Olje opp av jorden : om leting etter og produksjon av olje og gass [PDF]

Zitiervorschau

Innholdsfortegnelse 1. Innledning

3. Naturkreftene

7. Kartlegging av det ukjente 17. Kommersiell og teknisk utvinning

27. Uutforskede områder

Norsk versjon, oversettelse og produksjon Noroil Publishing House Ltd. A/S DAHLES OFFSET A.S

Illustrasjoner ved AB Nordbok unntatt forside. Lodinsky & Pasternak. Sidene 4,5 (nederst), 20, 21, 28 (til høyre) Tom Cardamone; 25 (nederst), Nicholas Fasciano.

B Nasjonalbiblioteket * Depotbiblioteket

Innledning lje- og gassindustrien kan best beskrives ved inntrykket av en flytende elv. Industrien representerer en konstant strøm av beslektede aktiviteter som starter med leting etter ressurser i jordens indre og som ender ved bensinpumpen, eller an­ dre steder hvor raffinerte oljepro­ dukter tilbys forbrukeren. I industriens egen sjargong omfat­ ter begrepet «oppstrøms»-aktiviteter (upstream) alle arbeidsoperasjoner fram til levering av råolje eller gass til raffineri eller til tankbåt. Alt annet - så som videretransport, oljeraffinering, petrokjemisk produksjon, markeds­ føring - er operasjoner som går under begrepet «nedstrøms»-aktiviteter (downstream). Oppstrømsaktivitetene i seg selv er en spennende verden som forener tradisjon og høyteknologi, en verden hvor instinkter og flaks spiller en rolle sammen med vitenskapelig presis­ jon, og hvor en «tørr brønn» er en fryktet, men høyst tenkelig mulig­ het. Målet med denne brosjyren er å beskrive det vesentlige innenfor be­ grepet oppstrømsaktiviteter, samtidig som vi vil prøve å fylle ut konturene med nok detaljer til at variasjonene og kompleksiteten kommer fram. Hovedtemaet er leting etter og pro­ duksjon fra «konvensjonelle» oljereservorarer. Exxon er sterkt engasjert innenfor alle felt som beskrives i brosjyren. Konsernet har i mange tilfeller gjort seg bemerket som pioner og stått i første rekke innen utviklingen av den teknologi som er påkrevd ved leting etter og produksjon av olje og gass.

O

3

år moderne sivilisasjon er av­ hengig av et høyst sammensatt og uerstattelig stoff, som paradoksalt nok lar seg framstille på en for­ holdsvis enkel måte. Med utgangspunkt i vann og trekull kan vi frembringe hundrevis av kjem­ iske forbindelser ved å tilføre varme og trykk som gjør at hydrogen-og kullatomer binder seg ved forskjellige reaksjoner. Avhengig av hvor mye varme og trykk som anvendes, og hvilke katalysatorer som tilsettes for å påskynde reaksjonen, kan vi komme fram til de forskjellige hydrokarbonmolekylene som tilsammen utgjør petroleum - olje og gass.

V

Men ingen fornuftig person ville bruke mye av sin tid på å gjøre dette, da utbyttet ville bli heller magert. Det går nemlig betraktelig mer energi med til å framstille en gitt mengde olje og gass av hydrogen og kull i laboratorium, enn den energi vi får ved å bruke samme mengde olje eller gass som brennstoff. Dersom vi selv måtte framstille den råoljen som vi bruker til å raffinere slike produkter som bensin og jetdrivstoff for eksem­ pel, er det tvilsomt om bilen og flyet ville ha eksistert i sin nåværende form. Heldigvis har naturen framstilt pet­ roleum for oss. Dette har den klart ved å bruke langt mindre effektive metoder enn de vi ville ha anvendt i laboratoriet, men den har til gjengjeld hatt et hav av tid til å fullføre jobben. «Produksjonens» første fase er dan­ nelsen av biologiske materialer. Pro­ sessen fortsetter og fullføres gjennom kjemiske og fysiske forandringer i løpet av millioner av år.

Mikroskopiske fossi­ ler som disse, tatt opp med borekaks, hjelper geologene med å bestemme bergartenes alder.

Den petroleum vi finner idag er egentlig dødt vev fra dyre- og plan­ terester. Det var i cellevevet til dyr og planter at den første kjemiske reak­ sjon mellom hydrogen og karbon (kull) fant sted. Noe er rester etter organismer som levde i havet. Et­ terhvert som millioner av organismer døde ble de liggende i tykke lag på sjøbunnen. Noe hadde sitt utspring i organismer som levde på land, men restene av disse ble vasket bort og ført ut i innsjøer og grunne havom­ råder hvor de dannet avsetninger på bunnen.

6

I bunnslammet ble det råtnende organiske materialet utsatt for bakte­ riell påvirkning som fjernet oksygen og nitrogen, samtidig som hydrogen og karbon ble tilført. Etterhvert som flere lag ble bygget opp, sørget økt trykk og temperatur for kjemiske re­ aksjoner som så dannet en rekke be­ slektede hydrokarboner, fra tung asfaltolje til ren metangass. Gradvis forårsaket presset fra sta­

dig tykkere sedimentlag at bunnslam og leire størknet til stein, for det meste finkornede skiferbergarter. I disse såkalte kildebergartene ble jor­ das olje og gass dannet. Ettersom hydrokarbonene ble dannet, ble no­ en presset inn i mer porøse forma­ sjoner som omga kildebergarten. Dis­ se formasjonene består ofte av sand­ stein eller kalkstein med sprekker eller åpninger mellom steinkornene. Sprekkene inneholdt saltvann fra ha­ vet hvor sedimentene var avsatt. De porøse bergartene, som i oljetermi­ nologien kalles reservoarbergarter, var gjennomtrengelige, slik at olje og gass kunne bevege seg gjennom dem. Hoveddrivkraften bak denne bevegelsen er hydrokarbonenes na­ turlige flyteevne i vannet som hadde trengt inn i formasjonene. På grunn av forskjellen i egenvekt mellom vann og olje vandret oljen oppover. Noe av denne oljen lekket ut gjennom jordas overflate, men noe ble stengt inne i feller dannet av tettere bergarter og forhindret fra å bevege seg videre. En slik felle kan ha oppstått ved at sedimentære lag er blitt forskjøvet i jordskorpa, enten ved folding eller ved forkastning. Da kan vi få en forkastningsfelle. En felle kan også ha oppstått ved at en porøs bergart har støtt mot og blitt liggende

Hydrokarbonholdige stenprøver (ovenfor) skåret ut med en diamantbelagt kjerneborekrone (motsatt side).

Vanlige former for geologiske feller

I

I LEIRSKIFER F- ■

^GASS

[

]SANDSTE

■■ Q

Strukturelle feller hvor olje eller gass kan ha samlet seg finnes ofte langs kantene av saltI----------1 stokker eller langs forI----------1KALKSTEIN kastningslinjer, som vist på dette tverrsnittet av lagene i undergrunnen (avstanden til overflaten er sterkt forminsket). Stratigrafiske feller kan finnes hvor en reservoarbergart blir«forseglet» av omkringliggende tett­ ere bergarter.

under en ugjennomtrengelig bergart. Dette kalles en stratigrafisk felle. I begge disse tilfellene danner den ugjennomtrengelige bergarten en kappe som stenger for oljen eller gassen, som derved blir fanget inn­ enfor et relativt lite område. Disse konsentrasjonene av olje og gass er de lager eller «reservoarer» som enkeltvis eller i grupper danner et oljefelt. Porene i reservoarbergarten inneholder olje eller gass eller begge deler, og alltid saltvann. Væs­ kene har imidlertid en tendens til å legge seg lagvis, med gass på toppen av fellen, olje i midten og vann nederst. Mesteparten av den olje som noen­ sinne har eksistert er forsvunnet en­ ten gjennom åpninger i jordskorpen, eller ved at varme og trykk har fått virke. Man kan si at forekomstene som fremdeles finnes, har hatt en hard kamp for å «overleve». Geologene beregner verdens to­ tale oljeressurser - dvs. all den olje og gass som er blitt utvunnet eller som kan utvinnes - til å være mellom 400 og 680 milliarder tonn oljeekvivalenter (et fat råolje har en energiek­ vivalent på omtrent 6.000 kubikkfot gass.) Ekspertene mener at mellom 270 og 340 milliarder tonn av disse forekomstene allerede er blitt opp­ daget, medregnet de 100 milliarder tonn som er blitt produsert og kon­ sumert. De totale antatte reserver omfatter også 130 til 200 milliarder tonn av påviste reserver, dvs. fore­ komster som man vet finnes i jord­ skorpen og som kan utvinnes økono­ misk. Dessuten antar man at det fin­ nes 40 til 80 milliarder tonn sann­ synlige reserver. Disse reservene er mindre sikre, men antas å kunne ut­ vinnes på kommersiell vis. Forskjellen mellom jordas totale petroleums-ressurser på den ene siden og oppdagede ressurser på den andre - 130 til 340 milliarder tonn utgjør det «uoppdagede potensialet». Geologene har kommet fram til disse tallene ved å observere kjente fore­ komster av oljeholdige bergarter og

overføre denne kunnskap til deler av verden som det gjenstår å utforske. Omkring 40 av landmassene på jorda består av sedimenter som kan inneholde petroleum. En ennå større del av kontinentalmassene består av sedimenter.Innenfor områder som dekker mer enn 48 millioner kvadrat­ kilometer har geologene påvist 600 såkalte sedimentære bassenger. Av disse er det 260 bassenger hvor det i dag produseres eller hvor man vet det kan produseres petroleum. Disse bassengene er spredt rundt omkring på kloden. Selv om de fleste av dem har tykke sedimentlag, er det spesielt 6 bassenger som skiller seg ut. Disse inneholder to tredjedeler av all den olje og gass som noensinne er blitt funnet. Et av disse bassengene er det enorme oljebassenget som har sitt sentrum i Den Persiske Gulf. Dette bassenget alene inneholder 40 prosent av jordas påviste og sann­ synlige reserver av olje og gass. Fra noen av bassengene er det lett å utvinne oljen eller gassen. Fra an­ dre forekomster er det ikke mulig å utvinne reservene økonomisk.

7

på bekker og vann. Det var slike tegn som hjalp de første oljepionerene med å bestemme hvor de skulle bore etter olje i Pennsylvania, USA. Slike direkte tegn på at det finnes olje er fremdeles nyttige i jakten på petr­ oleum i fjerntliggende områder, men lett påviselige forekomster er opp­ daget for lenge siden og forlengst utvunnet. Dagens oljeletere bruker langt mer kompliserte metoder. For å lykkes kreves det en kom­ binasjon av avansert teknologi og vurderingsevne, samt en spesiell «sa­ ns» som gjør oljeleting til en blanding av kunst og vitenskap. Data som

samles inn under prøveboring, ekko fra seismiske signaler, geokjemiske analyser av jordbunn og vann, og til og med fotografier fra satelitter i ver­ densrommet - alt dette spiller en rolle i letingen. Hvor det er mulig, prøver geologene å knytte opplysninger fra forskjellige kilder sammen. Hvor skal det bores? De sedimentære bassengene på jor­ da som inneholder olje- og gassreservoarer var store innsynkninger i jordskorpen. Her ble sedimentene avsatt under vann. Disse havomr­ ådene hadde en uregelmessig form, slik som havene i dag. Sedimentene som ble dannet la seg i komplekse

Konturkart hjelper geologene til å fast­ sette størrelsen på et reservoar.

lag. De ble påvirket av skiftende forhold som bestemte hvor, hvor mye, og hva slags type sediment som ble dannet. Disse sedimentærlagene, som ble til bergarter etter hvert som de ble presset sammen av vekten av stadig nye avsetninger, er ofte forskjøvet, skråttstillet eller brukket opp av kref­ ter som har bevegetjordskorpen. Til tross for denne kompleksiteten, må oljeleterne greie å finne ut i hvilken rekkefølge sedimentene opprinnelig ble dannet, for å få en indikasjon på hvor de skal lete etter forekomster av olje og gass. Undersøkelser foretatt nylig viser at de forandringer som oppstod i selve danningskjeden, ikke bare ble forårsaket av lokale forskyvninger av landmasser, men også av globale havflateforandringer. Når en sam­ menligner sedimenter fra forskjellige

steder i verden viser det seg at hav­ nivået har steget og sunket over lengre tidsepoker som en følge av krefter som vekselvis har økt eller minket havbassengene. Det har også vært noen korte geologiske tids­ epoker som har vært forårsaket av innlandsbreer som har vekselvis økt og minsket i omfang. Ved å studere de forskjellige tidsepokene har geolo­ gene kunnet rekonstruere de forhold som førte til at en sekvens av bergar­ ter ble dannet, og ut fra kjeden i dette hendelsesforløp kunnet forutsi hvor det fantes mulige oljereservoarer. Dermed har de kunnet velge det mest sannsynlige stedet for prøveboring.

Letingen etter olje starter ofte med at man studerer et terreng på over­ flaten. Terrenget kan fortelle mye om de geologiske forhold. Oljeleterne er for eksempel alltid interessert i å finne «forkastninger», hvor jordskor­ pen er oppsprukket eller loddrett forskjøvet, da slike forkastninger ofte danner strukturelle feller i reservoarbergarten. Antiklinaler er en annen type felle, hvor lagene er blitt bøyd til en kuppel hvor olje og gass kan dan­ nes. Disse påtreffes noen ganger ved å studere mønstrene på sten som dukker opp på jordoverflaten. Når lag på overflaten er blitt formet til en antiklinal vil naturlig erosjon av lag­ ene ofte føre til at en bue av lave klip­ per dannes rett over antiklinalen, som på et amfiteater. I oljeletingens tidligste tider i den vestre del av USA, ble dette fenomenet kalt «gjeterguttens antiklinal», da områdene ga ly mot vinden og derfor var særlig pop­ ulære beiteområder for sauer. I det fåtall av fjerntliggende, ugjest­ milde områder i dag hvor det ennå ikke er blitt foretatt leting etter olje el­ ler gass ved boring, kan en geolog bare ved å ta seg en spasertur i om­ rådet finne spor som kan gi en pekepinn på om det finnes formas­ joner som kan inneholde olje eller gass der. Betydningen av slik visuell prospektering kan økes betraktelig ved luftfotografier, som gjør det mulig å observere flere kvadratkilo­ meter på samme tid. Utviklingen in­ nenfor satelitt-kartlegging represen­ terer nok en betydelig forbedring. Satelitter sirkler nå rundt jorden i en

Flybårne magnetometer oppdager variasjoner i jordas magnetiske felt som er forårsaket av grunnfjellet nederst.

høyde på ca. 800 kilometer, og ob­ serverer jordoverflaten med kam­ eraer som kan ta bilder av områder på 260 kvadratkilometer på en gang, og med en billed-oppløsning som gjør at selv detaljer på noen få meter blir registrert av kamera. Skannere tar opp hvert bilde i flere farger og omformer de visuelle dataene til magnetiske databånd. Analyser av

En «luftkanon» tauet av et skip frambringer sjokkbølger for at man kan kartlegge undersjøiske formasjoner. Innretningen erstatter dyna­ mitten i seismiske undersøkelser til havs, og eliminerer derved skadevirkningene for fisk.

En vibrator montert på en truck sender støt gj­ ennom jorda og skaper lydbølger som reflekte­ res av berglagene ne­ denfor.

disse båndene gir informasjon om de geologiske forhold som vanskelig kunne ha kommet fram ved andre metoder. Den visuelle informasjonen sup­ pleres med kartavlesninger på magnetometer, vanligvis foretatt ved at magnetometerne blir trukket i en kabel bak et fly. Ved at det oppdages variasjoner i jordas magnetiske felt, kan magnetometeret kartlegge sedi­ mentære bergarter, fordi disse nor­ malt har lave magnetiske hastigheter sammenlignet med andre bergarter. En innretning som kalles gravimeter måler hårfine forskjeller i tyngde­ kraften ved jordoverflaten. Tyngdekraftmålinger kan påvise store mas­ ser av kompakte bergarter like under overflaten, og bidrar til å hjelpe geo­ logene til å danne seg et bedre bilde av de strukturelle forhold under jorda. I geokjemisk prospektering, som er en brukbar metode i noen tilfelle, an­ vender oljeleterne fintfølende in­ strumenter som kan påvise ørsmå mengder av gass som har lekket ut fra avleiringene. De kan også søke etter mineralforandringer i overflaten eller etter mikroorganismer som er et tegn på slik lekkasje av hydrokarboner gjennom jordskorpen. Geofysikere bruker geofoner i miniatyr for å oppdage refleksjoner mellom berg­ lagene i seismiske undersøkelser. Seis­ misk avbildning (lengst til høyre) blir tolket på et forenklet diagram (til høyre), som viser lagene som omgir en saltstokk.

Seismiske undersøkelser Etter at de første undersøkelsene har pekt ut områder som synes gunstige med hensyn til gass- og oljefunn kan den egentlige letingen etter olje eller gass begynne. Seismiske un­ dersøkelser blir ofte foretatt for å framskaffe et bilde av bergart-formasjoner så langt ned som 10.000 meter. Undersøkelsene gjøres ved at lydbølger sendes inn i jorda og ved å måle ekkoene når lydbølgene sendes

tilbake fra sonene mellom de forsk­ jellige lagene. På land blir disse lydbølgene framstilt ved små, eks­ plosive ladninger som blir gravd ned i jorda eller ved «vibrator-trucker» som rister grunnen ved hjelp av hyd­ raulisk drevne metallputer. Lydbølgene ligger så vidt innenfor den frekvensskala som det menneskelige øre kan oppfatte, men dette frekvens­ området gir maksimal gjennomtrenging av jordskorpen. Ekkoene opp­ fanges av innretninger som kalles geofoner. Geofonene er koblet til kabler og lagt i rette linjer. De opp­ fanger lydbølgene og dataene blir registrert på magnetbånd.

Undersøkelser til havs foretas ved at seismiske fartøy sleper etter seg kabler som inneholder «hydrofoner». Disse ligner på geofonene som bru­ kes på land. Lydbølgene lages ved hjelp av forskjellige innretninger, mest vanlig er den typen som utløser en bølge av trykkluft i vannet. Lyd­ bølgene sendes mot sjøbunnen og går gjennom berglaget under. Når de kastes tilbake oppfanges de av hydrofonene og blir avlest på magnet­ bånd som befinner seg ombord i det seismiske fartøyet. De data som oppfanges blir bearbeidet i en data­ maskin og det blir laget to-dimensjonale, vertikale kartsnitt av bergar­ tene under havbunnen. I den senere tid er også tre-dimensjonal seis­ mikk tatt i bruk. Disse kartsnittene vil kunne vise hvor det er mest sannsyn­ lig å finne olje eller gas. Boring Etter at alle disse metodene er blitt anvendt for å utpeke de områder som sannsynligvis inneholder gasseller oljeforekomster, kan så den en­ delige og mest kostbare fasen av letingen begynne. «Boret er den beste geolog» sier et gammelt ordtak, og dette forteller på en noe forenklet måte en hel del om virkeligheten. En prøvebrønn vil i alle fall gi verdifulle geologiske opplysninger som ikke kan skaffes på annen måte, selv om det ikke lykkes å finne olje eller gass i brønnen. Og boringen er så absolutt den mest avgjørende operasjon in­ nenfor letingen etter olje og gass. Det finnes 3 kategorier undersøkelsesbrønner: «Villkatt» er en brønn som bores for om mulig å treffe på uoppdagede olje- og gass-forekomster. I omtrent 1 av 6 slike undersøkelsesbrønner fin­ nes det olje eller gass, men bare i 1 av 50 finnes det en betydelig forek­ omst. En evalueringsbrønn bores for å bestemme reservoarets størrelse, et­ ter at det i en undersøkelsesbrønn er påvist olje eller gass. Vanligvis kan opplysninger fra tre eller fire brønner sammenholdes med opplysninger fra andre kilder for å kunne definere reservoarets omfang. En stratigrafisk brønn bores for å gi geologiske opplysninger uten hensyn 12

til forventninger om å finne olje. Prøver av bergarter tatt under stra­ tigrafiske tester, sammen med data fra logge-apparater som settes inn i borehullet for å måle bergartens egenskaper, kan være nyttige når det skal velges en beliggenhet for en «villkatt»-brønn.

Slik virker et rotasjonsbor Når en operatør har valgt ut en beliggenhet for en undersøkelses­ brønn på land og har oppnådd en av­ tale som gir ham borerettigheter, er det neste skrittet å bore brønnen. Vanligvis blir et borefirma leiet til å ut­ føre dette arbeidet. Entreprenøren klargjør borestedet og planerer det. Han setter dessuten opp et boretårn og annet utstyr som utgjør bore­ riggen. For å skaffe vann til å blande boreslam, borer operatøren eller entreprenøren etter vann eller legger en vannledning fra en tilgjengelig kilde i nærheten. En rotasjonsborerigg består blant annet av en motor som roterer en borestreng. Strengen består av 10 meters lengder eller ledd av stålrør og «borekraver» med en tyngde som er tilstrekkelig til å tvinge borekronen nederst på strengen inn i bergarten. Den konvensjonelle borekronen har vanligvis tre bevegelige kjegler med tenner av herdet stål, ofte forsterket med wolframkarbid. Tennene graver seg ned i bunnen av hullet mens kjeglene roterer. En krone med ten­ ner av industrielle diamanter blir brukt ved boring i spesielt harde bergarter. Boreeffekten er en kom­ binasjon av kronens rotasjonsenergi

Overflaten på en diamant-krone viser åpn­ ingene som borevæskene passerer gjennom.

Borekrone med 3 kjeg­ ler. Illustrasjonen viser lagrene som den roter­ er på.

En rotasjonsrigg har fire systemer: Rotasjonssystemet består av en dreieskive (1), svivel (2), en firkantet eller sekskantet rørlengde som kalles «kelly» (3) som overfører rotasjonsbevegelse fra dreieskiven til borerøret og dermed til selve borestrengen. Et sirkulasjonssystem av pumper, slanger og an­

dre innretninger (4) sørgerforat slam sirkulerer gjennom brønnen. Heisesystemet inkluderer boretårn (5), et kontrollsenter (6), heiseblokker og annet utstyr som er påkrevd for å trekke opp og senke tunge rørlengder og foringsrør. Syste­ met drives vanligvis av dieselmotorer og gene­ ratorer, som sørger for

og den vertikale kraften som vekten av borekravene gir. Ettersom kronen borer seg inn i bergarten, presser sterke pumper på overflaten en kontinuerlig strøm av boreslam ned gjennom borestrengen. Dette slammet består av leire og tunge, faste stoffer i en spesiell kjemisk blanding med vann. Slam­ met drives mot bunnen av hullet, blir presset ut gjennom åpninger i borekronen og beveger seg tilbake opp «ringvolumet», som er rommet mel­ lom borestrengen og veggene i hul­ let^ Borekronen har et større tverr­ snitt enn borestrengen). Slammet fører med seg til overflaten biter av stein som er kuttet løs av borekronen. Etter at slammet har kommet opp til overflaten igjen, blir det renset for

Svivelen (sett foran og fra siden) muliggjør rota­ sjon av borerøret mens slam blir pumpet ned for å rense hullet.

kraft til de elektriske motorene (7). Disse sør­ ger for rotasjonen og driver heise- og pumpeutstyr. Et forhøyd golv gjør det mulig å instal­ lere et ventilsystem som forhindrer utblåsning (8) under plattformen. Borerør-delene er for­ størret i illustrasjonsøyemed.

steinbitene og annet løsmateriale og deretter pumpet ned gjennom bore­ strengen igjen. Etter som slammet beveger seg opp i ringvolumet utenfor borestr­ engen, vil noen av stoffene i slammet sette seg i porer i bergveggen. Disse danner et lag av størknet materiale som tjener til å stenge av de porøse sonene og stabilisere borehullet I den øvre delen av en brønn hvor formasjonene kan være myke og gjennomtrukket av ferskvann, blir det satt inn stål foringsrør med stor diameter. Disse rørlengdene blir se­ mentert på plass slik at borestrengen kan passere uhindret, og for å bes­ kytte soner med ferskvann fra dy­ pere formasjoner med saltvann og hydrokarboner etterhvert som brøn­ nen bores. Foringsrør med en mindre diameter sementeres på plass i de formasjonene hvor det finnes olje og gass. Gjennom slike rør kan oljen og gassen bringes til overflaten. Boremannskapet er direkte un­ derlagt boreren, som betjener boreog heiseutstyret. «Tårnmannen» ar­ beider høyt oppe i boretårnet med å betjene den øverste delen av bore­ strengen mens den blir heist opp eller senket ned i hullet. Flere dekksmenn eller boreassistenter arbeider på boregolvet under borerens ledelse. Det er deres jobb å sette i nye rør-ledd et­ ter hvert som brønnen bores, og å demontere ledd når strengen trekkes opp for å få skiftet krone eller få satt i en foring. En vanlig rigg har tre boremannskap som hvert arbeider 8 timers skift. Til spesialjobber så som sementering av foringsrør tilkalles vanligvis kontraktpersonell. Entreprenøren som leverer boreslam har også ofte en boreslamsingeniør på plass på riggen. Boreslamloggeren un­ dersøker slammet og stenprøver som kommer ut av brønnen og noterer hva disse viser med hensyn til ut­ viklingen av brønnen og de geolo­ giske formasjonene som er blitt på­ truffet. Ansvaret for hele riggoperasjonen tilligger arbeidslederen som vanligvis er ansatt hos boreentreprenøren. En representant for operatørfirmaet er som regel også alltid tilstede på riggen. 13

Mannskapet starter som regel opp en brønn ved å bore et hull på ca. 4570 cm i diameter 10 til 30 meter dypt. Dette hullet skal romme et styrerør for boreoperasjonen. Når dette er blitt sementert, blir en borekrone med stor diameter montert på enden av en streng av borerør langt nok til å nå bunnen. Boringen kan så fortsette, og mannskapet setter på et nytt rørledd på strengen for hver 10. meter som bores i hullet. Når boret er kommet 600 til 1.000 meter under overflaten, blir hullet utvidet, og lengder av rør av tykt stål, såkalt «overflate foringsrør» blir senket ned igjennom styre-røret og sementert fast. Borestrengen tas vekselvis ut og settes ned igjen («trip­ ping») for å skifte ut kroner etterhvert som de sløves av bruk eller for å sette inn foringsrør dypere ned i brønnen. Borestrengen demonteres vanligvis i seksjoner på 3 rørlengder for å spare tid. Boringen fortsetter, og nye leng­ der foringsrør monteres når det er påkrevd inntil brønnen når den plan­ lagte dypde i den formasjon hvor operatøren håper å finne olje eller gass. De fleste brønner blir boret så lod­ drett som mulig. Men noen ganger tilsier forholdene at man foretar en avviksboring, det vil si at brønnen bores på skrå ut fra vertikalretningen. Hvis for eksempel den interessante formasjonen befinner seg under elv, hav, fjell eller under et bebodd om­ råde, vil riggen muligens måtte plas­ seres relativt langt ifra punktet som ligger rett over strukturen. Så og si alle brønner til havs som blir boret fra en fast plattform avviker fra ver­ tikalen i retning av et forhåndsbestemt område i det reservoaret som skal produseres. Avviksboring gjen­ nomføres ofte ved at et bøyd spesialrør og en brønnhullmotor blir mon­ tert på borestrengen. Spesialrøret kalles en «sub» og er et tungt rør­ stykke som er bøyd litt på midten. Dette plasseres like overfor kronen og brønnhull-motoren. Motoren er av en spesiell type som bruker bevegelses-energien i boreslammet til å rotere kronen. Hele denne innret­ ningen senkes ned til den ønskede dybden i den opprinnelige vertikale 14

Dekksarbeidere bruker maskintenger for å feste et nytt rørledd til borestren­ gen som låses i dreieski­ ven.

Denne forløperen til den moderne boreriggen ble brukt til å bore etter vann i Frankrike i 1840 årene

delen av brønnen, og teres den i riktig retning ved hjelp av kompass eller gyroskop. Boringen påbegynnes denne gangen uten at borestrengen roteres - motoren i brønnen roterer borekronen - og fortsetter inntil borehullet har fått den rette vinkelen. Det er nesten uungåelig at en boreoperasjon produserer en viss mengde avfall, så som brukt boreslam, stenprøver og saltvann som flyter i de fleste brønner. Boretillatelsen krever at operatøren tar vare på slike materialer mens boringen pågår - ofte har man en ekstra oppgravd dam i reserve til slike formål - og at avfallet ryddes bort etter at bore­ operasjonen er ferdig. De siste års miljøvernlover innebærer ytterligere pålegg. Statlige reguleringer kan kre­ ve at operatøren analyserer vannet

Elektriske egenskaper i berglagene måles und­ er boringen for å kunne identifisere olje/gassforekomster (merket med rødt).

som produseres, og at resultatet av analysen blir rapportert. Dessuten kan det hende at vann med høyt saltinnhold må pumpes tilbake i de dype formasjonene. Dette er for å beskytte overliggende lag med in­ nhold av ferskvann. Brønninformasjon Slamloggeren fører en løpende, aj­ ourført logg over formasjonene som borekronen skjærer igjennom, og han er også på utkikk etter spor av hydrokarboner. Til dette bruker han et utstyr som kan påvise selv ørsmå mengder av olje eller naturgass. Brønnloggingsinstrumenter som sen­ kes ned i brønnen, tester bergarten med hensyn til radioaktivitet, elek­ trisk ledeevne, akustiske egenskaper og andre kjennetegn som forteller geologene en hel del om formas­ jonene. Nøyere undersøkelser skjer ved at en kjernehylse settes på bores­ trengen og føres til bunns i brønnen for å skjære ut en stor kjerne, eller prøve av stenen, som deretter bringes opp til overflaten for undersøkelser og analyser. Undersøkelsene kan også skje ved at et spesialinstrument senkes ned og avfyrer eksplosive ladninger som slår ut små sylindriske stenprøver fra veggene i borehullet. Instrumentet henter opp sylinderne og de små stenprøvene (ca. 2 til 5 cm i diameter) som de inneholder. INDUCTION-ELECTRICAL L3G 5PONTANEOUS POTENT» AL

Brønnkontroll Oppgaven med å kontrollere brønntrykket er kanskje den mest krevende utfordringen for boreren. Nesten alle sedimentære formasjoner innehol­ der væske under trykk. Dette trykket øker med dybden, og områder med unormalt høyt trykk kan forekomme. Hvis trykket i formasjonen overstiger det trykket som boreslammet skaper i brønnen, kan formasjonsvæske kom­ me inn i borehullet. Dette fenomentet kalles av oljefolk for et «kick» - et «spark». Hvis ikke de de nødvendige forhåndsregler blir tatt straks, kan «sparket» utvikle seg til en «utblåsning», en ukontrollert strøm av væske og gass som strømmer ut av brønnen. Gamle tiders voldsomme oljespruter var i virkeligheten rene utblåsninger. De var uøkonomiske og miljøskade-

Hydraulisk brønnhode består av en rekke ventiler som forhindrer unkontrollert ut­ strømning under boring eller reparasjon av brønnen.

lige, og representerte dessuten en farlig måte å utvinne olje på, da det ved en utblåsing lett kan oppstå brann, hvis den blandingen som lekker ut er brennbar. Utblåsninger skjer nå mye mindre hyppig enn før, da bransjen har lært en god del om brønnkontroll. Ved siden av en uforutsigbar økning av trykk i formasjonen, har trykkoppbygging i brønnen mange årsaker. En av årsakene kan være tap av slamsirkulasjon. Dette oppstår når slam lekker ut av brønnen gjennom sprek­ ker i bergarten. Boreren må kunne oppfatte signalene om at et «spark» er under utvikling og vite hva som skal gjøres. En av sikkerhetforanstaltningene som kan hjelpe borerigg-mannskapet i å forhindre en utblåsning, er en spesiell innretning til dette bruk. Dette er en stor spesialventil som gjerne kalles BOP (Blowout Prev­ enter). Denne installeres på brønnen 15

under boring. Den består av store ventiler og pakninger som er dimen­ sjonert for å stenge brønnen på top­ pen og kontrollere strømmen av formasjonsvæske i brønnen. Samtidig er det mulig for mannskapet å pumpe slam inn i brønnen for å få igang sirkulasjon og bygge opp trykket for å bringe brønnen under kontroll igjen. Boring til havs Når leting etter olje skjer til havs, må standardutstyret suppleres med en konstruksjon som kan gi en stabil plattform for operasjonene. Denne konstruksjonen må også kunne flyt­ tes, da en ikke uten videre kan regne med at en undersøkelsesbrønn vil kunne gi drivverdige funn av olje eller gass. Den første oljeleting til havs skj­ edde i 30-årene i Mexicogulfen. Letingen foregikk fra rigger på lek­ tere som ble tauet til borestedene og som hvilte mot havbunnen under boreoperasjonene. Disse installas­ jonene var forløperne til den halvt nedsenkede lekteren med dobbelt skrog, hvor den øverste del av kons­ truksjonen inneholder mannskapskvarterer og arbeidsrom, samt selve boreriggen, og et nedre skrog som gir riggen den flyteevne som trenges for at den skal kunne flyttes. Jack-up-riggen, eller den flyttbare «faste» plattformen, som ble innført i 50-årene, er en lekter med bevege­ lige ben som kan senkes ned til sjøbunnen mens selve lekteren blir i boreposisjon over vannet. Jackupriggen brukes nå i farvann med dyb­ der opp til 100 meter. På dypere vann skjer letingen fra flytende rigger. Denne gruppen om­ fatter halvt nedsenkbare plattformer og boreskip. De halvt nedsenkbare plattformene var opprinnelig tilpass­ ede versjoner av de første lekterne, men de moderne utgavene er mye større og forflytter seg for egen mas­ kin. En halvt nedsenkbar plattform består av arbeidsdekk som hviler på massive søyler og pongtonger. Disse flyter høyt i vannet når plattformen beveger seg, og blir tungt ballastert for å øke stabiliteten under boring. Halvt nedsenkbare plattformer eller borerigger er uvurderlige ved boring i 16

Store, halvt nedsenk­ bare rigger på pongton­ ger er uvurderlige ved leteboring i vanskelige farvann.

farvann med ustabile værforhold. Boreskip med konvensjonelt kon­ struerte skrog som sjøgående fartøy er ikke så stabile som halvt nedsenkbare rigger i ugjestmilde farvann, men kan lettere flyttes fra sted til sted. Et av de strenge krav som stilles til alle mobile rigger er at de kan holde posisjonen over brønnhodet mens boringen pågår. Halvt nedsenkbare rigger og boreskip bruker enten et forankringssystem eller systemer for «dynamisk posisjonering» for å holde posisjonen. I et system for dynamisk posisjonering styres de forskjellige propeller av en datamas­ kin som mottar akustiske signaler fra sendere på havbunnen, og som der­

(Jackup-rigger) blir mye brukt i farvann med dybder under 100 me­ ter.

med sørger for de nødvendige jus­ teringer for å holde fartøyet i pos­ isjon. Hydrauliske systemer holder konstant kontroll med horisontalkraften på borestrengen for å forhin­ dre at sjøens gyngende bevegelse forplanter seg til borekronen. De kompenserer for fartøyets vertikale bevegelse.

Ved «dreie-fortøyning» kan et boreskip holde baugen mot framhersk­ ende vind og strøm mens det befinner seg i posisjon over brønnen.

havnene er isfrie, er det blitt bygget øyer i det kanadiske Beaufort-området av løsmasser som er mudret opp fra sjøbunnen. Om vinteren, når tungt utstyr kan brukes på pakkisen, bores det hull i isen og disse hullene fylles med grus fra land. Ved brønnboring til havs er det en en større risiko for å påføre natur­ miljøet skader enn ved boring på land. Det gjennomføres derfor spesi­ elle tiltak for å forhindre oljesøl og for å minimalisere virkningen av de ut­ slipp som er vanskelige å unngå. Man bruker blant annet ekstra kraftige sikkerhetsventiler, utstyr som påviser ørsmå mengder av hydrokarboner i vannet, og kjemikalier som bryter ned og oksyderer oljesøl på havets overflate. Det er blitt boret tusenvis av ojebrønner til havs, men oljeutslipp av betydning har bare forekommet noen få ganger. Og ingen av utslip­ pene ser ut til å ha forårsaket varige miljømessige skader. Jobben gjøres ferdig Borejobben er først ferdig når boret går gjennom den aktuelle formas­ jonen og operatøren kan vurdere for­

Til tross for at halvt nedsenkbare rigger og boreskip kommer til å bli brukt i nordlige farvann, er de av begrenset nytte i arktiske farvann hvor isen ligger mesteparten av året. I de grunne farvannene nord for Ala­ ska og Canada har ekspertene løst dette problemet ved å bygge kunstige øyer som fungerer som fundament for boreriggene. Om sommeren, når

masjonen og finne ut om brønnen in­ neholder olje eller gass. Er brønnen tørr, blir den vanligvis plugget og forlatt. Dette gjelder ved operasjoner til lands såvel som til havs. Hvis boret påtreffer en formasjon som inneholder betydelige mengder av olje, er ofte de første tegn på dette synlige i slam og borekaks som tas opp og som undersøkes av slamloggeren. Noen ganger er trykk-forskjellen som driver hydrokarbonene mot brønnen nok til å få istand en trykkoppbygging, i andre brønner

opppdages oljeforekomstene først etter grundige prøver med loggeinstrumenter. På dette tidspunkt kan operatøren få foretatt en boreslamstest. Et spe­ sialverktøy plasseres på borestrengen og senkes ned til bunnen sam­ men med et pakningselement i hard gummi som utvider seg slik at det tet­ ter til borehullet like ovenfor testverktøyet. En ventil i verktøyet åpnes for å la formasjonsvæske strømme inn i strengen og opp til overflaten, og et måleinstrument måler trykket på bunnen av hullet. Verktøyet som in­ neholder opplysninger om reser­ voaret trekkes så opp av brønnen. Slik testing av prøvebrønner er sjelden tilstrekkelig for å avgjøre om oljefunnet er stort nok til å rettferdig­ gjøre kostnadene ved utvinning og transport til markedet. Et olje- eller gass-reservoar kan være hundrevis av kvadratkilometer i utstrekning, og det er derfor vanlig å bore en eller flere bekreftelsesbrønner. Disse kan bores på steder i reservoaret som er bestemt ved hjelp av seismiske un­ dersøkelser. I andre tilfelle kan det være log-resultatene fra undersøkelsesbrønner eller andre data som er med på å bestemme reservoarets størrelse og form. Hvis disse prøvene antyder at man har funnet et driv­ verdig reservoir, vil det bli boret en produksjonsbrønn for å utvinne olje eller gass. Når det gjelder operasjoner off­ shore, vil undersøkelsesbrønnene som regel alltid bli stengt og forlatt, selv om man har truffet på olje eller gass. Undersøkelsesbrønnenes ene­ ste funksjon er å påvise olje eller gass. Avgrensningsbrønnene bores for å kartlegge reservoaret. Operatøren bruker så denne informasjonen til å bestemme et punkt som egner seg for en permanent produksjonsplattform. Fra denne plattformen bores produksjonsbrønnene. Fra disse skal det utvinnes så mye olje som det er økonomisk forsvarlig å ta opp. Ved operasjoner på land blir imidlertid vellykkede undersøkelsesbrønner of­ te brukt som produksjonsbrønner.

17

Kommersiell og teknisk utnytting ( Utviklings* og produksjonsfasen) t olje- eller gassfunn løser et pro­ blem, i den grad det gir svar på de geologiske og geofysiske spørsmål som ble stilt i løpet av de måneder og år undersøkelsesfasen pågikk. Men operatøren må fremdeles regne med visse usikkerhetsfaktorer. Det gjen­ står ennå å produsere oljen og bringe den til markedet Utbygging og tran­ sport er kostbare operasjoner som gjør utvinningskostnadene høye, lan­ gt høyere enn de beløp som blir brukt på selve letingen. I 1968 brukte oljeselskapene som oppdaget Prudhoe Bay-feltet i Alaska, flere titalls

E

millioner dollar bare på leieavtaler og boring. Men de måtte investere ytter­ ligere 8 milliarder dollar til byggingen av en rørledning tvers over Alaska før de 10 år senere begynte å se noen form for inntekter. Uten denne rør­ ledningen ville det ikke ha vært praktisk mulig å bringe oljen til markedet, og det største oljefelt i De Forente Stater ville i så fall ha forblitt «ikke drivverdig». Om et funn er økonomisk driv­ verdig eller ikke, er et minst like viktig spørsmål for en mindre operatør som planlegger en beskjeden investering. Drivverdigheten avhenger av flere faktorer. Mengden av den eksister­ ende olje eller gass er bare en av fak­ torene og alltid vanskelig å bestem­ me. Den geografiske beliggenheten er en annen viktig faktor. En fjernt­ liggende, isolert beliggenhet vil bety økte investeringen Dybden av reser­ voaret er en annen faktor som må vurderes. Et felt må inneholde mer olje eller gass for å kunne betegnes økonomisk drivverdig hvis brønnen må bores til 6000 meter, enn hvis reservene befinner seg på 2000 meter. Reservoarets produksjons­ evne er viktig - flyter oljen lett fram til brønnen, eller må man gå til kostbare investeringer for å stimulere oljestrømmen? Hvilke prosesserings- og transportanlegg må bygges for å behandle oljen? Hva vil markeds­ verdien for olje og gass være til dagens og fremtidens priser? Dette kan være betraktninger som går 1020 år inn i framtiden, avhengig av feltets «levetid». Operatøren vil måtte vurdere alle disse faktorene og flere i tillegg, som for eksempel skatteleggings- og avgiftspolitikk, for å kunne avgjøre hvorvidt et funn er økono­ misk drivverdig. Hvis avgjørelsen er positiv, vil operatøren engasjere spesialister som sørger for at brønnene klargjøres for produksjon. Etter at en brønn er blitt boret ned til formasjonene som inneholder olje eller gass, blir gjerne et foringsrør sementert på plass i den produserende sonen for å forsegle den. Deretter er det mange mulige framgangsmåter. Det mest vanlige er å føre ned et pakningselement festet

20

til et produksjonsrør med liten dia­ meter. Pakningselementet blir plas­ sert like ovenfor det oljeproduser­ ende laget for å stenge av ring­ volumet mellom produksjonsrør og foringsrør. Et verktøy som kalles «perforeringspistol» senkes ned gjennom røret i den oljeproduserende sonen, og blir elektronisk detonert for å avfyre en slags prosjektiler gjennom foringsrøret og inn i formasjonen. Derved åpnes hull som oljen eller gassen kan strømme gjennom inn i brønnen og opp til overflaten. Før røret åpnes på toppen av brønnen, blir det koblet til en montasje av vertikale ventiler og måleapparater. Formen på denne ventil-enheten har gitt det navnet «juletre» (eller ventiltre). Ventil-en­ heten og de solide foringene på brønnhodet sikrer at produksjonen kontrolleres, og enheten fungerer som en pakning som forhindrer brønnvæske fra å strømme ut, eller å lekke til overflaten. Måleapparater

Hvis olje eller gass er funnet, blir et perforeringsverktøy (nederst til venstre) senket ned i brønnen for å gjennomhulle foringsrøret av stål, og for å åpne pas­ sasje for strømmen av olje eller gass.

Ved en eventuell skade på ventiltreet, vil en sikkerhetventil under overflaten automatisk stenge av brønnen. Illustrasjonen (ned­ enfor) viser ventilen i åpen posisjon til venstre og i lukket posisjon til høyre.

Et ventiltre - det vil si det som er synlig etter at brønnen er komplettert kontrollerer strømmen av olje/gass. Måleinstru­ menter angir trykket.

angir trykket i ringvolumet mellom produksjonsrør og foringsrør og i selve produksjonsrøret. Reservoarstyring Ethvert reservoar har et trykk som er naturlig. Når en produksjonsbrønn bores inn i reservoaret, vil reservoaret på en måte «punkteres», og det vil oppstå en trykk-differanse som pres­ ser oljen og gassen fra reservoaret opp i brønnen, og til overflaten. Dette

trykket kan skyldes vann som presser ut oljen eller gassen, eller det kan skyldes et lag med naturgass over oljelaget som presser oljen ut, eller at flere slike faktorer virker på samme tid. I de fleste reservoarer er trykket til å begynne med stort nok til å presse oljen til overflaten gjennom produk­ sjonsrøret. Men etter hvert som olje tas ut, minker trykket, og et «kunstig løft» kan bli nødvendig for å få oljen til overflaten. Dette gjøres ved å pumpe oljen eller gassen fra hullet opp til overflaten, eller ved å presse gass dypt inn i væskesøylen for å lette vekten av søylen. Selv når reservoartrykket ikke len­ ger makter å presse oljen til over­ flaten, kan trykket fremdeles føre ol­ jen eller gassen gjennom formas­ jonen inn i borehullet. Primærutvinning, eller produksjon ved hjelp av naturens egne drivkrefter, kan i man­ ge tilfeller være tilstrekkelig til å få ut store mengder av oljefeltets totalreserver. Men naturkreftene kan lett ødsles bort hvis ikke gode og sikre produk­ sjonsmetoder blir brukt. I oljehistoriens første storhetstid, da det var om å gjøre å bore så mange brønner som mulig og produsere olje så fort man kunne, var den totale utvinn­ ingsgraden langt mindre enn den ville ha vært med dagens metoder. Oljereservoarer må kontrolleres nø­ ye for at trykket skal opprettholdes, og derved bidra til at den totale utvin­ ningsgrad blir så høy som mulig. Idag planlegger reservoaringeniørene nøye antallet og plasseringen av oljebrønnene, og likeledes produksjonskurven for et felt. Dette gjør de for å oppnå en best mulig ut­ vinningsgrad og for å holde pro­ duksjonen i gang så lenge som mulig. Naturens egne krefter styrkes ofte ved at det tilføres erstatningsvæsker som vann og/eller gass. Slike tiltak går under betegnelsen sekundærutvinning.

21

Vedlikehold og stimulering av oljebrønner Det finnes mange faktorer som kan forhindre at en oljebrønn fungerer best mulig. Brønnens «helseprobl­ emer» vil dessuten bli mer hyppige for hvert år den er i produksjon. Parafin eller andre kjemiske forbindeler kan sette seg i rørene og for­ styrre gjennomstrømningen. Rust kan tære på rørveggene eller for­ årsake rørbrudd som kan føre til lekkasjer. Sement kan løsne eller falle ut, og derved kan uønsket væskelekkasje oppstå. Partikler fra bergar­ ten i formasjonen kan dessuten kom­ me inn i brønnen og stoppe den til fullstendig. De fleste slike problem kan forhin­ dres, eller iallefall utsettes eller kon­ trolleres ved rutinemessig vedlike­ hold. Det finnes et stort utvalg av oljefelt-kjemikalier som injiseres i brønnen for å forhindre rustdannelse. Det finnes også produkter som forhindrer dannelse av hydrater, (snø-lignende blandinger som kan danne seg i naturlige gasstrømmer og forhindre denne), produkter som fjer­ ner parafin og som løser en hel del andre problemer. Dessuten brukes det i oljeproduksjonen et stort antall verktøy og instrumenter som senkes ned i brønnen for å undersøke om rørsystemet er påført rustskader, skrape ut voks, og å stenge av gamle perforeringer i foringsrøret eller åpne nye. Hvis produksjonen i en brønn faller merkbart i forhold til andre brønner i nærheten, er det et tegn på at brønnen trenger til en overhaling, det vil si, grundig service og rengjør­ ing. Noen ganger kan et utilfredsstill­ ende produksjonsresultat korrigeres ved å forstørre de naturlige gjennomstrømningskanalene i formasjonen, eller ved å sørge for åpning av nye kanaler. En av metodene som brukes består i å injisere syre i formasjonen. Syren oppløser stoffer som har størk­ net etter bore- og perforeringsoperasjoner, og som forhindrer oljen eller gassen i å strømme mot borehullet. Den kan også oppløse noen formas­ joner, for eksempel kalkstein. En an­ nen metode går ut på å pumpe væske

22

Vanndriv

Driv fra oppløst

Utvinning med kulldioksyd-blanding

og sand ned i brønnen ved et trykk som er tilstrekkelig til at den om­ liggende bergarten sprekker opp, og til at det danner seg permanente sprekker som kan fungere som gjennomstrømningsveier inn til bore­ hullet. Dette kalles frakturering. Ved siden av at metoden er med på å for­ bedre en brønns umiddelbare pro­ duktivitet, kan frakturering også bi­ dra til å øke det totale utvinningsvolum ved at det dannes nye gjennomstrømningsveier fra formas­ jonen til brønnen. Forbedret oljeutvinning Alle de metoder som er beskrevet som «primære» eller «sekundære» utvinningsprosesser refereres også til som «konvensjonelle» utvinningsmetoder. Enhver av disse metodene kan bare bidra til å få ut en viss mengde av den oljen som beviselig finnes i reservoaret, og ofte forblir 40 til 80 prosent av oljen igjen i reser­ voaret. Til og med ved en godt planlagt vanninjeksjon kan mer enn en tredjedel av oljen bli liggende ig­ jen i reservoaret. Forbedrede eller «tertiære» tekn­ ikker kan tas i bruk for å utvinne mer av denne oljen ved å øke trykket i reservoaret. Det finnes 3 grupper av metoder for «forbedret» oljeutvinn­ ing:

Damp utvinning

Blandings-utvinning.

Kjemisk utvinning

OLJE M. VANN OG

Utrykket blandingsevne refererer seg til kjemiske væskers evne til å blande seg med hverandre for å danne en enkelt fase. Olje og vann deler seg opp lagvis, og blander seg ikke med hverandre. Væsker som kan blande seg med olje, er mye mere effektive når det gjelder å påvirke strømmen av olje fra reservoaret. Et alternativ er å bruke lette, flytende hydrokarboner som propan og etan fra naturgass. Et annet alternativ er å ta i bruk kar­ bondioksid. Termisk-utvinning. Når olje blir opphetet vil den strømme lettere gjennom bergarten i reservoaret. Olje kan varmes opp ved at høytrykksdamp presses inn i reservoaret. Min­ dre vanlig er det å brenne noe av råol­ jen nede i reservoaret for å oppnå den nødvendige oppheting av oljen.

23 KJEMIKALIER OG VANN

Kjemisk utvinning. Dette er den mest vanlige av metodene for forbed­ ret utvinning. I denne metoden an­ vendes polymerer - kjemikalier med store molekyler som gjør vannet «tykkere» når de blir tilført i små kon­ sentrasjoner. Polymerene øker van­ nets evne til å «vaske» ut oljen av bergarten. Et eksempel på kjemisk ut­ vinning er bruk av en kombinasjon overflakteaktive stoffer og polymerer for å utvinne den oljen som ligger ig­ jen etter sekundær utvinning. En væskepropp (hovedsakelig vann) som inneholder et overflateaktivt stoff presses inn i reservoaret for å re­ dusere kreftene som stenger den gjenværende oljen inne, slik at noe av denne oljen kan sige fram mot produksjonsbrønnene. Etterpå blir det vanligvis presset inn vann tilsatt polymerer for at blandingen skal nå fram til så store deler av reservoaret som mulig. Alle tertiær-metodene er uhyre kostbare og teknologien inne­ bærer en betydelig økonomisk risi­ kofaktor. Å måle det forventede økonomiske utbyttet av tertiær-utvinning hører med til operatørens vanskeligste problemer.

Bearbeiding og transport Oljen som strømmer fra en brønn, er en blanding av olje, saltvann og mul­ igens sand og andre faste stoffer. Likesom all råolje inneholder noe gass, vil gassbrønner normalt pro­ duserer noe flytende gassolje. Oljen fra en brønn ledes inn i en separator (prosessanlegg) hvor tyng­ dekraften anvendes til å skille oljen fra gass og vann. Dette oppnås ved en rekke påfølgende trykkreduksjoner inntil oljen er «stabil», og det er trygt å bearbeide og lagre den. Noen ganger vil oljen så bli bearbeidet med varme, kjemikalier og/eller elektrisk strøm for å bryte ned de molekylære kre­ ftene som holder blandingen av olje og vann sammen. Vannet trekkes ut ved hjelp av tyngdekraften. Faste stoffer blir også filtrert eller separert ut. Den «stabiliserte» oljen føres til lagringstanker på feltet, deretter gj­ ennom et samlerørsystem til tanker hvor den oppbevares for levering til raffineri. Naturgass eller flytende gas24

Ved bygging av rørled ninger anvendes anleggs- 1 maskiner med sidebom for å senke rørene ned i grøften.

solje kan trenge ytterligere bear­ beidelse og lagres adskilt fra råolje el­ ler blandet med denne, for så å bli tatt ut igjen ved raffineringen. Hvordan naturgassen utnyttes av­ henger av forekomstens beliggenhet og kostnadene forbundet med pro­ duksjonen. Hvis det ikke finnes noen rørledningsforbindelse som kan føre gassen til markedet, vil den bli ført tilbake i oljereservoaret. Når det bare produseres natur­ gass, skilles denne fra væsker og faste stoffer. Gassen blir videre behandlet

for å fjerne tunge hydrokarboner og bearbeidet for å få ut alt vann eller urenheter som hydrogensulfid eller karbondioksyd. Den rensede gassen samles opp i et samlerørsystem på feltet og transporteres via rørledninger til markedet. Flytende hyd­ rokarboner som tas ut blir destillert og viderebehandlet for bruk som brennstoff eller petrokjemisk råstoff. Rørledninger En stor del av den olje og gass som finnes i verden, føres i rørledning i en eller annen fase av transporten til markedet. Rørledninger fører råolje fra de produserende feltene til raf­ fineri, hvor den destilleres til bensin og andre produkter. Gass til forbruk går også gjennom rørledninger. Noe av råoljen føres gjennom rørled­ ninger til havneterminaler, hvor den blir lastet ombord i tankbåter som frakter den til raffineriene. Likeledes blir noe av naturgassen omdannet til flytende naturgass (LNG) som ved en

Petroleum beveger seg gjennom ledeplater i en horisontal separator hvor gass og væske skilles fra hverandre ved hjelp av tyngdekraften.

Sirkeldiagram som angir trykkforandringer i et produksjonssystem for olje og gass og som anvendes til å måle produsert volum.

Lagringstanker har flyt­ ende tak som minima­ liserer tap av hydrokar­ boner ved fordamping.

temperatur på minus 173 grader Celcius kan transporteres ved lavt trykk ombord i spesialfartøy. De fleste rørledninger varierer i størrelse fra 20 cm til 120 cm i diameter. Rørledninger legges ved at rørdelene sveises sammen og blir senket ned i en grøft som er gravd opp der hvor rørledningen skal gå. Sveisene blir røntgenundersøkt for å påvise eventuelle feil, og sveisepunktene blir påført et beskyttende lag for å forhindre rustdannelse. I en rørledning for råolje blir oljen pumpet framover ved hjelp av pum­ per stasjonert med jevne mellomrom langs ruten for rørledningen. Det vanlige er at oljen føres fra pro­ dusentens lagringstanker til en oppsamlingsstasjon drevet av et rørledningsfirma som samler opp olje fra

mange felt og fra mange operatører. Rørledningsfirmaet overtar så ans­ varet for oljen og fører den til pum­ pestasjonen på hovedledningen og videre til raffineriene. For å føre naturgass gjennom rørledning brukes kompressorer som komprimerer gassen til ca. 100 gan­ ger normalt atmosfærisk trykk. Data­ maskiner kalkulerer tetthet, temper­ atur, trykk, flythastighet og andre data, og koordinerer operasjonen av utstyret. Moderne rørledninger overvåkes av elektroniske måleapparater som kan påvise det aller minste fall i trykk som kan tyde på en lekkasje. Au­ tomatiske stengningsventiler kan ras­ kt stanse gasstransporten ved den aller minste antydning til proble­ mer. 25

Produksjonen til havs Størstedelen av produksjonen til havs skjer fra faste plattformer. Disse må være store nok til å romme en borerigg, prosesseringsutstyr, pum­ per, utstyr og dessuten boligkvarterer for oljearbeiderne. Plattformen må vare den tiden feltet er i produktsjon. Den kan være bygget med tanke på et antall brønner som kan variere fra et halvt dusin til 50 eller fler. De fleste brønner bores i retning av forhåndsbestemte punkter i reservoaret slik at man kan produsere fra en så stor del av feltet som mulig. Hvert brønnhode på plattformen er forbundet til brøn­ nen på sjøbunnen med et stort rør, et såkalt stigerør. Stigerøret er egentlig en forlengelse av foringsrøret i brøn­ nen opp til plattformsdekket og om­ gir produksjonsrørene. .Når den pro­ duserte oljen er blitt stabilisert på plattformen, føres den vanligvis gjen­ nom rørledninger på havbunnen til Bore- og produksjons­ plattform med bena fes­ tet i sjøbunnen, brukes i utvinningen av forekom­ ster til havs. Dette er en variant av en stål-jacket.

illiir iHI

terminaler på land eller til lastebøyer ute på feltet.

Plattformstrukturer Tidligere tiders produksjonsplattfor­ mer var ståldekk montert på trepillarer. Den første stålkonstruksjo­ nen, som kom i 1947, ble bygget på land og tauet ut på lektere til far­ vannene utenfor Louisiana, hvor den ble satt på plass ved hjelp av flyte­ kran. Konstruksjonen ble festet i bun­ nen med pæler som ble dunket ned gjennom styrekrager av stål på struk­ turen. Dekket og produksjonsutsty­ ret ble så installert på toppen av konstruksjonen, i god høyde over vannflaten. Denne konstruksjonen, kjent som en «steel jacket» (stålunderstell) brukes ved størsteparten av de hun­ drevis av stålplattformer som finnes i Mexicogulfen. Stålplattformer har el­ lers blitt installert i farvann med dyb­ der opp til 300meter. Plattformer tiltenkt større oljefelt i Nordsjøen må kunne tåle de strenge værforholdene der. De må videre være bygget til å ta imot store kvanta av olje, gass og vann; de må kunne bære tungt utstyr og ha boligkvar­ terer for 200-300 produksjonsar­ beidere. En type som egner seg godt er «tyngdekraftplattformen» (gravity platform) i betong. Navnet kommer av den enorme vekten som gjør at den står på havbunnen uten at pæler av noe slag vanligvis er nødvendig for å fortøye den. Den nedre delen av slik plattform, et hult fundament av store tykkveggede betongceller, bygges i tørrdokk. Etter bygging taues fun­ damentet ut til dypt vann innensk­ jærs, hvor 3 eller 4 av cellene for­ lenges til en høyde, som er avhengig av det aktuelle vanndyp hvor platt­ formen skal plasseres. Disse fungerer som plattformens ben eller skafter. Når denne konstruksjonen er ferdig, ballasters den ned i vannet til den øvre del av skaftene er helt nede ved havoverflaten. Da kan dekket lett in­ stalleres ved at det flytes inn over top­ pen på skaftene på to lektere. Platt­ formen tømmes for noe ballast slik at dekket løftes på plass på toppen av skaftene. Deretter taues plattformen

Kasselignende bore- og produksjonsplattform taues i posisjon og blir fylt med vann.

til bestemmelsesstedet til havs og blir ballastert på nytt der, slik at fun­ damentet settes mot bunnen. På fun­ damentet er det montert store «sk­ jørt» av stål. Konstruksjonens egen­ vekt driver disse «skjørtene» ned i sjøbunnen, og derved er plattformen sikret et fast fotfeste. De hule skaftene fungerer normalt som kanaler for stigerør og for kon­ sentriske rør til boreoperasjoner. Cellene i fundamentet kan i tillegg gi rom til midlertidig lagring av råolje. Alle typer «stive» plattformer er upraktiske på vanndyp som er større enn 300 meter. Et alternativ for dypere vann er en bøyelig struktur som for eksempel, «guyed tower», et smekkert ståltårn som holdes på plass av et stort antall kabler foran­ kret radialt rundt tårnet. Tunge vek­ ter lenket til kablene ligger på sjøbun­ nen et stykke unna, og disse vektene holder kablene stramme under rolige værforhold. Ved bølgegang løftes vektene, slik at tårnet kan svaie litt, og demper derved bølgevirkningen. Undervannsinstallasjoner På noen oljefelt vil det ikke være økonomisk forsvarlig å investere i en plattform. Hvis f.eks. mengdene av olje eller gass er for små til å rett­ ferdiggjøre investering i en plattform, kan operatøren velge et undersjøisk produksjonssystem for å få oljen utvunnet. Ved disse systemene in­ Rørledninger til havs kan legges på dypt vann. Rørdelene sveises sam­ men ombord i en leggelekter, og etter hvert som lekteren beveger seg framover glir det ferdige røret ned i sjøen via støttebommen som stikker ut fra akterenden på fartøyet.

stalleres ventiltreet og annet brønnhodeustyr på havbunnen, og tilkob­ les rørledninger som kan transpor­ tere oljen eller gassen enten til land, til en plattform i nærheten, eller til et fartøy eller en lagringsbøye i om­ rådet. Dykkere kan brukes for å foreta de nødvendige tilkoblinger. Når brønnhodet står på havbunnen må dykkerne bruke pusteutstyr, og de må da akklimateres i trykk-kammer både før og etter dykkingen. For utstyr som ligger på så store vanndyp at dykkerne ikke kan gå ned, er man i ferd med å utvikle fjernstyrt utsyr som muliggjør installering og vedlikehold av anlegg på bunnen uten bruk av dykkere. Et mindre vanlig alternativ til at brønnhodene monteres i det våte element, er å lukke brønnhodet inne i et lufttett kammer på havbun­ nen. Dykkerne senkes da ned i dykkerklokke og kan arbeide ved brønnhodet i normalt atmosfærisk trykk. Rørledninger til havs Idag kan svære, halvt nedsenkbare lektere legge rør som er opp til 90 cm i diameter på dypt vann. 15 meter lengder av rør belagt med betong stables ombord i lekteren, som flytter seg langs rørledningsruten ved å trekke seg selv framover etter sine ankerkjettinger. Hjelpefartøy flytter ankerne forover med visse mellom­ rom. Etterhvert som lekteren flytter seg, blir nye lengder av rør sveiset på ved et kontinuerlig samlebånd som vanligvis skrår nedover midtskips på lekteren. Røret trekkes forbi sveiseog kontrollstasjoner, og en siste stas­ jon hvor et belegg påføres skjøtene mellom betongen. Deretter trekkes røret videre ut på en bom-lignende konstruksjon som stikker ut fra akterenden på lekteren, og som støtter røret når det går ned i sjøen. Rørled­ ningen får en svak S-form under leggingen og tar gjerne bunnen 700800 meter bak lekteren.

27

■M SHI

Uutforskede omrader o tredjedeler av all den olje og gass som er oppdaget til dags dato befinner seg fremdeles i jorden. Prognosene tyder på at over en tredjedel av den olje og gass som verden trenger i år 2000; gjenstår å finne. I det store og hele kan man si at de forekomstene som er lettest å opp­ dage er funnet. For å kunne finne betydelige nye reserver, må oljeindu­ strien utvide letingen til nye, hittil uut­ forskede områder, hvor økonomisk drivverdige funn av olje eller gass er tenkbare. Dette vil i mange tilfelle kreve teknologiske framskritt. For eksempel har nytt og svært følsomt seismisk utstyr ført til fornyet interesse for en del områder, og bid­ ratt til at viktige funn er blitt gjort i slike områder. Et eksempel er områ-

T

der i Rocky Mountains, hvor ekstremt komplekse formasjoner lenge um­ uliggjorde seismiske fortolkninger av lagene. I verdensmålestokk var det i 1970 bare 1 av 70 lete-brønner som førte til betydelige olje-eller gassfunn. Idag er dette forholdet blitt forbedret til 1 av 50, takket være de framskritt som er gjort innenfor seismisk tek­ nologi. Antall funn har også økt, men det må bores stadig dypere inn i jorda for å treffe på forekomster. Den dypeste brønnen man kjente til i 1982 var i Anadarko-bassenget i Oklahoma. Den ble boret ned til 10.000 meter. Dypere brønner krever tyngre utstyr og byr på problemer som høye tem­ peraturer og trykk - ofte kombinert med at det finnes hydrogensulfid; en giftig, etsende gass som gjør vanlige stålrør sprø og derved ubrukelige un­ der forhold med høyt trykk. Boreoperasjoner til store dyp kunne nep­ pe gjennomføres uten de spesielle stål-legeringene som er blitt utviklet i løpet av de siste 10 til 15 år.

Eksempler på diamantkroner for boring gjen­ nom formasjoner av varierende hardhet.

Borekronen er også blitt gjenstand for forbedringer. En ny modell hvor kunstige diamanter er festet til bolter av wolframkarbid, borer mye hur­ tigere enn konvensjonelle borekroner i myke og middels harde berg­ arter. Utstyr som kan foreta målinger un­ En rekke spesielle ins­ trumenter til vedlikehold av undersjøiske brønner pumpes ned igjennom hydrauliske ledninger. Profilen på instrument­ ene gjør at de fester seg akkurat på det rette sted i brønnen.

30

der boring (MWD) og som skal kunne gi fortløpende informasjoner om forholdene nede i borehullet, er også under utvikling. MWD-utstyret som monteres på borestrengen ovenfor kronen, foretar målinger mens bor­ ingen pågår og sender dataene opp til overflaten i form av kodede støtimpulser overført gjennom slamsøylen. I 1970 var den maksimale vanndyb­ den for en brønn til havs 500 meter. Denne rekorden er senere blitt slått mange ganger. Boreskip kan nå bore brønner på nesten 2.000 meters vanndyp. Funn som befinner seg på slike dybder, er utenfor rekkevidde for de produksjonsplattformer som er kons­ truert til nå. Det er også for dypt til at dykkere skal kunne gå ned og foreta klargjøring. Men det er ennå mul­ igheter for at teknologien kan kom­ me ajour med funn av olje og gass på slike dyp. Det første kommersielle undersjøiske produksjonssystemet (i motsetning til forsøkssystemer) ble nylig installert i Nordsjøen. Systemet består i hovedsak av en rekke rør, ventiler og kontrollsystemer montert i en stålramme. Enheten kontrollerer oljeproduserende brønner som er boret gjennom åpninger i systemets fundament, og også satelitt-brønner andre steder på havbunnen. For å kunne gjennomføre service og ved­ likehold på disse brønnene har man utviklet «through flowline» metoden, som går ut på å pumpe spesial­ verktøy til undersjøiske brønner gjen­ nom rørledninger fra en plattform som ligger flere kilometer unna. An­ dre komponenter som ventiler og kontrollmoduler, vedlikeholdes av en spesialkonstruert, robotlignende, fj­ ernstyrt vedlikeholdsenhet. Til havs i Arktis trengs det store mengder grus for å bygge øyer sterke nok til å kunne motså de knusende kreftene til den bevegelige havisen. Konstruksjon av konvensjonelle gru-

Produksjons plattform

ventiler på produksjonsmamfoldet

stasjon for ballastventil

Kontrollrør

TFL -rør

kontrollrør

«Nøkkel profil

ventiltre på installa­ sjonen Oppdriftstanker

9

^ P s3S

Kontrollmodul

8” rør

Vognspor for fjernstyrt vedlikeholdssystem

5 rør

serte oljen blir sendt via rørledninger til en platt­ form, og verktøy som kan RammestrukturEt undersjøisk produk­ gå gjennom forbindelssjonssystem som kalles esledninger, pumpes UMC (Underwater Mani- ned fra plattformen til fold Center), og som nå brønnen via undervannser installert i Nordsjøen, senteret. Rørledninger kontrollerer produksjo­ og kontrolledninger er nen av brønner boret forbundet ved de lave stgjennom åpninger i ins­ øtteanordningene som tallasjonen (som kalles er montert på installa­ template) og satelitt- sjonen. Det sentrale brønner andre steder på manifoldområdet inne­ sjøbunnen. Den produ- holder ventiler og rør 8” rør

som oljen, vann som skal sprøytes inn eller TFL (through flowline-tools) ledes gjennom. Det finn­ es dessuten et spor for plasseringen av det fjernstyrte vedlikeholdssystemet (RMS) - en robotlignende innretning som senkes fra en servicebåt for å skifte ut ventiler og kontrollmoduler som trenger ved­ likehold. Det store bildet viser de 13 rammeåpningene som gir rom til ni brønner, to enheter for kjemisk innsprøyting og to enheter for hydraul­ isk væskeinnsprøyting.

søyer blir svært vanskelig i slike far­ vann når dybden blir mer enn 20 til 30 meter. Oljeindustrien arbeider med å redusere disse problemene ved å lukke løsmassene inne i kjem­ pemessige kasser eller rammer av stål. Et alternativ til bygging av øyer er å bygge konstruksjoner tilpasset et arktisk miljø som kan flyttes fra et borested til et annet. Det arbeides også med å utvikle det utstyr som er nødvendig for å produsere i full skala i områder med pakkis. På tegnebor­ det finnes enorme produksjonsplatt­ former i stål eller betong som har en konisk form ved vannlinjen slik at is­ kreftene dempes, og luftpute-fartøy som kan bevege seg over både vann og pakkis. Dette er bare noen få av de ut­ viklingsprosjekt som nå er i ferd med totalt å forandre lete-og produks­ jonsteknologien. Oppstrøms-aktivitetene er kommet et langt stykke videre siden Edwin Drake boret den første oljebrønnen for mer enn 120 år siden. Men likevel; leting etter olje og gass dreier seg om noe langt mer enn avansert ingeniørkunst og utvikl­ ing av avansert utstyr. En berømt oppdagelsesreisende ved navn Wallace Pratt skal engang ha sagt: «Petroleum is found in the minds of men». Med det mente han at letingen etter olje og gass er noe som byr på nesten uanede muligheter for den menneskelige fantasi. Menne­ skelig pågangsmot og idérikdom har her et potensiale som går langt utover økonomenes prognoser eller tekn­ ikkens forutsigbare framskritt. Det er all grunn til å anta at de mest utfor­ drende og spennende år i oppstrøms-aktivitetene hører framtiden til.

31