Følsom på bunnen

Den elektromagnetiske teknologien som i dag brukes til å påvise olje i reservoarer i Nordsjøen, er nesten ufattelig fintfølende. Den gjør det billigere og mer effektivt å lete etter og utvinne olje og gass.

Publisert

EM-teknologi

Havbunnslogging ved hjelp av elektromagnetisk teknologi (EM-teknologi) gjør bruk av en spesiell type elektromagnetisk stråling med lav frekvens og høy energi.
Elektromagnetisk stråling i luft eller vakum kan beskrives som energi i form av fotoner som beveger seg med lysets hastighet fra en strålingskilde.
Elektromagnetisk stråling kan også oppfattes som bølger, derfor kalles det også elektromagnetiske bølger.
Eksempler på elektromagnetisk stråling er: Gammastråling, røntgenstråling, UV-stråling, synlig lys, infrarød stråling, mikrobølger og radiobølger.
EM-bølgene som brukes i Nordsjøen har lave frekvenser (typisk 0,1 til 10 Hz) og høy energi, gjerne flere tusen ampère over antenner som kan være 100 til 200 meter lange. Bølgene beveger seg for øvrig langt langsommere gjennom sjøvannet og havbunnsedimentene enn i luft.
Vann og olje har ulik evne til å lede elektromagnetisk stråling, og dette vil påvirke mengden energi som blir avbøyd og reflektert tilbake til måleinstrumentene fra reservoaret. De mottatte signalene kan derfor i mange tilfeller brukes til å lage et bilde av reservoaret og undersøke om det inneholder olje eller vann.

– Sensorene registrerer variasjoner i de elektriske spenningene, og det er faktisk snakk om nanovolt, dvs 0,000000001 volt, sier John H. Løvholt ved NGI.

 "Elektromagnetisk mottaker som plasseres på havbunnen."
"Elektromagnetisk mottaker som plasseres på havbunnen."

- Tenk deg at du plasserer et 1,5 volts batteri på månen, 385 000 kilometer fra jorden. Hvis du måler spenningen som dette batteriet setter opp over en strekning på 25 cm mellom jorden og månen, har du en nanovolt.

- Det er nesten utrolig, men denne bittelille spenningen er vi faktisk i stand til å måle. Denne spenningen gir oss informasjon om vi har et reservoar som inneholder olje eller sjøvann, forteller Løvholt.

Investerer

Det er ikke nødvendig å forstå den elektromagnetiske teknologien (EM) til bunns for å konstatere at det er noe spennende på gang.

Det er nok å observere at en rekke store seismikkselskaper de siste par årene har brukt enorme summer på å kjøpe bedrifter med noen titalls ansatte bare fordi de hadde EM-kompetanse.

Interessen skyldes at EM-teknologi gjør det billigere både å lete etter olje og gass og å utvinne det. I tillegg kan EM øke utvinningsgraden.

Det siste er ikke minst viktig: Da Phillips begynte å utvinne olje på Ekofisk-feltet i 1971, klarte man å hente opp bare cirka 18-20 prosent av den oljen som faktisk lå i reservoaret. I dag er utvinningsgraden for Nordsjøen økt til rundt 43 prosent. Målet er å komme opp til 55 prosent i 2020.

Med dagens oljepris vil én prosents økning i utvinningsgraden gi en merverdi på rundt 190 milliarder kroner. EM kan derfor bidra til å øke oljeselskapenes inntekter.

Kraftige lydbølger

Oljeleting ved hjelp av seismiske undersøkelser foregår ved at man sender kraftige lydbølger ned i grunnen, og så blir ekkoet av lydbølger som kommer tilbake registrert og brukt til å danne et bilde av forholdene i dypet.

"Prinsipp for bruk av elektromagnetiske bølger for oljeleting."
"Prinsipp for bruk av elektromagnetiske bølger for oljeleting."

Metoden kan sammenliknes med et fotoapparat med blitz, som sender ut lys og bruker refleksen til å lage et bilde av motivet.

Seismiske undersøkelser kan brukes til å finne reservoarer, men ikke til å skjelne mellom olje- og vannreservoarer. Tidligere måtte oljeselskapene derfor bore brønner ned i reservoaret for å bli sikre på om det inneholdt vann eller olje.

En typisk letebrønn koster fort 150-200 millioner kroner, og det er ikke uvanlig at man må bore ti brønner for å finne olje i én av dem.

Sikrere

Men i dag kan oljeselskapene bruke EM i tillegg til seismikk, og dermed få et mye sikrere estimat på om strukturen inneholder hydrokarboner.

Det betyr at utgiftene til leteboring blir kraftig redusert, tatt i betraktning at en typisk EM-undersøkelse kan koste ca. 10-11 millioner kroner.

Havbunnslogging og oljeleting ved hjelp av EM foregår ved at et skip tauer en sender like over havbunnen.

De kraftige elektromagnetiske bølgene som sendes ut forplanter seg gjennom sjøvannet, videre ned i havbunnen, ned i reservoaret, gjennom reservoaret, opp gjennom havbunnen igjen, og inn i et nett av mottakerantenner som er lagt ut på sjøbunnen.

Elektromagnetiske bølger brer seg ulikt gjennom olje/gass og andre medier, og retursignalene kan derfor brukes til å lage et bilde av undergrunnen med eventuelle reservoarer som øker sannsynligheten for å gjøre funn.

Fra forskning til industrialisering

EM har hittil vært brukt mest under oljeleting, men Harald Westerdahl og John H. Løvholt ved NGI regner med at teknologien også kan brukes under selve utvinningen.

– Et reservoar inneholder både vann og olje, og under utvinningen endrer fordelingen av olje og vann seg nede i reservoaret.

– Det er veldig viktig å vite hvordan vannet og oljen fordeler seg i reservoaret til enhver tid, for da blir det mulig å unngå at man for eksempel presser en vannmengde mot brønnen mens det fortsatt er mye olje igjen i nærheten, forklarer Westerdahl.

– Vi ser også at flere aktører tenker på å integrere seismiske undersøkelser og havbunnslogging, sier Løvholt.

Seismikken er fortsatt “storebror” når det gjelder oljeleting, men oljeselskapene har for lengst sett at “lillebroren” kan hjelpe dem til å kartlegge oljereservoarer på en billigere og mer nøyaktig måte.

– Etter å ha vært igjennom en fase preget av prøving, feiling og forskning, går vi nå mer inn i en industrialiseringsfase, sier Løvholt som har vært administrativt involvert i aktiviteten siden starten i 1998.

Solbriller på antennene

Tidligere forsøk hadde da vist at EM-bølger som ble sendt ned i havbunnen, ikke kom tilbake igjen slik at de kunne registreres i mottakersensorene.

Men en dag oppdaget Harald Westerdahl og Fan-Niang Kong på NGI at en vridning av antennene som sendte og mottok EM-bølger i forhold til hverandre, førte til en dramatisk endring i responsen.

Dermed kom gjennombruddet. Nye tester og modellberegninger viste at enkelte komponenter av EM-bølgene ville forplante seg horisontalt gjennom reservoarets lengderetning, og at det skulle være mulig å plukke dem opp igjen i den andre enden – med en styrke som var stor nok til å skille mellom signalene fra reservoaret og signaler som hadde gått andre veier til mottakerne.

– Dette handler om polariserte EM-bølger, altså bølger som svinger i ulike retninger.

– Du kan sammenlikne med en laksefisker som ikke ser noen ting under vann, men så tar han på seg de polariserte solbrillene og får øye på fisken som står like under vannskorpen.

– Vi satte ”solbriller” på mottakerantennene våre, og plutselig fikk vi øye på reservoaret, forteller Westerdahl, som i dag er fagansvarlig for geofysikkarbeidet ved NGI.

Enda bedre

Nå jobbes det med å gjøre senderne og særlig mottakerne kan bli enda bedre.

– Vi tror også at EM kan brukes til å styre leteboringen etter olje bedre, sier Westerdahl.

Noen ganger er det nemlig slik at oljeselskapene borer en brønn og ”bommer” på reservoaret, kanskje bare med noen få meter.

– Da kan vi senke EM-utstyr ned i brønnen og finne ut på hvilken side av brønnen reservoaret ligger, og hvor stort det er, tilføyer han.

Den internasjonale geofysiker-organisasjonen SEG utdelte i september 2007 en ærespris til blant annet Harald Westerdahl og Fan-Nian Kong, for deres bidrag til utviklingen av EM-teknologien.