Dette er saken
Per Arne Bjørkum fremsatte i fjor en ny teori som innebærer at de geokjemiske modellene som benyttes i leting etter olje og gass ikke er gyldige. På den måten sår han tvil om geologene har blitt ledet på rett vei av dagens petroleumsgeokjemikere på sin jakt etter olje.
Teorien bygger på gamle ideer for hvordan tungolje dannes i kildebergarten tidlig i begravningshistorien.
Johan Michelsen, pensjonert petroleumsgeolog/petroleumsgeokjemiker, har gjennom to innlegg på geoforskning.no i september forklart hvorfor han mener at Bjørkums teori ikke holder vann:
Geoforskning.no: Teori basert på avkreftede påstander
Geoforskning.no: Oppklaring om dannelse av tungolje
Michelsen bygger mye av sin kritikk på at jeg ikke har satt meg grundig nok inn i det jeg skriver om. Jeg vil ikke bruke spalteplass på å overbevise leserne om hva jeg vet og ikke vet, men kan opplyse at jeg i løpet av de siste 10 årene i Equinor har studert flere tusen geokjemirelaterte artikler, helt tilbake til 1800-tallet – samt flere lærebøker.
Jeg får imidlertid inntrykk av at Michelsen ikke har lest, og/eller forstått, de vitenskapelige arbeidene jeg lener meg på. Han har heller ikke fått med seg det jeg skrev om hvordan tungolje kommer seg ut av kildebergarter. Endelig så unnlater han å kommentere min kjemiske forklaring på hvordan tungolje blir gjort om til lette oljer i reservoarene.
Michelsen viser til at vi nå har mer og bedre data og at de støtter dagens modell for dannelse av olje etc. Det er kjent i vitenskapsteori at det alltid er mulig å finne støtte for nesten enhver teori – hvis man leter etter det. Måten man tester en teori på derimot, er å lete etter observasjoner som kan tenkes å være uforenlig med den.
Det er det jeg har gjort, og funnet det i publikasjoner – de fleste fra før 1970; heretter referert til som Hedberg et al. Deretter har jeg lagt frem forslag til hvordan manglene i teorien til Hedberg et al kan rettes opp.
Før jeg svarer på noen av Michelsen sine påstander, vil jeg gjøre oppmerksom på at det for meg har vært viktig å skille mellom tungolje og hydrokarboner. Tungoljer består i all hovedsak av organiske molekyler som inneholder noen få prosent oksygen, svovel, nitrogen og metaller i tillegg til hydrogen og karbon.
Disse molekylene klassifiseres som ikke-hydrokarboner, og refereres ofte til som NSO-forbindelser. De fleste NSO-molekylene i tungoljer er store, med inntil 400 karboner i strukturen. Hydrokarboner er mindre molekyler og består som navnet sier, kun av hydrogen og karbon.
Reservoaroljer som har blitt varmet opp til over 70 °C inneholder stort sett hydrokarboner bestående av mindre enn 40 karbonatomer (snitt litt under 20). Innholdet av NSO-forbindelser (asfaltener og resiner) er typisk mindre enn 20 prosent. Disse molekylene har tilnærmet samme antall karbon som hydrokarbonene i reservoaret.
Overgangen til betydelige mengder hydrokarboner ble empirisk bestemt av Hedberg et al til å skje (relativt raskt) rundt 70 °C. Det er den temperaturgrensen jeg har holdt meg til.
Michelsen mener å ha falsifisert min modell for utdriving av tungoljer ved formuleringen:
«Det Bjørkum glemmer er at skal vi få ekspulsjon av tungolje, må det være tungolje tilstede! Og de ekstraherbare organiske molekyler man finner i friske og tidlig diagenetiske sedimenter i Bjørkum sitt temperaturområde, gir sammensetninger forskjellig fra tungoljer. Det dreier seg også om ultrasmå mengder.” (mine understrekninger)
Jeg er gammel, men ikke så forvirret som Michelsen frykter. Michelsen har åpenbart ikke fått med seg, noe Hedberg et al var klar over, at de kjemiske løsningsmidlene man brukte for å ekstrahere olje fra kildebergarter, ikke kunne brukes til å si hva som var til stede i kildebergarter eller hvilken fraksjon som ble drevet ut. Hedberg et al hadde ingen forklaring på hva som drev tungoljen ut, og derfor heller ikke hvordan det skjedde. De lot seg styre av empiren som tilsa at oljen kom seg ut tidlig og at migrasjonen i all hovedsak foregikk sidelengs.
I noen få tilfeller ble det dannet kilometerlange vertikale tungoljeintrusjoner (oppover og nedover) fra kildebergartene, som Michelsen mener jeg overser. Jeg er selvfølgelig klar over dette fenomenet som ligner på sandintrusjoner. Hedberg et al tolket disse tungoljeintrusjonene til å være dannet tidlig (slik sandintrusjoner er det) og styrt av tektonikk (jeg deler det synet). Michelsen hevder, i likhet med dagens geokjemikere, at oljeintrusjonene er dannet på stort dyp, men hva var galt med tolkingen til Hedberg et al?
Jeg har lagt frem et forslag til løsning på «mysteriet» knyttet til utdriving av tungoljer som bygger på at den blir mobilisert via en fysisk prosess som involverer CO2-gass. Ideen fikk jeg fra de som bruker CO2 til å øke utvinningen av tungolje. De injiserer CO2-gass slik at den danner bobler i tungoljen. Da utvider blandingen seg og blir like lettflytende som noen lettoljer. Det er viktig at CO2 opptrer som gass, og ikke er i en superkritisk tilstand (da opptrer den mer likt som væske).
Dette har Michelsen ikke fått med seg ettersom han han skriver at:
«Bjørkums påstand om at superkritisk CO2 er nødvendig eller spiller en betydelig rolle for petroleumsekspulsjon ignorer de enorme kreftene som er involvert i petroleums ekspulsjon». (min utheving)
Michelsen avviser utdrivingsmodellen på feil grunnlag. Derfor er hans argumentasjon ugyldig.
De kreftene han etterspør kommer fra det faktum at olje og kerogen utvider seg på grunn av opptak av CO2-gass og da vil overlagringen løftes og det åpner for at det kan dannes horisontale sprekker i forlengelsen av sublaterale organiske lamina. Olje blir så presset ut i en retning styrt av vekten av overlagringen, det vil si oljen vil strømme mot mindre overlagring inntil den treffer en høypermeabel bergart – som kan være et reservoar.
Michelsen legger vekt på at det finnes noen organiske molekyler som kan rotere lys ved temperaturer over 65 °C. Det er jeg klar over slik Hedberg et al var det. Poenget er at det er mest lysroterende molekyler i de kaldeste reservoarene. Fordi vitrinitt ikke er så pålitelig ved lave temperaturer (< 70 °C), brukte de tungoljens evne til å rotere lys som en indikasjon på hvilken maksimumtemperatur reservoaret hadde vært utsatt for. Dette har Michelsen ikke fått med seg, ser det ut til.
Mine faglige innvendinger mot rådende teori (som var/er mitt hovedanliggende) går på at det ikke finnes mekanismer for å reintrodusere lysroterende molekyler eller biomarkører (som det er mye av i tungoljer) – slik det heller ikke finnes måter for å reintrodusere molekyler med inntil 400 karboner. I artikkelen viser jeg flere observasjoner som er uforenlig med at tungoljen har vært varmet opp til over 120 °C.
Så som tilstedeværelsen av flere titalls biomarkører som ikke tåler temperaturer over 120 °C. Michelsen svarer med at det finnes noen molekyler som er mer termisk stabile enn man har trodd. Det kan så være, men hvis oljen har vært eksponert for temperaturer over 120 °C (Michelsen synes å operere med over 100 °C) kan man ikke, slik man gjør, bruke innholdet av de ulike biomarkørene til å skille om reservoaroljen har vært utsatt for 80 eller 100°C.
Det hører med til historien at biomarkørmetodikken ble utviklet på 1970-tallet, det vil si på en tid da man trodde olje kom seg ut av kildebergarter over et stort temperaturintervall (70 til 150 °C). Da gav det mening å se på biomarkører. Det kan synes som om de som jobber med dette i dag ikke har fått med seg at dagens modell tilsier at den har vært eksponert for temperaturer over 120 °C. Da skulle de molekylene man ser på ikke være der, men det er de som kjent. Det støtter Hedberg et al.
Michelsen nevner ikke at dagens geokjemikere har, slik Hedberg et al også gjorde, oversett at det er mye fritt hydrogen i porevann (fagmiljøet i Sovjet var, viser det seg, klar over det). Tilgang på hydrogen er avgjørende for at man skal få gjort om tungoljen, også omtalt som «non-hydrocarbons», til hydrokarboner – og for å danne gass/metan ved termisk nedbrytning av større hydrokarboner.
Fagmiljøet har derfor vært på leting etter kilde for hydrogen. Ved å akseptere at det finnes fri hydrogengass i porevannet (fra nedbryting av organisk materiale som finnes i «alle» skifre), kan man imidlertid gi en rimelig forklaring på hvordan tungolje blir til hydrokarboner (lettolje) i reservoaret ved tilstrekkelig oppvarming.
Mitt lille bidrag her var å ta den kjemiske konsekvensen av at det er en nær ubegrenset mengde fritt hydrogen i undergrunnen. Der kunne jeg lene meg på de som jobber i raffinerier. Når de tilsetter hydrogen, blir det dannet hydrokarboner, og kun små mengder bitumen/asfalt. Hydrogenering var altså min løsning på det Hedberg et al omtalte som «in-reservoar maturation», men som de altså ikke kunne forklare (uten hydrogen blir det nemlig dannet inntil 50 prosent bitumen ved oppvarming).
Dette unnlater Michelsen å kommentere på.
I stedet peker han på at det dannes mye hydrokarboner i Rock-Eval. Det gjør det selvfølgelig, men det er det jeg ser på som syntetiske hydrokarboner – det er molekyler som ikke ville bli dannet ved sakte oppvarming i naturen fordi det aller meste av hydrogenet stikker av fra kerogenet og løses i porevannet. Derfor er det ikke nok hydrogen igjen i til å danne hydrokarboner.
Det er vanskelig å forstå hvordan geokjemikerne kan ha oversett at det er fritt hydrogen i undergrunnen ettersom det også dannes mye hydrogengass under Rock-Eval pyrolyse. Jeg kommer mer inn på dette i artikkelen om gass som vil bli tilgjengelig i løpet av høsten. Jeg skal derfor avstå fra å kommentere Michelsens forsvar for dagens modell for gass, men legge til at det han skriver om fase, og som han mener støtter dagens teori for gass, er kjent stoff for meg. I teorien jeg legger frem blir de prosessene Michelsen viser til, ikke viktige.
I sitt andre innlegg hevder Michelsen at:
«Man har kjent til samfunn av mikroorganismer i oljer i lengre tid. Bastin [6] isolerte anaerobe bakterier fra reservoar så tidlig som 1926».
Jeg har ikke fått tak i artikkelen, men de som refererer til ham påstår ikke at han har funnet levende bakterier. Det påstår Larter-gruppen at de ikke har klart å påvise. Man har funnet kjemiske spor fra bakterier, men det er ikke mer av dem der det er olje sammenlignet med «tørre» reservoar. Eksistensen av bakterier er derfor en antagelse, introdusert ad hoc, som hindrer dagens teori fra å bli falsifisert.
Jeg er ellers enig i mye av kritikken Michelsen har mot dagens modell for biodegradering, men teorien for tungoljer som han legger frem bygger på så mange antagelser at den kommer i konflikt med prinsippet om enkelhet («Occam’s razor»), som han selv viser til.
Mitt svar er noe enklere: Biodegradering forekommer ikke annet enn i oljer som er i (nær)kontakt med atmosfæren.
Når Michelsen avfeier Olav Walderhaugs observasjoner av oljeinneslutninger med:
«Hvordan dette skal støtte Bjørkums modell med at generering og ekspulsjon starter på rundt 30 °C, er dog et mysterium»,
viser Michelsen at han ikke behersker det vitenskapelige språket. Walderhaug skrev ikke at det han la frem støttet utdriving før 30 °C, men at hans data er forenlig med det. De samme dataene er imidlertid vanskelige, om ikke umulig, å forene med utdriving fra kildebergarter ved temperaturer over 120 °C – slik dagens modell legger til grunn.
Michelsen stoler ikke på TOC-dataene fra Equinor, og som jeg publiserte. De viser at det ikke blir mindre organisk karbon i Draupne i dagens oljevindu (120 – 150 °C). AAPG trodde på dataene, men de mente at det ikke var gitt at mengde organisk karbon må avta selv om olje forlot kildebergarten (sic). Alle de andre observasjonene som jeg viste til, ble av vedkommende som «kikket» på artikkelen, klassifisert som gammelt nytt – og stemplet som irrelevante.
Michelsen avslutter innlegget med at:
«Bjørkum bør presentere HI og Tmax for det samme datasettet han tar TOC fra, samt forklare hva som skjer».
Nå er det ikke opp til meg å forklare det geokjemikerne holder på med, men jeg kommer inn på temaet i min artikkel om gass.
Som vitenskapsteoretiker/-historiker er jeg kjent med at fagmiljø tidvis har vært på et lite fruktbart spor. Da har det som regel vært fordi ingen hadde data som «sa ifra». Jeg har imidlertid ikke funnet eksempler på at et helt fagmiljø, som Michelsen er en del av, har oversett relevante observasjoner.
Når nye metoder innføres i et fag (jf. Rock-Eval i 1977), skal man være ekstra på vakt slik at de gamle observasjonene ikke blir glemt. De ble de. I løpet av 1980-tallet forsvant viktig informasjon ut av faget. Jeg er ikke alene om å påpeke dette (jf. manuskriptet om olje).
Så kan man undres over hvordan det har seg at jeg har oppdaget dette – og ikke fagmiljøet selv. Jeg har ikke noe godt svar på det, men kan lene meg på Karl Poppers utsagn om at «Nevertheless, it is often outsiders who see the problem first».
PER ARNE BJØRKUM
Tidligere forsker i Equinor og professor emeritus i geologi ved UiS
