Speld in een hooiberg | Technisch Weekblad
Nieuws

Speld in een hooiberg

De technische ontwikkeling maakt het zoeken naar olie gemakkelijker. Maar technici zoeken ook in steeds ontoegankelijker gebieden. Daarom ligt de succesratio bij exploratieboringen al decennia op 1:3.

Het zoeken naar olie is een proces van verminderen van onzekerheid. In den beginne is er honderd procent onzekerheid. Door waarnemingen en metingen reduceert men dat, maar het lukt nooit om tot honderd procent zekerheid te komen. Zekerheid over aanwezigheid van koolwaterstoffen is er pas als mijnbouwers een boor in de grond steken en op olie en/of gas stuiten.

Elke volgende stap in dit proces is duurder dan de voorgaande. Het begint met het huren van capaciteit op een fotoverkenningssatelliet, of met het overvliegen van een gebied waarover positieve verwachtingen rond het voorkomen van voorraden koolwaterstoffen bestaan. Op zee volgt daarna het overvaren van een locatie met een schip met sleeplijnen waaraan sensoren zijn bevestigd. Het eindigt met een peperdure proefboring. Paul van Riel, chief operating officer development and production division van Fugro: ‘Boren in twee tot drie kilometer diep water kost dertig tot zestig miljoen dollar per boring’.

Ingenieursbureau  Fugro  helpt  oliemaatschappijen bij het zoeken naar olie en gas. Fugro beschikt over schepen en vliegtuigen om ter zee en in de lucht waarnemingen en metingen te doen. Het bezit ook computers en rekencentra om die te interpreteren en te visualiseren. Fugro behaalt twintig procent van de omzet met het verzamelen en verwerken van data voor het zoeken naar olie.

 

Speuren

Het zoeken naar olie begint met het opsporen van basins, gebieden waarin de bodem van beneden af is vervormd. Dat laat in het aardoppervlak zijn sporen na. De ondergrondse horizontale sedimentlagen zijn verbroken door bewegingen in de aardkorst, of van onder af doorboord door opgestuwde zoutof basaltformaties.

Een basin kan echter pas olie en/of gas bevatten als het aan drie voorwaarden voldoet. Het moet poreus gesteente bevatten dat koolwaterstoffen kan vasthouden. De omstandigheden moeten er de voorbije miljoenen jaren zodanig zijn geweest vooral een kwestie van druk en temperatuur dat zich olie en gas hebben kunnen vormen. En ten derde moet de structuur van de ondergrond zodanig zijn dat eenmaal gevormde koolwaterstoffen niet hebben kunnen ontsnappen.

De randen van zo’n basin, die vaak boven de omgeving uitsteken, vormen het herkenningspunt. Fotoverkenningssatellieten speuren het aardoppervlak af op zoek naar uitstulpingen. Interpretatie van de beelden gebeurt bij oliemaatschappijen, eventueel met assistentie van bedrijven zoals Fugro.

 

Zoutformaties

Zijn er in de ondergrond dergelijke basins gevonden, dan is de onzekerheid over de aanwezigheid van olie en gas enigszins verminderd. Maar zekerheid is er nog allerminst. Als oliemaatschappijen de aanwijzingen niettemin veelbelovend vinden, treedt de volgende fase in. De speurders vliegen met magnetische of gravimetrische apparatuur (de laatste doen zwaartekrachtsmetingen) over een basin. Bij aanwezigheid van zout of basaltformaties geven deze instrumenten een verstoring van het magnetische cq. zwaartekrachtveld ter plaatse aan.

Dat reduceert opnieuw onzekerheid.

De mate waarin hangt met name af van bekendheid met het gebied. Zijn er in de nabijheid al metingen gedaan of putten geslagen, dan is er meer bekend over de ondergrond en kunnen de meetgegevens beter worden geïnterpreteerd. In de Golf van Mexico bijvoorbeeld zijn er vele honderden putten geboord en is er over de ondergrond het nodige bekend, wat het interpreteren van data een stuk eenvoudiger maakt. Zijn de vooruitzichten nog steeds veelbelovend dan wordt de 2D-seismiek te hulp geroepen. Dat gaat vanaf het land of zee-oppervlak. Op land met een zware truck op een trilplaat, die trillingen tot soms wel zes kilometer diep de aarde in stuurt en via sensoren aan kabels de reflecties weer opvangt. Op zee gebeurt dat met een schip dat een tien kilometer lange kabel met om de vijftig meter microfoons achter zich aan sleept.

Bij de boot worden geluidssignalen opgewekt met behulp van persluchtcilinders. Door de lucht in één klap te laten ontsnappen ontstaat een ‘plof’ met trillingen van 10 – 80 Hz. Die dringen door het water – water geleid geluid uitstekend, het mag kilometers diep zijn – in de bodem (de grond absorbeert frequenties hoger dan 80 Hz). Die plofjes reflecteren op ‘seismische contrasten’, dus bij verstoringen van de ondergrond. De microfoons vangen die reflecties op. Uit de verstreken tijd tussen plof en ontvangst van de reflectie valt de diepte van de seismische contrasten af te leiden. Als het schip 25 meter verder is herhaalt de procedure zich. Als het hele basin in één richting is afgevaren, herhaalt de procedure zich enkele kilometers naar links of rechts.

Daarna worden de door de microfoons opgevangen reflecties in een rekencentrum – soms begint dat al aan boord van het schip – geanalyseerd en verwerkt door middel van ‘seismic imaging’. Daaruit resulteert een serie dwarsdoorsneden van het basin. Daarin zijn mogelijk prospects te vinden, kansrijke mogelijkheden voor een olie/gasveld.

Opnieuw is de onzekerheid over aanwezigheid van koolwaterstoffen verminderd. Om nog meer zekerheid te krijgen kan opnieuw een dergelijke exercitie worden uitgevoerd, maar nu met een schip met meerdere sleeplijnen en door de vaarlijnen dichter bij elkaar te leggen.

Zo ontstaat plaatselijk een 3D-beeld van de ondergrond en worden de plekken zichtbaar waar zich mogelijk olie en gas zouden kunnen bevinden. Die gegevens gaan, eventueel met een nadere kwantitatieve analyse ten aanzien van gesteente-porositeit en aanwezigheid van olie en gas, naar de oliemaatschappij. Maar zekerheid is er nog steeds niet.

 

Tekortkomingen

Elke methode heeft zijn tekortkomingen, dus ook deze. Er sluipt onder andere een extra onzekerheid in de gegevens vanwege de breking van het geluidssignaal in de bodem. Dat is net zoals een lepeltje ‘breekt’ in een glas water. De brekingshoek is afhankelijk van het soort bodem, die vaak onbekend is en die van meter tot meter kan variëren. Paul van Riel van Fugro: ‘Je denkt recht naar beneden te kijken, maar zeker bij grote dieptes kun je in werkelijkheid een beeld van drie kilometer verderop zien’.

Hij voegt daar aan toe: ‘De zekerheid van data is een grijs gebied’. Die zekerheid varieert weer met de bekendheid met het gebied. Is er veel bekend over de plaatselijke ondergrond, dan kan die onzekerheid  worden  gereduceerd. Maar in een geologisch maagdelijk gebied is de onzekerheid maximaal.

De belangrijkste technische ontwikkelingen hebben zich de afgelopen jaren voorgedaan op het gebied van seismiek en data-processing en –imaging. Van Riel spreekt van ‘enorme verbeteringen’ in de seismiek, met name in de signaalkwaliteit en de verfijndheid van data, en in de computerverwerking van gegevens door betere algoritmes en hogere computerperformance. Dat levert bijvoorbeeld schattingen op over de porositeit van gesteentes, die vroeger niet mogelijk waren. ‘Het volume data per euro is zeer sterk toegenomen; vroeger voeren we met één kabel achter een schip, nu zijn het er zestien over een breedte van vijftig meter.’

 

Eén op drie

De mogelijkheden om steeds meer gegevens over een basin te genereren en de betrouwbaarheid van data te vergroten nemen toe, maar die mogelijkheden gebruiken oliemaatschappijen om op voortdurend ontoegankelijker plaatsen te gaan zoeken. Dat zijn twee bewegingen tegen elkaar in. Het leidt er toe dat de kans op een succesvolle exploratieboring al decennia lang constant 1:3 is. Van Riel: ‘Blijkbaar is dat voor olie-maatschappijen een acceptabel risico’.