INNFØRING I GEOLOGI Geologi er læren om jordens opprinnelse, oppbygging og endring. Geofagene setter oss i stand til å forstå hvordan jorden har utviklet seg gjennom 4,5 milliarder år. Kunnskap innen geofagene er helt nødvendig for å utnytte de rike naturressursene under havbunnen utenfor kysten vår. 1
2
INNHOLD Jordens dannelse og oppbygging 5 Platebevegelser 5 Dannelsen av norsk kontinentalsokkel 5 Fossiler 6 Jordskarpa sprakk opp 7 Jordplater 7 Fra studier til jobb 8 Jordas tidsepoker 9 Bergarter 11 Sandsteinsreservoar fra Nordsjøen 12 Student med tro på fremtiden 13 Dannelse av olje- og gass 15 Feller 16 Reservoaregenskaper 17 Klokt og spennende valg 17 Leting etter olje og gass 19 Geofysiske undersøkelser 19 Seismiske undersøkelser 21 Leteboring og brønnkontroll 21 Boreslam og borekaks 23 Logging 23 Testing 23 Utbygging og produksjon 23 Fra lærerstudiet til geologi 24 Geologisk ordliste 25 Hvordan bli geolog? 26 3
4
JORDENS DANNELSE OG OPPBYGGING Kontinentene beveger seg på jordoverflaten med noen centimeter i året og skaper mektige fjellkjeder når de kolliderer. Leire kan avsettes med en millimeter per 1000 år på havbunnen og likevel danne tykke lag. Planter og dyr utvikler seg langsomt, men vi ser av fossilene at det har skjedd dramatiske endringer. Jorda ble dannet for omtrent 4,6 milliarder år siden. Vi kan bestemme alderen til forskjellige bergarter rundt i verden, på grunnlag av kunnskap om radioaktiv nedbrytning av forskjellige grunnstoffer og det vi vet om om fossiler. Platebevegelser Jorda kan deles inn i tre soner: skorpa, mantelen og kjernen. De tre sonene har ulikt trykk, temperatur og kjemisk sammensetning. Jordskorpa er den ytre delen av det solide skallet som kalles litosfæren (0 70 km). Astenosfæren (70 250 km) er en delvis smeltet sone. På grunn av de store variasjonene i trykk og temperatur er det store bevegelser i det indre av jorda. Disse bevegelsene fører til havbunnsspredning og får kontinentene til å bevege seg. Dannelsen av norsk kontinentalsokkel De store kontinentene beveger seg på jordskorpa. For rundt 400 millioner år siden (i silurtiden) ble store deler av den mektige fjellkjeden man finner i Norge dannet, da de amerikanske og de skandinaviske landområdene kolliderte. Jordskorpa 0-70km Mantel 70-2900 km Kjerne 2900-9700 km 5
FOSSILER Fossiler er bevarte rester av dyr og planter. De er vanligvis dannet av kalk eller andre mineraler. De fleste fossiler er dannet ved at døde dyr er blitt raskt tildekket, slik at råtnings- og nedbrytningsprosessene er blitt stoppet. Fossiler er vanligst i marin kalk- og leirstein. Fossilene varierer i alder fra mer enn 3 milliarder år til noen tusen år. Vitenskapen om fossiler kalles paleontologi. Fossiler er viktige for å forstå utviklingen av planteog dyrearter, og avslører tidligere tiders klimatiske forhold. Fossiler har stor betydning når det gjelder aldersbestemmelsen av geologiske lag, og kan gi informasjon om miljøet for avsetning av sedimentære lag. Fossiler finnes i relativt store mengder i Osloområdet. Alderen på disse fossilene varierer fra 545 millioner år til 420 millioner år. Utenfor Osloområdet består den norske fjellgrunnen hovedsakelig av bergarter hvor det sjelden finnes fossiler. I de sedimentære lagene på norsk sokkel er det mye fossiler. I forbindelse med boring og kjernetaking blir mikrofossiler studert. De mest vanlige typene kalles foraminiferer, men også pollenkorn blir benyttet til aldersdatering og klimatiske studier. Rester av alger og mikroorganismer er hovedbestanddelen i kildebergarter. 6
Jordskorpa sprakk opp Etter denne tiden begynte kontinentene å bevege seg fra hverandre. I den første fasen sprakk jordskorpa opp og sank inn en rekke steder, før den store spredningssonen man i dag finner midt i Atlanterhavet (og som Island er en del av) ble dannet. I dag beveger de to kontinentene seg fra hverandre med flere centimeter per år. I den tidlige spredningsfasen (Juratiden) sank Nordsjøen, Norskehavet og deler av Barentshavet inn. Dette førte til at store elver bygde deltaer, slik vi i dag ser Mississippi bygge sitt delta i Mexicogolfen. Det største deltaet kalles Brentdeltaet, og det utgjør hovedreservoaret på Gullfaksfeltet, Osebergfeltet, Statfjordfeltet og en rekke oljefelt på britisk side. Tilsvarende deltaer ble dannet i Norskehavet og Barentshavet, og reservoarene for felt som Åsgard, Heidrun, Norne og Snøhvit består også av deltaavsetninger. Etter at området fortsatte å synke inn, ble disse deltaene begravd hovedsakelig av leirstein, og sanden ble fastere, det som nå kalles sandstein. Det kan være opptil 30 prosent olje i denne sandsteinen. Den midtatlantiske spredningsryggen. kontinentene til å bevege seg. Det geologiske faguttrykket for denne prosessen er platetektonikk. Gjennom hele jordas historie har jordskorpa vært i konstant bevegelse. Kontinentene har beveget seg i forhold til hverandre og fjellkjeder er blitt dannet. Når disse platene skurer mot hverandre, eller brytes ved at en plate trykkes under naboplaten eller sprekker på annen måte, kan energi frigis i et jordskjelv. JORDPLATER jorda - et lappeteppe Jordskorpen er et lappeteppe av jordplater som beveger seg på det flytende laget innenfor. På grunn av de store variasjonene i trykk og temperatur er det strømmer i det indre av jorda. Disse strømmene er drivkreftene som forårsaker havbunnsspredning og får Det finnes forskjellige typer grenser mellom jordplatene. Ved konstruktiv grense beveger platene seg bort fra hverandre, og ny skorpe dannes imellom. Hvis derimot platene støter inn i hverandre har vi en destruktiv grense. I eksempelet nedenfor blir den ene platen presset under den andre og vi får en dyphavsgrøft. 7
Fra studier til jobb Ida-Beate Mølmesdal angrer ikke på at hun valgte å studere geologi. Det bar rett fra studier til fast jobb. Det hele var litt tilfeldig hva jeg begynte å studere. Jeg hadde 100 ting jeg ville begynne på. Til slutt var det geologi som fristet mest fordi jeg liker å vite hvordan jordkloden har utviklet seg. Jordkloden har ikke alltid sett ut slik som den gjør i dag. Den har hatt andre fjell, andre dyrearter og et annerledes klima. Dette er noe av de tingene en kan lære mer om ved å studere geologi, forteller Ida-Beate. Dannelsen av olje og gass Det at man i dag finner olje i Nordsjøen er i seg selv ganske interessant. Etter å ha studert geologi, tenker jeg ikke bare på at landet Norge tjener penger på oljen, men at det er forskjellige lag på havbunnen som gjør at oljen blir dannet og ikke minst holder seg i jorda, slik at vi kan hente den ut, sier hun. 8
JORDAS TIDSEPOKER alger, marker bakterier svamper PREKAMBRIUM Tiden fra jordens dannelse til for ca. 545 mill. år siden. De første levende organismer fremstår i form av alger og bakterier. Mot slutten av prekambrium dukker sopp, maneter, marker og svamper opp. Tidlig i perioden var luften fri for oksygen. Gjennom fotosyntese hos alger, ble oksygen produsert. For 600 400 millioner år siden ble oksygennivået vi har i dag oppnådd. mesosaurus dimetrodon bregne PERM 299 251 mill. år. Krypdyrene dominerer landområdene i perm. Rovøgler som dimetroden hersker på land. De første nåletrærne utvikles, og bregneskoger dekker store landområder. trilobitt blekksprut brachiopod KAMBRIUM 542 488 mill. år. Tidlig i kambrium begynner enkelte virvelløse dyr å utvikle et fast, ytre skjelett. De vanligste dyrene er trilobittene, en type ledd-dyr som ikke eksisterer i dag. I kambrium finner vi også snegler, svamper, sjøanemoner og leddormer ulike dem vi finner på jorden i dag. De første virveldyrene primitive fisk oppsto i kambrium. ornithosuchus ichthyosaurus cynognathus TRIAS 251 200 mill. år. Stadig flere krypdyr utvikler seg i triasperioden. På land er øgler og andre krypdyr dominerende, og i havet dukker fiskeformede rovøgler, ichthyosaurer, opp. Bregnetrær som var vanlige i perm og karbon, blir sjeldnere, samtidig som bartrær og cycaspalmer sprer seg. Dinosaurene oppstod midt i denne perioden. De tidligste pattedyrene utviklet seg mot slutten av trias. Oljefelt i bl.a. Algerie og Alaska har sitt utspring i avleiringer fra triasperioden. Det samme har Snorre-feltet på norsk sokkel. blekksprut brachiopod, graptolitt ORDOVICIUM 488 444 mill. år. Dyre- og plantelivet i havet er svært mangfoldig i ordovicium. En type blekksprut, orthoceren, dukker opp og blir utbredt i alle hav. Det kanskje mest interessante i ordovicium er fremveksten av flere typer urfisk. Et mangfold av koraller utvikles, og graptolitter, som er et slags planktondyr, er typisk for livet i ordovicium. I Norge finnes jern og kopperforekomster som ble dannet i denne perioden. archaeopteryx dimorphodon apatosaurus JURA 200 146 mill. år. Dinosaurene er de dominerende krypdyrene, blant dem apatosurus, det største landdyr vi kjenner. Den første fuglen, archaeopteryx, har utviklet vinger med fjær, men bevarer mange av øglenes kjennetegn som for eksempel tenner i kjeften. Ula, Statfjord, Gullfaks og Troll er dannet i bergarter fra jura. trilobitt korall sjøskorpion SILUR 444 416 mill. år. Det viktigste som skjer i silur, er at plantene begynner erobringen av landjorda. Gradvis utvikler planter, som opprinnelig vokste i tidevannsbeltet, seg til helt å vokse på land. Koraller, sjøliljer og brachiopoder er vanlige i havet. pterodactyl tyrannosaurus stegosaurus KRITT 143 66 mill. år. Mange av fiskeartene i denne perioden er nært beslektet med vår tids fisker. Etter å ha dominert livet på landjorden i 150 millioner år, dør dinosaurene ut i slutten av kritt, og pattedyrene får gradvis større betydning. Blomsterplanter utvikles og har siden dominert blomsterverdenen. Kanskje som et resultat av dette, utvikles et mangfold av insekter. Ekofisk-feltet er dannet i kritt. kvastfinnefisk panserhai ammonoide DEVON 416 359 mill. år. Landplanter er vanlige i devon. De første er små, senere oppstår busker og trær. De første virveldyrene utvikler seg. Haityper på opptil seks meter blir til, og forløperne for dagens fisk, panserfisk, blir mer vanlig. De første landvirveldyr er amfibier som utvikler seg fra kvastfinnefisken mot slutten av perioden.. Insekter sprer seg i skogene. På Bjørnøya er det gjort funn av kull som er dannet av planterester fra devonperioden. kjempehai patriofeli diatryma TERTIÆR 66 1,8 mill. år. Pattedyrene utvikles videre. Forløperne til dagens elefant, gris og ku dukker opp. De fleste fiskearter utvikler seg slik vi kjenner dem. Mildt og fuktig klima i Europa og Nord-Amerika stimulerer utviklingen av løvtrær som lønn, eik og poppel. Menneskeapene utvikles mot slutten av perioden. På Svaldbard tas det ut kull som er dannet av planterester fra tertiær. I Nordsjøen er Cod og Frigg dannet i berglag fra tertiær. ichthyostega øyenstikker bregnetre KARBON 359 299 mill. år. I karbon er det rikelig med næring for planteetere, og dyrelivet på land skyter fart. Amfibiene er viktige, men nå dukker også krypdyr opp. Insekter dominerer luften, og øyenstikkere med vingespenn på opptil 70 cm. forekommer. På grunt vann finnes brachiopoder, svamper og koraller. Kullforekomstene i England og Tyskland stammer fra karbon, og de store gassforekomstene i Nederland, Groningenfeltet, har sin opprinnelse i perioden. hulebjørn mammut menneske KVARTÆR 1,8 mill. år til i dag. I kvartær utvikler dyrelivet seg til det vi kjenner i dag. Store variasjoner i klima fører til veksling mellom varme perioder og perioder med istid. Menneskets forløpere dukker opp for ca. 500 000 år siden. Det moderne mennesket trer frem for ca. 150 000 år siden og kom til Europa for rundt 35 000 år siden 9
10
BERGARTER Gjennom hele jordas historie har jordskorpa vært i konstant bevegelse. Kontinentene har beveget seg i forhold til hverandre, og fjellkjeder og bassenger er blitt dannet. Den stadige bevegelsen fører til at det blir dannet en rekke forskjellige bergarter. En bergart består av ett eller flere mineraler. Bergarter blir klassifisert ut fra dannelsesmåten, opptreden, mineralsammensetning, tekstur (form og størrelse på mineralkornene) og kjemisk sammensetning. Bergarter med lik kjemisk sammensetning kan ha svært forskjellig mineralsammensetning og derfor forskjellige fysiske egenskaper. Hovedinndelingen av bergarter er basert på dannelsesmåten: Magmatiske bergarter er dannet ved størkning av lava på overflaten eller magma dypt nede i jordskorpa. Metamorfe bergarter er dannet ved omdanning av andre bergarter ved økt trykk og/eller temperatur. Sedimentære bergarter består av omarbeidet materiale, som sand og leire, som er avsatt i vann eller på landjorda. Sedimentære bergarter er en forutsetning for at det kan danne seg olje- og gassansamlinger. Opphavsmaterialet til sedimenter og sedimentære bergarter er eldre bergarter som er forvitret mekanisk eller kjemisk. På grunn av platebevegelser og kollisjoner vil det i forskjellige områder bli dannet oppløftede områder som blir utsatt for vær og vind, og som derfor blir raskt erodert. Det eroderte materialet kan bli transportert til lavereliggende områder, bassenger, ved hjelp av elver, vind eller utrasing og avsetter seg i tykke lag av sedimenter. Disse avsetningene kan herde og danne sedimentære bergarter. De fleste sedimentære bergarter består av grus, sand og leire, men man kan også finne salt fra inndamping og kalkrester etter døde dyr. Den geologiske lagdelingen er i stor grad påvirket av lokale og regionale svingninger i havnivået og av tilførselen av sedimenter. Ved å studere hvordan sedimenter og sedimentære lagrekker avsettes, kan man ved hjelp av data fra borehull gjenskape historien flere kilometer nede i havbunnen. Sedimentene kan kategoriseres etter kornstørrelsen: leire, silt, sand, grus, stein og blokk, eller etter avsetningsmåten. Avhengig av den energien som var til stede ved avsetningen, vil man ofte finne innslag av mer enn én komponent, men sjelden så mye som tre. Når dette materialet herder, blir det dannet leirstein/skifer, sandstein og konglomerat. Sedimenter danner kilde-, tak- og reservoarbergarter, og det er avgjørende viktig å kunne skille mellom dem i forbindelse med leting og produksjon av petroleum. 11
Sandsteinsreservoar fra Nordsjøen Kjerneprøver er viktig for å vurdere bergartens egenskaper som kilde-, reservoar- og takbergart. Kjerneboring er kostbart fordi man må skifte utstyr etter 10 30 meter for å kutte en ny kjerne. Skifer Skifer som ble avsatt i dypt vann. Fordi den er tett, fungerer skiferen som en kappebergart og hindrer petroleum i å vandre videre oppover i bergartene. Denne skiferen inneholder 3 10 % organisk materiale og er dermed også en kildebergart for petroleum. Sandstein Sandstein avsatt i en elv. Sedimentstrukturene er et resultat av sedimenttransport som over lang tid har bygget opp sandbanker på elvebunnen. Sandstein av denne typen kan være meget porøs og er derfor ofte en god reservoarbergart. I flere av petroleumsfellene i Nordsjøen finner vi en rekke elveavsetninger over hverandre. Tykkelsen på slike formasjoner kan bli flere hundre meter. Kull Kull blir dannet ved at planterester utsettes for høyt trykk og høy temperatur. Kull kan være en kildebergart for gass. Sandstein Sandstein med tynne lag av skifer. Denne sandsteinen er avsatt i et elvedelta. På overflaten av en sandbanke har det vokst planter. Røttene sees som små mørke streker i sandsteinen. Denne typen sandstein kan være en dårlig reservoarbergart, fordi leirpartikler fyller opp hulrommene i sandsteinen slik at porøsiteten og permeabiliteten blir lav. Sandstein Sandstein avsatt under marine forhold. Strukturene i steinen er dannet av bølger og tidevann som har laget små rygger i sanden på havbunnen. Denne typen sandsteinslag har vanligvis stor utbredelse og tykkelse. Den har god porøsitet og er derfor en god reservoarbergart. 12
Student med tro på fremtiden Atle Jørgen har alltid vært interessert i natur og landskap, og vært meget fascinert av våre landskapsformer. Nysgjerrigheten har vært drivkraften til å lære om hvorfor og hvordan jorden utvikler seg, og hvorfor den ser ut akkurat slik den gjør i dag. God blanding av teori og praksis Det beste med å studere geologi er at det både er teoretisk og praktisk. Teoretiske forelesninger kombineres med praktiske øvelser som gir deg økt forståelse for faget. Og det artigste av alt; feltkurs! Som geologistudent har jeg hatt en enestående mulighet til å være mye i naturen og studere geologien i praksis. Jeg har vært privilegert som har fått reise mye i studietiden, for eksempel til Finse, Oslo, Hellas, Spania, Italia og USA! Dette har helt klart gjort studentene til en godt sammensveiset gjeng, sier Atle Jørgen. Ønsker seg inn i oljebransjen Bachelorstudiet inneholder grunnleggende fag innen de fleste hovedretninger i geologi, som sedimentologi, strukturgeologi og kvartærgeologi. I tillegg har jeg tatt noen realfag, som matematikk og kjemi. I mastergraden har jeg hatt fordypning i petroleumsgeologi, som er rettet mot oljebransjen. Dette er et utrolig spennende fagfelt, og jeg ser frem til å være en del av denne bransjen etter endt studie, sier han. Et hav av muligheter Det er et hav av muligheter som geolog, mange spennende oppgaver og muligheter; både nasjonalt og internasjonalt. Jeg har stor tro på fremtiden, og ser frem til utfordrende oppgaver i årene som kommer! 13
14
DANNELSE AV OLJE OG GASS Det blir dannet store mengder organisk materiale på jordas overflate, spesielt i havområdene. Det meste av dette materialet blir brutt ned, men deler av det blir begravd sammen med slam og leire. I havområder hvor det er lite tilførsel av oksygen, kan større mengder organisk materiale bli bevart. Slik var det på norsk sokkel i slutten av Juratiden. Slik organisk rik leirstein kalles kildebergart. Når kildebergarten blir begravd, øker temperaturen med rundt 25 grader per kilometer. Samtidig øker trykket. Prosessen med økt trykk og temperatur fører til at det blir dannet olje og gass, som blir presset ut av leirsteinen og inn i nærliggende reservoarbergarter, hvor den erstatter det vannet som var der fra avsetningen. Oljen blir dannet mellom 60 og 120 grader. Hvis temperaturen blir høyere dannes hovedsakelig gass. Hvis temperaturen overstiger 250 grader, «brenner» hydrokarbonene opp. Hvis kildebergarten er kull, dannes det hovedsakelig gass. De mest vanlige reservoarbergartene består av sand som opprinnelig ble avsatt i et delta eller et strandmiljø. Mellom de enkelte sandkornene er det små porerom fylt med vann. Dette kalles porøsitet. Hvis porøsiteten er høyere enn rundt 10 prosent, kalles sandsteinen reservoarbergart. De ørsmå porene er ofte bundet sammen av mikroskopiske kanaler. Hvis bergarten er svært porøs (20 30 prosent), kan den lagre store mengder olje og gass i porene. Permeabiliteten forteller hvor lett olje, gass og vann kan flyte gjennom forbindelseskanalene i en porøs bergart. Fordi hydrokarboner (olje og gass) er lettere enn vann, vil de bevege seg oppover i en porøs bergart som inneholder vann. Hydrokarbonene vil reise gjennom porer og tynne kanaler i retning av overflaten. Vandringen til olje og gass (migrasjon) skjer over tusener av år og kan strekke seg over flere mil. Petroleum vandrer altså opp gjennom porøse, vannfylte berglag, helt til den blir stoppet av tette lag. Et slikt lag kalles takbergart eller forseglingsbergart. Den mest vanlige takbergarten er leirstein. Mye av oljen og gassen som dannes, vil lekke ut til overflaten uten å bli stoppet av tette lag. Hvis det finnes kilde-, reservoar- og takbergarter, er forutsetningene til stede for at det kan være olje- og gassansamlinger. Imidlertid er det viktig at reservoarbergarten har en form som gjør at oljen samler seg. Dette kalles en felle. 15 15
FELLER Strukturelle feller er dannet ved at jordskorpa har beveget seg og dannet folder (a), eller ved at jordskorpa har beveget seg langs en forkastning, slik at porøse og tette bergarter er blitt liggende mot hverandre (b). Lagdelte feller er dannet ved at porøse lag er avsatt ved siden av tette lag (c). De mektige oljefeltene Statfjord, Oseberg, Gullfaks, Snorre, Åsgard og Heidrun er strukturelle forkastningsfeller. a) Strukturell felle b) Strukturell felle c) Lagdelt felle d) Kombinasjon av strukturell- og lagdelt felle Saltstokk Kalkstein Olje Fin sandstein Leifskifer Grov sandstein 16
RESERVOAREGENSKAPER Et reservoar bør være slik at man kan produsere fort og enkelt. Jo bedre gjennomstrømning reservoarbergarten har, desto lettere strømmer oljen og gassen ut av reservoaret. Mellom kornene i sedimentære bergarter finnes små hulrom som kalles porerom. Noen sedimentlag som f.eks. sandstein har relativt stor mengde porerom. Vi kaller slike sedimentlag reservoarbergarter fordi de har evnen til å lagre væsker eller gasser mellom sedimentkornene. I Nordsjøen finner vi de beste sandsteinsreservoarene i lag av Midt Jurassisk til Trias alder (160-200 millioner år siden) og i lag fra Paleocen til tidlig Eocen perioden, som var for 65 til 50 millioner år siden. En annen viktig reservoarbergart finnes i Ekofiskområdet sør i Nordsjøen, og er i en oppsprukket finkornig kalkbergart av kritt. Denne bergarten er avsatt i den geologiske perioden Kritt, som var for 65-70 millioner år siden, og er vanligvis ikke et reservoar, da de små porerommene ikke henger sammen. I Ekofisk-området har det vært folding av lagene og den harde krittbergarten er gjennomsatt av store og små sprekker som holdes åpne av trykket. Disse sprekkene gir både ekstra porøsitet og effektive strømningsveier for oljen i reservoaret. I de beste reservoarene av sandstein er opp til 1/3 av bergartsvolumet porøsitet. Porerommet er da omtrent like stort som rommet mellom potetene som fylles med vann under potetkoking. Ved økt overleiring avtar porevolumet ved at sedimentkornene kittes tettere sammen i en prosess som kalles kompaksjon. Samtidig som bergarten begraves dypere foregår også kjemisk utfelling (sementering) som ytterligere reduserer porerommet. For å ha et godt reservoar er det viktig med god porøsitet, men likeså viktig er det at hydrokarboner og vann kan bevege seg lett gjennom bergarten. Gjennomstrømningsegenskapen kalles permeabilitet og bestemmes oftest av de trangeste passasjene mellom sedimentkornene, porehalsene. Geologistudier kan vise seg å være et klokt valg med tanke på fremtidige jobbmuligheter, men det var ikke det som var avgjørende for denne master studenten. Klokt og spennende valg Med en bachelorgrad fra universitetet i Bergen i lommen, valgte Ingunn å ta fatt på en master i geologi med fordypning i petroleum ved NTNU. Jeg har alltid vært fasinert av naturen og er vokst opp på landet, det har kanskje hatt noe å si. Jeg ville velge et yrke hvor interessen kom først. Geologi ble derfor valget, sier Ingunn. Det er et ganske langt studium, men det er en del reising eller feltkurs underveis som gjør det til et veldig kjekt studie. Så det er absolutt å anbefale! 17
Seismisk fartøy sleper luftkanoner på leting etter olje- og gassforekomster 18 18 18
LETING ETTER OLJE OG GASS Oljeleting er en komplisert oppgave der eksperter fra mange forskjellige fagområder samarbeider. Avanserte geofysiske data og geologiske modeller er nødvendig for å skaffe best mulig kunnskap om interessante leteområder. All leting i Norge skjer til havs. Første fase i letearbeidet er å lage geofysiske og geologiske kart over området. Disse kartene baserer seg på seismikk og kunnskap om sedimenter og fossiler. Hvis forutsetningene for dannelse av olje og gass er til stede og man kan identifisere en felle på grunnlag av seismiske data, kalles dette et prospekt. Det er bare boring som med sikkerhet kan avgjøre om det finnes olje eller gass i et prospekt. Sannsynligheten for å gjøre funn varierer, men er i gjennomsnitt på rundt 20 prosent. Geofysiske undersøkelser Geofysiske undersøkelser er studier og målinger av jordoverflaten i leteområdet. Undersøkelsene omfatter målinger av jordas tyngdekraft og magnetiske felt. Den viktigste geofysiske undersøkelsesmetoden er seismikk. Slike målinger gjennomføres både på land, fra fly og fra båt. 19 19
20 Ved hjelp av avanserte datasystemer tolker geologene de seismiske dataene
Seismiske undersøkelser Ved seismiske målinger registrerer man hvordan lydbølger forplanter seg og reflekteres nedover i jordskorpa. Når seismiske undersøkelser gjennomføres til havs, lager en luftkanon, som blir slept etter et seismisk fartøy, lydbølger som forplanter seg fra havoverflaten ned til havbunnen og videre nedover i berglagene. Lydbølgene forplanter seg med ulik hastighet i ulike bergarter. Dermed kan geologene og geofysikerne skille de forskjellige bergartene fra hverandre. All informasjon om hvor lang tid lydbølgene bruker gjennom jordskorpa blir lagret og senere bearbeidet ved hjelp av kraftige datamaskiner. Arbeidet er omfattende og kan ta flere måneder. Datamaskinene setter sammen et bilde av berglagene (seismiske seksjoner), og ved hjelp av dem kartlegger geologene hvilke bergarter som finnes i leteområdet, og hvordan de ligger i dypet. Leteboring og brønnkontroll Vi skiller mellom leteboring og produksjonsboring. En letebrønn er den første brønnen som bores i et leteområde. Et langt rør med en borekrone i enden dreies rundt slik at boret arbeider seg ned gjennom berglagene på havbunnen. Borekronen og røret utgjør borestrengen. Til den nederste delen av borestrengen brukes spesielle vektrør som gir den ekstra tyngden (50 70 tonn) som trengs for at boret skal trenge nedover i lagrekken. Etter hvert som borekronen arbeider seg nedover, må borestrengen forlenges. Rørlengder heises opp i boretårnet og kobles til enden av strengen. Det er også utviklet spesielle motorer som er plassert på borestrengen rett bak kronen, og Ut i fra seismiske bilder som dette, kan geologer avgjøre om det er vits å bore etter olje og gass i området. som drives ved at man pumper boreslam gjennom borestrengen. Motorer er særlig egnet når man skal retningsbore og bore i harde lag. Fra plattformen ute i havet eller et kontrollrom på land kan borekronen styres med millimeterpresisjon flere tusen meter under havbunnen. Oljeselskapene starter å bore et hull med store borekroner (75 90 cm i diameter). Senere skifter man til mindre og mindre borekroner jo lenger ned det bores. De minste er 15 cm i diameter. Når det skal skiftes til en mindre borekrone, blir hele borestrengen trukket opp. Selve borehullet blir foret 21
FREMTIDENS LETEMETODE? Det koster gjerne 50-100.000 kroner i timen å bore en brønn. Derfor blir det hele tiden arbeidet for å utvikle ny og mer effektiv teknologi. Stavangerfirmaet Badger Explorer har utviklet en helt ny måte å lete etter olje og gass. Oversatt blir firmanavnet en grevling som utforsker - altså en som graver etter olje og gass i undergrunnen, uten bruk av rigg og tungt utstyr. Det nye boreredskapet kan på egen hånd tygge seg gjennom havbunnssedimentene. Det skjer uten hjelp av det vanlige kostbare og ressurskrevende utstyret som borerigger, fôringsrør og borevæske. Etterpå tetter den igjen hullet og begraver seg selv. Massen som er knust av boret, blir liggende igjen bak boreverktøyet som en plugg. 22
med stålrør. Foringen kan være flere hundre meter. Deretter pumpes det sement ned i borehullet. Sementen blir presset opp på utsiden av fôringsrørene slik at rørene blir støpt fast til brønnveggen. Dette forhindrer at veggen raser sammen, og det stopper olje og gass fra å trenge ukontrollert opp til overflaten på utsiden av fôringen. Når boringen starter igjen, bruker man en mindre borekrone som passerer gjennom fôringsrøret. Boreslam og borekaks Boreslam er en blanding av leire, kjemikalier, vann eller olje. Under boringen blir boreslammet pumpet ned gjennom borestrengen og ut gjennom hull i borekronen. Deretter presses slammet på utsiden av borestrengen tilbake til plattformen på overflaten. Der renses boreslammet og pumpes tilbake i brønnen. Slammet har flere viktige funksjoner. Det smører og kjøler borekronen under boringen, og fører utboret masse til overflaten. Geologer undersøker biter av utboret masse fra undergrunnen for å få informasjon om bergartene man borer i. Steinbitene kalles borekaks og er som regel mindre enn 1 centimeter i diameter. Ved hjelp av mikroskop og analyser kan geologene avgjøre hvilke bergarter det blir boret i, sammenlikne med prøver fra andre borehull og se etter indikasjoner på olje og gass. Borekaks blir også sendt til laboratorier på land for å få undersøkt innholdet av mikrofossiler. Ved hjelp av mikorfossilene er det mulig å aldersdatere sedimentene, og det blir gjort geokjemiske undersøkelser for å se etter spor av petroleum og kildebergarter. montert på borestrengen mens man borer. Testing For å finne ut om et berglag virkelig inneholder petroleum som lar seg utvinne, tar man borestrengen opp, sirkulasjonen av boreslam stanses, og ventiler som skal kontrollere trykket i brønnen, blir satt inn. Deretter skytes det hull i fôringsrøret, slik at vann, olje eller gass kan trenge inn i brønnen. Denne testingen gir en pekepinn på hvor mye olje eller gass som kan produseres i døgnet. Dette har betydning for drivverdigheten av funnet. Det er også utviklet mindre testutstyr montert på kabel som kan gi verdifull informasjon om trykket, og som kan brukes til å samle inn væskeprøver. Utbygging og produksjon Når det er funnet olje eller gass, blir det boret avgrensningsbrønner for å bestemme hvor stort feltet er. Hvis feltet er økonomisk lønnsomt, blir det besluttet å bygge det ut. Gassfelt må i tillegg ha en avtale for salg av gass. Oljeselskapene utarbeider en plan for utbygging og drift av feltet (PUD) som blir oversendt myndighetene for godkjenning. Fra et felt er funnet til det er i produksjon, kan det gå fra 4 til 15 år, og i enkelte tilfeller lenger. Boreslammet motvirker også at veggen i borehullet raser inn, og det holder trykket i brønnen under kontroll (trykkbalansering). Er vekten av boreslammet for liten, kan trykket i brønnen presse olje eller gass til overflaten. Dersom vekten av boreslammet er for høy, kan slammet forsvinne inn i reservoaret og tette igjen porene. Derfor må vekten av boreslammet avpasses etter trykket i sedimentene det bores gjennom. Logging Under boringen er det vanlig å foreta en rekke målinger av bergartenes egenskaper ved å senke måleinstrumenter på en kabel ned i borehullet. Det blir blant annet foretatt målinger av elektrisk motstand, lydhastigheten og radioaktiviteten i bergartene. Undersøkelsene gir informasjon om egenskapene til bergartene og om de inneholder olje eller gass. Denne typen målinger kalles logging. For å spare tid er det blitt mer og mer vanlig å foreta en rekke av disse målingene ved hjelp av instrumenter Borekronen knuser berglagene det blir boret gjennom. En borekrone for harde bergarter må ha hardere stål og kortere tagger enn en krone for myke bergartslag. For spesielt harde lag benytter man borekroner uten dreibare kjegler og industri-diamanter i taggene. Noen ganger kan boret skjære seg gjennom 70 meter i timen, mens det i harde bergarter går svært sent. 23
Fra lærerstudiet til geologi Etter tre år på lærerstudiet skulle Hans Harald fordype seg i et fag. Valget falt da på ressursgeologi ved Høgskolen i Sogndal. Han trivdes så godt med faget at det endte i en bachelorgrad. For meg er geologi et skikkelig detektivarbeid, der nye ting og sammenhenger dukker opp overalt. Man kan lese historien til planeten vår fra begynnelsen og frem til nå, ved å studere de prosessene som skjer i dag, forteller Hans Harald. Lærerike turer Det første vi gjorde på studiet var å reise på en todagers bretur med sekker, seler, tau, stegjern og isøkser. Folk i klassen ble kjent med hverandre, isen ble brutt kan man vel kanskje si, og miljøet var kjempebra! Vi hadde muligheten til å studere i utlandet hvis vi ville, så jeg og madammen endte i Tyskland ett år, der vi jobbet på et forskningssenter. Vi reiste og opplevde masse, fikk mange venner og lærte et nytt språk, sier han. 24
GEOLOGISK ORDLISTE Kildebergart: finkornet bergart som, -der den ligger i dag-, har avgitt tilstrekkelige mengde olje og gass til å danne en petroleumsforekomst. Betingelsen for å få dannet en kildebergart er at det har vært avleiret sedimenter med høye innhold av mikroskopisk små planter og dyr. Disse må dertil ha blitt bare delvis nedbrutt under oksygenfattige forhold. I heldigste fall, vil det kunne samle seg 1-4 prosent organisk karbon i bunnsedimentene. For å kunne avgi olje eller gass, må et slikt sediment ha blitt begravet under et par kilometer tykke, yngre avleiringer og varmet opp til 50-180 C gjennom geologisk lange tidsrom. Fra slike modne kildebergarter kan oljen eller gassen ha vandret til en passende porøs reservoarbergart og samlet seg under et tett bergartslokk i en geologisk felle. Magma (av gresk mag for å kna, deig ): bergartssmelte; varmt, flytende og bevegelig materiale som dannes inne i Jorden. Strømmer det ut på overflaten, kalles det lava. Reservoarbergart : magasinbergart, i petroleumsgeologien en steinmasse som er gjennomtrengelig og så porøs eller sprekkfylt at den har samlet olje og gass til en petroleumsforekomst. Oljen og gassen har sivet inn fra en kildebergart og samlet seg under et lokk av en ugjennomtrengelig bergart. Takbergart : sagt om en tett, lite gjennomtrengelig (lite permeabel) bergart som ligger over et porøst, olje- eller gassførende lag og danner et tett lokk over forekomsten. Felle (petroleumsfelle): i geologien vil felle vanligvis stå for en struktur som har fanget opp olje eller gass i jordskorpen. Porøse eller sprekkefylte bergarter under tettende lokk av skifer, leirstein eller steinsalt kan fylle kravene til slike feller. Permeabilitet : gjennomtrengningsevne, vanligvis brukt for hvor raskt vann, olje eller gass kan strømme gjennom bergarter. Måles i cm/sek. Les mer på www.utog.no 25
HVORDAN BLI GEOLOG? Flere universiteter og høgskoler rundt om i landet tilbyr studier i geologi og geofysikk. Her kan du lese hvordan de presenterer fagene: Universitetet i Tromsø www.uit.no Bachelor i geologi Bachelorprogrammet i geologi ved Universitetet i Tromsø er bygd opp av emner innenfor alle de forskjellige fagområdene i geologi, og gir en enhetlig og solid grunnutdanning i geologi. Det legges vekt på både teoretiske og praktiske ferdigheter gjennom en kombinasjon av forelesninger/seminarer, laboratorieøvelser og feltundervisning. Master i geologi/berggrunnsgeologi Institutt for geologi i Tromsø tilbyr tre ulike studieretninger innen Master i geologi: Berggrunnsgeologi, Arktisk marin geologi & geofysikk, Sedimentologi & kvartærgeologi. Det er mulig å ta emner ved UNIS, Universitetssenteret på Svalbard. Universitetet i Bergen www.uib.no Bachelorprogram i geofysikk/master i geofag Geofysikk studerer jorda si oppbygging og utvikling ved hjelp av fysiske metodar, og faget omhandlar fysiske og geologiske prosessar i og på jorda og i det jordnære rommet. Bachelorprogram i geologi/master i geovitenskap Studiet i geologi omhandlar samansetjing, oppbygging og historisk utvikling av jorda gjennom 4,5 milliardar år. For å forstå dette er feltarbeid ein viktig del av studiet, saman med teori og meir eksperimentelle studium. Studiet byggjer på nysgjerrigheitsdriven forsking og kombinerer ein brei teoretisk plattform med praktisk arbeid gjennom ei rekkje feltkurs og opplæring i ulike metodar. NTNU www.ntnu.no Bachelorprogram i geologi For å kunne utnytte de geologiske ressursene på en bærekraftig måte, er det viktig å forstå hvordan jordas utvikling har foregått og vil foregå i framtiden. Dette kan vi gjøre ved å studere de krefter og prosesser som virker i dag og som former jorda både på overflaten og i dypet. Masterprogram i geologi Ved NTNU er det mulig å kombinere geologi med teknologiske fag, og mastergradsutdanningen er i stor grad direkte rettet mot en karriere i industrien. Masterstudiet skal utvide ditt faglige grunnlag og gi deg forskningsmessig fordypning innen et av følgende spesialområder i geologi: Arktisk geologi, miljø- og geoteknologi og berggrunns- og ressursgeologi Sivilingeniør/Masterprogram 5-årig i geofag og petroleumsteknologi Studiene hos NTNU er tverrfaglige og åpner for samarbeid på tvers av tradisjonelle fagskiller. Geologi, miljø- og naturressursteknikk, geofysikk, boring, petroleumsproduksjon, reservoarteknikk, petrofysikk og utvinning av mineraler er sentrale fag som krever kunnskaper innen mange fagområder. Universitetet i Oslo www.uio.no Bachelor- og Masterprogram i geologi og geofysikk Geologi og geofysikk er den studieretningen som er opptatt av hvilke ressurser vi har på og i jordskorpa, hvordan vi kan utvinne og utnytte disse ressursene. I dag er olje vår viktigste naturressurs. Geologene er opptatt av de prosessene som foregår på og i jorda vår i ulike skalaer - fra mikrofossiler til 26
bevegelser av jordskorpeplater. Forekomst av mikrofossiler hjelper oss til å tidfeste ulike lag i jordskorpa og sier oss noe om hvilke omgivelser de levde i (klima, vannkvalitet). Universitetet i Stavanger www.uis.no Petroleumsgeologi Det overordnede mål for bachelorprogrammet petroleumsgeologi, er at studentene i tillegg til faglig utvikling, skal utvikle evner til praktisk problemløsning, samarbeid og kommunikasjon samlet om forståelsen av jordas berggrunn og dens energiressurser. Studentene vil møte ulike arbeids- og undervisningsformer, som felt-ekskursjoner, bruk av moderne datateknologi, praktiske oppgaver og prosjekter med tilhørende øving i rapportskriving og dokumentasjon. Utdannelse i petroleumsgeologi kan føre frem til karrierer i multinasjonale offshore- og landbaserte industribedrifter med tilknytning til olje- og gassvirksomheten samt til serviceindustri og offentlige etater. Høgskolen i Sogn og Fjordane www.hisf.no Bachelorstudium i anvendt geologi med petroleumsrelaterte fag Studiet i anvendt geologi gir deg bred kunnskap om naturressurser, olje, vann og mineraler. I mange sammenhenger er det behov for å bedømme geologisk risiko knyttet til for eksempel ras og klimaendringer. Utdanningen kan derfor brukes inn mot en rekke næringsgrener som olje og gass, annen industri, miljø og turisme. 27
Utforming: Finnestad AS 28 OLF Oljeindustriens Landsforening er en interesse- og arbeidsgiverorganisasjon for oljeselskaper og leverandørbedrifter knyttet til utforskning og produksjon av olje og gass på norsk kontinontalsokkel. OLF er tilsluttet Næringslivets Hovedorganisasjon, NHO. Tlf + 47 51 84 65 00, Faks + 47 51 84 65 01, E-post: firmapost@olf.no www.olf.no