Dannelsen av olje og gass

Jorda ble dannet for omtrent 4,6 milliarder år siden. Vi kan bestemme alderen til forskjellige bergarter rundt om i verden i millioner og milliarder av år på grunnlag av kunnskap om radioaktiv nedbrytning av forskjellige grunnstoffer og kunnskap om fossiler.

Forståelsen av geologisk tid er viktig. Kontinentene beveger seg på jordoverflaten med noen centimeter i året og skaper mektige fjellkjeder når de kolliderer. Leire kan avsettes med en millimeter per 1000 år på havbunnen og likevel danne tykke lag. Planter og dyr utvikler seg langsomt, men vi ser av fossilene at det har skjedd dramatiske endringer.

Fossiler
Fossiler er bevarte rester av dyr og planter og er vanligvis dannet av kalk eller andre mineraler. De fleste fossiler er dannet ved at døde dyr er blitt raskt tildekket, slik at råtnings- og nedbrytningsprosessene er blitt stoppet. De er vanligst i marin kalk- og leirstein. Fossilene varierer i alder fra 600 millioner år til noen tusen år. Vitenskapen om fossiler kalles paleontologi.

Fossiler er viktige for å forstå utviklingen av plante- og dyrearter, og avslører tidligere tiders klimatiske forhold. Fossiler har stor betydning når det gjelder aldersbestemmelsen av geologiske lag, og kan gi informasjon om miljøet for avsetning av sedimentære lag.

Fossiler finnes i relativt store mengder i Oslo-området. Alderen på disse fossilene varierer fra 570 til 395 millioner år. Utenfor dette området består den norske fjellgrunnen hovedsakelig av bergarter hvor det sjelden finnes fossiler.

I de sedimentære lagene på norsk sokkel er det mye fossiler.

I forbindelse med boring og kjernetaking er det mikrofossiler som blir studert. De mest vanlige typene kalles foraminiferer, men også pollenkorn blir benyttet til aldersdatering og klimatiske studier. Rester av alger og mikroorganismer er hoved-bestanddelen i kildebergarter.

Platebevegelser og bergarter
Jorda kan deles inn i tre soner: skorpa, mantelen og kjernen. Trykk, temperatur og kjemisk sammensetning varierer i disse tre sonene. Jordskorpa er den ytre delen av det solide skallet som kalles litosfæren (0–70 km). Astenosfæren (70–250 km) er en delvis smeltet sone. På grunn av de store variasjonene i trykk og temperatur er det strømmer i det indre av jorda. Disse strømmene er drivkreftene som forårsaker havbunnsspredning og får kontinentene til å bevege seg.

Gjennom hele jordas historie har jordskorpa vært i konstant bevegelse. Kontinentene har beveget seg i forhold til hverandre, og fjellkjeder og bassenger er blitt dannet.

Under de prosessene som er beskrevet over, vil det bli dannet en rekke forskjellige bergarter. En bergart består av ett eller flere mineraler. Bergarter blir klassifisert ut fra dannelsesmåten, opptreden, mineralsammensetning, tekstur (form og størrelse på mineralkornene) og kjemisk sammensetning. Bergarter med lik kjemisk sammensetning kan ha svært forskjellig mineralsammensetning og derfor forskjellige fysiske egenskaper.

Hovedinndelingen av bergarter er basert på dannelsesmåten:

Magmatiske bergarter er dannet ved størkning av lava på overflaten eller magma dypt nede i jordskorpa.

Metamorfe bergarter er dannet ved omdanning av andre bergarter ved økt trykk og/eller temperatur.

Sedimentære bergarter består av omarbeidet materiale, som sand og leire, som er avsatt i vann eller på landjorda. Sedimentære bergarter er en forutsetning for at det kan danne seg olje- og gassansamlinger. Vi vil i det følgende konsentrere oss om disse bergartene.

Opphavsmaterialet til sedimenter og sedimentære bergarter er eldre bergarter som er forvitret mekanisk eller kjemisk. På grunn av platebevegelser og kollisjoner vil det i forskjellige områder bli dannet oppløftede områder som blir utsatt for vær og vind, og som derfor blir raskt erodert. Det eroderte materialet kan bli transportert til lavereliggende områder, bassenger, ved hjelp av elver, vind eller utrasing og avsette seg i tykke lag av sedimenter. Disse avsetningene kan herde og danne sedimentære bergarter. De fleste sedimentære bergarter består av grus, sand og leire, men man kan også finne salt fra inndamping og kalkrester etter døde dyr.

Den geologiske lagdelingen er i stor grad påvirket av lokale og regionale svingninger i havnivået og av tilførselen av sedimenter. Ved å studere moderne avsetningsmiljøer til sedimenter og sedimentære lagrekker, kan man ved hjelp av data fra borehull gjenskape historien flere kilometer nede i havbunnen.

Sedimentene kan inndeles etter kornstørrelsen: leire, silt, sand, grus, stein og blokk, eller etter avsetningsmåten. Avhengig av den energien som var til stede ved avsetningen, vil man ofte finne innslag av mer enn én komponent, men sjelden tre. Når dette materialet herder, blir det dannet leirstein/skifer, sandstein og konglomerat.

Sedimenter danner kilde-, tak- og reservoarbergarter, og det er avgjørende viktig å kunne skille mellom dem i forbindelse med leting og produksjon av petroleum.

Dannelsen av olje og gass
Det dannes store mengder organisk materiale på jordas overflate, spesielt i havområdene. Det meste av dette materialet blir brutt ned, men deler av det blir begravd sammen med slam og leire. I enkelte havområder hvor det er lite tilførsel av oksygen, kan større mengder organisk materiale bli bevart, slik tilfellet var på norsk sokkel i slutten av juratiden.
Disse lagene består av mange prosent organisk materiale.

Slik organisk rik leirstein kalles kildebergart. Når kildebergarten blir begravd, øker temperaturen med ca. 25 grader per kilometer, samtidig som trykket øker. Denne prosessen fører til at det blir dannet olje og gass, som blir presset ut av leirsteinen og inn i nærliggende reservoarbergarter, hvor den erstatter det vannet som var der fra avsetningen. Oljen dannes mellom 60 og 120 grader; over denne temperaturen dannes hovedsakelig gass. Hvis tempe-raturen overstiger 250 grader, «brenner» hydrokarbonene opp. Hvis kildebergarten er kull, dannes det hovedsakelig gass.

De mest vanlige reservoar-bergartene består av sand avsatt i et delta eller strandmiljø. Mellom de enkelte sandkornene er det små porerom fylt med vann. Dette kalles porøsitet. Hvis porøs-iteten er høyere enn ca. 10 prosent, kalles sandsteinen reservoarberg-art. De ørsmå porene er ofte bundet sammen av mikrosko-piske kanaler. Er bergarten svært porøs (20–30 prosent), kan den lagre store mengder petroleum i porene. Permeabiliteten forteller hvor lett olje, gass og vann kan flyte gjennom forbindelses-kanalene i en porøs bergart.

Fordi hydrokarboner er lettere enn vann, vil de bevege seg oppover i en porøs bergart som inneholder vann. Dette fører dem gjennom porer og tynne kanaler i retning av overflaten. Vandringen til olje og gass (migrasjon) skjer over tusener av år og kan strekke seg over flere mil. Petroleum vandrer altså opp gjennom porøse, vannfylte berglag, helt til den blir stoppet av tette lag. Et slikt lag kalles takbergart eller forseglingsbergart. Den mest vanlige takbergarten er leirstein. Mye av oljen og gassen som dannes, vil lekke ut til overflaten uten å bli fanget opp.

Hvis det finnes kilde-, reservoar- og takbergarter, er forutsetningene til stede for at det kan være olje- og gassansamlinger. Imidlertid er det viktig at reservoarbergarten har en form som gjør at oljen samler seg. Dette kalles en felle.

Dannelsen av den norske kontinentalsokkelen
De store kontinentene beveger seg på jordskorpa. For ca. 400 millioner år siden (i silurtiden) begynte en kollisjon mellom de amerikanske og de skandinaviske landområdene, og da
ble store deler av den mektige fjellkjeden man finner i Norge, dannet. Etter denne tiden begynte kontinentene å bevege seg fra hverandre. I den første fasen av denne utviklingen sprakk jordskorpa opp og sank inn en rekke steder før den store spredningssonen man i dag finner midt i Atlanterhavet, og som Island er en del av, ble dannet. I dag beveger de to kontinentene seg fra hverandre med flere centimeter per år.

I den tidlige spredningsfasen (juratiden) sank Nordsjøen, Norskehavet og deler av Barentshavet inn. Dette førte til at store elver bygde deltaer, slik vi i dag ser Mississippi bygge sitt delta i Mexicogolfen. Det største deltaet kalles Brentdeltaet, og det utgjør hovedreservoaret på Gullfaksfeltet, Osebergfeltet, Statfjordfeltet og en rekke oljefelt på britisk side.

Tilsvarende deltaer ble dannet i Norskehavet og Barentshavet, og reservoarene for blant annet Åsgardfeltet, Heidrunfeltet, Nornefeltet og Snøhvitfeltet består også av deltaavsetninger. Etter at området fortsatte å synke inn, ble disse deltaene begravd hovedsakelig av leirstein, og sanden ble fastere, det som nå kalles sandstein. Det kan være opptil 30 prosent olje i denne sandsteinen. På grunn av platebevegelser lå Norge lenger sør enn i dag og hadde mer et middelhavsklima.

Ekofisk-reservoaret er betydelig yngre, fra krittiden. På denne tiden var havnivået høyt, og lite sand og leire ble transportert ut i Nordsjøen. Rester av døde dyr dominerer derfor sedimentene, og kalken på Ekofisk er dannet ved at mikroskopiske kalkskall samlet seg på havbunnen. Mellom skallene er det porerom som senere ble fylt med olje. Disse bergartene kalles kritt, og det er likt vanlig skole-kritt. De har høy porøsitet, 10–40 prosent, men porene er små, slik at gjennomstrømningshastigheten til oljen blir lav. Fellene i Ekofisk-området er dannet ved at salt har presset seg opp fra undergrunnen og foldet lagene over seg til en kuppel.

Mektige sandavsetninger fra krittiden utgjør reservoarene i dypvannsområdene Vøring- og Mørebassengene i Norskehavet. I denne perioden lå Grønland og Norge mye nærmere hverandre. Store deltaer lå langs landområdene, og undersjøiske strømmer og ras transporterte sand ut i dypereliggende områder.

De aller yngste reservoarene i Nordsjøen er dannet i den tidlige delen av tertiærtiden ved at undersjøiske strømmer transporterte sand ut i dyphavene. Frigg- og Balderfeltet er av denne typen. I Vøring- og Møre-bassengene og i den vestlige del av Barentshavet er tilsvarende sedimenter under utforskning.

Del på Facebook