Olje og gass fra felt til raffineri 8241200560 [PDF]

Zitiervorschau

Jan-Henrik Johnsen

Olje og gass fra felt til raffineri Fellesspråklig utgave

Vett&Vitenas

© Vett & Viten A/S 1993

ISBN 82-412-0056-0 Omslaget er tegnet av Stein Davidsen Illustrasjoner: Når annet ikke er nevnt er de hentet fra publikasjoner oppgitt under Referanser bak i boka, eller tegnet av Kari Strand Ellingsen. Enkelte av figurene er bearbeidet.

Språket i denne boka er dels nynorsk. dels bokmål, i henhold til brev av 28.1.1987 fra Kirke- og Undervisningsdepartementet: «... lærebøker for små elevgrupper (under 300 i året) lages som fellesspråklige utgaver med ca. 40% av innholdet på den ene målform. Ordningen gjøres som en prøveordning for tre år. Deretter vurderes ordningen.» (Ordningen er pr.d.d. ikke endret.)

Det må ikke kopieres fra denne boka i strid med åndsverkloven og fotografiloven eller i strid med avtaler om kopiering som er gjort med Kopinor, interesseorgan for rettighetshavere av åndsverk.

Grafisk produksjon: a.s Joh. Nordahls Trykkeri, Oslo 1993 Trykk: ROTANOR AS, Skien

Utgiver: Vett & Viten A/S Postboks 3, 1355 Bærum Postterminal

Forord Denne boka tar for seg ulike emner relatert til olje og gass, fra leting til evaluering av olje- og gassfelt, produksjon av disse, og transport/ videreforedling. Videre blir ulike emner som angår oljevirksom­ hetens innflytelse for vårt land og omverdenen gjennomgått. Boka skal dekke fagplanen i oljefag i videregående skole, men den vil også være velegnet for den som ønsker en relativt kortfattet innføring i alle petroleumsrelaterte emner.

Oslo 1. mars 1993 Jan-Henrik Johnsen

Innhold 1. Innledning 9

2. Petroleumsgeologi 11 2.1. Jordens oppbygging 12 2.2. Mineraler og bergarter 15 2.2.1. Klastiske sedimentære bergarter 16 2.2.2. Leirmineraler 17 2.2.3. Karbonater 18 2.2.4. Evaporitter 18 2.2.5. Mineralogi 19 2.3. Sedimentasjon av klastiske sedimenter 19 2.3.1. Alluviale vifteavsetninger 22 2.3.2. Eoliske avsetninger 23 2.3.3. Forgrenede elver 23 2.3.4. Meandrerende elver 24 2.3.5. Deltaavsetninger 25 2.3.6. Bukt og kystlinjeavsetninger 25 2.3.7. Dypmarine vifteavsetninger 25 2.3.8. Lakustrineavsetninger 26 2.4. Diagenese i sandstein 26 2.5. Sedimentasjon av karbon­ ater 27 2.5.1. Rev 27 2.5.2. Karbonatbanker 27 2.5.3. Kystlinjeavsetninger 28 2.6. Diagenese i karbonater 28 2.6.1. Diagenese i kalkstein 29 2.6.2. Diagenese i dolomitt 29 2.7. Stratigrafi 29 4.8. Strukturgeologi 30 2.8.1. Forkastninger 31 2.8.2. Folding 31 2.8.3. Saltbevegelser 32 2.8.4. Ukonformitet 32

6

2.9. Dannelse og oppsamling av petroleum 33 2.9.1. Dannelse av petroleum 34 2.9.2. Migrasjon og oppsamling av petroleum 37 2.9.3. Oljefeller 39 2.10. Nordsjøgeologi 40 2.10.1. Ekofiskområdet 41 2.10.2. Viking Graben (Statfjordområdet) 43 2.10.3. Tertiær turbittavsetninger (Friggområdet) 45

3. Olje- og gassreservoarer 47 3.1. Petroleum 47 3.1.1. Hovedtyper hydrokarbo­ ner 48 3.1.2. Faseoppførsel 51 3.1.3. Olje- og gass-systemer 52 3.1.4. Egenskaper til olje og gass 55 3.2. Bergartsegenskaper 57 3.2.1. Porøsitet 57 3.2.2. Permeabilitet 58 3.2.3. Metning 59 3.3. Initiell fluid-fordeling i reservoaret 60 3.4. Barrierer i reservoaret 61 3.5. Geologiske kart 62 3.6. Volumberegning 64 4. Leting etter olje og gass 65 4.1. Faser ved utforskning av en geologisk provins 66 4.1.1. Preseismisk fase 66 4.1.2. Seismisk datainnsam­ ling 66 4.1.3. Utforskningsboring 66 4.1.4. Funn og produksjon 67

5. Geofysiske undersøkelser 68 5.1. Magnetometri 68 5.2. Gravimetri 70 5.3. Seismikk 71 5.3.1. Prinsippet for seimiske undersøkelser 72 5.3.2. Innsamling av seismiske data 72 5.3.3. Prosessering av seismiske data 73 5.3.4. Tolkning av seismiske data 74 5.4. Seismisk logging 75 6. Kartlegging av prospekter 76

7. Oljeboring 77 7.1. Plattform typer 78 7.1.1. Nedsenkbare platt­ former 80 7.1.2. Oppjekkbare platt­ former 80 7.1.3. Delvis nedsenkbare platt­ former 80 7.1.4. Boreskip 82 7.2. Boreutstyr 83 7.2.1. Heisesystemet 83 7.2.2. Rotasjonssystemet 85 7.2.3. Sirkulasjonssystemet 91 7.2.4. Sikkerhetssystemet 93 7.2.5. Undervannsutstyr 97 7.2.6. Hjelpeutstyr 98 7.3. Boreslam 99 7.3.1. Boreslammets oppga­ ver 102 7.3.2. Ulike typer boreslam 100 7.4. Fonngsrør og sementering 100 7.4.1. Foringsrør 100 7.4.2. Sementering av forings­ rør 102 7.5. Boring av en utforskningsbrønn 102 7.5.1. Aktiviteter før boring 103 7.5.2. Boring av brønnen 104 7.5.3. Forlating av brønnen 106

7.6. Boring av en avviksbrønn 107

8. Formasjonsevaluering 110 8.1. Data innsamlet ved bor­ ing 113 8.1.1. Borekutt 114 8.1.2. Boreslamslogging 114 8.2. Kjerneprøver 115 8.2.1. Kjerneprøvetaking 116 8.2.2. Pluggmålinger 117 8.3. Borehullslogging 119 8.3.1. Logging av brønnen 120 8.3.2. Forskjellige logger 124 8.3.3. Petrofysisk loggtolkning 129 8.3.4. Tolkning av dipmeterlogg 131 8.4. Formasjonstrykklogging 131 8.4.1. Oppbygging og virkemåte til formasjonstrykklogger 131 8.4.2. Måling av formasjonstrykk 133 8.4.3. Fluid prøvetaking 133 8.4.4. Analyse av trykk-dybde data 133 8.5. Brønntesting 135 8.5.1. Utstyr ved brønntes­ ting 138 8.5.2. Datainnsamling ved brønntesting 139 8.6. Langtidstesting 141 8.7. Evaluering av olje og gass­ felt 142 9. Feltutbygging og produk­ sjon 145

10. Produksjon av olje og gassreservoar 146 10.1. Drivmekanismar 146 10.1.1. Drivmekanismar for olje­ felt 147 10.1.2. Drivmekanismar for gassfelt 154 10.2. Feltinstallasjonar 155

7

10.2.1. Produksjonsplatt­ former 155 10.2.2. Røyrleidningar 161 10.3. Produksjonsbrønnar 162 10.4. Brønnkomplettering 163 10.4.1. Brønnutstyr 164 10.4.2. Kunstig lyft 165 10.4.3. Perforering 168 10.4.4. Sandkontroll 171 10.4.5. Stimulering 173 10.5. Prosessering av olje og gass 175 10.5.1. Prosessering på olje­ felt 176 10.5.2. Prosessering på gass­ felt 177 10.6. Injeksjon av vatn 178 10.7. Reservoarstyring 180 10.8. Produksjon av eit olje- eller gassfelt 181 10.8.1. Mikroskopisk utvin­ ning 183 10.8.2. Vertikal utvinning 183 10.8.3. Arealutvinning 185 11. Nedstraumsaktivitetar 186 11.1. Transport av petroleum 186 11.2. Oljelager og utskipingsterminal 189 11.3. Raffinering 189 11.4. Gassterminalar 190 11.5. Gasslager 190 11.6. Produkt frå petroleum 191 11.7. Sal av olje og gass 192 11.7.1. Sal av olje 192 11.7.2. Sal av gass

12. Oljehistorie 193 12.1. Den moderne oljehistoria 193 12.2. Dei store oljeselskapa 195 12.3. Norsk oljehistorie 196 12.4. Utviklinga av olje­ prisen 197 13. Petroleumsreservane på jorda 200

8

14. Organisering av leiteverksemda på den norske sokke­ len 202 14.1. Statleg organisering 202 14.1.1. Olje- og energideparte­ menter 202 14.1.2. Oljedirektoratet 203 14.1.3. Statoil (Den norske stats oljeselskap) 203 14.1.4. Direkte engasjement frå staten 203 14.2. Lover og forskrifter 204 14.3. Skattar og avgifter 204 14.3.1. Arealavgift 205 14.3.2. Produksjonsavgift 205 14.3.3. Inntektsskatt 205 14.4. Selskap som opererer på sokkelen 205 14.4.1. Oljeselskapa 205 14.4.2. Serviceselskapa 206 14.5. Konsesjonsrundar 206 14.5.1. Opning av eit område 206 14.5.2. Utlysing og tildeling av blokker 207 14.5.3. Konsesjonsvilkår 208 14.6. Organisering av lisensen 209 15. Petroleum på den norske sokkelen 211 15.1. Leiting etter petroleum på den norske sokkelen212 15.2. Produksjon av petroleum frå den norske sokkelen 223 15.3. Samfunnsøkonomiske verknader av petroleumsverksemda 224 15.4. Framtidsperspektiv 226

16. Olje og miljø 229 16.1. Oljeureiningar 229 16.1.1. Skadeverknader 229 16.1.2. Oljevernberedskap 230 16.2. Luftureiningar 231 Referansar 233 Stikkordregister 234

KAPITTEL 1

Innledning Olje og gass dannes fra organisk materiale som utsettes for høye trykk og temperaturer. Oljen migrerer så til et reservoar hvor den kan samles i en oljefelle. Det finnes en rekke typer oljefeller. Felles for dem er at de hovedsakelig består av sedimentære bergarter. Ved leting etter olje og gass prøver en å finne oljefellestrukturer. Til dette benyttes geofysiske undersøkelser, som omfatter gravimetriske, magnetometriske og seismiske undersøkelser. Med gravimetriske og magnetometriske metoder kan områder med tykke sedimentsavsetninger kartlegges, og fra de seismiske undersøkelsene kan geologiske lag og strukturer kartlegges mer i detalj. Brønndata fra brønner i samme område benyttes i tillegg til de seismiske metodene. For å fastslå om en struktur inneholder olje eller gass må det bores en brønn gjennom strukturen. Fra brønnen får en ny og viktig informasjon, bl.a. borekutt, logging og kjerneprøver. Fra loggene og borekuttet kan det fastslås om olje eller gass er tilstede i brønnen, mens kjerneprøvene sier noe om kvaliteten på reservoaret hvor oljen ligger. Dersom funnet er lovende, blir brønnen testet. Er resultatene fra testen gode, bores det flere avgrensingsbrønner for å kartlegge feltets utstrekning. Feltet evalueres deretter nøye. Dette omfatter beregning av volum hydrokarboner i feltet, vurdering av ulike produksjonsmetoder og antall brønner som trengs for å produsere feltet, samt hvor mye olje som kan utvinnes. Videre blir ulike utbyggingsløsninger vurdert. Inntekter og utgifter for feltet anslås slik at feltets lønnsomhet kan vurderes. Hvis feltets økonomi er positiv, er feltet kommersielt og kan dermed utbygges. I feltutbyggingsfasen bygges og installeres produksjonsplatt­ former med utstyr og lagrings- og transportfasiliteter. Videre bores og kompletteres produksjons- og eventuelt injeksjonsbrønner. Vann eller gass pumpes ned i injektorbrønnene inn i reservoaret. Injisert fluid (fluid er en fellesbetegnelse på væske og gass), skyver oljen og gassen mot produsentbrønnene, og olje og gass produseres fra reservoaret opp til plattformen. Her separeres olje, gass og vann.

9

Behandlet olje og gass sendes til land via rørledninger eller med lasteskip. De etterfølgende kapitler omhandler et olje- eller gassfelts historie; fra dannelse av petroleum, leting etter petroleum, og evaluering og produksjon.

KAPITTEL 2

Petroleumsgeologi Geologisk forståelse er viktig både med hensyn på å finne nye felt og for mer detaljert kartlegging av et funn. Vi skal i dette kapitlet se på ulike geologiske prosesser og bergarter som er av betydning når det blir dannet oljefeller, hvor olje og gass ligger lagret. Dannelse og migrasjon av petroleum er også omhandlet i dette kapitlet. Jorden er ca. 4500 millioner år. De ulike geologiske periodene er Tegnforklaring:

Mill. år

K VARTÆR

~T" -o V"r-

A

W l

c

------------------------- —----- ----1

-Al

4

rb

f

Øvre Ned-

Li

TERTIÆR

? o

o

5■

III

।111

111,1

1

KRITT Nedre

—T“

“T"

1

J1

~r~

Øvre

1

—r-

Midtre

v

N

Nedre

x \

°

° °)

0 (

°\

°\

ty 0

KARBON

)

X (

r Øvre__ Nedre

r! < f » ! !

X

Midtre

Nedre

PERM

>

L

.

TRIAS

|

l Øvre