På leting etter senpaleozoiske karbonater

Hvorfor har noen karbonater bedre porøsitet enn andre? Det er flere grunner til det, og noen av svarene kan vi finne ved å studere disse gåtefulle bergartene på Svalbard.

For oss som jobber på UNIS merkes suksessen fra leteboringene i Barentshavet godt. Optimismen smitter, og stadig flere vil besøke Svalbards usedvanlig fine blotninger for å lære mer om kontinentalsokkelens muligheter og utfordringer. Vi er derfor, i samarbeid med GEO, godt i gang med å dele vår geologiske kunnskap om denne provinsen. Her følger den fjerde artikkelen som forteller hvorfor så mange geologer som jobber med Barentshavet vil dra til “landet med de kalde kyster” for å se på stein.

Både i Nordsjøen og på Haltenbanken er lagserien dominert av silisiklastiske bergarter (leirsteiner og sandsteiner), og det aller meste av oljen og gassen i disse områdene blir produsert fra sandsteinsreservoarer. Unntaket er Ekofisk-området, hvor reservoaret består av skrivekritt.

I Barentshavet er feltene (Snøhvit, Goliat) og de store funnene (Skrugard, Havis) også knyttet til sandsteiner. Men her kan bildet bli helt annerledes etter hvert som leteaktiviteten skrider frem. En betydelig del av lagserien på den vestlige delen av sokkelen består nemlig av karbonatbergarter, og lengre mot øst utgjør karbonater en stadig større del av den paleozoiske lagserien.

Dertil er paleozoiske karbonater viktige reservoarer i Timan-Pechorabassenget og på sokkelområdene sørvest for Novaya Zemlya.

Gåtefulle reservoarbergarter

Leting etter og produksjon fra karbonatreservoarer er komplisert fordi poresystemene i karbonatbergarter er mer komplekse enn i sandsteiner. Årsaken er dels den biologiske opprinnelsen av de fleste karbonatbergarter, som blant annet gir mulighet for å bevare porøsitet inne i kornene, men mer viktig er den utbredte dannelsen av sekundær porøsitet som følge av den høyere kjemiske reaktiviteten av CaCO3.

Blant de viktigste prosessene til dannelsen av sekundær porøsitet og stabilisering av poresystemet er oppløsning av metastabile karbonatkorn (aragonitt og magnesium-rik kalsitt) i ferskvann, samt dolomittisering, dvs. omdannelse av kalsitt (CaCO3) til det mer stabile mineralet dolomitt (CaMg(CO3)2). I tillegg er karstifisering og oppsprekking viktige prosesser for dannelse av et porøst og permeabelt reservoar i karbonater.

I motsetning til silisiklastiske systemer er det således ikke nok å kunne forutsi om et karbonatlegeme er til stede på rett dyp i strukturen. Det er også nødvendig å ha en model for dannelsen og bevarelsen av porøsitet, og ikke minst i hvilke klima, facies, bassengkonfigurasjon og strukturell posisjon bergartene har blitt dannet i.

Best i øvre karbon – nedre perm

I Barentshavet består store deler av den øvre paleozoiske del av lagrekken av karbonatbergarter, samt evaporitter, halitt og anhydritt. Disse ble avleiret på en bred øst-vest orientert shelf langs nordranden av superkontinentet Pangaea.

Regionale studier har vist at det er god korrelasjon mellom de arktiske områdene, fra Sverdrupbassenget i arktisk Canada i vest til bassengene i den russiske del av Arktis i øst. Karbon–perm lagrekken på Svalbard er blottlagt over store områder sentralt på Spitsbergen, samt i mindre områder mot øst og vest og sørover til Bjørnøya.

Mektigheten varierer. Tykkelsen er størst i Billefjordentrauet med mer enn 1800m. På kontinentalsokkelen mot sør og øst øker mektigheten til mer enn 2500 m, og i den vestlige del av Barentshavet er det en klar differensiering mellom øvre karbon – nedre perm saltbassenger og karbonatplattformen.

Tidligere undersøkelser har vist at de beste reservoaregenskapene finnes i karbonatbergarter tilhørende øvre karbon – nedre perm Gipsdalengruppen (Bashkir–Sakmar) i den vestlige del av Barentshavet, men til nå har det ikke lykkes å finne kommersielle mengder av hydrokarboner i denne del av lagrekken. Det har man til gjengjeld gjort i Prirazlomnoya-feltet i Pechorahavet øst for Kolahalvøya. (Oljeproduksjon starter i 2013/14).

Begravd på store dyp

På Svalbard opptrer lagdelte kalksteiner og dolomitter avsatt i de geologiske periodene karbon og perm på begge sidene av Billefjorden. Karbonatene på vestsiden av fjorden er dominerende post-rift sedimenter avleiret på Nordfjordblokken og gir innsikt i avsetningsmiljø og diagenese på en relativ stabil blokk.

I motsetning til dette er den eldste delen av karbonatene på østsiden av fjorden syn-riftbasseng innfylling som ofte opptrer sammen med gips og anhydritt.

Bergartene på Svalbard har vært begravet til nesten fire kilometeres dyp før de ble hevet til sin nåværende plassering over havnivået i løpet av sen tertiær. Få av de reservoarene som kan bli aktuelt å bore på sokkelområdene har vært begravet på tilsvarende dybder, så det er ikke bergartenes nåværende reservoaregenskaper som er interessante for geologer.

Mer betydningsfullt er det å forstå hvilke diagenetiske prosesser som er knyttet til spesielle geologiske hendelser, samt sammenhengen mellom korn-rike facies, havnivå-endringer og underliggende strukturer. Noen eksempler er gitt nedenfor.

 

Noen eksempler

De fleste forbinder karst og den medfølgende dannelse av huler og breksjer som knyttet til oppløsning i forbindelse med gjennomstrømning av surt regnvann. Nye undersøkelser viser at karstdannelse er påvist i mindre omfang på den øverste delen av Nordfjordblokken. Her er det velutviklet sekundær porøsitet i dolomitter av moskva alder (sen karbon). Tilsvarende er det gjort funn av karstbreksjer av moskva alder nær Ny Ålesund, hvilket kan tyde på at karstdannelsen har regional utbredelse.

Nye undersøkelser på Wordiekammen på østsiden av fjorden tyder på at syn-sedimentære forkastninger i Billefjordentrauet har hatt stor betydning for dannelsen av karstbreksjene i dette området. Vertikale karstbreksjer som dem beskrevet av Eliassen og Talbot (2005) synes å være begrenset til et forkastningsbetinget subbasseng, hvor det sannsynligvis ble avleiret mektigere gipslag enn i de omliggende områdene, og hvor senere tilførsel av vann langs forkastningene har bodratt til oppløsning av gipsen og dermed dannelsen av kollapsbreksjene. En viktig oppdagelse i forbindelse med de videre undersøkelsene har været at breksjeringen ikke kun er knyttet til de vertikale breksjer, men at hele det nederste, nesten 20 m tykke lag i postrift-pakken er breksjiert med derpå følgende økt porøsitet og især permeabilitet. Wordiekammen-området er således et eksempel på at det er mulig å danne og bevare porøsitet i en meget usedvanlig setting.

Dolomittisering er ofte forbundet med økt permeabilitet og porøsitet. Like viktig er det at fenomenet er forbundet med økt stabilitet i forhold til diagenese, så dolomittreservoarer vil ha større bergartsstyrke og dermed være mindre utsatt for kompaksjon under begravning. På Svalbard er en stor del av lagserien dolomittisert, som oftest som resultat av omdannelse i hypersalint vann, den såkalte ”sabkha-model”. Dette gjelder spesielt Gipshukenformasjonen, hvor dolomittiserede oolitiske «grainstones» veksler med tykke gipslag i den nedre del, og hvor dolomitiserte stratiforme breksjer og wackestone utgjør den øvre del av formasjonen. Der er også skjedd en omfattende dolomittisering av de underliggende karbonatbergarter, spesielt i områder hvor det er mye gips i den basale del av Gipshukenformasjonen.

 

Nyttig både i leting og produksjon

Eksemplene over illustrerer viktigheten av å forstå både den opprinnelige avsetningen, der karbonatbergartene blev avsatt, områdets strukturgeologiske utvikling, og kanskje alle viktigst hvordan senere vanngjennomstrømning har forandret bergartene, der noen får bedre reservoaregenskaper, mens andre blir tette.

Undersøkelser av blotningene på Svalbard og tilsvarende lag fra letebrønner på Finnmarkplattformen, for eksempel 7128/6-1, kan dermed bidra til bedre modeller for sammenhengen mellom karbonatfacies og reservoaregenskaper. Dette kan brukes til oppdatering av letemodeller og forbedret prospektevaluering i Barentshavet, og på sikt også til bedre reservoarkarakterisering og modellering.

 

Det viktigste fra de siste dagene

St. Olavs Orden til Rønnevik

Skammer seg ikke

Vil stikke kjepper i hjulene


geo365 Nyhetsbrev

* = required field

0 Comments