Kjemiske budbringere fra dypet

Av Christina B. Claussen

Intelligente kjemikalier gjør det mulig å overvåke selv det dypeste oljereservoar fra land. De kjemiske budbringerne danker ut både mekanikk, hydraulikk og elektronikk

Illustrasjonsfoto: Sintef Media

Overvåking av både injeksjon- og produksjonsbrønner er viktig for å drive et reservoar effektivt. Nå vil forskere overvåke reservoarene ved hjelp av en helt ny metode, såkalt kjemisk intelligens. De kjemiske stoffene kan blant annet bestå av "skreddersydde" DNA-molekyler. Man setter sammen DNA'ets byggesteiner etter behov - samtidig som stoffet reagerer på helt bestemte betingelser som f.eks. temperatur.

- Et oljereservoar er en geologisk struktur med ulike egenskaper: De enkelte formasjoners evne til å transportere olje og gass varierer. Reservoaret er et levende miljø der uforutsette endringer kan oppstå. Jo mer kunnskap vi har om endringene som skjer i dypet, jo bedre kontroll har vi over produksjonen fordi den forbedrer operatørens evne til å ta riktige beslutninger, forklarer seniorforsker Jostein Sveen ved SINTEF Teknologiledelse.

Ved å bruke "intelligente kjemikalier" kan man overvåke reservoarene i minste detalj: Det skjer ved å tilsette svært små mengder med slike stoffer i selve brønnrørene. De kjemiske molekylene fungerer som "merkelapper". Disse reagerer med omgivelsene og sender ut kjemiske signalsubstanser som er målbare for operatøren. De mikroskopiske budbringerne overvåker miljøet for alle uønskede hendelser: Om vanninntrengningen er for stor, om det oppstår uventet bakterievekst, eller om reservoaret ikke produserer som det skal av andre grunner. Det unike med denne løsningen er at molekylene tåler påkjenningene i dypet og at den er svært pålitelig over flere år.

I dag overvåkes, eller monitoreres, olje- og gassreservoarer ved hjelp av seismikk og/eller tekniske installasjoner i dypet. Metodene er kostbare, og mange av de eksisterende løsningene har begrenset levetid på grunn av temperatur, trykk, korrosjon og erosjon.

Medisinsk teknologi

Det nye monitoreringssystemet bygger på samme prinsipp som benyttes når pasienter med sukkersyke får insulinimplantat. Kjemiske stoffer leser kroppens signaler, og doserer ut medisinen etter behov. I dette tilfellet erstattes kroppen med forholdene i reservoaret, og insulinet med kjemi. De kjemiske stoffene registrerer endringer i omgivelsene, og sender ut ørsmå molekyler; budbringere som forteller operatøren om forholdene mange kilometer unna. Metoden gjør det mulig å se både hvor og når det produseres olje, gass og vann i brønnen. Antall variasjoner av sporstoff er ubegrenset.

Stoffene kan også sette i gang fysiske prosesser, som f.eks. begrense eller stenge vanninntrengning i en bestemt sone av brønnen. Da reagerer kjemikaliene med å svelle og tette det aktuelle området.

For å sikre at kjemikaliene blir plassert på riktig sted i brønnen, må operatøren først kartlegge reservoaret ved hjelp av kjerneprøver. Når dette er gjort, settes rørene inn i brønnen slik at variasjonene i sporstoff endres etter reservoarets egenskaper. Med andre ord: Rørene designes etter hvilket område av reservoaret de skal ligge i.

Patentsøkt

Det nye systemet er nylig patentsøkt.
- Den kjemiske utfordringen har vært å finne de ideelle bindingsmekanismene mellom traceren (merkelappen) og stoffet den festes til (matrixen,) forteller kjemiker og forsker Marit Ramstad ved SINTEF Kjemi.

Bindingen er sentral i dette systemet, og det er den SINTEF har tatt patent på.

- Bindingen spaltes under bestemte forutsetninger. Disse varierer, men kan f.eks. være endringer i temperatur eller ph-verdi, forteller Ramstad.

Metoden er et resultat av FoU-programmet Resman (Reservoar Management. A Consept based on Chemical Intelligence.) Dette er et strategisk instituttprogram ved SINTEF Kjemi med deltakelse fra SINTEF Teknologiledelse og Institutt for petroleumsteknologi ved NTNU.

Kontakt ved SINTEF: Are Lund
Tlf.: 73 59 41 27
E-post: are.lund@chem.sintef.no