Indvinding af Olie fra Kridt - Rapport i Naturgeografi

Side 1

[navn fjernet] 3.u Naturgeografi 10/2 10

1

Indvinding af olie fra kalk

Formål

Formålet med forsøget er at finde ud hvad kridt er for en bjergart og hvordan man kan bestemme dens porøsitet og dermed den potentielle mængde olie, der kan være i kridtet. Vi vil gøre dette ved at undersøge hvor meget olie, der kan være i en bestemt mængde kridt og illustrere hvordan indvindingsmetoder med vandinjektion i kalkreservoirer i Nordsøen fungerer.

Hypotese

Ud fra vores viden om Nordsøen, hvor der normalt indvindes 30-40 % olie, vil vi fremlægge en hypotese om at indvinde ca. 50 % olie i vores forsøg på baggrund af det faktum, at det er et kontrolleret forsøg.

Teori

Dannelse af olie of kridt

For at forstå dannelsen af olie og kridt må man søge mange millioner år tilbage i den geologiske historie. Den første vigtige periode for Nordsøen i denne forbindelse er perioden Perm (for 299-250 mio. år siden), hvor klimaet i området skiftede til tørt og varmt og hvor der aflejredes ørkensedimenter domineret af sand. Da et indhav senere oversvømmede landskabet, blev vandet inddampet pga. varmen og tykke lag af salt udfældedes som bl.a. kalk. Når havet flere gange bredte sig ind over området aflejredes der i Triastidens tørre og varme klima flodsletteaflejringer vekslende med havaflejringer. Herefter i perioden Jura var området dækket af hav og der blev langs kysterne aflejret sand, hvor floderne dannede deltaer. Ved en oversvømmelse i slutningen af Jura blev der i Nordsøområdet dannet en central forkastningsbetinget dal, der kaldes gravsænkning eller rift. Det er ved disse gravsænkninger man finder de store kulbrinteområder på randen af kontinenterne, hvor riften opstod. I Nordsøen ligger Centralgraven i den sydlige del.

Ved bunden af det dybe hav var der iltfattigt og i slutningen af Juratiden (for ca. 150 mio.

siden) blev der her aflejret ler med et højt indhold af organisk materiale, som under tryk blev omdannet til sorte skifre, hvilke udgør hovedparten af kildebjergarten for de kulbrinter, der findes i Nordsøen. Kildebjergarter er de sedimenter, aflejringer, der indeholder det organiske materiale og

Side 2

[navn fjernet] 3.u Naturgeografi 10/2 10

2 er kilden til olie og gas. Organisk materiale aflejret i havet har et særlig højt kul- og brintindhold, som er et godt udgangspunkt for dannelse af olie.

I denne periode blev der også aflejret and og sandsten, der i dag udgør en vigtig reservoirbjergart i mange oliefelter i Nordsøen. En god reservoirbjergart har stor betydning, når kildebjergarten modnes under tryk og høje temperaturer, hvorefter kulbrinterne bevæger sig opad, migrerer, gennem porer og sprækker. For at kunne udvinde kulbrinterne er det derfor vigtigt at kulbrinterne finder et sted i porøs bjergart, så de kan strømme hurtigt og komme hen til en indvindingsboring. De gode reservoirbjergarter er derfor karakteriseret ved at der er store porer mellem de korn der opbygger bjergarten. Dette kunne f.eks. være sandsten som netop udfør en vigtig reservoirbjergart i Nordsøen.

Den vigtigste reservoirbjergart i den danske del Nordsøen er skrivekridt. I Kridttiden (for

146 - 65 mio. år siden) formindskedes sandtilførelsen til området og der blev i stedet aflejret kalk, som med tiden blev mere og mere rent indtil der i slutningen af perioden dannedes skrivekridt.

Kridt er dannet af kokkolitter, som vi i dag kender som plankton i havet, og foreminiferskaller.

Disse kokkolitter var i så stor en mængede, at de kunne aflejre deres kalksletter på havbunden i et antal på 1.000 kvadratmeter pr. sekund. Derved udgør kridt det største rumfang af en enkelt bjergart i Danmarks undergrund. I modsætning til høje porøsitet i revkalksten, som man bl.a. finder i Golfområdet i mellemøsten, kan den finkornede kalk i Danmark være vanskelig at udvinde olie fra, da kulbrinterne kun kan strømme meget langsomt igennem og dermed får en lav permabilitet.

Olie og kridt i kulstofkredsløbet

Olie og kridt indgår som vigtige dele i kulstoffets komplicerede kredsløb. Både under og over havet frigives der konstant kuldioxid fra jordens indre gennem vulkansk aktivitet. Kuldioxid bliver også bundet til tungtopløselige forbindelser, der i form af netop kalksten og kridt aflejres på havets bund. Transporten af kuldioxid fra luften og ned på havets bund som aflejringer, foregår både via landjorden og havet. Planterne på landjorden trækker kuldioxid, der er opløst i regnvand, ned i de øverste jordlag, hvor det kan reagere med basaltklippernes kalciumsilikat og danne kalciumbikar-bonat. Når dette vaskes ud i havet vha. floderne, bruger mikroorganismer, som kalkflagellater, det til at danne kalkskaller. En lille procentdel af disse kalkskaller vil synke ned på havets bund når mikroorganismerne dør og aflejres som kalksten og kridt. Samtidig kan kuldioxid også bindes ved at døde plantedele aflejres i iltfattige områder som f.eks. en mose. Her vil plantedelene i stedet for at gå i forrådnelse bliv omdannet til tørv og senere under tryk til kul. Dannelsen af olie og gas sker

Side 3

[navn fjernet] 3.u Naturgeografi 10/2 10

3 ved at havets plankton under gunstige vækstforhold er blevet oplagret på havbunden under iltfattige forhold i tykke lag. Disse lag er siden blevet sammentrykket i sedimentedybder med høje temperaturer og derved indgår olie i kulstofkredsløbet.

Fremgangsmåde

Vi startede med at måle længde og diameter på kalkprøven med olie i. Herefter anbragte vi den oliemættede kridtprøve i plast-injektionssprøjte, som vi fyldte med vand til hele prøven var dækket.

Mens spidsen af sprøjten vendte opad satte vi forsigtigt stemplet i og tømte sprøjten for luft inden vi satte den i et stativ.

Resultater

Et par dage efter kunne vi se, hvordan olien var kommet ud som følge af at vand var blevet suget ind i kalken pga. de store kapillærkræfter i de meget små porer i kalken. Olien havde lagt sig øverst i sprøjten og derved kunne vi måle hvor meget der var ved at suge det op med en mindre sprøjte.

Vi havde som en del af forsøget også målt længde, diameter og vejet en kalkprøve uden olie i for at kunne beregne voluminet af poret i kalkprøven udfra totalvoluminet der er vægten og densiteten af

calcit, som er 2,71 g/cm^{3}.

Resultater af beregninger af porøsiteten i kridtprøven uden olie:

Vægt = 80, 5 g
Cm^{3} kalk det svarer til:
Vægt/2,71 = 31,92 cm^{3} = v
Diameter = 5,8 cm
Radius r = 1,9 cm
Højde h = 5,8 cm
Rumfang V= π ∙ r^{2} ∙ h = 65,78 cm^{3}

Volumen af porer = V – v = p = 33,86 cm^{3}
Porøsitet i procent: (p ∙ 100) / V = 51,48 %

Side 4

[navn fjernet] 3.u Naturgeografi 10/2 10

4

Resultater af indvindingsgraden fra kridtprøven med olie:

Vi målte diameter, radius, højde og rumfang på olieprøverne inden de blev sat i stativet for at kunne beregne olieindholdet først og herefter indvindingsgraden med vand-metoden.

Olieindhold: (Vs ∙ porøsitet) / 100 = 7, 81 cm^{3} olie.
Efter et par dage målte vi hvor meget olie der var kommet ud: U = 4,5 ml
Ud fra dette kunne vi til sidst beregne indvindingsgraden: (U ꞏ 100) /olie = 57, 62 %

Her ses gruppernes forskellige resultater:

Diskussion og konklusion

Forsøgene endte med en række vidt forskellige resultater der varierer utrolig meget. I prøven fra gruppe 3 er der muligvis kommet for meget vand med i prøven, hvilket har resulteret i den høje indvindingsprocent. Derimod har der også været noget galt med prøven fra gruppe 6, der har en meget lille indvindingsprocent, hvilket måske skyldes at der har været for lidt olie i prøven eller at det har været for gammelt. Generelt kan man dog sige at resultaterne viser en overraskende høj indvindingsprocent fra olieprøverne. Min hypotese fra gruppe 1 var ca. 50 %, hvilket ikke er helt ved siden af. Normalt ligger indvindingsprocenten fra Nordsøen kun på 30-40 %, men de høje tal fra vores prøver skyldes sandsynligvis, at det er et kontrolleret forsøg. Der er med vilje så meget olie i vores prøver som der er plads til, hvilket formodentlig ikke er tilfældet med kridtet fra den ”virkelige verden”. Kridtet under Nordsøen lægger muligvis under så meget tryk, at det er blevet hårdere og dermed har mistet noget af sin porøsitet. Alligevel kan vi ud fra forsøget konkludere, at kridt pga. dens store porer udgør en meget porøs og vigtig reservoirbjergart i Nordsøen, fordi den giver gode muligheder for at udvinde olie med en høj indvindingsprocent.

Gr 1 Gr 2 Gr 3 Gr 4 Gr 5 Gr 6 Gr 7

Kerne med olie:

Højde i cm 5,1 3,4 4,5 5,5 4,8 3,5

Diameter i cm 2,4 2,4 2,4 2,4 2,45 2,4

Volumen i cm3 23,07 12,37 20,35 24,88 22,63 15,83

Invindingsgrad i

% 57,62 96,77 64,62 78,2 8,83 65,01