Reservoaranalog – inne i skauen

Sand- og grusavsetninger dannet ved forvitring av larvikitt viser seg å være god analog for reservoarer i basement på Utsirahøgda.

Oktober 1966. Rett vest av Stavanger borer den amerikanske riggen Ocean Trvaveler den aller første brønnen på norsk sokkel. Etter mer enn to måneder kommer brønn 8/3-1 inn i lag som borehullsgeologen mener er basement. “Schist, dark green, banded and foliated”, skriver han i loggen.

Men han gjør også en annen observasjon. I ettertid står den frem som ganske interessant. “Deeply weathered and fractured”, blir det notert. Vi kan altså slå fast at en årvåken geolog allerede for 45 år siden skjønte at det under den sedimentære lagpakken i Nordsjøen lå krystalline bergarter som ikke bare var gjennomsatt av sprekker, men som også var forvitret. Alderen på basement ble anslått til sen silur.

Analog på land

Oktober 2011. En gjeng med geologer fra Norges geologiske undersøkelse (NGU) og oljeselskapet Lundin Norway er på ekskursjon i skogs- og jordbruksområdene innenfor Larvik. De er på jakt etter forvitret basement. De tre ekspertene fra NGU har vært her før, har masse kunnskap om forvitring av gneiser og granitter, og har tatt på seg oppgaven med å guide de nysgjerrige geologene og geofysikerne i Lundin.

Den nye interessen for oppsprukne og forvitrede krystallinske bergarter skyldes at Lundin tidligere i år påviste kommersielle mengder med olje i 430 millioner år gammelt grunnfjell. “Dette er den første vellykkete fullskala produksjonstest av et reservoar som består av oppsprukket og porøst grunnfjell på norsk kontinentalsokkel,” skrev Oljedirektoratet i en pressemelding, etter at brønn 16/1-15 på prospektet Tellus var avsluttet.

Men allerede to år tidligere hadde Lundin for første gang i norsk oljehistorie påviste produserbar olje i “råttent” fjell. Nå vet vi at flere andre brønner på Utsirahøgda også har påvist hydrokarboner under de sedimentære bergartene, og utenfor Lofoten og Vesterålen har Oljedirektoratet gjort ressursberegninger hvor det er tatt hensyn til at det kan finnes olje og gass i slike reservoarer.

Norsk sokkel har fått en ny letemodell som geologene og geofysikerne kan jobbe med der den sedimentære lagpakken bare er noen få tusen meter mektig.

Essos geologiske beskrivelse av basementbergartene fra 1966 konkluderer med at brønn 8/3-1 boret inn i forvitrete bergarter tilhørende Den kaledonske fjellkjeden. Kilde: Oljedirektoratet

Gode reservoaregenskaper

– Dette ser akkurat ut som reservoaret i Tellus, utbryter Jan-Erik Lie, geofysiker i Lundin. Han tar en neve sand i hånda og lar den renne gjennom fingrene.

For en utenforstående minner den pulveriserte bergarten mest om løsmassene vi finner i grustak. Det er dette som er så merkverdig. Inn i mellom frisk larvikitt ligger små områder hvor den harde steinen er forvitret til sand og grus. Lokalt er det så store mengder med sand at den har fått lokal anvendelse i veidekket. Forvitringsmassene utgjør også en viktig del av jordsmonnet i Vestfold. Dessverre for bøndene gir de ikke spesielt god jord.

– I henhold til den vitenskapelige litteraturen skal jordsmonnet fra forvitring bestå av leire helt i toppen av forvitringsprofilene, forteller geolog Ola Fredin ved NGU.

– Vi har gjort nøyaktige kornstørrelsesanalyser som viser at forvitringsproduktene knapt nok inneholder leire og silt, under fem prosent, noe som selvsagt forbauser oss. Analysene viser at de i stedet nesten utelukkende består av grov sand og grus.

Det liker Lie, leker seg med sanden, og drømmer om olje som strømmer lett gjennom reservoaret. Fredin drømmer i stedet om et varmt og fuktig klima. Etter gjeldende teori er det under slike forhold larvikittbergartene i Vestfold har forvitret (GEO 01/2011; “Forvitret grunnfjell”).

– Mangelen på leire tolker vi som at vi står ved røttene av forvitringsprofilet. Lagene over er erodert vekk. Flere titalls meter kan være skavet bort av isen de siste drøyt to millioner årene. De øverste lagene med leire har forsvunnet på havet. På den måten forklarer vi også hvorfor forvitret fjell ligger like ved siden av friskt, uforvitret fjell, forklarer Fredin.

Fredin tror forvitringsprosessen består i at bergarten har sprukket opp fordi den inneholdt mineralet biotitt. Når bergarten forvitrer, omdannes biotitt først til vermikulitt og deretter til svelleleire. Den siste transformasjonen medfører ekspansjon i størrelsesorden 40 prosent. Biotittmineralene ligger mellom større mineralkorn. Dermed sprenges steinen i stykker når volumet øker.

– Vi kan sammenligne med frostforvitring, hvor stein sprenges når vann fryser til is, sier Fredin.

Surt vann i et varmt og fuktig klima som har trengt ned gjennom de krystallinske bergartene kan altså være forklaringen på at reservoaregenskapene på Utsirahøgda er så gode som de er. Fredin legger til at vi her har en selvforsterkende effekt. Etter hvert som bergarten ”løses opp” blir permeabiliteten større, og enda mer vann kan renne fra overflaten og ned gjennom sprekkene.

Ugjendrivelig bevist

Ingen er i tvil om at jordsmonnet utenfor Larvik for en stor del består av forvitret larvikitt. Det er derimot ikke full enighet om når forvitringen foregikk. I henhold til klassisk kunnskap har vi å gjøre med et fenomen gjennom kvartær tid.

NGUs eksperter fremholder i stedet at forvitringen skjedde i mesozoikum. Det er en oppsiktsvekkende ide. Klassisk kunnskap vil nemlig også ha det til at det meste av fastlandet er renskrapt for pre-kvartære sedimentære bergarter. Isen tok med seg alt som eventuelt ble avsatt på det flate mesozoiske landskapet da den herjet som verst.

Tanken er altså at landoverflaten har blitt hevet og tiltet en gang i tertiær. Overflateprosesser har først skyflet bort de sedimentære bergartene og deretter det meste av de underliggende forvitrede massene. Derfor ligger det bare lommer med forvitrede bergarter tilbake.

– Vi har imidlertid ingen direkte bevis for at sanden og grusen her i Vestfold stammer fra jura eller trias, innrømmer Fredin.

– Men vi har gode indikasjoner på at det er slik, legger han raskt til.

Kvartærgeologen sikter først og fremst til de store mengdene med sand og grus. Andre steder i landet, for eksempel i Lofoten og Vesterålen, kan de forvitrede lagene være flere titalls meter tykke (GEO 01/2011; ”Forvitret grunnfjell gir mange utfordringer”).

– Det er vanskelig å tenke seg at forvitringen kan ha gått så dypt hvis prosessen kun har vært virksom i et par millioner år, mener Fredin.

Derfor vil han mye heller argumentere for at forvitringen skjedde i trias og jura, og han har flere gode argumenter på hånden. Ikke minst får han god støtte fra den svenske professoren Karna Lidmar-Bergstrøm som han ble kjent med da han tok sin doktorgrad ved Universitetet i Stockholm. Basert på mer enn 20 års forskning, bl.a. i Sør-Sverige, har hun konkludert med at gneisene på Det baltiske skjoldet forvitret i et tropisk klima.

Lidmar-Bergstrøm har vist at det i Skåne ligger et opp til 60 meter tykt lag med forvitringsmateriale under sedimentære bergarter avsatt i jura og trias. Fredin har selv vært på ekskursjon til flere lokaliteter og med egne øyne fått bekreftet at forvitringen må være av mesozoisk alder.

I Ramså-feltet på Andøya i Nordland kan presis det samme fenomenet observeres. Også her ligger det forvitret grunnfjell under midt-jura sandsteiner. De forvitrede massene er riktig nok ikke like lett tilgjengelige som i Skåne. De ligger ikke i dagen, så det er nødvendig å grave seg nedover i lagene for å studere dem.

Likeledes vet vi nå også at forvitret grunnfjell er ganske vanlig på sokkelen. Dag Bering i Oljedirektoratet har tidligere fortalt at det er påvist forvitrede, krystallinske bergarter i mer enn 50 brønner. Og i alle brønnene er disse lagene overleiret av yngre, sedimentære bergarter.

– Det er derfor helt udiskutabelt at grunnfjellet i Skandinavia har vært utsatt for forvitring lenge før kritt, tertiær og kvartær tid, påpeker Fredin.

Foreløpig kan vi imidlertid ikke føre ugjendrivelig bevis for at forvitringen av larvikitten i Vestfold skjedde i mesozoikum. Men vi har en sterk tro på at det er slik det henger sammen, konkluderer vår svenske venn.

Reservoaret

Det er mange brønner i Nordsjøen som har boret inn i basement. Noen få av dem har også hatt spor av olje og gass. Men det er bare Lundins brønner i Luno-feltet som har vist at basement enkelte steder har uvanlig gode reservoaregenskaper.

Den siste Tellus-brønnen demonstrerte også for all verden at oljen kan flomme i strie strømmer fra et basementreservoar (GEO 04/2011; ”Gammelt grunnfjell – mettet med olje”).

– Bergarten i i den øverste delen av reservoaret minner mest om grus, forteller Else Grandal i Lundin. Hun har studert kjernematerialet nøye og morer seg med å se likheter mellom løsmassene på land og reservoaret i Nordsjøen.

For på ekskursjonen i Vestfold var det nettopp grov sand og grus hun fant. Likhetene mellom reservoaret i Nordsjøen og “råtafjellet” på land er store, kunne hun slå fast. Selv for utenforstående er det lett å forestille seg at sanddungene som geologene og geofysikerne lekte seg i midt inne i skauen kan være gode reservoarer.

– I tillegg er reservoaret i Nordsjøen gjennomsatt av sprekker. Det bidrar til økt forvitring og god permeabilitet, fremholder Grandal, og legger til at de har funnet soner med gode reservoaregenskaper (dvs. 10 % porøsitet i en kombinasjon av sprekke- og sekundærporøsitet) opptil 200m ned i basement. Det burde være svært godt nytt for oljeselskapene.

Med god hjelp fra NGU har Lundin funnet avsetninger på land som kan sammenlignes med reservoaret i Tellus-funnet, og i samarbeid med dedikerte forskere ved statsinstitusjonen har selskapet satt i gang et forskningsprosjekt hvor blotninger som de i Vestfold blir benyttet som reservoaranaloger.

Historien skrives om

Noen ganger ser vi at petroleumsgeologene erverver ny kunnskap som kommer fastlandsgeologene til gode. Og vice versa. Det er ikke lenger tette skott mellom profesjonene på de to arenaene (GEO 04/2011; side 29).

Oftere og oftere ser vi at den geofaglige kunnskapsutviklingen profiterer på tverrfaglige arbeidsmetoder og samarbeid mellom geovitere på begge sider av fjæresteinene.

Historien om “hvordan landet ble til” er derfor langt fra ferdigskrevet. Mer data og ny forskning gir stadig ny innsikt. Mange kapitler i “den store kloke boken” må skrives om. Det gjelder kontinentalsokkelen, og det gjelder fastlandet.

TWIN

Akronymet står for “Tropical Weathering in Norway” og er et forskningsprosjekt som NGU og Oljedirektoratet har gjennomført sammen. Hensikten har vært å kartlegge dypforvitring på land, datere og undersøke dypforvitrede bergarter for å forstå prosessene bedre, samt gjøre sammenligninger med observasjoner i brønner som har boret inn i basement for å få mer kunnskap om dypforvitring på kontinentalsokkelen. Prosjektet blir avsluttet i år.

Det viktigste fra de siste dagene

Vil stikke kjepper i hjulene

Går egne veier

Er bergenserne dumme?


geo365 Nyhetsbrev

* = required field

0 Comments