingar 200 Akustiske målingar 200 Brønnveggsanalysar (skanning) 201 Sementeringsanalyse 201 7.3 Logging under boring - MWD/LWD 201 Systemoversikt 201 MWD-sendareining 202 Styreeining/dataeining 202 Straumgenerasjon 203 Sensorar 203 Retningskontroll 204 Formasjonsdata 205 Andre brønndata 205 Boredata 206 1 Dreiemoment (torque) 206 2 Borkronetrykket 207 3 Rotasjonsfart per minutt (RPM) på slammotoren 207 4 Caliper 207 Oppsummering av fordelane med MWD 207 Retningsmåling 207 Formasjonsevaluering 207 Boredata 208 Spørsmål og arbeidsoppgåver 208 Kapittel 8 Brønntesting 209 Brønntestingsutstyr - flytande borefartøy 210 8.1 Overflateutstyr 210 8.1.1 Testtre 210 8.1.2 Målestasjon 211

Innhold

8.1.3 Chokemanifold 211 8.1.4 Separator 211 8.1.5 Varme vekslar 212 8.1.6 Hjelpetank 214 8.1.7 Brennar 214 8.2 Brønnutstyr 215 8.2.1 Wirelineventil 215 8.2.2 Testtre på havbunnen - SSTT (E-Z-tre) 215 1 Stengje testerøret 215 2 Kople frå den øvste delen av testrøret 216 3 Kutte kabelen og eventuelt kveilerøret 216 4 Injisere kjemikal 216 8.2.3 Trykkontrollventil 217 8.2.4 «Slick joint» 217 8.2.5 Hengjar 217 8.2.6 Testerør 218 8.3 Brønnutstyr 218 8.3.1 Teleskopiske rørkomponentar med innebygd ekspansjonslengd (slip joint) 218 8.3.2 Borevekter 218 8.3.3 Sirkulasjonsventil 218 8.3.4 Hovudventil (PCT eller APR) 219 8.3.5 Utstyr for trykk- og temperaturregistrering 220 8.3.6 Slagverktøy 221 8.3.7 Tryggingsledd 222 8.3.8 Pakning som kan trekkjast ut 222 8.3.9 Perforatorrør 223 8.4 Brønntest (døme) 224 Testprosedyre 224 Døme - trykkvariasjonar målte med trykkmålarar i brønnen 225 8.5 Oversikt over data frå testing 226 8.5.1 Strøymingsratar (q) 226 8.5.2 Væskeeigenskapar og væskesamansetjing 226 8.5.3 Trykkforhold 226 8.5.4 Temperaturforhold 227 8.5.5 Permeabilitet (k) 227 8.5.6 Formasjonsskade 227 8.5.7 Barrierer 228 8.5.8 Dreneringsradius (q) 228 Spørsmål og arbeidsoppgaver 229 Stikkordregister

231

Kapittel I

Jordens oppbygning l.l Jordklodens form og dannelse Jorden er en av planetene i vårt solsystem. Den har form som en rotasjonsellipsoide med en omkrets på ca. 40 000 km ved ekvator. Polradien er 6356 km og ekvatorradien 6377 km, det vil si en viss flattrykning ved polene. Studier av radioaktive mineraler og bergarter i meteoritter indiker­ er at jordkloden ble dannet for ca. 4,7 milliarder år siden. Før vi ser nærmere på oppbygningen av jordkloden, skal vi se på hvordan vi antar at vårt solsystem er dannet. Teoriene for dannelse av vårt sol­ system er mange. En teori går ut på at planetene i vårt solsystem ble dannet av en kosmisk gass- og støvsky. Ved kondensasjon ble denne støvskyen til en flattrykt skive hvor det oppstod konsentrasjoner av masser på forskjellige nivåer. Solen ble dannet i midten, og utover fra sentrum oppstod planetene. I dannelsesfasen var temperaturen i systemet trolig mellom 1000 og 1500 °C.

Ulike prosesser, som radioaktiv spaltning, medførte en økning i temperaturen, og det førte til oppvarming. Det skjedde da en segre­ gering av stoffene ved at de lettere komponentene fløt utover og dannet skorpen, mens de tyngre, som jern og nikkel, sank inn mot sentrum. De eldste bergartene i jordens øverste lag, jordskorpen, har en alder på over 3,5 milliarder år. De eldste fossiler (avtrykk av de eldste organismer som har levd - bakterier) som er funnet (i Sør-Afrika), er ca. 3 milliarder år gamle. Grunnfjellsbergartene i Norge varierer i alder fra ca. 2 milliarder (rester etter gammelt grunnfjell i Finn­ mark) til 250 millioner år (Oslofeltet). Vår skandinaviske nabo

Jordskjelvbølgenes gang gjennom mantel, ytre og indre kjerne. Etter Bott.

Figur 1.1 Lydbølgebevegelse fra sender (jordskjelv) til mottaker

Kapittel I

Island ble dannet i den geologiske perioden tertiær for mellom 65 og 1,5 millioner år siden. Kunnskapen om jordens oppbygning er i hovedsak basert på indi­ rekte metoder. Opplysninger om densitet og elastiske egenskaper dypt nede, har vi stort sett fra studier av lydbølger fra jordskjelv og atombombeeksplosjoner.

Vi kan se meteoritter fra verdensrommet som en nøkkel til å forstå hvilke mineraler og bergarter som bygger opp jorden. Det finnes to typer meteoritter, steinmeteoritter og jemmeteoritter. Steinmeteorittene har en sammensetning som ultrabasiske bergarter (se kapittel 2), og jernmeteorittene inneholder jern legert med ca. 10 % nikkel. Vi antar derfor at mantelen er ultrabasisk (mørke og tunge mine­ raler), mens kjernen hovedsakelig består av jern med noe nikkel. De bergartene som finnes i verdensrommet rundt jorden, dominerer trolig også i de dypere delene av jordkloden. På månen er det gjort mineralstudier, magnetiske og geodetiske målinger, varmestrømsmålinger og studier av eruptive bergarter for å få økt kunnskap om jordens indre. Bergartene dannes for en stor del under jordens overflate, og vi skal først se litt nærmere på jordens indre oppbygning. Jorden består av

Figur 1.2 Jordens oppbygning. Den deles i tre hovedsoner. Legg merke til hvilke mineraler og bergarter som finnes i de ulike sonene. Merk deg også forskjellen på jordskorpen og litosfæren (se figur 1.5 for sammenligning)

Jordklodens oppbygning

tre hovedsoner, skorpen, mantelen og kjernen. Kjernen blir ofte delt inn i indre og ytre kjerne på grunn av ulike egenskaper. Vi kaller skillet mellom skorpe og mantel mohogrensen og den kan variere fra 5 til 70 km. Det er en seismisk grense, der jordskjelvbølgene markert forandrer hastigheten.

1.2 Kjernen Vi deler kjernen i en indre og en ytre kjerne. Den indre kjernen er fast og består av jern og nikkel. Den ytre er flytende og består av de samme stoffene, men har en del andre lettere mineraler i tillegg. Mantelen, som ligger utenfor kjernen, er fast. På grunn av treghet roterer den flytende kjernen litt langsommere enn mantelen utenfor. Jorden virker på denne måten som en kjempemessig dynamo, som skaper jordmagnetismen. Temperatur og trykk At temperaturen stiger innover mot jordens kjerne, er vel kjent for de fleste. Vi vet at olje som pumpes opp fra ca. 2,5 km dyp, har en temperatur på ca. 100 °C. Det skulle indikere en temperaturøkning på ca. 30 °C per kilometer vi beveger oss nedover i undergrunnen. 1 jordens sentrum skulle da temperaturen ha vært rundt 190 000 °C. Vi har tidligere feilaktig trodd at jordens indre består av glødende smeltemasser under den faste jordskorpen. Det finnes smeltemasser, og det vises tydelig ved stadige vulkanutbrudd, men mesteparten av jordens indre består av bergarter i fast form. Det lineære forholdet 30 °C per 1000 meter eksisterer i den øverste delen av skorpen, for eksempel for de sedimentære bergarter i Nordsjøen. Videre stiger ikke temperaturen like raskt. Temperaturen i jordens sentrum er beregnet til å være ca. 6600 °C.

Tott hot

Havdyb Trykk

Trykkøkningen er imidlertid enorm, fra 1 atmosfæres trykk ved overflaten til ca. 3,5 millioner atmosfærer i jordens sentrum. Dette trykket forårsaker at atomene som mineraler og bergarter er bygd opp av, blir presset tettere sammen, og dermed øker også bergartens densitet tilsvarende.

1.3 Mantelen Figur 1.3 Skjematisk snitt gjen­ nom mantel og kjerne med temperatur, smeltepunkt, trykk og densitetsdiagram. Merk hvordan økningen skjer innover i jorden

Denne mellomsonen er å betrakte som fast. Fra ca. 100-300 km dybde, kalt astenosfæren, er temperaturen nær mantelbergartenes smeltepunkt. Her skal det bare små temperatursvingninger til før det lokalt kan danne seg lommer med smeltede bergarter, såkalte magmakamre. Fra slike kamre får vulkanene sin lava. Denne sonen har liten stivhet. Det vil si at ved langvarige trykkpåvirkninger vil den langsomt gi etter, omtrent som bek eller tykk tjære. Sonen er plas-

Kapittel I

tisk, det vil si nesten flytende, slik at jordskorpen kan bevege seg på dette laget. Den øverste del av mantelen, kalt litosfæren, består for det meste av olivinstein. Sulfider og jern blir mer dominerende når vi beveger oss innover. Ved overgangen fra mantel til ytre kjerne på 2900 km dyp reduseres lydbølgenes hastighet kraftig, noe som indikerer overgang fra fast stoff til flytende materiale.

1.4 Jordskorpen Det ytterste laget er jordskorpen, som utgjør et relativt tynt, fast skall rundt jorden. Tykkelsen varierer mellom 5 og 70 km. Den er tynnest under de store verdenshavene, tykkere under kontinentene og tykkest under de store fjellkjedene på grunn av vekten.

Figur 1.4 Snitt gjennom jordskorpen viser dens varierende tykkelse. Den ver­ tikale skalaen er overdrevet!

Jordskorpen deles etter sin beliggenhet og sitt dannelsesforløp i havbunnsskorpe og kontinentalskorpe. Havbunnsskorpen består av eruptive bergarter, for eksempel gabbro og basalt, og er noen sted­ er overlagret med sedimenter. Kontinentalskorpen er betraktelig mye tykkere og sammensetningen mer komplisert. Her er det mange ulike prosesser som leder fram til dannelse av alle de tre hovedtypene av bergarter: sedimentære bergarter (sand, skifer), metamorfe bergarter (gneis) og eruptive bergarter (granitt, basalt).

Jordskjelvbølger endrer brått hastighet når de passerer grensen mel­ lom jordskorpen og mantelen. Spranget i hastighet antyder at her ei­ det en klar grense mellom bergarter i jordskorpen og bergartene dypere nede. Grensen kalles moho, etter seismologen Mohorovicic som først beskrev den.

Jordklodens oppbygning

1.4.1 Litosfæren og astenosfæren Den plastiske sonen i øvre del av mantelen som strekker seg fra ca. 100 til 300 km kaller, vi astenosfæren. Litosfæren strekker seg gjen­ nom jordskorpen og ned i mantelen til 100 km dyp og «flyter» på astenosfæren. Vi antar at 1-10 % av denne sonen er smelte, se for deg varm tjære eller asfalt for å få en forestilling om mykheten.

Figur 1.5 Jordskorpen/øvre del av mantelen. Merk forskjellen mellom litosfære og astenosfære. Det vil du få bruk for i kapitlet om indre krefter

Spørsmål og arbeidsoppgaver 1 Nevn de tre hovedsoner som jordkloden deles inn i. Hva er man­ telen og kjernen bygd opp av?

2 Hvordan kan du forklare ved hjelp av de fire skissene på figur 1.3 at ytre kjerne er flytende og indre kjerne er fast? 3 Lag en skisse av hvordan en dynamo virker, og prøv å sette det i relasjon til det jordmagmetiske feltet som jorden setter opp. 4 Hvilke ulike egenskaper har astenosfæren og litosfæren?

5 Hvor tror du produksjonen av jordvarme (radioaktiv varme) er størst? 6 Hva er den plastiske sonen i mantelen, og hvilken betydning har den på utformingen av jordoverflaten?

Kapittel 2

Mineraler og bergarter Vi gjør i dette kapitlet rede for dannelsesmåter, typer og egenskaper ved mineraler og bergarter. Kapitlene 3 og 4 om indre og ytre krefter er sentrale kapitler som støtte når du studerer de ulike type­ ne av bergartsdannelse.

Sammenhengen mellom de tre hovedtypene av bergarter (metamorfe, magmatiske, sedimentære) er svært sentral, hvordan en over­ gang fra én hovedtype bergart til en annen kan skje. Prøv hele tiden å tenke på hvor vi nå er i bergartskretsløpet. Det er også viktig i sammenheng med petroleumsvirksomhet å skjønne dette kretsløpet, og da spesielt de ytre kreftene som leder fram til dannelse av sedimenter hvor olje til slutt kan dannes.

2.1 Mineralogi Studerer vi en stein med det blotte øye eller i et mikroskop, ser vi at den består av små partikler med vidt forskjellig utseende og for­ skjellige farger. Disse partiklene kaller vi mineraler. Bergartene (steiner) er bygd opp av mineraler. Et mineral er ensartet tvers gjen­ nom og har en bestemt kjemisk sammensetning og bestemte fysiske egenskaper.

Figur 2.I Bergarten granitt, som består av mineralene kvarts, feltspat og glim­ mer (foto E. S.)

Mineraler opptrer ofte i krystallform, det vil si at atomene er ordnet etter et bestemt geometrisk mønster som er særpreget for det enkelte mineral. Alle mineralene har sin spesielle plass i det sys­ temet som mineralet er bygd opp etter. Dette systemet kaller vi min­ eralets strukturgitter og mønsteret kan vise seg i form av krystallflater og spalteflater.

Mineraler og bergarter

Figur 2.2 Kvartskrysta/ler (foto E. S.)

2.1.1 Dannelse av mineraler Mineraldannelse kan foregå på flere måter: • Ved utkrystallisering fra smeltemasser (magma) på større dyp eller ved overflaten som lava. Temperaturnivået ligger mellom 600 og 1200 °C. Vi får da dannet en magmatisk bergart bygd opp av mineraler. • Ved utstrømmende gasser fra smeltemassene. • Som omkrystallisering av eksisterende mineraler i forbindelse med metamorfose (trykk- og temperaturpåvirkning). Se avsnittet om metamorfose for nærmere forklaring. Temperaturområdet er mellom 200 og 800 °C. • Ved utfellinger i vann på overflaten. Salter kan dannes på denne måten. Mineraler kan utvikle seg i sprekker og hulrom i fjell. Vann eller gass passerer gjennom sprekken og gir fra seg ulike grunnstoffer som finnes oppløst enten i gassen eller vannet. Dette kaller vi ofte hydrotermale prosesser. • I forbindelse med forvitringsprosesser og diagenese der temperaturområde vil ligge mellom 0 og 200 °C (se avsnitt 2.2.4).

Kapittel 2

2.1.2 Mineralbestemmelse Vi kjenner mineralene på en rekke fysiske egenskaper vi kan obser­ vere med det blotte øye og på egenskaper vi bestemmer med enkle hjelpemidler som kniv, lupe, magnetnål og saltsyre. Krystallform, farge, strek, glans, hardhet, densitet, kløvbrudd, magnetisme og kjemisk reaksjon (syre) er egenskaper som forteller oss hvilken type mineral vi har. Krystallform Mineralets indre oppbygning gjenspeiles ofte i den ytre, dersom det får anledning til å vokse fritt på sprekker og hulrom. For eksempel har en del mineraler en terningformet struktur, og slike mineraler kan opptre som terningformede krystaller (kubisk krystallform). Halitt, svovelkis og flusspat er gode eksempler på dette. Av andre krystallformer er rombe, heksagon, pyramide, prisme de vanligste. På figur 2.3 er de seks vanligste krystallformene vist.

Triklin Trigonal

Monoklin

Figur 2.3 Krystallformene

Farge Fargen er kanskje det første vi registrerer, men her må vi være kritiske, da de vanligste mineralene kan opptre i mange ulike fargevarianter0 og intensiteter. Som oftest vil et mineral ha en hovedfarge. Årsaken til at fargevarianter finnes, er for eksem­ pel for kvarts (SiO2) en indre forurensning som vil si inneslutninger av fargegivende grunnstoffer i det rene mineralet. Innenfor feltspatgruppen (se neste delavsnitt) skyldes varia­ sjonen i farger det faktum at gruppen inneholder mange ulike mineraler med en liten variasjon den kjemiske sammenset­ ningen. Dersom et mineral har vært utsatt for radioaktiv bestråling, kan også mineralet opptre i andre fargevarianter. Figur 2.4 Flusspat kan opptre som fargeløs, grønn, blå og fiolett. Her ser du den fiolette varianten (foto E. S.)

Strek Dette er fargen på det mineralpulveret vi riper opp ved å risse mine­ ralet med en skarp knivspiss eller ved å skrape mineralet mot uglasert porselen. Fargen varierer mye mindre enn mineralets krystallfarge.

De fleste mineralene har hvit strek, mens det helst er mørke, metal­ liske mineraler som har farget strek. For mineralbestemmelse er det egentlig bare mineralene sinkblende og hematitt (jernglans) som har en atypisk strekfarge, og som kan bestemmes på grunn av dette.

Mineraler og bergarter

Glans Dette er en egenskap som er avhengig av mineraloverflatens evne til å reflektere lys. Glanstypene har fått navn etter sin likhet med glansen på kjente ting i dagliglivet, og de viktigste typene er: • Metallglans - som metall, for eksempel kobberkis, svovelkis og magnetitt. • Glassglans - som knust glass. Dette er den mest vanlige glans for ikke-metallene, for eksempel kvarts og feltspat. • Diamantglans - som diamant. Blir også kalt «adamantinglans». Det er en fabelaktig intens hard lysende glans på diamantens bruddflate som er enestående i mineralriket. • Ravglans - som rav, kan for eksempel være sinkblende. • Fettglans - fettaktig, som vi finner hos nefelin og apatitt. • Silkeglans - som silke. • Perleglans- som perler, opptrer ofte på kløvflater.

Mineralenes glans har betydning for smykkesteiner. Kvaliteten på en smykkestein innbefatter farge og gjennomskinnelighet, der glan­ sen avgjør om det er toppkvalitet eller ikke. Hardhet Mineralenes hardhet er et viktig hjelpemiddel for mineralbestemmelse. Hardheten avhenger blant annet av hvor tett atomene sitter i gitteret, størrelsen på dem og hvilken type bindinger som holder atomene sammen. Det er en erfaringssak at mineraler varierer fra bløte til svært harde. Med et minerals hardhet mener vi dens mot­ standsevne mot riping med kniv eller lignende. Ved mineralbestemmelse måles ikke hardheten med noe instrument. Vi bruker en skala der 10 mineraler er ordnet fra 1 til 10 etter økende hardhet. Skalaen begynner med talk (H = 1), som er det bløteste mineralet, og slutter med diamant som er det hardeste (H = 10). Denne skalaen er opp­ kalt etter den østerrikske mineralogen Friedrich Mohs. Skalaen er ikke lineær, det vil si at det er ikke like stort sprang mellom hvert mineral i skalaen. Tabell 2.1 Mohs’ hardhetsskala

Hardhet

Mineral

Enkle regler for bestemmelse av omtrentlig hardhet

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

talk gips kalkspat flusspat apatitt ortoklas kvarts topas korund diamant

føles fettaktig å ta på kan ripes med negl (H = 2,5) kuttes med kniv ripes lett med kniv ripes av kniv (H = 5.2)

Kapittel 2

Prinsippet for skalaen er at mineralene vil ripe alle mineraler som har lavere hardhet. For eksempel vil kvarts ripe alle mineraler med hardhet lavere enn 7. Kvarts ripes imidlertid selv av mineraler med hardhet over 7.

Når en geolog eller steinsamler skal prøve å bestemme hardheten til et mineral, har han sjelden alle disse mineralene tilgjengelig. De vanligste enkle hjelpemidlene er fingernegl (H = 2,5) og knivspiss (H = 5,2). Andre hjelpemidler kan være en kobbermynt som har H = 3,5 - og glass med H - 5,5.

Fingernegl riper alle mineraler med hardhet under 21/2

Kniv riper alle mineraler med hardhet under 51/2

Figur 2.5

Densitet Mineralene har forskjellig densitet (tetthet) avhengig av hvilke grunnstoffer som bygger opp mineralet. Vi kan måle densiteten nøyaktig i et labaratorium. 1 felten kan det være vanskelig å vurdere hvor tungt mineralet er. De fleste vanlige mineralene har en densitet rundt 3 g/cm3, det vil si tre ganger så tungt som samme volummengde vann. Generelt sett er mørke mineraler tyngre enn lyse. Metaller skiller seg som oftest ut på grunn av høyere densitet.

Kløv (spaltbarhet) og brudd Mineralenes spaltning er en viktig egenskap. Når et mineral utsettes for fysisk påkjenning (for eksempel slag med hammer), brytes det i stykker. Hvis Fatene det brytes langs, er uregelmessige, sier vi at mineralet har et brudd. Dersom mineralet brytes opp langs plane, glinsende rette flater, sier vi at mineralet har kløv. Det er bin­ dingskreftene i mineralene som avgjør om det blir dannet brudd eller kløv. Kløvplanene er parallelle med lag av atomer som bygger opp mineralet. Noen mineraler har spaltning etter én retning (glimmer og topas), andre i to retninger (feltspat, pyroksen og hornblende) og noen etter tre retninger (kalkspat). Endelig finnes det mineraler som spalter i fire retninger (diamant). Ved å bruke lupen på spalteflater prøver vi å fastslå om flaten har et kurvet brudd, eller om bruddflaten er plan og speilende.

Mineraler og bergarter

Figur 2.6 a) Kvartsbrudd, b) pyroksen/hornblende pyroksen, to plan i vinkel 90°, c) amfibol, to plan i vinkel 120°, d) glimmer med en svært god kløv

Magnetisme Magnetisme er et annet forhold som hjelper oss til å bestemme et par mineraler. Det finnes mange mineraler som er svakt magnetiske, men det er bare noen få mineraler som tiltrekker seg en magnetnål med letthet. Det er magnetitt og magnetkis. Syrereagerende mineraler Saltsyre er en del av utstyret til feltgeologer eller mineraloger. For å avdekke mineraler eller bergarter som inneholder ulike former for karbonat, er syre beste metode for bestemmelse.

Mineralet kalkspat CaCO3 bruser (kjemisk reaksjon) dersom syre tilsettes mineralet.

Detaljanalyser (Tilleggsstoff) For en mer detaljert analyse kan geologene ta med seg steinprøver til laboratoriet. Her kan følgende undersøkelser gjøres: • Vi kan lage tynnslip og betrakte det i et mikroskop som forstør­ rer 10-500 ganger, eller i et elektronmikroskop som forstørrer flere tusen ganger. • Vi kan foreta røntgenundersøkelser, hvor vi bruker høyenergistråling som gir et «indre» bilde av mineralets struktur og kjemi­ ske sammensetning. • Vi kan benytte oss av den våtkjemiske metoden, som vil si at vi bruker syrer til å løse opp mineralene slik at vi kan analysere rest­ produktet.

Andre metoder er termisk metode, magnetiske metoder og infrarød analyse, som vi ikke tar opp her.

Kapittel 2

2.1.3 Mineralgrupper (Tilleggsstoff) Det er vanlig å dele mineralene inn i grupper etter deres kjemiske sammensetning. De åtte hovedgruppene er: 1 Elementene. Består bare av et grunnstoff (for eksempel gull, dia­ mant, grafitt, svovel) 2 Haloidsaltene (for eksempel halitt og flusspat) 3 Sulfidene (for eksempel blyglans, kobberkis og svovelkis) 4 Oksider og hydroksider (for eksempel hematitt, magnetitt, rutil og korund) 5 Karbonatene (for eksempel kalkspat og dolomitt) 6 Sulfater (for eksempel gips (vannholdig), alabast og anhydritt (vannfri gips)) 7 Fosfater (for eksempel apatitt) 8 Silikatene (feltspat, glimmertyper, leirmineraler, olivin, granat, amfibol, pyroksen og mange flere), som er den klart største grup­ pen og består av silisium og oksygen.

Det er funnet mer enn 3000 mineraler, og stadig finnes det flere. 1 Norge ble isbrekkenitt oppdaget for et par år siden. De fleste mine­ ralene er svært sjeldne og har liten betydning i oppbygningen av de vanlige bergartene og de som danner malmer.

Blant grunnstoffene er det bare noen få som dominerer i bergartene. Det er oksygen (O), som utgjør 47 % av berggrunnen, silisium (Si) ca. 30 %, aluminium (Al) 8 %, jern (Fe) 4,5 %, kalsium (Ca) 3 %, natrium (Na) 2,5 %, kalium (K) 2,5 % og magnesium (Mg) med nesten 2 %. Disse grunnstoffene utgjør ca. 99 % av jordskorpens vekt. Andre grunnstoffer finnes i forsvinnende små mengder, men er samlet i enkeltforekomster, for eksempel som mineral- og malm­ forekomster.

2 .1.4 De viktigste bergartsdannende mineralene Kvarts Kvarts består av silisium og oksygen. Hardheten er stor (H = 7), og mineralet riper lett glass. Krystallene har form som sekskantede søyler med pyramider i endene når krystallformen er fullt utviklet. Fargen kan variere, men i Norge finnes den oftest som melkekvarts (melkehvit farge). Kvarts er svært vanlig som korn i lyse bergarter og som krystaller på sprekker. Vannklare kvartskrystaller danner bergkrystaller. På Hardangerviddas vestvidde kan en komme over rene bergkrystaller. 1 kvartssandstein utgjør bergkrystall hovedmineralet.

Vi bruker kvarts til produksjon av glass, keramikk, slipemiddel og som tilsetningsmiddel i smelta i smelteverk. Kvartskrystaller har

Mineraler og bergarter

mange bruksområder. Eksempler: i databransjen, i gravimetre og i klokker.

Berkrystall

Figur 2.7 Kvartsvarianter (foto E. S.)

Flint

Kvarts opptrer i mange varianter. De vanligste er ametyst (mangan gir lilla farge), rosenkvarts (små mengder titan gir rosa farge), citrin (gull, røykkvarts, flint, jaspis, agat og onyks).

Feltspat Feltspat er det vanligste bergartsdannende mineralet sammen med kvarts, og utgjør ca. 60 % av mineralinnholdet i bergartene. Det er et aluminiumsilikat. Hardheten er litt mindre enn for kvarts (H = 6). Feltspat risser så vidt glass. Det finnes mange typer feltspat, og vi klassifiserer dem etter mengden av natrium, kalium og kalsium. Fargen vil derfor variere. Ofte observerer vi den som gråhvit, men den kan ha et svakt rødt skjær. Glansen er glassaktig med hvit strek. Mineralene er lettest gjenkjennelige ved sine blanke og plane spalteplater.

For å skille mellom kalifeltspat og plagioklas er det beste kjenne­ tegnet rette, fine parallelle striper på enkelte flater i plagioklas, noe som ikke finnes på kalifeltspat.

Kapittel 2

Figur 2.8 De fem vanligste bergartsdannende mineralene: kvarts, feltspat, lys og mørk glimmer og kalkspat (foto E. S.)

Glimmer Glimmermineraler er svært vanlige og opptrer som små korn i for­ skjellige bergarter. Det finnes tre hovedtyper glimmer: muskovitt, biotitt og kloritt. Muskovitt er en lys, nesten gjennomsiktig type også kalt kråkesølv, biotitt er en mørk variant. Begge spaltes i tynne bøyelige flak. De er begge silikater. Den kjemiske sammenset­ ningen er forholdsvis komplisert. Den mørke glimmeren inneholder en jernkomponent som gir dens mørke farge. Begge inneholder kalium, som er viktig for planteproduksjonen. Muskovitten brukes i industrien på grunn gode isoleringsegenskaper. Kloritt er ofte grønnaktig og skiller seg fra biotitt ved at kløvflatene ikke er like bøyelige.

Kalkspat Den kjemiske formelen for kalkspat er CaCO3 og den har en hard­ het på 3. Fargen er vanligvis hvit eller fargeløs, men den kan også ha andre farger. Glansen er oftest glassaktig, og streken er hvit.

Mineraler og bergarter

Kalkspat kløver i tre retninger, som gir romboedriske kløvfragmenter. Kalkspat opptrer i mange former, hvor de vanligste er spisse pyramider, sekskantede prismer med pyramide på toppen og «skjeve terninger». Den utgjør hovedmineralet i kalkstein og er ellers et vanlig mineral på sprekker og hulrom. Kalkspat er den vik­ tigste komponenten innenfor sementindustrien og brukes også som gjødsel og i smelteindustri og kjemisk industri. Den kan være vanskelig å skille fra kvarts og feltspat, men kalkspat bruser ved tilsetning av saltsyre.

Pyroksen (Tilleggsstoff) Den kjemiske formelen varierer. Pyroksen ligner hornblende både i utseende og kjemisk innhold. Hardheten ligger mellom 5 og 6,5. Mineralet har to karakteristiske kløvretninger som står 90° på hverandre. Krystallformen er prismeformet og kan skilles fra amfibolgruppen ved at krystallene generelt er kortere. Fargen er vanlig­ vis grønnlig, men vi finner også i svart- og brunvarianter. Pyroksen er vanlig i mørke magmatiske bergarter og utgjør ca. 40 % av den magmatiske bergarten gabbro. Amfibol (Tilleggsstoff) Amfibol er et silikat med kalsium, magnesium og jern. Den kje­ miske formelen varierer med de ulike amfibolvarianter. Hardheten ligger mellom 5 og 6. Den kjennes oftest igjen på grunn av to kløver som skjærer hverandre med en vinkel på 120°. Glansen er ofte glassaktig. Amfibolene opptrer vanligvis i mørke bergarter.

Hornblende er det vanligste mineralet i amfibolgruppen og er et forholdsvis tungt mineral. Fargen er oftes svart eller mørk grønn. Mineralet finnes oftest i metamorfe bergarter, det vil si bergarter som har blitt omdannet på grunn av trykk og eller temperatur.

Epidot (Tilleggsstoff) Dette er et svært vanlig mineral som opptrer i mange bergarter som små korn. Epidotkrystaller kan finnes på sprekker og består av seks­ kantede prismer med en grønnlig til svart farge og har glassglans. Hardheten ligger mellom 6 og 7. Et annet kjennetegn er striper langs krystallene. Granat (Tilleggsstoff) Dette mineralet opptrer i forskjellige bergarter, for eksempel i glimmerskifer. Mineralet er forholdsvis hardt (H: 6-7,5) og har van­ ligvis en rød farge med hvit eller blekrød strek. Glansen er glassak­ tig. Granater kjennes ofte igjen på grunn av sin kulelignende krys­ tallform. Olivin (Tilleggsstoff) Olivin er et tungt, grønnaktig silikat med jern og magnesium. Hard­ heten er den samme som for kvarts (H = 7). Olivin forekommer i enkelte magmatiske bergarter. Som olivinstein danner det egne bergarter. Større forekomster finnes på Nordvestlandet.

Kapittel 2

Figur 2.9 Granat og am fbol (foto E. S.)

Figur 2.10 Ulike typer kis (foto E. S.)

Mineraler og mennesker (Tilleggsstoff) Mennesker har opp gjennom historien brukt mineraler til alt fra pyntegjenstander til ulike former for helbredelse. Innen alternativ medisin hevder en at rosenkvarts fanger opp stråling fra elektriske apparater og bør plasseres i nærheten av fjernsyn, datamaskiner o.l. Bergkrystaller blir også kalt gudesteinen og skal gi økt beslutt­ somhet, øke intuisjonen og klarsyntheten. Gudesteinen skal også hjelpe mot angst.

Mineraler og bergarter

Ved å bære en ametyst fremmer en elementene nestekjærlighet, klarsyn, glede og harmoni. Dessuten skal den ha en god effekt på hud, mage og tarm, og den virker feberdempende.

Citrin blir kalt eksamenssteinen fordi den skal styrke konsen­ trasjonsevnen.

Pyritt blir kalt inkasteinen og skal øke kreativiteten, gi deg trygghet, være gunstig for halsen og motvirke luft vei sforstyrrel ser. Dersom du er interessert i å vite mer om steiner og hvilken virkning de har på mennesker, kan du oppsøke en steinforretning, en bokhan­ del eller et bibliotek.

2.2 Bergarter 2.2.1 Innledning Bergarter kan inndeles i tre hovedtyper: • Magmatiske bergarter er eruptive. De dannes ved størkning av smeltet stein, enten langt inne i jorden eller ved overflaten, som lava. Denne hovedtypen utgjør ca. 80 % av jordskorpen. • Sedimentære bergarter er bergarter som stort sett er dannet ved avsetning av løst materiale som grus, sand, leire eller skallrester, som med tiden blir til faste bergater. Sedimentære bergarter utgjør bare 5 og 10 % av jordskorpen, men dekker mellom 60 og 70 % av jordoverflaten. • Metamorfe bergarter. De dannes ved at bergartene blir utsatt for svært høyt trykk (P) og temperatur (T) i jordskorpen og dermed omdannes til bergarter med andre egenskaper en de opprinnelig hadde. Metamorfe bergarter utgjør mellom 10 og 15 % av jord­ skorpen og er lokalisert til områder som har vært utsatt for store trykk- og temperaturpåkjenninger. Se kapitlene om indre krefter og platebevegelser og fjellkjededannelser.

2.2.2 Magmatiske (eruptive) bergarter Magmatisk kommer av magma, som er navnet på smeltet stein som opptrer under jordens overflate. Andre navn på denne typen bergart er eruptiv bergart og størkningsbergart, som brukes om hverandre. I denne boken bruker vi magmatisk eller eruptiv. I kapittel 3 om platetektonikk skal vi se at magma dannes i øvre mantel og under jordskorpen, hvor temperaturen er høy nok til at bergarten kan smelte under de rådende trykkforholdene. Den smel-

Kapittel 2

tede bergarten er lettere enn omgivelsene (på grunn av av den høye temperaturen og innholdet av en del gasser). Magmaet begynner derfor å bevege seg oppover. Temperaturen i bergartene som mag­ maet trenger seg gjennom på vei opp mot overflaten, er lavere enn magmaets temperatur. Magmaet blir derfor avkjølt på vei opp og begynner å størkne. Det kan skje på jordens overflate eller dypere ned i jorden. Vi deler inn de magmatiske bergartene i dypbergarter (intrusive) og dagbergarter (ekstrusive). En mellomting mellom disse to er gangbergarter, som kan vise svært varierende kornstørrelse avhengig av tykkelse på gangen og hvilket dyp den er krys­ tallisert på.

Intrusive bergarter Dersom hele magmaet størkner før det kommer til overflaten, kaller vi dem intrusive bergarter. De intrusive bergartene deles i to hoved­ grupper, dypbergarter og gangbergarter. Dypbergartene dannes når magmaet størkner i store, ofte runde, kropper under overflaten, mens gangbergarter dannes når magmaet strømmer inn i sprekker og størkner der som større eller mindre flak. Ekstrusive bergarter Dersom magmaet når helt fram til overflaten før det størkner, for­ årsaker det et vulkanutbrudd. De bergartene som dannes i for­ bindelse med vulkanutbrudd, kalles ekstrusive bergarter, dagberg­ arter eller lavabergarter. Figur 2.11 viser et bilde av en lavabergart.

Figur 2.11 Bilde av en lavabergart (foto E. S.)

Hva består et magma av? Magma er oppsmeltede bergarter. De Heste magmaer dannes ved en delvis oppsmeltning av mantel eller havbunnsskorpe. I tillegg har en del magma også sitt opphav i de dypereliggende delene av kon­ tinentene. Bindingskreftene i mineralene blir så mye ødelagt at mineralene løses opp. Bergartene går da over i væskeform, magma, som består av grunnstoffatomer som flyter mer eller mindre fritt rundt. Magma består altså av de samme grunnstoffene som bergarten som ble smeltet. De magmatiske bergartene dannes når smeltet steinmasse (magma) blir avkjølt. Grunnstoffatomene bindes igjen til hverandre og bygger opp mineraler.

Avkjølingshastighet og kornstørrelse Ser vi nærmere på en magmatisk bergart, ser vi ofte at den er bygd opp av en masse korn (eller krystaller), oftest med forskjellig form og farge. Noen ganger er mineralkornene svært store og lette å få øye på. Andre ganger er det umulig å få øye på korn i det hele tatt, fordi de er så små. Grunnen til denne variasjonen i kornstørrelse er avkjølingshastigheten for magmaet.

Figur 2. / 2. Skisse over hvor de magmatiske bergarter dannes

Gang- og dagbergartene er mer finkornede enn dypbergartene. Det henger sammen med avkjølingshastigheten, som er mye langsom­ mere i et magmakammer enn ved overflaten. Mineralene får da anledning til å vokse seg større.

Mineraler og bergarter

Lava opptrer vanligvis som en kompakt, finkornet masse hvor det er svært vanskelig å skille ut de forskjellige mineralkornene. Ser vi derimot på en lava i mikroskop, ser vi at den er sammensatt av forskjellige mineraler, slik som dypbergarten. Noen ganger kan imidlertid krystalliseringen av enkelte mineraler ha startet mens magmaet var på vei mot overflaten, slik at en del mineralkorn allerede har vokst seg store. Disse krystallene vil da flyte rundt i magmaet, og når en slik lava strømmer ut på overflat­ en, vil smeltemassen størkne til en finkornet bergart som omslutter de store krystallene som magmaet har brakt med seg fra magmakammeret. En slik vulkansk bergart med større mineralkorn i en mer finkornet grunnmasse kalles porfyrisk bergart. Rombeporfyr fra Oslofeltet er eksempel på en slik type bergart. Noen ganger kan avkjølingen skje så raskt at atomene ikke får organisert seg i mine­ raler. Vi får da dannet vulkansk glass.

Figur 2.13 Sju ulike magmatiske bergarter (foto E. S.)

Østfoldgranitt

Porfyr

Diabas

Gabbro og basalt

Nordmarkitt

Larvikitt

Kapittel 2

Magmatiske bergarter inndeles på grunnlag av den kjemiske sam­ mensetningen og på hvilket dyp de er størknet, det vil si dannet.

Klassifisering av magmatiske bergarter (Tilleggsstoff) Vi har sett hvordan vi kan inndele de magmatiske bergartene i dyp, gang- og dagbergarter. En mer detaljert inndeling bygger på hvilke mineraler bergartene inneholder. Figur 2.14 viser hvordan vi i grove trekk deler inn de vanligste magmatiske bergartene etter mineralinnhold. Bergartene er rangert fra høyre mot venstre ut fra mineralsammensetning (kjemisk sammensetning). Vi ser at peridotitt krys­ talliserer til fast bergart ved svært høy temperatur, dernest følger gabbro som krystalliserer seg ved noe lavere temperatur, og så mineralene som danner granitt ved lavest temperatur. Dette henger sammen med de ulike mineralenes smeltepunkt.

Figur 2.14 Klassifiseringsskjema for de vanligste magmatiske bergarter. Berg­ artene får navn etter hvordan den kjemiske sammensetningen er. Grovt sett går vi fra grove til finere krystaller når vi flytter oss nedenfra og opp i skje­ maet, og fra sure og lyse bergarter til mer basiske og mørke bergarter når vi flytter oss fra høyre til venstre. Bergartene til venstre er basiske, og jo lenger til høyre vi kommer i skjemaet, jo surere blir bergartene. Videre er det verdt å merke seg hvordan krystallstørrelsen varierer med dyp

Figur 2.14 kan også ses i sammenheng med hvilken type vulkan som dannes. De sure bergartene som ligger på høyre side på figuren, vil danne stratovulkaner, mens de mer basiske bergartene på venstre side på figuren danner skjoldvulkaner (se kapittel 3 Indre krefter). Det skyldes viskositetsforskjeller på magmaet. Dersom vi har en ukjent magmatisk bergart og skal prøve å finne ut hvilken bergart det er, må vi først prøve å finne ut om det er en dypeller dagbergart ved å se på krystallstørrelsen. Dernest må vi prøve å finne ut hvilke mineraler som inngår i bergarten, og hvor mye det er av hvert mineral. Fargen er viktig i denne sammenhengen. Berg-

Mineraler og bergarter

artene til venstre i skjemaet består av ferromagnetiske mineraler, som er mørke og derfor gir mørke bergarter. Omvendt er bergartene til høyre, som er dominert av kvarts og feltspat, lyse.

2.2.3 Metamorfe bergarter Metamorfose betyr omdannelse eller forandring, og metamorfe bergarter er omdannede bergarter. Bergartene som omdannes, er de magmatiske og sedimentære bergartene, og omdannelsen skjer ved at de blir utsatt for trykk og/eller temperatur som er forskjellig fra de forhold de ble dannet under. Fra gammelt av inndeles bergartsmetamorfosen i to grupper, kontaktmetamorfose og regional meta­ morfose.

(Tilleggsstoff) Kontaktmetamorfose skjer når en dyperuptiv bergart krystalliserer fra magma til fast bergart i jordskorpen. Da blir krystalliseringsvarmen avgitt til bergartene omkring, og de blir stekt i naturens egen bakerovn. I denne formen for metamorfose er det temperaturpåvirkningen som er den viktigste omdannelsesfaktor. Vi ser sjelden dannelse av nye strukturer i kontaktmetamorfose. Leirskifer, som er en sedimentær bergart, vil når den blir utsatt for kontaktmetamorfose, omdannes til hornfels, som er en massiv

Figur 2.15a Skisse av intrusjon av magma i en leirskifer

Fig 2.15b Leirskifer (foto E. S.)

Figur 2.15c Overgangen fra leirskifer til hornfels ved kontakt­ metamorfose (foto E. 8.)

Figur 2.15d Marmor. En vanlig kalkstein blir ved kontaktmetamorfose omkrystallisert til marmor (foto E. 8.)

Kapittel 2

metamorf bergart med vilkårlig orientering av mineralene. Jo lenger vekk vi kommer fra intrusjonen, jo mindre blir leirskifer påvirket av stekingen, og vi vil se at lagdelingen er bevart. Hornfels finnes i Oslofeltet rundt en del av de intrusivene som var aktive i permtiden.

Regional metamorfose I motsetning til kontaktmetamorfose, som er lokale fenomener begrenset til de nærmeste områdene rundt intrusiver, omfatter regional metamorfose mye større områder. Vanligvis skyldes denne metamorfosen det forhold at store områder av sedimentbergarter og andre bergarter blir klemt ned i jordskorpen hvor trykket og tem­ peraturen er mye høyere. Det kan dreie som om 5-15 kilometers dybde og temperaturnivået kan ligge på mellom 200 og 800 °C. Dersom temperaturen stiger over 800 °C. begynner bergarten å smelte med magmadannelse som resultat. Det er viktig å få med seg at rekrystalliseringen av mineraler som finner sted under metamorfosen, skjer mens bergartene er i fast til­ stand. Transporten av grunnstoffer fra de oppløste mineralene til de nye som dannes, skjer hovedsakelig ved hjelp av små vannmengder som sirkulerer mellom mineralkornene. Graden av omdannelse og rekrystallisering avhenger av hvilket dyp (det vil si temperatur og trykk) bergarten blir utsatt for. Grov­ kornede bergarter som har størknet ved høy temperatur, forandres som regel ikke mye. Derimot forandrer en del sedimentære bergarter som er dannet under overflate- eller tilnærmet overflate betingelser, seg kraftig.

En annen faktor som skiller de to metamorfosetypene, er at trykkkomponenten gjør seg gjeldende i mye sterkere grad under den regionale metamorfosen. Bergarter klemmes sammen, noe som medfører at trykket vil stige. Det skjer for eksempel under dannelse av fjellkjeder. Tabell 2.2 viser hva som skjer med de sedimentære bergartene leirskifer, sandstein og kalkstein, og de erupive bergartene basalt og granitt ved økende grad av metamorfose. Tabell 2.2 En skjematisk oversikt over sammenhengen mellom metamorfosegrad og opprinnelig bergart ved regional metamorfose

Opprinnelig

leirskifer kall stein

svak metamorfose

fyllitt

marmor kvartsitt

sandstein/

amfibolitt

middels

glimmerskifer

marmor

kvartsitt

amfibolitt

sterk

granatglimmerskifer/gneis

marmor

kvartsitt

granatamfibolitt

sanc stein

gab jro

grai litt skifrig, deformert granitt granittisk gneis

Mineraler og bergarter

Metamorfose av leirskifer Det er særlig leirskifer som er følsom overfor en gradvis økende metamorfose. De nydannede mineralene vil vokse under et rettet trykk, det vil si at trykket er større i en spesiell retning på grunn av sammenklemming, for eksempel under en fjellkjede. Mineralene innretter seg etter dette ved å vokse med flatsiden mot trykket. Alle de små glimmerflakene blir derfor liggende parallelt, og det fører til at bergarten får en tendens til å splitte opp i flak langs denne ret­ ningen. Vi sier at bergarten er skifrig.

Metamorf leirskifer

Figur 2.16 Regional metamorfose av en sedimentær leirstein. Pilene angir trykkretningen, og vi ser at de nydannede glimmermineralene vokser med flat­ siden mot dette trykket

Dersom metamorfosegraden øker noe, vokser glimmermineralene seg større og fyllitt dannes. Fyllitt kjennetegnes ved en mørk farge og glinsende sølvaktig overflate som oppleves som fettaktig ved berøring. Mange fyllitter har ved omkrystallisering fått «svettet» ut sine svært finkornede kvartskrystaller til melkehvite kvartslinser, som kan være flere centimeter lange.

Ved middels grad av metamorfose dannes bergarten glimmerskifer. Leirmineralet kloritt erstattes av biotitt. Fyllitt og glimmerskifer består hovedsakelig av ulike typer glimmer og kvarts. Ved sterkere metamorfose kan granat dannes i glimmerskiferen, eventuelt også andre sjeldne mineraler som kyanitt og andalusitt. Dersom meta­ morfosen fortsetter til temperaturer rundt 600-700 °C, danner det

Figur 2.1 7 Glimmerskifer og gneis (foto E. S.)

Kapittel 2

seg gjerne feltspat, til dels på bekostning av glimmer. Det danner seg også gneis. Gneis inneholder mindre glimmermineraler og mer feltspat. På grunn av redusert innhold av glimmer er ikke denne bergarten like skifrig som glimmerskiferen.

Metamorfose av kalkstein Kalkstein går over til marmor ved både kontakt og regional meta­ morfose. Kalkspatkry stal lene rekrystalliserer seg til større korn og krystaller. Under den regionale metamorfosen får imidlertid kornene en mer avlang form fordi trykkpåvirkingen (i en hovedret­ ning) i dette tilfellet er større.

Metamorfose av sandstein En sandstein består for det meste av kvartskorn. Disse kornene tåler nokså høye temperaturer, og omdanner seg derfor ikke til andre mineraler under metamorfose. Kvartskornene vil imidlertid rekrystalliseres til nye og oftest større korn. Kornene ligger hovedsakelig i én retning - vi sier at de får en viss favorisert orientering - som for marmor. Bergarten kalles kvartsitt dersom det ikke er noen lagde­ ling, og kvartsskifer dersom den er skifrig. Sandsteiner trenger ikke alltid å være rene. De kan for eksempel bestå av en viss fraksjon av silt og leir. Det er disse bestanddelene som utvikler skifrigheten. Figur 2.18 Kvartsitt er en metamorfisert sandstein (foto E. S.)

Metamorfose av magmatiske bergarter (Tilleggsstoff) Gabro består vanligvis av pyroksen og kalsiumrik plagioklas. Begge disse mineralene er ustabile under lav metamorfose, og ved 400-500 °C omdannes de til lavtemperaturmineraler. Pyroksen om­ dannes hovedsakelig til amfibol, men det danner seg også en del biotitt og kloritt. Kalsiumrik plagioklas går over til kalisiumfattig plagioklas og epidot.

Figur 2.19 Gneis og amfibolitt (foto E. S.)

Resultatet blir en svært skifrig amfibolrik bergart som har fått navnet amfibollitt (se figur 2.19). Den er oftest karakterisert ved at amfibolkorn ligger parallelt 90° på største trykkretning. Fargen vil være grønnlig på grunn av det nye mineralinnholdet.

Mineraler og bergarter

Dersom metamorfosen fortsetter danner det seg granater og berg­ arten kalles da granat-amfibolitt. Gabbroens dagbergart, basalt (nevnt i klassifiseringskjemaet for magmatiske bergarter og i kapit­ tel 3 om havbunnsskorpemateriale) inneholder de samme minera­ lene, og mineralforandringen blir noenlunne lik. Basalt er imidlertid mer finkornet fordi avkjølingen og krystalliseringen skjer raskere. Mineralene vil selv ved omdannelse under lavmetamorfose, ha små korn og vi får dannet bergarten grønnstein eller grønnskifer. Ved høyere metamorfose vokser mineralkornene seg større og vi får dannet amfibolitt som tilfellet var med gabbro. Dersom metamorfosen skjer under ekstreme trykkforhold og med lite vann til stede, danner bergarten eklogitt seg. Den er en svært sjelden og pen bergart, hos oss finnes den på Møre.

Hva skjer når en granitt utsettes for metamor­ fose? Vi vet at granittene består hovedsakelig av kvarts, feltspat og noe glimmer. Disse mineralene er dannet ved størkning under høye tem­ peraturer, og er derfor stabile under slike forhold. Når en magmatisk bergart utsettes for lav metamorfose ca. 200-500 °C, blir berg­ arten utsatt for lavere temperaturer enn den er dannet under, og følgelig bli den mer eller mindre ustabil. Mineralene i granitten reagerer ulikt på forholdene, kvarts og glimmer er relativt stabile både ved lave og høye temperaturer og forblir tilnærmet uforandret. Feltspat derimot er ikke like stabil under slike forhold dersom det er vann til stede i bergarten, og den vil derfor delvis omdannes til glimmer under lav metamorfose. De nydannede mineralene som vokser på bekostning av feltspaten, vil orientere seg i parallelle flak 90° på trykkretningen. Samtidig vil en del kvarts- og feltspatkom få en mer avlang, flattrykt form. Det fører til at granitten blir skifrig og splittet opp i flak dersom den utsettes for påvirkning. En slik bergart kaller vi skifrig eller deformert granitt. Ved høyere grad av metamorfose, og hvis det er mindre vann til stede i bergarten, skjer det en mineralovergang fra glimmer til felt­ spat, med krystall vekst normalt på største trykkakse. Mineral sammensetningen i en metamorf granitt er svært lik den opprinne­ lige bergarten. En granitt som har gjennomgått en kraftig regionalmetamorfose, kalles gneis eller granittisk gneis. Dersom feltspatkomene er svært store og har form som et øye eller en linse, kalles bergarten øyegneis. Gneiser kan altså danne seg både fra sedimentære og magmatiske bergarter. Det kan være vanskelig å fastslå den opprinnelige berg­ arten. Karakteristiske trekk ved gneis er at den er grovt skifrig (foliasjon) og at den innholder mineraler.

Kapittel 2

2.2.4 Sedimentære bergarter Nedtæring (erosjon) av kontinentene gir løsmasser som leire, silt, sand og grus. Disse sedimentene kalles klastiske sedimenter. Dette materialet blir transportert på ulike måter (rennende vann, isbreer, vind) og avsettes i nedsenkninger i terrenget. Nedsenkninger i ter­ renget kan være innsjøer, men det meste av materialet vil før eller senere bli transportert fram til havet og avsettes der (se kapitlet om ytre krefter). I tillegg til de klastiske sedimentene finnes kjemiske sedimenter som felles ut fra vann (for eksempel kalk og ulike salter), og biolo­ gisk utfelling av organisk materiale.

Sedimentære bergarter dannes ved at avsatte sedimenter blir overlagret av nye sedimenter. Løsmassene blir med tiden presset sam­ men med økende grad av overlagring. Når sedimentene når et visst dyp (1 -2 km), blir trykket så høyt og temperaturen så høy at de løse sedimentene omdannes til faste sedimentære bergarter.

Trykk og temperatur alene er ikke nok til at sedimentære bergarter dannes eller sammenkittes. Vi trenger et bindemiddel eller en «se­ ment» i tillegg. Denne sementen finnes i porevannet. Den består for det meste av oppløst kvarts og mindre mengder kalkspat, ulike jernforbindelser og leirmineraler som utfelles i hulrommene og semen­ terer bergarten. Årsaken til at vi finner kvarts i porevannet, skyldes trykkoppløsning, som vil si at mineraler oppløses ved korn-motkorn-kontakt ved økende trykk som igjen henger sammen med øk­ ende grad av overlagring. Denne prosessen kalles herding eller diagenese. Når vi senere skal se på trykkforholdene i undergrunnen er det vik­ tig å få en oversikt over hvilke bergartstyper det er som har blitt av­ satt, fordi de reagerer ulikt på begravningshastighet. Sandstein slip­ per lettere ut pore vann ved økende grad av overlagring, enn tettere bergarter, for eksempel leirstein, hvor vi kan få overtrykkssoner.

En sandstein er svært løst sortert ved avsetning med en porøsitet (porevolum) på 40-60 %, som gradvis blir redusert. På 2000 meters dyp har sandsteiner en porøsitet på 15-35 %. Flere faktorer spiller inn når det gjelder hvor stor porøsiteten blir: rask innsynkningshastighet og impermeable soner over sandsteinen som reduserer kompaksjonen.

Mineraler og bergarter

En leirstein har ved avsetning en porøsitet på 50-70 % og god per­ meabilitet (gjennomstrømningsevne) i alle retninger. Ved innsynkning og/eller økende overlagring reduseres porøsiteten til 10-25 % ved 2000 meters dyp. Vi får svært dårlig vertikal permeabilitet, noe som gjør at vi kan få en økning i poretrykket (overtrykk). De vanligste sedimentære bergartene I Klastiske sedimentbergarter Vi grupperer denne typen bergarter etter hvilken størrelse kornene i bergarten har. Tabell 2.3 En oversikt over hvordan sammenhengen er mellom kornstørrelse og navn

Navn

Kornstørrelse i mm

blokker stein grus sand silt leire

>200 200-20 20- 6 6- 2 2- 0.6 0.6- 0,2 0.2- 0.006 0,06- 0,02 0.02- 0,006 0,006- 0,002 mottakar 2), kan vi finne AT, det vil seie tida lyden bruker gjennom det stykket av formasjonen som svarer til avstanden mellom dei to mottakarane.

Figur 7. / 8

Eigentleg bruker vi ein sonisk reiskap med fire mottakarar og to transmitterar. På den måten kan vi registrere og kompensere for ujamne brønnvegger og praktisk talt eliminere påverknadene frå sjølve brønnen, avhengig av kva vi er interesserte i å måle. På figur 7.19 ser vi den soniske kurva til høgre. Om vi kjenner litologien, kan reiskapen også registrere ei porøsitetskurve direkte. På venstre sida av spor 2 finn vi linja som gir den totale transittida for heile den delen av brønnen som blir registrert. Den totale tran­ sittida finn vi enkelt og greitt når vi tel strekane, ettersom kvar strek

Kapittel 7

står for eit millisekund. Denne avlesinga er svært nyttig når vi skal kalibrere ved seismiske -granskingar. Legg også merke til effekten av utvaska brønn vegg.

Figur 7.19 Sonisk logg plottet mot caliper og gammalogg. Merk effekten av utvaska brønnvegg

Kartlegging av brønnveggen Oljeselskapa har lenge ønskt å kunne kartleggje strukturen i brønn­ veggen (eng.: bore hole scanner) i alle typar brønnvæsker. Det er utvikla både elektriske og akustiske sondar som kan gjere dette. (Når det gjeld den elektriske typen, sjå caliper og dipmeter seinare.) Den akustiske sonden er basert på sendarar som roterer med stor fart i brønnen. Dei sender lydsignal mot brønnveggen, og mottakarar registrerer eit reflektert lydbilete. På loggen blir det registrert eit utbrett «bilete» av brønnveggen (0-360°) med retningskontroll. Desse data kan finnast med slike målingar med boreholsskannar: • lagdelinga og fallet til dei sedimentære laga • graden av oppsprekking og retninga på sprekkane • sedimetstrukturane

Logging

Figur 7.20 Utskrift frå ein CBL-logg og ein VDL-logg

7.2 Andre kabeloperasjonar Brønndiameter Jamvel om dei ulike brønnseksjonane blir bora med kjende borkronestorleikar, kan vi ikkje gå ut frå at diameteren på brønnen er den same heile vegen. Vi kan måle brønndiameteren på fleire måtar, men ein av dei vanlegaste caliperloggane (eng.: caliper log) er utstyrt med bladfjører som trykkjer mot hol veggen. Når vi køyrer loggen inn i brønnen, er armane samanfalda, men dei blir utspente når registreringane tek til. Når holet blir mindre, blir bladfjørene trykte saman. Bladfjørene er opplagra i sonden på den eine sida og i eit stempel inne i sonden på den andre. Det er fest nokre spolar til stempelet, og når desse spolane blir trykte saman, gir det eit utslag på måleinstrumentet på overflata.

Kapittel 7

Registreringane er i tommar og viser variasjonen i brønndiameteren i forhold til borkronediameteren. Brønndiameteren kan også finnast med akustiske målingar. Informasjon frå caliperloggen gir oss eit bilete av tilstanden i boreholet og er viktig når vi skal rekne ut kor mykje sement som trengst for å sementere fast det neste foringsrøret. Filterkakene viser kva for soner som er meir permeable enn andre. Vi registrerer vanlegvis brønndiameteren i samband med desse analysane: • sonisk logg • mikroresistivitetslogg • densitetslogg • dipmeterlogg • brønngeometrisk logg

Avlesingane vi får frå ulike caliperar i den same brønnen, kan godt vere ulike, alt etter kva slags caliper vi bruker, og alt etter tverrsnit­ tet på brønnen.

1 Slamkaka gjer at det er nyttig å ha ulike calipertypar som gir ulike avlesingar. Dersom caliperarmen er av bladtypen, skjer han gjen-

Logging

nom slamkaka. Dersom armen er av platetypen, sklir han ovanpå slamkaka og tek dermed omsyn til tjukna på slamkaka. 2 Om vi ikkje hadde noka slamkake, ville avlesingane frå ulike caliperar vere identiske dersom brønnen hadde eit heilt perfekt, rundt tverrsnitt.

2-arma caliper

3-arma caliper

4-arma caliper kopla 2x2

Figur 1.22 Tre ulike caliperarrangement

Men brønnar er ikkje alltid runde. I hol som har eit ovalt tverrsnitt, gir toarma, trearma og firearma caliperar heilt ulike verdiar for holdiameteren, først og fremst på grunn av måten armane er kopla saman på. Dersom loggereiskapen kan dreie seg relativt fritt i brøn­ nen, dreiar ein toarma caliper seg slik at han følgjer den største diameteren i holet, og ein firearma dreiar seg slik at eit kopla par av armane følgjer den største diameteren i holet. 3 I brønnar som ikkje er vertikale, kan caliperane delvis klappe saman under si eiga vekt og dermed gi avlesingar som viser for liten diameter.

Dette dømet (sjå figur 7.23) viser ulike caliperar i ein brønn med ovalt tverrsnitt: • Caliperen på den soniske loggen viser ein «gjennomsnittleg» diameter • Caliperen på densitetsloggen (toarma) blir trykt kraftig mot vegg­ ene, og armen som gir mottrykket, blir pressa inn i slamkaka. Fordi loggen er toarma, målar han samtidig den største dia­ meteren i brønnen • Dei to uavhengige caliperane på dipmeteret viser det ovale tverrsnittet i brønnen tydeleg. Samtidig er det eit nokså stort trykk på armane, slik at tjukna på slamkaka ikkje blir registrert • Caliperen (toarma) på nærloggen orienterer seg truleg slik at han glir oppå slamkaka og registrerer dermed kor tjukk slamkaka er. Det er det vi ser øvst og nedst i denne seksjonen

Kapittel 7

Sonisk logg

Tettleikslogg

Dipmeter

Nærlogg

Figur 7.23 Ulike caliperar i ein brønn med ovalt tverrsnitt

Dipmeter (fallmålar) Denne reiskapen gir oss data for å måle fallet i formasjonen, det vil seie kor mykje laga i formasjonen skrånar i forhold til horison­ talplanet. Det viser også retninga av dette fallet. Denne vinkelen er viktig å måle når vi vil kartleggje oljefeller og korrelere mellom ulike brønnar. Vi kan også finne fallretninga. Ei meir inngåande tolking av desse dataa gir oss strukturgeologisk informasjon som forkastingar, sprekkar og faldingar i tillegg til sedimentologisk informasjon som laminasjonar, kryssjikt, kanalsand og liknande, som er viktige parametrar for å forstå området, og som gir ein idé om korleis feltet bør utviklast. Prinsippet for dipmeteret Måling av fall i formasjonen. Målingane er baserte på korrelering av fire mikroresistivitetskurver som blir registrerte med fire måleplater (eng.: pads), plasserte 90° i forhold til kvarandre. Dei er mon­ terte på armar som blir aktiverte hydraulisk, alternativt ein trearma med 120° mellom kvar måleplate. Når vi går frå ein formasjon med resistiviteten R] til ein formasjon med resistiviteten R2 og planet mellom laga har ein vinkel med holaksen, skjer ikkje overgangen frå R! til R2 på same tid for dei tre elektrodane på sonden. For-

Logging

skyvingane på kurve 2 og 3 i forhold til kurve 1 gir nok informasjon til å rekonstruere geometrien til formasjonen i forhold til sonden dersom vi kjenner diameteren på holet.

Figur 7.24 Prinsippskjema for dipmålingar

Det blir også gjort kontinuerleg registrering av korleis sonden er orientert i forhold til magnetisk nord for å finne fallretninga på laga.

FMS-målar Dette er ei vidareutvikla utgåve av dipmeteranalysen. Dataregistrer­ ingane blir presenterte som bilete (eng.: images) og er ein nyttig reiskap for detaljerte sedimentologiske og strukturgeologiske stu­ diar og for å oppdage ulike skalasprekkar. FMS er brukt med stort hell på i Ekofiskområdet til å oppdage sprekkar som har stor innverknad på korleis hydrokarbon strøymer gjennom eit reservoar. På figur 7.25 ser vi korleis vi får fram bilete av brønnveggen til ven­ stre på FMS. Til høgre ser vi ein borekjeme frå det same interval­ let. Legg merke til korleis sprekken kjem fram på FMS.

Temperatursonde Dette instrumentet er oppbygd rundt to metallstavar der den eine har ein resistans som varierer raskt og lineært med temperaturen i

Kapittel 7

180

240

300

360

60

120

180

l____________ l_________ I_____ _______ I------------------- 1------------------ i------------------- 1

Figur 7.25 FMS

brønnen, og den andre har tilnærma konstant resistans med varierande temperatur. Dersom den variable metallstaven blir halden i god kontakt med boreslammet, kan vi lese av temperaturendringar, uttrykte som potensialendringar. Denne loggtypen blir også brukt som sementeringskontroll. Når sementen storknar, gir han frå seg varme. Varmen er så stor at han kan registrerast som eit avvik frå den normale temperaturauken nedover i formasjonane. Vi kan dermed sjå om sementen dekkjer det aktuelle området på utsida av foringsrøret.

I tillegg bruker vi denne loggen til å påvise lekkasje i sementen, foringsrøret, produksjonsrøret eller andre brønnkomponentar. Når væske passerer slike lekkasjestader, endrar ofte temperaturen seg.

Logging

Topp av sement

Temperatur under storkning av sement Normal temperatur (geotermisk gradiert)

Figur 7.26 Temperaturmålinger som sementeringskontroll

Figur 7.2 7 Utslag på fem ulike loggtypar som funksjon av litologi og væskeinnhald

Kapittel 7

Figur 7.28 Utslag på fem ulike loggtypar som funksjon av litologi og væskeinnhald

Ulike forhold kan gjere det vanskeleg å logge med kabel og å tolke resultata: • Invasjon av filtrat. Registreringsutstyret korrigerer automatisk, men grannsemda er avhengig av at vi har resisitivitetsmålingar med ulik djupn. • Brønndiameteren. Når brønndiameteren er for stor, kan ein del av sonden måle feil fordi væskevolumet i brønnen kjem med i målinga. Sondar utstyrte med armar kan funksjonere dårleg der­ som armane ikkje får skikkeleg kontakt med brønnveggen. • Utvaskingar. Store utvaskingar kan gi tilsvarande problem som dei som er nemnde under brønndiameteren. • Typen av borevæske. Dersom bore væska ikkje har korrekte elek­ triske eigenskapar, kan somme sondar gi feil måling eller inga måling. • Filterkaka. Somme sondar blir påverka av filterkaker. I somme tilfelle kan det korrigerast automatisk. • Brønnvinkelen. Dersom vi har store brønnvinklar, kan armane på somme sondar kollapse, og plata med elektrodane kan miste kon­ takt med brønnveggen. Det største problemet med store vinklar (>50-60°) er at sondane ikkje glir i brønnane på grunn av for høg friksjon. Det krev andre løysingar. Nokre av dei kjem vi inn på i neste avsnitt.

Logging

Bruk av sondar og kablar når brønnvinkelen er større enn 60° Slike problem kan løysast ved hjelp av ei «stiv wireline». Her er nokre mogelege løysingar: • Kabelen blir trekt gjennom eit kveilerør, og sonden blir fest til enden av kabelen eller kveilerøret. Dermed blir det mogeleg å skyve sonden inn i horisontalseksjonar dersom dei ikkje er altfor lange. Registreringane kan gjerast mens kveilerøret blir trekt ut av brønnen. Eit problem med kveilerør er at det bøyer seg når motstanden blir for høg. Det gjeld kveilerør med vanleg storleik (l3/4—2”). • Borerør kan brukast i staden for kveilerør. Kabelen kan anten trekkjast gjennom, eller han kan heilt eller delvis liggje på utsida av borerøret. Fordelen med denne metoden er at vi får større rørstyrke for skyvinga. Ulempa er at uttrekkinga og dermed også registreringa ikkje kan gjerast kontinuerleg fordi røret må delast i seksjonar (eng.: stands). • I horisontalbrønnar kan vi la vere å logge med kabel og/eller son­ dar og i staden satse på MWD/LWD - måling under boring (eng.: measurement while drilling) og logging under boring (eng.: log­ ging while drilling), som no er utvikla så godt at mange av mål­ ingane er like gode som med kabelopererte sondar.

Oversikt over nokre av dei mest brukte loggesondane (Schlumberger) Resistivitetsmålingar/elektromagnetiske målin­ gar

AIT - Array Induction Image Tool • måler Rt med alle typar boreslam • måler i ulike djupner og viser invasjonsområde • Rt blir brukt til å finne hydrokarbon- (Shc) og vassmettinga (Sw) Phasor - Induction SFL Tool • måler formasjonsresistivitet, Rt (eng.: true resistivity) i tynne lag og har den eigenskapen at han måler langt inn i formasjonen • viser invasjonsprofilar

DIL - Dual Induction Tool • måler Rt og viser invasjonsprofilar • blir brukt til djupnekontroll og korrelering med andre brønnar DLL - Dual Latero Log • måler Rt og Rxo (invadert sone), viser induksjonsprofilar

DPT - Deep Progation Tool • måler den relative fasen og styrken i ei 25 MHz-bølgje • invasjonsanalyse, måler Sw og litologianalyse

Kapittel 7

NML - Nuclear Magnetism Log • sender eit kraftig magnetfelt mot formasjonen og registrerer effekten på hydrogenkjernar og proton • måler porøsitet, produktivitet, estimerer permeabilitet • identifiserer «tunge HC» og restmettingar av olje Micro SFL, Microlaterolog, Proximity log, Microlog • måler Rxo • viser kvar permeable soner er lokaliserte • har armar, det vil seie at caliper kan registrerast Radioaktive målingar NPLT - Nuclear Porosity Tool • kombinerer densitetsmåling og nøytronmåling og NGS (GR) • måler bruttodensitet og porøsitet • identifiserer litologiar • kan køyrast i opne hol

Litho-Density Log • bruker ei Cesium-137-kjelde • måler densitet og fotoelektrisk effekt • identifiserer ulike litologiar og har caliper CNL - Compensated Neutron Log • bruker ei Americum/Beryllium-kjelde • sender ut nøytron og måler reflekterte nøytron • måler porøsitet, leirinnhald, identifiserer gassoner

NGS - Natural Ray Spectrometry log • måler naturleg gammastråling og viser strålekjelde (thorium, uran eller kalium 40) • bergartsidentifisering, brønn-til-brønn-korrelasjon, viser leirinn­ hald (K40)

Dual-Burst TDT Thermal Decay Time log • måler reduksjonen i nøytronstrålinga etter at nøytron støytvis bombarderer formasjonen • kan også køyrast etter at foringsrøret er sett • kan oppdage gass, måler porøsitet, skil hydrokarbon og saltvatn • blir brukt til å kartleggje vasstrøyming ved injeksjon Akustiske målingar Array-sonic log • sender ut akustiske signal og registrerer bølgjeforma både for kompresjon og skjerbølgjer • blir brukt til porøsitetsfastsetjing, oppdagar tynne lag, sprekkar og analyserer sandstyrke, sementbindingsevaluering

DSI • registrerer bølgjeresponsen med 32 mottakarar rundt sonden • gir data om brønnstabilitet, sandstyrke og hydrokarbonmobilitet

Logging

Brønnveggsanalysar (skanning) FMI — Fullbore Formation Microimager • kartlegg brønnveggen ved hjelp av mikroelektriske målingar frå fire eller fleire plater (pads) • viser blant anna sprekkar, kornstruktur og lagdeling FMS - Formation Micro Scanning Tool • tilnærma det same prinsippet som FMI • gir orienterte «bilete» av brønnveggen, kan oppdage sprekkar, strukturgeologisk analyse og ein meir detaljert sedimentologisk analyse enn det som er mogeleg med andre loggar • mogeleg å korrelere med kjerneprøver Sementeringsanalyse CET - Cement Evaluation Tool • analyserer periferien rundt foringsrør i 45° sektor med ultralyd • finn sementkvaliteten i ringrommet, identifiserer kanalar i sementen og finn ut kor høgt sementen ligg på utsida av foringsrøret

USI - Ultrasonic Imager • evaluerer sementarbeidet og oppdagar korrosjonar i foringsrøret

CBT - Cement Bond Tool • evaluerer bindingsgrad, kvalitet og toppen av sementen (lyd)

7.3 Logging under boring - MWD/LWD Denne loggemetoden vart utvikla i slutten av 1970-åra og første gongen utprøvd på den norske kontinentalsokkelen i 1979. Logge­ metoden har etter kvart vorte ein heilt naturleg del av boreoperasjonane. Når vi loggar mens vi borar, sparer vi tid under boreoperasjonen, fordi vi slepp å demontere borestrengen for kvar gong det skal loggast med kabel. Eit anna viktig poeng er at vi registrerer brønndata samtidig som vi borar. Det gir ei sikrare boring. Etter kvart har dei brønnbanane som blir bora, vorte svært avanserte, og det stiller store krav til registreringsutstyret slik at vi alltid veit kvar vi er. MWD gir både asimutvinkelen og inklinasjonsvinkelen. I dag er denne loggemetoden berre eit godt supplement til kabellogginga, fordi kabellogginga gir meir informasjon enn det denne loggemeto­ den gjer.

Systemoversikt MWD-systemet kan delast inn i desse hovudkomponentane (sjå figur 7.30): • MWD-instrumentet med sendareining, styreeining/dataeining, straumgenerasjon, sensorar

Kapittel 7

Figur 7.30 Systemoversikt AMD

• detektorar for trykkpulsar monterte i standpipa eller ved slampumpene • dekodar, datamaskin, skjerm og skrivar

MWD-sendareining Overføring av data har vore det største hinderet for å få til gode MWD-system. Det blir forska på ulike teknikkar for å overføre data, til dømes gjennom elektriske kablar, bruk av elektromag­ netiske bølgjer eller bruk av akustiske signal. Den metoden som blir brukt i dag, er koda, binære (0 og 1) trykkpulsar som går med ein fart på om lag 1500 m/s gjennom borevæska i borestrengen. Metoden har både fordelar og ulemper.

Fordelen med systemet er at telemetrisystemet er relativt enkelt, og systemet kan brukast med vanleg borestreng. Det er ingen hin­ dringar i borestrengen så nær som i sjølve MWD-utstyret. Dei vik­ tigaste ankepunkta mot systemet er avgrensingar i sendekapasiteten, og at støyproblem kan gi svake eller falske signal. Dette verktøyet har også generelt ei viss djupneavgrensing ettersom sig­ nala normalt blir svakare etter som djupna aukar.

Styreeininga/dataeininga Dataeininga er hjernen i MWD-utstyret. Ho styrer signal til og frå dei andre hovuddelane: sendaren, straumgeneratoren og sensorane.

Logging

Dataeininga er sjølvsagt avhengig av kontinuerleg straumtilførsel. Ho har mikroprosessorar som kan førehandsprogrammerast til å styre datainnsamlinga og dataraten, og som transformerer data frå analoge til binære og digitale signal, sendefrekvens og senderekkjefølgje. Ein del dataeiningar kan også programmerast om mens utstyret er i brønnen. Det blir gjort med trykkpulsar som blir sende frå overflata i spesielle tidsintervall. Formålet kan vere å • aktivisere eller deaktivisere minnet i MWD-utstyret • endre dataraten • lagre ein del data i internminnet i staden for å sende alle data kon­ tinuerleg. Det blir gjort for å få opp viktige data som trengst for å ta visse avgjerder, mens mindre viktige data kan tappast frå min­ net når utstyret blir trekt opp. Det er nødvendig fordi ein del MWD-utstyr har større kapasitet for å samle inn enn for å sende data

Straumgenerasjon MWD-utstyret verkar ikkje utan straumtilførsel. Straum kan genererast med batteri eller med ein turbin eller generator. Batteria (li­ tium) har den fordelen at dei produserer straum kontinuerleg, uavhengig av kva for operasjonar som er i gang, men dei er vare for temperatur og har avgrensa levetid (100-300 timar), avhengig av kor mange sensorar som trekkjer straum. Det gir ei sterk avgrensing i datainnsamlinga, spesielt når vi skal samle inn resistivitetsdata.

Ein kombinasjon av turbin og generator produserer straum så lenge slampumpene er i gang med høg nok fart. For å styre kraftproduk­ sjonen må det brukast spenningsregulator. Denne metoden gjer det mogeleg å samle inn data i stor skala. Generatoren er det svake led­ det i systemet fordi partiklar som sand i slammet gir problem med turbinen. For å avgrense dette problemet er det viktig at sandutskiljaren (eng.: desander) går for fullt når vi loggar, og at det er mon­ tert fleire typar filter. Sensorar Da MWD vart introdusert, var det først og fremst eit verktøy for retningsmåling. Det er framleis ein viktig del av målingane, men etter kvart er det plassert stadig fleire og ulike sensorar i utstyret. Når det blir bora horisonalbrønnar eller høgavviksbrønnar, er standardlogging med kabel tilnærma umogeleg. Desse brønnane kan loggast anten med «stiv» kabel eller med MWD, som ser ut til å ta over marknaden med denne typen brønnar. MWD blir levert av fleire serviceselskap (til dømes Halliburton, Anadrill, Baker Hughes Inteq, Sperry sun). Kvar av dei har ulike utstyrsvariantar når det gjeld sensortypar og talet på sensorar. Fleire av selskapa tilbyr no MWD-utstyr i modular, som vil seie at vi kan setje saman utstyret slik operatørselskapet ønskjer og har behov for.

Kapittel 7

Sensorane kan delast inn i grupper etter kva dei blir brukte til: • • • •

retningskontroll formasjonsdata boredata brønndata

Retningskontroll Før MWD-systemet vart teke i bruk, var det ein tidkrevjande opera­ sjon å måle retning og vinkel. Ein brukte «single shot» (eit mag­ netisk fotografisk instrument) som kunne måle retninga og vinkelen for kvar gong det vart sendt ned til botnen av boreholet. Tidsfor­ bruket kunne vere fleire timar, mens denne målinga berre tek nokre få minutt med MWD. For å måle retninga (0-360°) blir det no brukt

Figur 7.31 Til høgre ser vi oljeprovinsen frå Troll-vest. Trollfeltet inneheld i tillegg til gass store mengder olje over to store område, der tjukna på eitt lag er frå 22 til 26 meter og på det andre om lag 12 meter. Merk korleis brønnbanane er tenkte for å optimalisere produksjonen

Logging

Modular Connection

—

Mach 1 Power Section

lipper Stabilizer

■

Receiver Lower Antennas Transmitter

Lower Stabilizer

_____ ______ __ Flex Joint

Upper Transmitter

Gamma Ray & Inclinometer Sensors

git

1 ........ x

Adjustable Kick Off Sub

Figur 7.32 Navigatore, som er eit MWD-verktøy frå Baker Hughes Inteq. Dette er eit integrert verktøy som både tek formasjonsdata (resistivitet og gammamålingar) og retningsdata. Gode retningsdata er spesielt viktige når vi borar høgawiks produksjonsbrønnar inn i tynne reservoarsone.

eit magnetometer. Brønnvinkelen blir målt med treaksiale aksellerometer. Også oppsida av slammotoren (eng.: toolface) med inne­ bygd vinkel blir da målt. Grannsemda på målingane er avhengig av breiddegraden, brønnretninga og brønnvinkelen, men er generelt god med avvik opp mot 1° på det meste. Når vi skal måle, må borestrengen normalt haldast i ro, men det finst utstyr som har vunne over dette problemet. Det registrerer ret­ ningsdata, og boraren samanliknar aktuelle data med brønnplanen og korrigerer dersom det er nødvendig. Formasjonsdata For å skaffe denne informasjonen blir det brukt sensorar som kan måle eigenskapar som porøsitet, resistivitet, temperatur og trykk, og bergartstype, lagdeling, væskekontaktar og liknande. Dei mest brukte sensorane er gammasensorar, resistivitetssensorar og akus­ tiske sensorar. Dataregistreringa skjer etter dei same prinsippa som er nemnde under avsnittet om logging med kabel.

Andre brønndata Vi kan måle temperaturen for å få ein korrekt geotermisk gradient og ein høgtrykksindikator (sjå avsnittet om poretrykk og tempera­ tur).

Vi kan måle trykket både utvendig og innvendig og såleis få indikasjonar på om det er trykkfall over borkrona eller gjennom slammotoren. Dessutan får vi ein god peikepinn om den ekvivalente sirkulasjonsdensiteten, ECD, og om «sug-og-trekk-trykket» (eng.: swab and surge). For å oppdage innstrøyming er det utvikla eit MWD-utstyr som kan registrere gassinnstrøyminga. Det er enno ikkje (1998) utvikla utstyr som registrerer innstrøyming frå væske. Verkemåten er for­ klart under avsnittet om evaluering av poretrykk eller oppdaging av innstrøyming.

Kapittel 7

Figur 7.33 Parametrer som eit Teleco-verktøy kan hente inn. Borefarten og gammaavlesingane finst i kolonnen til venstre. Gammaverdiane er viktige for å skilje dei ulike litologiane frå kvarandre. Resistiviteten gir oss verdiar for Sw- og Shc-mettingar dersom vi har ein idé om kva for type bergart avlesinga skjer i. I tillegg er retningsdata standard for alle MWD-verktøy

Boredata I Dreiemoment (torque) Momentet blir normalt målt i rotasjonsutstyret (rotasjonsbord eller «topdrive»). I dette momentet er alle krefter som motarbeider rotasjon av borestrengen, inkluderte. Følsame strekkceller er plasserte i ei eiga eining nær borkrona, slik at det blir mogeleg å måle berre det momentet som borkrona får tilført. Momentmålinga

Logging

blir overført til overflata, og boraren kan samanlikne dei to momen­ ta. Skilnaden må komme av friksjon i brønnen. Det gir boraren informasjon slik at han kan redusere faren for fastkøyring. 2 Borkronetrykket Borkronetrykket (eng.: weight on bit, WOB) blir alltid målt med overflatesystem, men desse målingane blir påverka av friksjon i brønnen. Vi kan måle WOB ved hjelp av MWD på same staden som dreiemomentet, og på den måten registrere korrekt WOB. Når vi samanliknar desse to momenta, kan vi få vist graden av brønnproblem og friksjon, og vi får meir korrekte D-eksponentar til å eval­ uere poretrykket med.

3 Rotasjonsfart per minutt (RPM) på slammo­ toren Når ein har bora med slammotor, har det vore vanleg å bruke pumpetrykket og til ein viss grad WOB for å kontrollere RPM på slam­ motoren. Men no er det mogeleg å montere ein pulsteljar i motoren som gir signal opp til MWD-utstyret. Derfrå blir signalet sendt til overflata på vanleg måte som koda slampulsar. Det gir boraren sikrare informasjon om korleis motoren arbeider.

4 Caliper På ein del MWD-utstyr finst det sensorar som måler brønndiame­ teren. Registreringa er akustisk, og grannsemda er akseptabel. Oppsummering av fordelane med MWD Retningsmåling • Måler retning, vinkel og «tool face». Målinga tek berre eit par minutt per måling • Den korte måletida reduserer faren for å køyre fast borestrengen • Det høge talet på målingar gjer at det er lettare å følgje den brønnbanen s om er utrekna på førehand Formasjonsevaluering • Oppdagar dei ulike sedimentære laga som med vanleg logging • Finn plasseringa av foringsrøret, når vi bør setje i gang kjerne­ boring dersom det er planlagt kjerneboring av brønnen • Kan finne porøsiteten som ved vanleg logging • Kan finne vassmettingar (Sw) • Vi får logga med MWD i ei relativt uforstyrra bergart ettersom sondane er plasserte rett etter borkrona • Vi kan samanlikne med data frå andre brønnar i det same området og dermed auke tryggleiken • I høgavviksbrønnar og horisontalbrønnar kan MWD erstatte den tradisjonelle logginga • MWD gir data som er ei god erstatning dersom vi ikkje kan logge med elektrisk kabel på grunn av brønnproblem • Grunn gass kan påvisast med MWD også i dei øvre seksjonane av brønnen dersom vi bruker resistivitetsmålingar

Kapittel 7

Boredata • Momentmåling og borkronetrykkmåling gir betre oversikt over korleis forholda er i brønnen, til dømes fastkøyringsproblem eller slitasje på borkrona • Måling av brønndiameteren kan gi betre kunnskap om korleis bergartene er samansette og om eigenskapane deira

Spørsmål og arbeidsoppgåver 1 Korleis skjer ei kabellogging? Lag ei prinsippskisse! 2 Kva for parametrar er vi interesserte i å finne når vi loggar?

3 Kva er skilnaden på logging med kabel, MWD og LDW?

4 Kva er skilnaden på aktive og passive sondar?

5 Kva for prinsipp har vi for elektrisk logging? 6 Kva viser dei elektriske loggane?

7 Nemn fire typar elektriske loggar. Kva skil dei frå kvarandre?

8 Kva for to hovudtypar har vi av radioaktive sondar, korleis verkar dei, og kva måler dei? Gi eit døme på korleis desse log­ gane slår ut i sandstein, leirstein og kalkstein. 9 Korleis kan vi hente inn opplysningar om porøsitet? 10 Kva for loggar er best for å få eit bilete av kva for type bergart vi borar i, eller har bora i?

11 Kva meiner vi med ein CBL-logg og ein VDL-logg? 12 Kvar hentar vi inn opplysningar om holdiameteren? 13 Kva meiner vi med ein dipmeterlogg, og kva bruker vi han til? 14 Korleis kan vi finne ut om eit sementeringsarbeid har vore vel­ lukka?

15 Har vi nokon loggemetodar som seier oss noko om trykkforholda i brønnen? 16 Gjer greie for verkemåten til MWD.

17 Diskuter fordelane med å bruke MWD samanlikna med å logge med kabel.

18 Diskuter denne påstanden: «Kabellogging er uaktuelt om ti år!»

Kapittel 8

Brønntesting Dei fleste brønnane som blir bora, blir også testa. Brønnane kan delast i fleire typar etter kva dei skal brukast til: • • • •

leitebrønnar/utforskingsbrønnar avgrensingsbrønnar produksjonsbrønnar injeksjonsbrønnar (gass eller vatn)

Formålet med testinga kan variere noko frå brønntype til brønntype. Testinga er i alle tilfelle ein viktig del av datainnsamlinga og ein naturleg del av operasjonane dersom tidlegare målingar viser inte­ ressante funn. Analysar av borekaks, kjerneprøver og ulike loggar gir ei stor mengd nødvendig og interessant informasjon, men noko «manglar», og det må vi finne gjennom testing. Hovudformålet med å teste er å

• finne produktiviteten eller injektiviteten til brønnen • finne permeabiliteten og skadetilstanden til reservoaret • ta prøver for å finne eigenskapane og samansetjinga til reservoarvæska • finne reservoargrenser, dreneringsområde og grenseeffektar med eventuelle andre brønnar

Før vi kan gjere ein test, må vi arbeide ut eit testprogram. Det inneheld ein instruksjon om korleis vi tenkjer oss testen gjennom­ ført, og kva som er formålet med testen.

Hovudpunkt i eit testprogram kan vere: • informasjon om testen, ein generell omtale av mål, rekkjefølgje av operasjonar og kva for serviceselskap som er involverte • tryggingsaspekt ved testen, til dømes korleis han skal gjennom­ førast utan uhell • møte med alt personell om tryggingsrutinar • brannøving, kva som skjer dersom det blir brann • prosedyrar dersom det blir sleppt ut til dømes H2S • reservoarforhold, prosedyrar for å teste fleire soner • utstyrsoversikt, både for brønnutstyr og for overflateutstyr • punktvis oppsett for korleis testen skal gjennomførast, frå klargjering av utstyr til brønndreping og eventuell plugging

I dette kapitlet legg vi hovudvekta på testing av leite- og utforskingsbrønnar, og på det utstyret som blir brukt i den samanhengen.

Kapittel 8

Brønntestingsutstyr - flytande borefartøy Brønntestinga er ofte eit samarbeid mellom det oljeselskapet som har operatøransvaret for brønnen, og fleire serviceselskap. Det er så mange ulike operasjonar å gjere i samband med ein brønntest, at det er nødvendig å bruke fleire serviceselskap, kanskje fem-ti ulike sel­ skap. I det siste har tendensen vore at serviceselskapa arbeider tettare saman for å tilby «pakkar» med tenester. Blant dei selskapa som tilbyr testeutstyr, er det store likskapar i når det gjeld kon­ struksjonen og kapasiteten til utstyret. Etter bruken av utstyret kan vi dele det i overflateutstyr og brønnutstyr, og omtalen her er i størst mogeleg grad uavhengig av leverandørane.

Forholda rundt ein brønntest varierer også ein del, til dømes når det gjeld trykk, djupn, permeabilitet, væsketype, strøymingsrate, sandproblem, beleggproblem og liknande. Det krev individuelle til­ passingar, slik at samansetjinga av utstyret og prosedyrane varierer frå test til test. Her skal vi omtale det som normalt må gjerast i ei brønntesting.

8.1 Overflateutstyr Ein brønntest krev at brønnen blir komplettert slik at vi får oversikt over blant anna produksjonskapasiteten. Det er derfor nødvendig å ha eit enkelt prosessanlegg som kan ta imot brønnvæska, skilje fasane, måle mengder og strøymingsforhold, og til slutt bli kvitt hydrokarbona og formasjonsvatnet med minst mogeleg miljøpro­ blem.

I tillegg er testinga risikofylt: Vi må derfor tenkje tryggleik i alle delar av operasjonen. Omtale av dei enkelte komponentane.

8.1.1 Testtre Testtreet (eng.: flow head) er eit ventilarrangement som i regelen omfattar fire ventilar og ein svi vel. Ventilane skal berre brukast til brønnsikring og i samband med til dømes wirelineoperasjonar, og ikkje som første ventilar for å opne og stengje brønnen, bortsett frå i farelege situasjonar. • hovudventil - manuelt operert • toppventil - manuelt operert, blir mest brukt til WL-operasjonar • injeksjonsventil/drepeventil, manuelt eller hydraulisk operert, blir brukt til pumpeoperasjonar i brønnen (sirkulasjon, dreping, pumping av kjemikal, lyfting med gass)

Brønntesting

• vengeventil, hydraulisk operert, blir halden open med trykk, blir stengd ved å blø av styretrykket (fail/close), kan stoppe tilførsla av HC mot prosessutstyret svært raskt, til dømes i samband med brann

Utstyret kan leverast med maksimum tillate arbeidstrykk på 15 000 eller 20 000 psi, dersom det er nødvendig i stål som toler H2S. Den indre diameteren er oftast 3 '/8" eller 3 V16".

Frå vengeventilen monterer vi eit fleksibelt røropplegg fram til målestasjonen eller chokemanifolden. Det er nødvendig for å ta opp eventuelle rørsler i plattforma på grunn av bølgjer. Røret kan vere av Coflexip-typen, men Chicksans kan også brukast. Frå injeksjonsventilen er det også montert eit fleksibelt røropplegg. Det endar i sementpumpa, eventuelt i ei anna pumpe.

8.1.2 Målestasjon Målestasjonen (eng.: data header} er som regel integrert i choke­ manifolden og gjer det mogeleg å kople til dette utstyret: • trykkmålarar • temperaturmålarar • sanddetektor, som bør brukast når vi skal teste sandsteinsreservoar; gir alarm når sandkorn i straumen råkar ein akustisk detek­ tor • utstyr for å ta prøve av væska

8.1.3 Chokemanifold Manifolden har to ulike typar strupe ventilar: • strupeventil som kontinuerleg kan regulerast frå stengd til fullt open • strupeventil med dyser som kan skiftast; denne ventilen er mest nøyaktig

Strupeventilane blir brukte for å regulere strøyminga og trykket. Vi kan også bruke den ventilen som kan regulerast, som ein ventil til å starte eller stengje brønnen. Vi bruker også ventilar til å kontrollere kva for strupeventil som er i bruk.

8.1.4 Separator Separatoren er ein trykkbehaldar med oppgåve å skilje væskestraumen frå brønnen i tre fasar: gass, olje og vatn. Maksimalt tillate arbeidstrykk i separatorane som blir brukte til testing, er om lag 100 bar (1440 psi). Separatorane er 3-5 meter lange og har ein diameter på 1-1,5 meter. Separeringa er basert på densitetsskilnader: Gassen

Kapittel 8

Figur 8.1

Brønntesteutstyr

blir teken ut på toppen, oljen i midten og vatnet nedst. For å styre væskestraumen rett bruker vi skiljevegger, skumbrytar, dropefangar og nivåregulatorar. Vi må overvake trykket, temperaturen og væskenivåa på separa­ toren. På utløpsrøra for olje og vatn er det montert utstyr for væskemåling, og for gass er det montert trykkfallsbasert måleutstyr (måleblande). For å hindre skadar dersom eit nivå eller trykk kjem ut av kontroll, er det montert tryggingsutstyr:

• trykkavlastingsventil, som skal opne dersom trykket kjem over det maksimalt tillatne arbeidstrykket • sprengplate, som skal ryke når trykket kjem 10 % over det mak­ simalt tillatne arbeidstrykket, dersom trykkavlastingsventilen ikkje verkar. Figur 8.2 viser ein separator

8.1.5 Varmevekslar Når brønnvæska kjem opp til plattforma, er det ikkje sikkert at ho har passande temperatur for separasjon og vidare behandling. Dersom brønnen er i eit område med stor havdjupn, kan væska bli nedkjølt frå havbotnen og opp. Dersom temperaturen blir for låg,

Brønntesting

kan det bli utfelt voks og asfalt frå oljen, og separasjonen kan også bli dårleg. For å unngå det bruker vi eit isolert produksjonsrør eller ein varme vekslar (eng.: heat exchanger). Gass kan danne hydratar ved at fritt vatn i gassen reagerar med lette hydrokarbonar (metan, etan, propan) og danne krystallar som liknar is og snøkrystallar. Krystallane dannest ved temperaturer høgt over frysepunktet for vann avhengig av trykkforhaldane. Hydratar kan plugge rør og utstyr og føre til produksjonsstans.. Varmevekslarane har to separate sirkulasjonssystem: • eit høgtrykkssystem, der væska som skal temperaturregulerast, sirkulerer. Systemet omfattar ofte rør som ligg i sløyfer inne i varmevekslaren • eit lågtrykkssystem for å sirkulere varmemediet. Det blir brukt damp som varmemedium. Dampen sirkulerer inne i sjølve varme­ vekslaren, rundt høgtrykksrøra. For å få korrekt temperaturregu­ lering regulerer vi mengda av damp For ikkje å få produksjon av hydrat når vi behandlar gass, er det bygd inn ein eigen strupeventil i varmevekslaren. Ventilen erstattar strupeventilen i chokemanifolden når det trengst.

Kapittel 8

8.1.6 Hjelpetank Hjelpetankane (eng.: surge tank/gauge tank) rommar mellom 8 og 32 m3 (det vil seie mellom 50 og 200 fat). Dei kan brukast til fleire oppgåver:

• kalibrere og kontrollere måleinstrumenta for væske ut av separa­ toren • ta prøver av oljen (gassfri olje) • lagre væske • fungere som ekstra separator i ein to stegs separasjon Ei pumpe gjer det mogeleg å tømme tanken til brennaren.

8.1.7 Brennar Dei borefartøya som blir brukte når vi skal bore eller teste leite- og utforskingsbrønnar, har normalt ikkje lagerkapasitet for olje. Når vi testar, må vi derfor brenne oljen og gassen. Brennarane er laga for å brenne væske. Gassen blir brend i eit eige brennarrør på undersida av brennarbommen. For å få tilfredsstillande forbrenning av oljen må vi blande han med luft. Lufta blir blanda med olje i korrekt forhold, og blandinga blir så pumpa gjennom ei eller fleire dyser inne i brennarskalet. Tenninga kan skje manuelt (i eldre brennarar), eller elektronisk og med propan. Vi fører vatn til brennaren gjen­ nom eit eige rørsystem med dyser. Vatnet har to oppgåver: • kjøle flamma • betre forbrenninga av olje

Jamvel om vi blandar luft med olje, blir ikkje forbrenninga full­ stendig. Ein del olje hamnar uforbrend i sjøen. Det blir arbeidd med å gjere forbrenninga betre, til dømes med å få eit meir korrekt blandingsforhold mellom olje og luft, varme opp oljen, gjere dysene betre og liknande.

Figur 8.4 Brennar

Brønntesting

8.2 Brønnutstyr Dette utstyret blir utforma slik at det fører væskestraumen frå reservoaret til overflateutstyret på ein sikker og kon­ trollert måte. Utstyret sikrar oss også data om prosessen. Figur 8.6 viser eit døme på korleis utstyret frå havbotnen med utblåsingssikringa (BOP) og opp er samansett.

8.2.1 Wirelineventil Wirelineventilen (eng.: lubricator valve) er ein kuleventil som er styrt hydraulisk med trykk gjennom to separate kontrollrør. Det eine opnar ventilen, det andre stengjer han. Ventilen inneheld ingen fjører eller liknande - han blir ståande i den siste posisjonen. Ventilane er styrte av ei manuelt operert trykkeining. Meininga er at ventilen saman med ein pakkboks (eng.: stuffing box) på toppen av testtreet skal gjere den øvste delen av testrøret om til eit sluserør (eng.: lubricator) for operasjonar med mekanisk eller elektrisk kabel. Plasseringa av wirelineventilen (WLventilen) avgjer kor langt sluserøret blir, og kor mykje utstyr det er plass til. Normal plassering er eit par rørlengder under testtreet. WL-ventilen blir levert med trykkrating på 15 000 eller 20 000 psi, og om vi ønskjer det, i stål som toler H2S. Den største indre diameteren er om lag 3" og lengda om lag 1 meter. Figur 8.5 Wirelineventil og trykkontrollventil

8.2.2 Testtre på havbotnen - SSTT (E-Z-tre) Testtre på havbotnen (eng.: sub sea test tree eller SSTT) er eit ven­ til arrangement vi bruker for å gjere testinga sikrare. I dei for­ skriftene frå Oljedirektoratet (OD) som dekkjer testing, er det krav om at testtreet (SSTT) skal brukast når vi testar med mobile platt­ former. SSTT blir montert i testrøret slik at testtreet (SSTT) står inne i utblåsingsventilen (BOP) når alt er på plass. Nedanfor SSTT blir det montert eit rør dimensjonert for å passe til ventilane i BOP (eng.: slick joint). Vi styrer og opererer SSTT hydraulisk med tre eller fire separate kontrollrør integrerte i ein slange. Figur 8.6 viser eit testtre på havbotn. Hovudfunksjonane er:

I Stengje testrøret For å kunne stengje under alle forhold er det bygd inn to separate ventilar i SSTT, ein kuleventil og ein klaffventil. Ventilane har stengd som normalposisjon, det sørgjer kraftige stengjefjører for. Ventilen opnar når det blir tilført eit trykk gjennom røret A, og stengjer når vi blør av trykket i A (normal operasjon). Kontrollrøret B har fleire funksjonar. Det verkar som eit balanserør for å fjerne effekten av hydrostatisk trykk i kontrollsystemet. Dermed kan vi

Kapittel 8

sikre oss at vi kan operere treet på alle havdjupner. I til­ legg kan det førast til trykk gjennom B for å auke stengjekrafta dersom det er problem. Stengjekrafta er da sum­ men av fjøra og trykket i B. 2 Kople frå den øvste delen av testrøret Testrøret er normalt éi eining frå boredekket til TD. Dersom det skulle bli problem etter at testen er i gang slik at vi må avbryte han, kan ikkje heile røret trekkjast i ein fart. Problem som kan føre til at vi må avbryte testen er • avdrift i plattforma på grunn av ankerproblem • vanskeleg å halde posisjonen til plattforma på grunn av véret • eit anna fartøy i drift mot plattforma (kollisjon?)

I slike situasjonar kan fråkoplingsmekanismen brukast. V i kan kople frå på to måtar: Hydraulisk. Dette er den raskaste måten. Her bruker vi rør C. Dersom brønnen er open, må han stengjast først, likeins ventilane i SSTT. Etter at ventilane er stengde, aukar trykket i rør C, og etter nokre sekund (avhengig av havdjupna og av den typen SSTT vi bruker) opnar låsemekanismen seg, og den øvste delen av SSTT og testrøret kan trekkjast opp. Deretter frikoplar vi stigerøret (eng.: riser), lyfter det opp, og plattforma kan flyttast. Figur 8.6 Testtre (SSTT)

Mekanisk. Dersom vi ikkje kan kople frå hydraulisk, kan vi bruke den mekaniske koplinga. Røret får tilført eit moment, skjerpinnane eller låsepinnane skal ryke, og om lag ti omdreiingar mot høgre skal frigjere den øvste delen. Denne metoden tek lengst tid.

Etter at problema som førte til fråkoplinga er løyste, kan plattforma ta opp att testoperasjonen ved å «kople seg på brønnen att».

3 Kutte kabelen og eventuelt kveilerøret Dersom det er i gang WL-operasjonar samtidig som vi skal kople frå eller når ventilane må stengjast, kan kuleventilen kutte kabelen. Med kabel meiner vi her «slick line», monokabel, fleirleiarkabel og wire. Somme SSTT-ar er også utstyrte for å kutte kveilerør opp til 1,5-1,75". Det er mogeleg fordi stengjemekanismen for ventilane er konstruert slik at kula stengjer først (og kuttar). Klaffeventilen stengjer etter at utstyret er kutta. Når utstyret blir kutta, må kontrollrøret B brukast for å gi nok kraft. Dersom vi prøver å kutte utstyr som er for kraftig, kan situasjonen bli alvorleg. 4 Injisere kjemikal Dersom slangen også inneheld eit rør D, kan vi normalt bruke det for å injisere ulike kjemikal i brønnen. Røret endar slik at kjemikala

Brønntesting

også kan injiserast med stengde ventilar i SSTT. Mogelege kjemikal er • glykol/metanol som skal hindre produksjon av hydrat mellom brønnhovudet og prosessutstyret. Det kan vere heilt nødvendig når vi til dømes testar for gass på store havdjupner • korrosjonsinhibitor når vi skal teste brønnvæske med korrosive komponentar (H2S, CO2) • inhibitor mot belegg (eng.: scale) Nokre data om SSTT: • lengd om lag tre meter. Etter at SSTT er fråkopla, står ventilhuset att med kule- og klaffventilen stengde. Dermed kan blindventilen eller kutteventilen stengjast på oversida av ventiltreet etter at SSTT er fråkopla (betre tryggleik) • ytre diameter om lag 9-11", som gir god plass i BOP • indre diameter om lag 3", som dei fleste av dei andre komponen­ tane i testrøret • stål som toler H2S, fleire trykkratingar

8.2.3 Trykkontrollventil Trykkontrollventilen (eng.: retainer valve) er nødvendig når vi bruker fråkoplingsdelen av SSTT. Han inneheld ein kuleventil som er styrt av det same kontrollsystem som opererer ventilane i SSTT. Når ventilane i SSTT er stengde, er også trykkontrollventilen stengd, og når ventilane i SSTT er opne, er trykkontrollventilen open. Dersom vi testar ein brønn og heile testrøret er fylt med væske under trykk, hindrar trykkontrollventilen væska i å strøyme ut av den øvste delen av testrøret etter at det er fråkopla. Ei slik utstrøyming kan gi farlege effektar i stigerøret (eng.: riser). Når vi testar med gass, kan stigerøret bli tømt for væske (med brann- og eksplosjonsfare) og eventuelt sprekke.

8.2.4 «Slick joint» Dette røret har ein diameter som er tilpassa rørventilane i BOP. Rørventilen eller rørventilane kan stengjast inn mot «slick joint» når vi testar, og dermed sikre eller blokkere annulus. Etter ei fråkopling er det ekstra viktig også å ha stengde rørventilar mot «slick joint».

8.2.5 Hengjar Den delen av testrøret som går frå hengjaren i brønnhovudet og opp til toppen av testrøret, blir halden i strekk av kompenseringsutstyret i boretårnet. Hengjaren ber vekta av testrøret ned til teleskoprøra (slip joints). Han er plassert i brønnhovudet og er konstruert slik at det er passasje for væske rundt han (i samband med brønndreping eller anna pumping).

Kapittel 8

8.2.6 Testrør Vi kan bruke ulike typar rør for testing: borerør, produksjonsrør eller ein kombinasjon av dei. Borerør blir no sjeldan brukte, det vanlegaste er produksjonsrør (eng.: tubing). Ein fare med borerøra er at dei kan bli utsette for «hydrogensprøleik», det vil seie at hydrogenatom frå H2S eller andre kjelder kan trengje inn i stålstrukturen, produsere hydrogenmolekyl og svekkje stålet ved sprenging.

8.3 Brønnutstyr 8.3.1 Teleskopiske rørkomponentar med innebygd ekspansjonslengd (slip joint)

Slip joints (3-5 stk.)

«Slip joints» er teleskopiske rørkomponentar med ei innebygd eks­ pansjonslengd på om lag 1,5-9 meter (3-5'). Dei kan overføre vrimoment til strengen nedanfor og er trykk- og volumkompenserte. Det vil seie at rørsler i rørkomponentane (slip joints) ikkje påverkar innvendige eller utvendige volum eller trykk. Dei blir brukte i testoppgåver av fleire årsaker:

Borevekter (DC)

• Dei skal ta opp lengdeendringar når temperaturen, trykket eller mekaniske belastningar blir endra. • Dei skal gjere det mogeleg å styre kreftene i testrøret.

Foringsrør Testerør

1!

II

11

1

11

Sirkulasjonsventil/ drepeventil

Hovudventil, trykkoperert

11 Trykk/temperaturregistrenng

II Slagverktøy (jar)

11

Fråkoplingsledd (safety joint) Uttrekkbar pakning Forlengingsrør, evt. trykk/temp-måleutstyr

— K o % % $ 0 0

Opningar for innstrøyming av fluid avfyringsutstyr, perforator

Perforatorrør (TCP)

Pakninga blir vanlegvis låst med rotasjon eller avslakking og til­ førsel av massen frå vektrøra til røret på oversida av pakninga. «Slip joint» verkar da som eit nøytralpunkt: Strengen ned til pakninga er i kompresjon, og opp til brønnhovudet er han i strekk. Utan «slip joints» hadde det vore vanskeleg å låse pakninga på denne måten og å kontrollere kreftene. Når pakninga er låst og hengjaren i brønnhovudet er på plass, skal somme «slip joints» vere stengde (til dømes to), og andre opne (til dømes to). Dermed blir det mogeleg både å auke og å redusere lengda på røret.

8.3.2 Borevekter Det blir brukt ei viss mengd borevekter (eng.: drill collars - DC) i testrøret for å ha kontroll med «slip joints»-posisjonen (open/ stengd), og for å ha nok masse som kan overførast til pakninga for å låse og/eller halde ho låst. Den nødvendige mengda DC blir kalkulert ut frå brønndiameteren, densiteten på væska og trykkforholda i brønnen.

o*"

8.3.3 Sirkulasjonsventil 8.7 Brønnutstyr frå BOP og ned

Det finst ei mengd ulike sirkulasjonsventilar, men dei er alle kon-

Brønntesting

struerte for å skaffe kommunikasjon mellom testrøret og ringrom­ met (eng.: annulus). Denne kommunikasjonen trengst i fleire situ­ asjonar når vi testar: • Dersom testrøret blir køyrt i brønnen med open sirkulasjonsventil, fyller testrøret seg automatisk med brønnvæske når det blir køyrt inn. Dersom sirkulasjons ventilen er stengd, må testrøret fyllast på andre måtar (til dømes frå boredekket) for ikkje å få kollaps. • Etter at testrøret er på plass, kan vi pumpe væsker dit vi ønskjer (til ringrommet eller testrøret), før vi stengjer sirkulasjons ven­ tilen. Han må vere stengd når reservoarvæska strøymer. • Når testen er ferdig, kan vi opne sirkulasjonsventilen for å sirkulere ut HC og erstatte dei med ei væske som er tung nok (brønndreping). Når vi trekkjer ut ventilen, bør han vere open for å drenere røret. Dei enklaste sirkulasjonsventilane kan berre opnast, og dei kan ikkje stengjast før dei er komne til overflata. Slike ventilar er greie å bruke når testen er ferdig. Andre ventilar er meir avanserte. Dei kan opnast og stengjast fleire gonger. Ein mykje brukt mekanisme er å opne dei med trykk frå ringromssida (førehandsinnstilt trykknivå), og stengje dei ved å pumpe væske frå innsida. Somme ventilar har eit «indekssystem» som opnar og stengjer etter visst mange trykkhevingar og trykksenkingar i ringrommet. For å kunne operere desse ventilane sikkert, må vi ha kontroll med trykknivåa og talet på trykkendringar.

8.3.4 Hovudventil (PCT eller APR) Hovudventilen kan vere den einaste ventilen nedanfor SSTT som kan stengje brønnen. Han er plassert så langt nede for at volumet med væske mellom ventilen og reservoaret skal vere minst moge­ leg. Det har samanheng med kompressibiliteten i væska og ønsket om at trykket skal byggje seg raskt opp når brønnen skal stengjast. Ventilen er ein kuleventil, som kan opnast og stengjast ved å auke eller redusere trykket i ringrommet. Han inneheld ein stengjemekanisme av ei kraftig fjør og eit «ladetrykk» med nitrogen. I samband med ventilen blir det brukt eit referansesystem for trykk (HRT), som sørgjer for at nitrogenet får korrekt mottrykk i forhold til djupna. I normalposisjon er ventilen stengd. For å opne han må vi auke trykket i ringromsvæska. Det kan skje gjennom dreperør (eng.: kili line) for BOP. Det er viktig å ha god kontroll med trykket i ringrommet, fordi det som vi har sett, er fleire ventilar og utstyr som blir kontrollerte på same måten. Når vi køyrer inn testrøret, er det vanleg at hovudventilen er stengd. Når testoperasjonane er fer­ dige, kan vi låse ventilen i stengd posisjon. Det gjer vi da med «dump valve» på den måten at vi aukar trykket i ringrommet til eit nivå som er fastlagt på førehand. I normalt stengd posisjon kan det la seg gjere å pumpe ventilen open frå oversida. Da verkar han som ein einvegsventil.

Kapittel 8

Nokre ventildata (generelt): • «fail close» kuleventil • indre diameter om lag 3" • kan leverast i stål som toler H2S Nemningar: • PCT: «Pressure Controlled Tester Val ve» (Schlumberger) • APR: «Annular Pressure Responsive» (Halliburton) • HRT: «Hydrostatic Reference Tool» (Schlumberger)

Seal Retamer Spring Seal Retainer

Ball Valve Seal Ball Valve Operator -— Annulus Pressure

Spring

□ --]— Nitrogen

Compensating Piston -—|— Pressure Trapped By Closed Hydrostatic Reference Tool (HRT)

r

Closed to Shut In Formation for Pressure Buildup

Open for Flowing the Formation or Pumping Treating Fluid

Figur 8.8 PCT-hovudventil

Figur 8.7 viser ein PCT.

8.3.5 Utstyr for trykk- og temperaturregistrering Når vi testar, er noko av det viktigaste å måle trykkvariasjonar og temperaturforhold. Måleutstyret kan plasserast på ulike stader og

Brønntesting

vere konstruert på ulike måtar, og det er elektronisk. Det blir brukt anten kvartskrystallbasert eller strekkcellebasert trykkmåling og platinasensor for å måle temperaturen. Batteri gir straum til sensor­ ane og til mikroprosessoren som styrer registreringa. Datainnsam­ linga er basert på separate målingar (punkt), og vi kan velje tidsin­ tervall mellom kvar måling (til dømes mellom eitt sekund og tjue minutt). Vi kan programmere starttidspunktet for målingane opp til fleire døgn etter at utstyret er plassert i brønnen. Det finst ulike monterings- og avlesingsmåtar:

• Uavhengig plassering i ein hjelpetank (eng.: gauge carrier). Hjelpetanken kan vere plassert nedanfor eller ovanfor pakninga. Trykk- og temperaturdata blir registrerte i minnet heile tida mens vi testar, og er først tilgjengelege når utstyret er trekt opp. Måleutstyret er om lag 2 meter x 114". Det bør brukast minst to målarar samtidig for å vere sikker på å få data dersom den eine sviktar. Vi kan også plassere målarane slik at dei kan hentast og nye køyrast inn med WL-utstyr mens vi testar. Mikroprosessoren kan programmerast om etter at utstyret er plassert i brønnen, og det blir brukt spesialutstyr for å hente ut lagra informasjon når utstyret er komme opp. • Trykk- og temperaturmålarar med elektrisk kabel til overflata. Denne løysinga er mogeleg, men gir ein del problem fordi kablar som ligg inne i testrøret, hindrar normal operasjon av ventilar. Kabelen kan «raskt» trekkjast opp dersom det er nødvendig. Fordelen med denne målinga er at trykk- og temperaturdata er tilgjengelege i sann tid. Dermed får vi eit mykje sikrare grunnlag for å vurdere informasjonen, og for å ta avgjerder.

8.3.6 Slagverktøy Slagverktøy (eng.: jar} er ein hammar som kan brukast for å frigjere utstyr som har køyrt seg fast. Hammaren blir mest brukt til fiskeoperasjonar. Ulike typar slagverktøy i bruk er: • Mekaniske slagverktøy. Desse verktøya kan gi slag både oppover og nedover. Når dei skal brukast, fører vi eit moment til strengen, og deretter eit strekk. Ved eit visst strekk (avhengig av mo­ mentet), slår hammaren på den måten at han flytter seg ei viss lengd, 20-50 centimeter, og idet han stoppar, får vi slageffekten. • Hydrauliske slagverktøy. Sjå figur 8.9. Eit minus med slike ham­ rar er at dei berre kan slå oppover, men til gjengjeld gir dei kraftige slag. Dei er konstruerte med ei stempelstong og eit stem­ pel som i startposisjonen ligg i eit oljefylt kammer. Når dei får ei strekkbelasting, begynner stempelet å gli ut av foringa og mot ein seksjon der motstanden blir borte: Hammaren slår. Slaglengda er om lag 25 cm. Ein ein vegs ventil i stempelet sørgjer for at det nokså fort kjem tilbake til ny slagposisjon.

Kapittel 8

Brass Valve

Rapid Oil Transfer

Jars Tripped

Figur 8.9 Hydraulisk slagverktøy

8.3.7 Tryggingsledd Dette utstyret (eng.: safety joint) kan brukast dersom strengen er fastkøyrd, og når slag verktøyet ikkje gir noko resultat. Vi kan da skru opp spesielle gjenge med lås og sikring og trekkje opp den frie delen av testrøret. Den nedste delen av tryggingsleddet og resten av testutstyret kan så fiskast ut eller bli ståande.

8.3.8 Pakning som kan trekkjast ut Pakninga (eng.: packef) har to hovudoppgåver i denne samanhen­ gen: • ho skal låse fast testrøret til foringsrøret med mekaniske «slips» • ho skal gi eit tett samband mellom testrøret og foringsrøret med elastiske tetteringar (eng.: seals)

Pakningar som kan trekkjast ut, eignar seg til kortvarige operasjonar som pressementering, syrebehandling, frakturering og testing. Det

Brønntesting

kjem av at dei er konstruerte for å vere enkle å låse og enkle å trekkje laus. Dei kan låsast på fleire måtar: • Mekanisk, med rotasjon og vektoverføring. Dette er den vanle­ gaste metoden. I tillegg til låse- og tettemekanismen må slike pakningar ha ein friksjonsmekanisme som gir nok «hald» mot foringsrøret til at låsemekanismen får tak. Etter at pakninga er sett, må ho ha overført ei konstant vekt (frå DC) for at ho skal stå fast eller halde tett. • Hydraulisk, der pakninga blir låst når vi pumpar væske inn i test­ røret. Låsemekanismen blir utløyst når skjerpinnane ryk. Når pakninga er låst, treng ho ikkje vekt for å halde seg på plass. Begge typane skal losne når testrøret blir trekt oppover, eller vi kan eventuelt bruke slagverktøy. For at pakninga skal kunne låsast sikkert må ho ha korrekt diameter i forhold til foringsrøret. Det gir ei lita klaring mellom foringsrøret og pakninga, slik at røret må køyrast inn med moderat fart. Somme pakningar har ein omløpsventil («bypass») som slepper væske forbi. Når pakninga er låst, blir «bypass»-opningane stengde.

8.3.9 Perforatorrør Dei fleste brønnane må perforerast før testen kan ta til. Det gjeld likevel ikkje brønnar med open komplettering eller der vi bruker sandkontrollutstyr i opne brønnar. Ein del moment er viktige for at perforeringa skal bli best mogeleg: • Det må vere undertrykk i brønnen når det blir avfyrt. Dermed trengjer det ikkje væske som kan gi skade, inn i perforeringane og/eller bergarta. Trykkskilnaden kan vere opp til om lag 50 bar. • Det må vere kort avstand mellom ladningane og foringsrøret. • Perforatorrøret må vere korrekt plassert i forhold til formasjonen. • Vi må ha mange nok ladningar pr. djupneeining, og med den beste orienteringa (eng.: phasing). • Det må vere kort tid mellom avfyring og teststart.

Desse momenta kan alle oppfyllast med eit perforatorrør (eng.: tubing conveyedperforation - TCP). TCP vil seie at vi vel eit perfora­ torrør som har passe lengd og passe tal på ladningar i forhold til den høgda som skal testast. Når testrøret er på plass, må pakninga låsast slik at perforatorrøret er i rett nivå. Når resten av utstyret er på plass og trykktesta, kan ladningane fyrast av. Dersom vi fyrer av med alle ventilar opne, tek innstrøyminga til straks. Vi kan fyre av på fleire måtar: • Mekanisk. Metoden kan brukast i vertikale brønnar og i brønnar med små vinklar. Med denne metoden blir ei stålstong sleppt inn i testrøret, ho fell nedover og råkar ein avfyringsmekanisme. • Elektrisk. Ein elektrisk kabel med ei kopling i enden blir nedsøkkt i brønnen til vi får kontakt med avfyringsmekanismen. Eit elektrisk signal gjennom kabelen set av ladningane.

Kapittel 8

• Trykkavfyring. Denne metoden kan brukast i brønnar med «alle» typar avvik. Det blir pumpa væske inn i testrøret, og ved eit trykknivå som vi stiller inn på førehand, skjer avfyringa (skjerpinnane ryk). Ulempa er at det trykket som blir tilført, kan gi overbalanse i brønnen. For å unngå det kan vi fyre av med for­ seinking (delayed firing). Da blir ladningen avfyrt nokre minutt etter at trykket har auka, og i mellomtida kan trykket reduserast til den underbalansen vi ønskjer (opp til 70 bar). Perforering med TCP kan brukast i alle typar brønnar, og dersom vi følgjer tryggingsforskriftene, er faren for ulukker liten. Lengda på perforatorrøra kan tilpassast alle forhold i brønnane, også fleirsonebrønnar. • storleiken på perforatorrøret: opp til om lag 7" • skottettleik: opp til 15 skot/fot (om lag 50 skot/meter) • ladningsstorleik: opp til om lag 70 gram • skotretningar (phasing): mest 60 og 90°, men det er fleire løy­ singar Somme rør er eingongsrør, andre kan ladast om att.

8.4 Brønntest (døme) Som vi har sett, finst det mange typar brønnar, mange ulike ser­ viceselskap som tilbyr testtenester og ulike oppfatningar i oljesel­ skapa om korleis testinga skal gjennomførast. Vi skal derfor sjå på eit «gjennomsnitt». Testprosedyre Vi tek utgangspunkt i ein vertikal brønn utan sandproblem, kom­ plettert med sementert foringsrør gjennom reservoaret, som har éi sone. Hovudpunkta blir da:

1 Skrap reint foringsrøret, særleg der pakninga skal setjast, og sirkuler borevæska til korrekte eigenskapar (med overbalanse). 2 Trykktest utblåsingsventilen og foringsrøret. 3 Set saman testrøret slik spesifikasjonane i testprogrammet viser, og køyr det i brønnen. 4 Fyll væske (diesel eller vatn) inn i testrøret når det blir køyrt inn i brønnen for å hindre kollaps. 5 Trykktest testrøret med visse intervall for å påvise mogelege lekkasjar. 6 Kontroller djupna (eng.: space out) og set pakninga. 7 Land hengjaren i slitasjeforinga på brønnhovudet. 8 GR/CCL bør køyrast for å kontrollere at pakninga er sett på rett stad (CCL = casing collar locator. GR = Gamma Ray). 9 Perforer ved å løyse ut mekanismen for dette (mekanisk, med trykk eller elektrisk). 10 Køyr den første strøymingsperioden og den første trykkoppbyggingsperioden .

Brønntesting

11 Gjer fullstendig oppreinsking og etterfølgjande innstenging. 12 Køyr hovudtesten og den siste trykkoppbygginga. 13 Ta prøver av væska frå brønnen og frå overflateutstyret etter behov. 14 Drep brønnen slik testprogrammet seier. 15 Trekk ut testrøret. 16 Sikre perforeringane med sement og eventuelt bruplugg (BP). Dersom brønnen inneheld fleire soner som skal testast, bør vi teste dei nedste sonene først, og så gå vidare oppover. Vi bør føre logg over alt som skjer gjennom heile testen, også med nøyaktige tid­ spunkt. Denne loggen kan vi seinare samanlikne med data som er registrerte av trykk- og temperaturmålarane i brønnen, og med data som er registrerte av overflateutstyret.

Døme - trykkvariasjonar målte med trykkmålarar i brønnen Vi testar for å samle informasjon, og ein viktig del av informasjo­ nen blir registrert av trykkmålarane. Figur 8.9 viser eit døme på kor­ leis ein fullstendig trykkprosess kan bli. I dømet er desse fasane gjennomførte: 1 Utstyret er innkøyrt. 2 Pakninga er sett. 3 Den første strøyminga er gjennomført for å få rein væske inn i den nedste delen av brønnen. 4 Den første trykkoppbygginga er gjennomført for om mogeleg å registrere det statiske trykket i reservoaret. 5 Det er gjennomført oppreinsking, det vil seie at vi har hatt strøyming heilt til vi registrerer rein væske gjennom overflateut­ styret. 6 Vi har stengt inn for å registrere kor fort trykket byggjer opp etter oppreinskinga. 7 Hovudetestperioden er gjennomført ved å auke chokeopninga stegvis og la brønnstraumen og trykkforholda stabilisere seg for kvar chokeopning. 8 Vi har stengt inn og fått den siste trykkoppbygginga. Trykket byggjer seg no seinare opp enn tidlegare på grunn av djupare påverknad i reservoaret. 9 Brønnen er drepen og/eller utstyret uttrekt.

Kapittel 8

8.5 Oversikt over data frå testing Ein del data kan registrerast direkte, mens andre typar informasjon kan kalkulerast ut frå registrerte data, til dømes med Horner-plott (som ikkje blir omtalt her). Den viktigaste informasjonen frå testin­ ga er:

8.5.1 Strøymingsratar (q) Den mengda brønnvæske som går inn i separatoren, blir skild i tre fasar, og ved dei tre utløpa måler vi strøymingsratane: • olje, målt i m3/døgn • gass, målt i standard m3/døgn • vatn, målt i m3/døgn

Enkeltratane gjer det også mogeleg å rekne ut forholdet mellom gass og olje (GOR) og forholdet mellom vatn og olje (WOR). Ratane blir normalt oppgitt saman med den chokestorleiken vi har fått dei ved, til dømes: q0 = 2655 m 3/d ved 15 mm dyse.

8.5.2 Væskeeigenskapar og væskesamansetjing For å skaffe nøyaktig oversikt over dette må vi ta representative prøver (eng.: sampling). Slike prøver kan vi skaffe oss på ulike måtar:

• overflateprøver frå separatoren eller frå andre punkt • prøver frå botnen av brønnen eller direkte frå reservoaret med prøvetakarutstyr (RFT/MDT/FMT)

Vi må ta prøvene ved kjende trykk og temperaturar som kan kon­ trollerast, og sende dei til eit PVT-laboratorium for analyse. PVTlaboratorium har avansert utstyr for å slike analysar. Oljeselskapa spesifiserer kva for analysar dei ønskjer, og får tilbake ein PVT-rapport. Ein slik rapport kan innehalde informasjon om • hydrokarbonsamansetjinga og mengda av ureiningar som er påvist i prøvene (H2S, CO2, N2, He og andre) • densitet • viskositet • faseeigenskapar (kokepunkt, doggpunkt, kritisk punkt) • formasjonsvolumfaktor for olje og gass • Z-faktoren for gass

8.5.3 Trykkforhold Utviklinga av trykket blir målt fleire stader når vi testar: • I botnen av brønnen. Til det bruker vi trykkmålarar som er i kontinuerleg drift. Dei registrerer såleis alle trykkvariasjonar

Brønntesting

Figur 8.10 Trykkvariasjonar ved brønntest

etter som brønnen blir opna og stengd. Vi kan blant anna analy­ sere utviklinga for den siste trykkstigninga for å finne statiske reservoartrykk, permeabilitet, dreneringsradius og skadar. Den enklaste analysen blir kalla Homer-analyse. • På ulike stader i overflateutstyret: målestasjon, chokemanifold, separator.

8.5.4 Temperaturforhold Temperaturen blir målt på fleire av dei same stadene som trykket, og er viktig som tilleggsinformasjon til trykk- og prøvedata.

8.5.5 Permeabilitet (k) Vi reknar testing for å vere ein av dei viktigaste metodane for å finne permeabiliteten. Grunnen er at vi har matematiske metodar for å vise ein reell strøymingssituasjon. Permeabiliteten kan altså ikkje lesast direkte nokon stad, men må reknast ut. Den permeabiliteten vi får utrekna, er eit gjennomsnitt for den delen av formasjonen som blir testa.

8.5.6 Formasjonsskade I dei fleste brønnoperasjonane der det er væske i kontakt med for­ masjonen, kan delar av væska bli pressa inn i poresystemet på grunn av overbalanse. Denne væska kan føre til at permeabiliteten i denne sona blir redusert: Vi får ein formasjonsskade (eng.: skin damage S). Skaden kan komme på ulike måtar: • leirpartiklar som svell i sandstein • partiklar som blir pressa inn og som blokkerer porene

Kapittel 8

• belegg som blir utfelt som resultat av reaksjonar mellom ion i ulike væsketypar • overskytande gjengefeitt som blir pressa inn • redusert relativ permeabilitet for olje på grunn av auka vassmetting • emulsjon mellom innpressa vatn og olje i porene Skaden kan reknast ut matematisk og kjem ut som eit dimensjonslaust tal: S = 0 tyder ingen skade, S > 0 tyder skade (kan gå mot uendeleg ved absolutt plugging), og S < 0 tyder at skaden er repar­ ert eller redusert, til dømes på grunn av syrebehandling.

8.5.7 Barrierar Vi definerer ein barriere som ei brå endring i eigenskapane til bergarta, vanlegvis frå gode eigenskapar til dårlege. Nokre døme på barrierar: • saltstokk i nærleiken av brønnen • forkasting • endra eigenskapar i bergarta, frå porøs og permeabel til tett

Vi kan påvise barrierane med analyse av testresultat. Trykket blir påverka dersom ein barriere er så nær brønnen at han er innanfor dreneringsområdet for testen.

8.5.8 Dreneringsradius (r,) Etter kvart som tida går etter at ein brønn er opna for strøyming, blir området som er påverka av strøyming eller trykkfall, større. Dersom vi går ut frå ideelle vilkår (homogent reservoar), utvidar drenerings­ området seg sirkulært. Vi kan rekne ut dreneringsradien frå data som er målte. Denne radien er viktig når vi skal vurdere plasseringa av brønnen, avstandar mellom brønnar og talet på brønnar for felt som skal setjast i produksjon.

Brønnbygging

Spørsmål og arbeidsoppgåver 1 Forklar kort kvifor ein driv med brønntesting. 2 Lag ei skisse som viser ei mogeleg samanstilling av utstyr i brøn­ nen ved ein vanleg brønntest. 3 Beskriv i stikkordsform utstyrskomponentane som er vist i opp­ gåve 2.

4 Lag ei teikning og forklar overflateutstyret som blir brukt ved brønntesting.

5 Teikn eit trykk-tid-diagram, som viser eit mogeleg forløp av ein brønntest med to trykkfallsperioda og to innstengjingsperioder! 6 Nemn dei viktigaste data som ein får ved å teste ein brønn.

Stikkordregister 3D-seismikk

140

akkumulasjon 95 alginitt 125 alkaner 119 alluvial vifte 103 alpint landskap 88 alunskifer 41 amfibol 27 amfibolitt 36 Andesfjellkjeden 69 anhydritt 42 antiklinal 66, 135, 136 antiklinalfold 67 antiklinalstruktur 141 API 154 API-eining 183 APR 218,219 aromater 119, 120 asfalt 212 astenosfære 15,51 avgrensingsbrønn 208 avsetning 38,77,78,101 avsetning, delta- 104 avsetning, leire- 104 avsetning, strand- 104 avsetningsmiljø 103 avsetningsrekkefølge 110 bakgrunnsgass 152, 164 barriere 227 barriereøy 103 benzen 119 bergart, ekstrusiv 30 bergart, eruptiv 16 bergart, intrusiv 30 bergart, kappe- 129 bergart, kilde- 110,116,121,122, 124,129 bergart, kritt 130 bergart, magmatisk 29 bergart, metamorf 29 bergart, moden kilde- 121 bergart, reservoar- 110,121,129, 130 bergart, sedimentær 29, 38 bergart, tak- 41,110,129 bergart, ultrabasisk 14 bergartsdannende mineral 26 bergartskretsløpet 18, 46 bergartsvolum 141 biologisk utfelling 38 bitumen 125

blow out 158 BOP 214 bore hole scanner 190 borefart (ROP) 152,163 borekaks 208 boreslamlogging 151 borestrengtesting (DST) 135 boretårn 173 borevekt 217 borkaks 151 borkronetrykk 206 brebevegelse 86 breerosjon 86 brennar 213 Brent-sandstein 115 brudd 22 bruplugg 224 brønn, avgrensings- 208 brønn, injeksjons- 208 brønn, leite- 208 brønn, produksjons- 208 brønndiameter 197 brønndreping 216,218 brønnutstyr 208,214,217f brønnvegg 173 brønnvinkel 197 brønnvinkel 204 butan 119 C/O, karbon/oksygen 125 C/O-forhold 127 caliper 193,197,206 caliperlogg 191 canyon 96, 103 cased hole logging 174 cavings 154, 166, 168 CBL-logg 190 chokemanifold 210 CNL 184,196,197 Codfeltet 118 connection gas 153,164 cracking 127

Darcys ligning 133,134 Dc-eksponent 165 D-eksponent 152, 162 delta 102 delta, destruktivt 104 delta, konstruktivt 104 delta, vifte- 103 deltaavsetning 104 densitet 22 desander 154

Stikkordregister

desilter 154 detektor 187 diagenese 19,38,127 differensialtrykk 163 dipmeter 193 diskordans 138 diskordans, vinkel- 139 divergerende platebevegelse 52, 53 djupnresistivitetsreiskap 176 dolomitt 42 dom 136 domfelle 135 domstruktur 141 dreneringsmønster 94 dreneringsområde 208 dreneringsradius 227 dreperør 218 dropefangar 211 DST 135 dyphavsgrop 55 ECD 163 Ekofiskfeltet 117,130,136 ekstrusiv bergart 30 Eldfisk 117 elektrisk logging 173 elektrodelogging 179 endemorene 91,92 eolisk sediment 104 epidot 27 erosjon 38,72,77,78,95 erosjon, bre- 86 erosjonsbasis 102 eruptiv bergart 16 etan 119 evaporitt 42 exinitt 125

fall 63 fallvinkel 63 farge 20 FCD-logg 176 FDC 196, 197 felle 121 felle, dom- 135 felle, forkastnings- 136 felle, olje- 135 felle, strategisk 139 felle, stratigrafisk 138 felle, strukturell 135 feltspat 25 filterkake 197 fjellkjededannelse 68 fjellkjedefolding 77 fjellkjedeutvikling 70 fleirleiarkabel 215

fluorescens 154 flyttblokk 87 FMS-målar 194 FMT 225 folder 66 foldestruktur 67 foraminiferer 117 forgrenet elv 97,103 foringsrør 173 forkastning 61 f forkastning, lateral- 64 forkastning, listrisk 110 forkastning, normal- 63,65 forkastning, oblique- 64 forkastning, revers- 63,64,66 forkastning, rotert 139 forkastning, sidelengs- 63 forkastning, transform- 54 forkastning, trappe- 65, 66 forkastningen, San Andreas- 57 forkastningsfelle 136 formasjonsdensitetslogg 186 formasjonsevaluering 206 formasjonstrykk 158 forsegling 121 forvitring 38,77,78 forvitring, kjemisk 81 forvitringsprosess 19,79 fotosyntese 117,123 frakturering 221 Friggfeltet 118 frostforvitring 79 fråkoplingsmekanisme 215 Gamma Ray logg 182 gammalogg 196, 197 Gammaray Spectroscopy, Natural 182 gangtidskart, tovegs 150 gass 118,120,127 gassmetning 141 gassparameter 164 geofysikk 147 geologisk snitt 117 geologisk symbol 44 geotermisk gradient, normal 126 gjel 96 glans 21 glimmermineral 26 glimmerskifer 35 glykol 216 gneis 35, 36 Gondwanaland 48 GOR 225 graben 65,66,121,137 graben-dannelse 114

Stikkordregister

gradient, normal geotermisk 126 grafitt 127 granat 27 gravimetri 147 grenseeffekt 208 Groningenfeltet 123 grunn gass 161 grunnstoff 24 Gullfaksfeltet 137 H/C, hydrogen/karbon 125 H/C-forhold 127 hardhet 21 havbunnskorpe 16 havbunnslette 103 havbunnsmateriale 52 havoversvømmelse 116 Heimdalfeltet 118 hercynske fjellkjedefoldning 114 herding 38,77 hesteskoformet sjø 97 hjelpetank 213 Hod 117 Horner-plott 225 horst 65,66,137 hovudventil 209,218 HRT 218,219 hydrat 216 hydrering 82 hydrofon 149 hydrogen/karbon (H/C) 125 hydrogensprøleik 217 hydrogensulfid 119 hydrogensulfidgass 152 hydrokarbon 118 hydrokarbonmetning 141,142 høgtrykksone 160

induksjonslogg 181 injeksjonsbrønn 208 injeksjonsventil 209 injektivitet 208 innlandsis 88 intrusiv bergart 30 invasjon av filtrat 197 isostasi 71f isostatisk likevekt 110 jordskjelv 47,57,61,77 jordskjelvbølge 16 jordskjelvmønster 47 jordvarme 46 juratiden 114f

kabel 173,174 kabellogging 172 kaksdensitet 167

kaledonske fjellkjede 111 kalk 42 kalkspat 26 kalkstein 104 kalksteinsgrotte 82 kappebergart 129 karbon (TOK), total organisk 123 karbon/oksygen (C/O) 125 karbondioksid 119 karbontiden 111 kart, mektigskaps- 150 katagenese 127 kerogen 122-127 kerogentype 126 kick 158 kildebergart 110,116,121,122,124, 129 kildebergart, moden 121 kjeglevulkan 59 kjemikal 215 kjemisk avsetning 42 kjemisk forvitring 81 kjemisk omdanning 79 kjemisk oppløsning 79, 131 kjemisk sediment 38 kjerneboring 156 kjerneprøve 157,208 kjemeprøvetaking 156 klassifiseringssystem, ????????? Oljedirektoratets 143 klastisk sediment 38 kløv 22 kokkolitt 117 koksalt 42 kompresjon 217 kondensat 120 konserverende platebevegelse 52, 57 kontaktmetamorfose 33 kontinental forskyvning 77 kontinentaldrift, Wegeners 48 kontinentalskorpe 16 kontinentalsokkel 103 kontinent-mot-kontinent-kollisjon 56 konti nentskorpe 72 konveksjon 53 konveksjonsstrømning 52 konvergerende platebevegelse 52, 55 korall 44 komsortering 131 komtrykk 159 korrosjonsinhibitor 216 kritt 43 krittavsetning 117 krittbergart 130 Kritthavet 117 krittiden 43, 116f

Stikkordregister

lagdeling 131 lateralforkastning 64 laterallogg 179, 180 lava 19,31,58 lavaelv 60 leiingsevne 176 leireavsetning 104 leirstein 41 leitebrønn 208 listrisk forkastning 110 litosfære 16 litosfæreplate 51 logg, caliper- 191 logg, CBL- 190 logg, FCD- 176 logg, formasjonsdensitets- 186 logg, gamma- 196,197 logg, induksjons- 181 logg, lateral- 179,180 logg, MWD- 163 logg, nøytron- 176, 184, 196, 197 logg, resistivitets- 175 logg, sjølvpotensial- 178 logg, sonisk 168,176 logg, SP- 178 logg, tettleiks- 196,197 logg, VDL- 190 loggeeining/enhet 173 logging med kabel 172 logging, boreslam- 151 logging, cased hole 174 logging, elektrisk 173 logging, elektrode- 179 logging, kabel- 172 logging, open hole 174 luftkanon 149 LWD 200

magnetometri 147 mantel 15 marmor 36 massebevegelse 77, 82f MDT 225 meander 95,98 meandrerende elv 103 mekanisk oppbryting 79 mektigskapskart 150 metagenese 127 metamorf bergart 29 metamorfose 19,33,77 metamorfose, kontakt- 33 metamorfose, regional 33, 34 metan 119 metanol 216 meteoritt 14 midtatlantisk rygg 52 midthavsrygg 53 midtmorene 92 migrasjon 110, 128f migrasjon, primær 129 migrasjon, sekundær 129 migrasjon, tertiær 129 mikroorganisme 117,123 mikroresistivitetsreiskap 176 mineral 18 mineral, bergartsdannende 26 mineral, glimmer- 26 moden kildebergart 121 modning 126 moho 16,72 mohogrense 15 Mohorovicic 16 Mohs’ hardhetsskala 21 molekylvekt 120 monokabel 215 morene, ende- 91,92 morene, midt- 92 morene, side- 92 motstand 175 MWD 172,200 MWD-logg 163 MWD-sendareining 201 MWD-systemoversikt 201 MWD-verktøy 204 målestasjon 210 målestraum 175

magma 19,30 magmatisk bergart 29 magnetisering, normal- 52 magnetiseringsretning, revers 52 magnetisk felt 51 magnetisk sone 52 magnetisme 23

naftener 119,120 Natural Gammaray Spectroscopy 182 Nazca-platen 55 netto/brutto-forholdet 141 NGL-mengde 144 Nordsjøbassenget 110

kroksjø 95,98 krympingsfaktor 142 krysslagring 100 krystalldannelse 132 krystallform 18,20 kull 42, 123, 127 kvarts 20, 24 kvartsitt 36 kvartærtiden 118 kveilerør 198,215

Stikkordregister

normal geotermisk gradient 126 normal trendlinje 163 normalforkastning 63,65 normalmagnetisering 52 nøytron 184 nøytronlogg 176, 184, 196, 197 nøytronsonde 184

oblique-forkastning 64 oksidering 82 oksygenfattig vann 124 Old Red sandstone 111 olivin 27 olje 120,127 Oljedirektoratets forskrifter 214 Oljedirektoratets klassifiseringssystem 143 oljefelle 135 oljemetning 141 olje-vannkontakt 141 oljevinduet 128 omdanning, kjemisk 79 omkrystallisering 19 omregningsfaktor 144 open hole logging 174 oppbryting, mekanisk 79 oppløsning, kjemisk 79,131 organisk rik skifer 129 organisk sediment 42 oseanskorpe 72 Oslofeltet 31,112 overflateutstyr 174,208 overlagring 38, 131 overlagringstrykk 159 ox bow lake 97 pakkboks 214 paleomagnetisme 51 Pangaea 48 PCT 218,219 peneplan 76 perforatorrør 222 permeabilitet 131, 133, 134,208, 226 permeabilitetsdata 134 permtiden 112f petroleum 108 petroleumsreserve 142 platebevegelse, divergerende 52, 53 platebevegelse, konserverende 52, 57 platebevegelse, konvergerende 52, 55 plategrense 53 platekollisjon 69 platetektonikk 48f poretrykk 150

poretrykksevaluering 158 poretrykksprognose 161 porøsitet 38, 131 porøsitet, absolutt 132 porøsitet, effektiv 132 porøsitet, intergranular 132 porøsitet, interpartikulær 131 porøsitet, intragranular 132 porøsitet, måling av 133 porøsitet, primær 132 porøsitet, sekundær 133 presementering 221 produksjonsbrønn 208 produktivitet 208 propan 119 prospekteringsmetode 147 prøvetakarutyr 225 PUD 143 pumpetrykk 152 PVT-laboratorium 225 pyroksen 27 ra 91 radioaktiv spaltning 51 Raet 92 reaksjon shastighet 128 refleksjonsseismikk 148 refraksjonsseismikk 148 regional metamorfose 33, 34 reservoarbergart 110,121,129,130 reservoarfunn 116 reservoargrense 208 resistivitet 174, 196, 197 resistivitetslogg 175 resistivitetsmåling 198f resistivitetsreiskap, djupn- 176 resistivitetsreiskap, mikro- 176 resistivitetssammenheng 174 retningsmåling 206 rev 138,139 revers magnetiseringsretning 52 reversforkastning 63, 64, 66 RFT 225 Richters skala 62 rombeporfyr 31 ROP 152, 163 rotasjonsfart (RPM) 152, 163, 206 rotsprengning 80 RPM 152,163,206 rundingsgrad 131 rundsva 87

safety joint 221 saltavsetning 110 saltdom 136 saltsprengning 81

Stikkordregister

saltstokk 227 salttektonikk 136, 137 San Andreas-forkastningen 57 sanddetektor 210 sandkontrollutstyr 222 sandstein 41 seals 221 sediment, eolisk 104 sediment, kjemisk 38 sediment, klastisk 38 sediment, organisk 42 sedimentasjon 72 sedimentasjonsbasseng 121 f sedimentær bergart 29, 38 seismikk, refleksjons- 148 seismikk, refraksjons- 148 seismisk profil 150 seismisk undersøkelse 140 seismograf 61 seismogram 62 sement 38 sementering 131 Sentralgraben 110,112,113,117, 137 separator 210 shaker screen 154 shale density 166,167 sidelengsforkastning 63 sidemorene 92 sideveggskjerne 157 siltstein 41 sirkulasjonsventil 217 sjølvpotensiallogg 178 skadetilstand 208 skifer 167 skifer, organisk rik 129 skiferlinje 179 skjoldvulkan 59 skorpe 15 skumbrytar 211 skuringstripe 87 slagverktøy, hydraulisk 220 slagverktøy, mekanisk 220 slamkake 175, 187 slammotor 204 slamtemperatur 152, 166, 167 slick joint 216 slips 221 smeltemasse 19 smeltepunkt 15 smelting 77 solenergi 46 solsprengning 79 sonde 173,174 sonde, aktiv 174,182 sonde, akustisk 174

sonde, elektrisk 174 sonde, hydraulisk 187 sonde, nøytron- 184 sonde, passiv 174,182 sonde, radioaktiv 174,182 sonde, temperatur- 195 sonisk logg 168, 176 spaltbarhet 22 spaltning, radioaktiv 51 spenning 175 spillpunkt 129 SP-logg 178 spredningsrygg 53 sprekk 131 standard kubikkmeter 144 Statfjordfeltet 137 strandavsetning 104 strategisk felle 139 stratigrafisk felle 138 straumstyrke/strømstyrke 175 strek 20 strukturkart 140 strupeventil 210 strøk 63 strømstyrke/straumstyrke 175 subduksjonssone 55 submarin dal 103 synklinal 66 syrebehandling 221 takbergart 41,110,129 TCP 222 tektonisk kart 113 tektonisk mønster 110 temperaturmåling 196 temperatursonde 195 termisk ekspansjon 161 tertiærtiden 117f testtre 209,214 tettering 221 tettleikslogg 196, 197 tidevannskanal 105 TOK 123 toppventil 209 torque 205 total organisk karbon (TOK) 123 tovegs gangtidskart 150 transformforkastning 54 transgresjon 116 transport 38,77,78,95,101 trappeforkastning 65,66 trendlinje, normal 163 triastiden 114 trip gas 153,166 tryggingledd 221 trykkavfyring 223

Stikkordregister

trykkavlastingsventil 211 trykkavlastning 80 trykkgradient 159 trykkmåling 169 trykkmåling, kvartskrystallbasert 219 trykkmåling, strekkcellebasert 219 trykkontollventil 216 trykkoppbygging 224 trykkoppløsning 38 turbidittstrøm 104 tørrgass 121 U-dal 89 ultrabasisk bergart 14 underkompaksjon 160 utblåsingssikring (BOP) 214 utbyggingsstrategi 140 utfelling 77 utfelling, biologisk 38 utvasking 197 utvidelsesfaktor 142 utvinningsfaktor 142 Valhall 117 vann 94 vannmetning 141 varmevekslar 211 V-dal 95,96 VDL-logg 190 vekt på borkrona (WOB) 152, 163 vifte, undersjøisk 104 viftedelta 103 Vikingbassenget 115 Vikinggraben 65,110,112,113,137 vinkeldiskordans 139 vitrinitt 125 voks 212 vrimoment 152 vulkan 58 vulkan, kjegle- 59 vulkan, skjold- 59 vulkanisme 77 vulkansk glass 31 vulkanutbrudd 47 våtgass 121 Wegeners kontinentaldrift 48 wirelineventil 214 WOB 153,163 WOR 225 Wyllis likning 188 Zechsteinhavet 112 zechsteinsalt 112 Zero-gass 152

Tore Prestvik

Mineralogi ISBN 82-412-0127-3, 184 sider NOK 178,- Gruppe 2.1, 1992 Boken tar opp de fleste emner som vanligvis behan­ dles i et grunnkurs i mineralogi på universitetsnivå. Den er først og fremst beregnet på geologistudenter, men amatørgeologer og mineralsamlere som vil ha en grundigere basis i mineralogi, vil også finne boken nyttig. Stoffet er delt inn i to hoveddeler. Del 1 omfatter geometrisk krystallografi, krystallkjemi, krystallfysikk og et kapittel om mineralenes relasjon til de geologiske prosesser. I del 2 er de enkelte min­ eralene behandlet etter en tradisjonell kjemisk inndeling. Til slutt følger en liste med data over ca. 110 utvalgte mineraler. i Boken er illustrert med strektegninger. Ved i det praktiske studiet av mineralene er det for1 nuftig å bruke en av de mange fargeillustrerte -1 håndbøkene som støtte. |1 Tore Prestvik er professor i geologi med magmatisk geologi som spesialfelt.

Tore Prestvik og Sverre Ola Johnsen

Geologi ISBN 82-412-0036-6, 255 sider NOK 258,- Gruppe 1.2, 1991 Dette er primært en lærebok i geologi for den videre­ gående skole, men den gir sammen med Videregå­ ende geologi en glimrende oversikt over geologifaget for alle som ønsker grunnleggende kunnskaper på dette fagområdet. Boken starter med generell innføring i teoriene for universets, sol- og planetsystemenes og månens og jordas dannelse. Videre beskrives geologiens utvikling som vitenskap, jordas oppbygning, og de dynamiske prosesser som ligger til grunn for geologiske fenomener, som sedimentasjonsbassenger, fjellkjededannelse, foldninger, forkast­ ninger, vulkanisme, jordskjelv og kvartærgeolo­ giMineraler og bergarter blir relativt kort omtalt og berørt som grunnlag for behandlin­ gen av de øvrige geologiske emner i boken. Det er videre gitt en generell oversikt over Nordvest-Europas, Nordsjøens og Fennoskandinavias geologi. Hovedvekten er lagt på Norges geologi. Denne boken dekker også sentrale emner for tilvalgsstoff i grunnleggende geologi i videregående skole som naturressurser, metoder for aldersbestemmelse, jord­ bunnen og emner fra paleontologien. Forfatterne har bakgrunn fra Institutt for geologi og bergteknikk ved Universitetet i Trondheim/NTH. Tore Prestvik er professor i geologi med magmatisk geolo­ gi som spesialfelt. Sverre Ola Johnsen er førsteamanuensis i petroleumsgeologi.

Tore Prestvik, Torleiv Moseid, Sverre Ola Johnsen og Håkon Rueslåtten

Videregående geologi ISBN 82-412-0090-0, 238 sider NOK 278,- Gruppe 1.2, 1996

Denne boken bygger videre på Geologi. Første del er viet mineraler og bergarter, med en oversikt over mineralenes egenskaper og bergartenes prosesser. De vanligste mineralene og bergartene blir systematisk beskrevet. Så følger et kapittel om stratigrafi, før en inngående beskrivelse av Norges berggrunnsgeologi. I annen del av boken behandles en del emner fra anvendt geologi med vekt på ressursgeologi i vid forstand; hydrogeologi med vinkling mot drikke­ vann og miljø- og økonomisk geologi med om­ tale av både mineralforekomster og oljegeologi. Forfatterne har alle bakgrunn fra Institutt for geologi og bergteknikk ved Universitetet i Trondheim/NTH. Tore Prestvik er professor i geologi med magmatisk geologi som spesialfelt. Sverre Ola Johnsen er førsteamanuensis i petroleumsgeologi. Torleiv Moseid er nå høgskolelektor ved Høgskolen i Agder, Grimstad. Håkon Rueslåtten er nå rådgiver ved Statoils forsknings­ senter i Trondheim.