En underkommunisert faktor for CCS

Skisse av konseptet som har blitt undersøkt i SHAPE-prosjektet, der målinger av vanntrykket benyttes for å fastslå heving av havbunnen. Kilde: Quad Geometrics

– Det var ikke ønskelig med en gjentakelse av Ekofisk, minnes Ola Eiken, daglig leder i Quad Geometrics.

Det ble først oppdaget at havbunnen ved Ekofisk sank høsten 1984, og den påfølgende våren lå plattformene 2,5 meter nærmere havoverflaten enn da de ble installert. Årsaken var at krittreservoaret ble presset sammen i takt med at olje og gass ble utvunnet. Hevingen av plattformene og andre tiltak medførte milliardkostnader.

Da Statoil forberedte olje- og gassfeltet Trolls oppstart i 1995, var det ønskelig å få oversikt over eventuell liknende innsynkning på et tidlig tidspunkt.

Ekkolodd, datidens standard for havbunnsmålinger, var for upresist. En kollega av Eiken foreslo en enkel løsning: Mål vanntrykket! Synker havbunnen inn, øker høyden av vannkolonnen over og dermed trykket.

– Metoden viste seg svært presis, med 2–3 mm nøyaktighet ved 300 meters dyp – på nivå med målinger på land. Jeg tror mange ikke har tatt inn over seg presisjonen som vanntrykksmålinger gir.

Trondheims-baserte Quad Geometrics spesialiserer seg på høypresisjonsmålinger av tyngdekraft (gravimetri) og vertikale bevegelser på hav- og landoverflater.

For 12 år siden brakte direktøren sin kompetanse og teknologi fra Statoil inn i selskapet, som han startet sammen med en kollega fra Scripps Institution of Oceanography i San Diego.

I dag er Quad Geometrics 100 prosent norskeid.

Fra innsynkning til heving

Metoden er enkel: Trykksensorer plasseres på et fundament på havbunnen, registrerer data i noen minutter og flyttes deretter med en fjernstyrt undervannsfarkost (ROV) til neste fundamenterte målepunkt. Et nettverk av referansesensorer utenfor måleområdet sørger for nødvendige korrigeringer, blant annet for tidevann.

Eiken forstod tidlig at teknologien også er godt egnet for å utføre målinger med motsatt fortegn – heving. Der utvinning av olje, gass eller grunnvann bidrar til innsynkning, resulterer injeksjon i at havbunnen løftes opp.

Siden 2021 har Quad Geometrics tatt del i forskningsprosjektet SHAPE (Seafloor Height from Aqua PressurE for offshore CO₂) sammen med Equinor og NGI. Prosjektet har som mål å undersøke målemetodikker knyttet til offshore CO₂-lagring og forbedre nøyaktigheten av dem. Det har fått støtte gjennom CLIMIT-programmet.

Hva skjer når CO₂ injiseres i et reservoar? Er det plass, og hvordan reagerer undergrunnen på økt trykk? Dette opptar industri, forskere og forvaltningsorganer.

– For storskala CCS-prosjekter er forståelse og håndtering av trykk avgjørende. Lagringskapasitet avhenger av kompresjon av formasjonsvannet og poreekspansjon. Ekspansjonen gir heving – og ved å måle denne, kvantifiseres kapasitetsøkningen direkte.

Graden av poreekspansjon bestemmes av elastisiteten til reservoarbergartene.

En underkommunisert faktor

Repetative seismiske målinger (4D) regnes som gullstandarden for å spore CO₂-skyen i et reservoar, som ved Sleipner (siden 1996), Snøhvit (siden 2008) og snart ved Northern Lights’ Aurora – Norges første kommersielle CO₂-lager (geo365.no: «Lover trygg lagring av CO₂»).

– Men seismiske data viser ikke så godt trykket i et reservoar. Trykkøkningen beveger seg raskere og påvirker et større volum av reservoaret enn selve drivhusgassen, påpeker Eiken.

Han mener trykkmålinger har fått for lite oppmerksomhet sammenliknet med målinger av CO₂-skyen og bruken av seismikk. Han anerkjenner at trykket kan måles i injeksjonsbrønnen(e), men dette gir kun punktvis innsikt.

For god kontroll på trykket kan være avgjørende for å lykkes med storskala lagring av drivhusgassen. Snøhvit illustrerer dette. Kort tid etter injeksjonsstart i Tubåen-formasjonen i 2008 steg trykket kraftig nær brønnen.

– Problemet var at reservoarekspertene ikke hadde håndfast informasjon om hva som foregikk et stykke unna brønnen. Modeller antydet barrierer og dårlige formasjonsegenskaper i visse deler av reservoaret, men det lot seg ikke gjøre å komme til bunns i dette. 

Beslutningen om å bytte formasjon (fra Tubåen til Stø) ble tatt i 2011. Eiken understreker at bredere trykkinformasjon kunne gitt et bedre innblikk i reservoarforholdene i Tubåen. Kanskje ville man basert på slik informasjon ha byttet til Stø på et tidligere tidspunkt, eller kanskje kunne reservoarutfordringene i Tubåen ha blitt håndtert?

Trykk kan også skape nabokonflikter. I akademiske miljøer – og høyst trolig også internt i selskaper – har det blitt diskutert hvordan tilgrensende lisenser for CO₂-lagring kan påvirke hverandre. Dette vil også måtte bli et tema for myndighetenes oppsyn med virksomheten.

Troll-akviferen, som Northern Lights skal bruke, strekker seg over flere lisenser for CO₂-lagring på Hordaplattformen. Hvis nabooperatørene også begynner injeksjon de kommende årene, deler de altså samme lagringsplass. Og det er til syvende og sist trykket som bestemmer hvor store volumer av drivhusgassen som kan lagres i en gitt formasjon.

I denne sammenheng finnes det fortsatt ubesvarte spørsmål knyttet til om selskapene kan operere side om side med forutsigbare lagringskapasiteter og ikke minst hvordan en kan optimalisere injeksjonsstrategiene for best utnyttelse av kapasiteten uten at én operatør utkonkurrerer andre operatører innad i én akvifer.

– Trykk er en underkommunisert faktor i denne sammenhengen, mener Eiken.

Fremtiden for trykkmålinger

SHAPE-prosjektet er i sluttfasen, og resultatene kan være til stor nytte for en fremtidig industri på norsk sokkel. Det er nemlig gjort lite arbeid på denne type målinger av offshore CO₂-lagre tidligere.

Direktøren trekker frem In Salah i Algerie der tilsvarende målinger ble gjort på land. CO₂ fra gassfeltene sentralt i landet ble reinjisert i undergrunnen og det ble utført målinger av hevingen av landoverflaten ved hjelp av satellittmålinger (InSAR). Statoil var blant partnerne i dette prosjektet.

Prosjektet ble stanset i 2011 som følge av oppsprekking og risiko for lekkasje. Like fullt påpeker Eiken at prosjektet har demonstrert kraften av informasjonen om et reservoar som en kan hente ut av målinger av endringer av overflaten.

Han håper at SHAPE-prosjektet vil bidra til å løfte trykkets rolle i CCS-debatten, altså å sette verdien av slik informasjon, og utfordringer knyttet til trykkøkninger i reservoarer, høyere på dagsorden.

– For Equinor er dette selvsagt relevant kunnskap. De sitter på mye data om innsynkning ved Troll, og er involvert i CCS-prosjekter både sørvest for Troll (Northern Lights) og øst for Troll (Smeaheia).

Det eksisterende Troll-målenettverket ligger dermed i en svært gunstig posisjon, og en utvidelse av nettverket inn i de tilgrensende CCS-lisensene vil ha en begrenset kostnad.

– Innad i SHAPE-prosjektet har vi hatt diskusjoner om veien videre for teknologien. Noen ser verdien av slike trykkmålinger, mens andre er fortsatt usikre på om målingene vil være nøyaktige nok for å registrere relativt små endringer på havbunnen.

Ola Eiken er imidlertid optimist og han har flere ideer om hvordan teknologien kan videreutvikles. For eksempel ser han stort potensial i å kombinere trykkdata med andre typer data for å få best mulig forståelse av endringene som foregår i et reservoar som fylles med CO₂.

Helt sikkert er det i hvert fall at trykk i stadig større grad vil være et diskusjonstema når vi planlegger for fremtidige CO₂-lagre på norsk sokkel. Da gjelder det å ha gode løsninger for hvordan vi kan registrere denne parameteren over store arealer på en kostnadseffektiv måte. Målingene ved Trollfeltet har gjennom 25 år demonstrert at dette er mulig.