Vi hører stadig om ukonvensjonell olje og gass. Dette er ressurser som vi bare for få år siden ikke regnet med at vi kunne utnytte. I USA har behovet for import av olje og gass blitt redusert og særlig når det gjelder gass har dette resultert i lavere priser. Det påvirker også prisen på norsk produsert gass.

Olje og gass fra skifre, tjæresand og tungolje representerer enorme ressurser som er større enn konvensjonell olje og gass og betyr at vi ikke vil slippe opp for petroleum i overskuelig fremtid. Utvinningen av slike ressurser vil imidlertid være mer krevende med hensyn til forurensning og miljø og vil i de fleste tilfeller føre til økt utslipp av CO2.

Konvensjonell og ukonvensjonell olje og gass

Olje og gass blir dannet i skifre som opprinnelig var leirslam med høyt organiske innhold på havbunnen eller i innsjøer. Det organiske materiale går når det overleires av nye sedimentlag først over til et fast stoff av store molekyler (kerogen) som er en slags polymer. Temperaturen øker mot dypet og når temperaturen kommer over 120 -140 grader på 3- 5 km dyp spaltes kerogenet til mindre hydrokarbonmolekyler som olje og gass består av.

Hydrokarbonene presses så ut av skifrene og migrerer opp i porøse og permeable sandsteiner eller kalksteiner (reservoarbergarter) og som er forseglet av en tett skifer som danner en antiklinal som danner feller for olje og gass (se figur under). 

Fra disse reservoarbergartene kunne olje og gass produseres på konvensjonell måte ved hjelp av vertikale brønner fordi hydrokarbonene strømmet langs nesten horisontale lag i reservoar et til brønnene. På 1990-tallet ble teknikken med horisontale brønner utviklet og det ble da mulig å bore horisontalt langs sandsteiner og kalksteiner.

Noe olje og gass blir igjen i skifrene, men det var først i de siste 5-10 årene at man begynte å produsere fra skifrene og dette kalles ukonvensjonelle ressurser.

Ukonvensjonelle ressurser omfatter også olje som er så tungtflytende og fast at den ikke kan flyte til brønnene ved vanlige temperaturer. 

Tungolje eller tjæresand

Dette er olje som har strømmet opp mot overflaten og hvor de lettere komponentene har blitt spist opp av bakterier eller dampet av slik at den er blitt anriket på asfaltforbindelser. Når olje strømmer fra kildebergartene oppover i sedimentbassengene blir ikke alt fanget opp i feller men fortsetter oppover og kan også fylle sand, sandstein eller kalksteiner på grunt dyp. Denne oljen vil da bli brutt ned av bakterier som spiser de lettere hydrokarbonene. Gass kan også lettere forsvinne opp i luften nær overflaten.

Tungolje er så seigtflytende (høy viskositet) og i tjæresand er oljen nesten som et fast stoff. Den blir mer lettflytende med økende temperatur og oljen kan derfor varmes med vanndamp slik at den kan strømme til oljebrønner og transportere i rør.  For å lage damp må det brennes olje eller gass og det kan trenges et fat olje for å produsere 2-3 fat olje slik at det blir det cirka 30-40 prosent ekstra CO2 utslipp. Vannet som produseres sammen med olje eller gassen kan være ganske forurensende og må lagres forsvarlig.

Tjæresanden i Athabasca i Alberta, Canada består av forholdsvis løs sand avsatt av elver. 

Denne oljen kan utvinnes ved å grave ut sanden som her er ganske løs i dagbrudd og skille oljen fra sanden med varmt vann.  Det kreves store mengder vann til utvinningen fra åpne dagbrudd og forurenset vann må renses og lagres.

Der tjæresanden ligger litt dypere (2-300 meter) kan oljen utvinnes ved å bore lange grunne horisontale brønner. Det bores en brønn for injeksjon av damp og en parallell brønn  litt nedenfor som skal produsere den oppvarmete oljen. Det er en slik utvinning Statoil planlegger i dette området i Alberta. Dette krever også mye vann og energi for å lage dampen. Det vil også bli produsert forurenset vann som må reinjiseres eller lagres forsvarlig.

Det finnes store mengder med tjæresand og tungolje i Canada og USA, Venezuela og i Midtøsten. I California har det lenge vært betydelig produksjon av tungolje.  Dette er en viktig ressurs også globalt.

Skifergass og skiferolje

Dette er olje og gass som er igjen i kildebergartene etter at det meste har blitt presset ut og migrert oppover i sedimentbassenget. Om en skifer inneholder olje eller gass avhenger av hvor dypt den har blitt begravet før den er blitt hevet opp igjen til ett grunnere dyp. Hvis skiferlagene har blitt begravet ned til cirka 3-5 km dyp (120-160 grader) vil de inneholde olje. Blir de utsatt for høyere temperatur (160 grader) over lengre tid går olje over til gass (Se figur under). 

Store mengder med vann kreves for injisering under høyt trykk i de lange horisontale brønnene slik at skifrene sprekker opp og at olje og gass kan strømme til brønnen. Bare en mindre del av vannet kommer tilbake og produseres sammen med gassen. Selv om det injiseres ferskvann på land vil det produserte vannet ofte være meget salt (opptil 20-30 prosent) på grunn av osmotiske reaksjoner med overflatene på mineraler i bergartene. Dette må reinjiseres på en forsvarlig måte eller fraktes vekk. Mange steder er folk bekymret for at forurenset vann fra skifergass produksjon skal spre seg i grunnvannet.

De viktigste skifrene som produserer gass i USA (for eksempel Marcellus shale, Barnett shale, Woodford shale og Bakken shale) er fra Devon og Karbontiden har vært begravet ned til seks til sju km dyp og så hevet opp etter hvert som lagene over er blitt erodert og hevet opp til en til to km dyp.

I USA er det også betydelig produksjon av olje fra skifer eller finkornete siltsteiner og dette gjelder Bakken Fm i Nord Dakota der Statoil har gjort store investeringer i skiferolje. I Texas og store deler av det sydlige USA er Eagle Ford skiferen blitt en viktig kilde til ukonvensjonell olje i de siste årene

I deler av Europa, særlig i Ungarn, Polen og de Baltiske statene er et betydelig potensial for skifergass og noen steder også for skiferolje og oljeskifer. Det er grunn til å tro at tett befolkning og strenge miljøkrav vil gjøre det vanskeligere å etablere produksjon fra ukonvensjonelle kilder for olje og gass i Europa.

Oljeskifer og kull

Dette er skifre med høyt innhold av organisk materiale men som ikke har vært begravet så dypt at det har blitt omvandlet til olje og gass og består fremdeles av kerogen. Det finnes store mengder slik oljeskifer, særlig i USA hvor The Green River shale som i Colorado, Utah, Wyoming og New Mexico inneholder olje av samme størrelsesorden som oljereservene i Midtøsten.

Dette er sedimenter som ble avsatt i store innsjøer med mye algevekst i begynnelse av Tertiærtiden. For å produsere denne oljen må store mengder skifer graves ut i dagbrudd og oppvarmes til 400-500 grader og det blir veldig mye avfall av svelleleire (smektitt) som er vanskelig å lagre forsvarlig.

Kull som ikke ligger nær overflaten inneholder mye gass i den porøse strukturen som kullet består av. Dette kan være en stor fare ved kullgruvedrift og kalles ”coal bed methane”. Det produseres betydelige mengder gass fra kull i USA.

Grunn biogen gass

Dette er gass som er dannet ved bakteriell nedbrytning av organisk materiale og består nesten bare av metan. Denne prosessen kan skje like under overflaten ned til et dyp på cirka 80 grader (cirka 1.5-2.5 km). Grunn gass kan være et problem ved boring fordi det kan føre til ukontrollert utstrømning av gass i løse sedimenter.

Hydrater kan også bli en fremtidig energikilde, Dette er gass, vesentlig metan som forekommer som en slags krystaller av metan og vann som likner på is. Sike hydrater er stabile under høy trykk og lave temperatur og forekommer ofte under havbunnen på stort dyp.

Krever betydelig mer energi

Ukonvensjonell olje og gass har økt reservene kraftig og det er klart at vi ikke vil slippe opp for fossil energi i form av redusert karbon som kan oksiders til CO2.

Konvensjonell produksjonen av olje og gass krever forholdsvis lite energi og forurenser lite hvis det ikke skjer alvorlige uhell.

Ukonvensjonell produksjon fra skifer eller fra reservoarer med tungolje krever betydelig mer energi slik at utslippet av CO2 blir større og det blir også mer forurensning av vann og avfallsprodukter.