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
Bjørkum svarte Michelsen i dette innlegget, deretter kom Michelsen med et svar tilbake.
Michelsen mener jeg ikke har forstått det jeg skriver om.
Jeg skal innrømme at det har vært slitsomt å sette seg inn i faget. Mens det tok meg ett semester å plukke opp grunnprinsippene i kvantemekanikken (de inngikk i årsstudiet i fysikk), tok det to år før jeg følte jeg hadde fått oversikt over faget organisk geokjemi. Det overrasket meg, fordi jeg har studert organisk kjemi som en del av mitt årsstudium i kjemi.
Jeg har i ettertid forstått grunnen. Mange av problemene jeg forsøkte å forstå var falske. Mange av dem kunne spores tilbake til bruken av Rock-Eval pyrolyse.
Michelsen bygger ellers mye av sitt forsvar på at jeg ikke har greie på hvordan forskning foregår. Av den grunn har jeg sett det nødvending å også komme med noen vitenskapsteoretiker-betraktinger.
Min målgruppe
Målgruppen min er ikke Michelsen eller min generasjon, men de som er i starten på sin karriere. Jeg ønsker at de skal lære av våre feil, og ser at det jeg har skrevet åpner for helt nye problemstillinger (jeg har kun indentifisert noe få).
Hva tungolje består av
Michelsen begynner sitt siste innlegg med å gjøre et nummer av at jeg i mitt forrige innlegg skrev at tungoljer «i all hovedsak består av organiske molekyler som inneholder noen få prosent oksygen svovel, nitrogen og metaller i tillegg til hydrogen og karbon» (uthevet nå).
Jeg skulle ha skrevet «mye etc.», for i de aller fleste tungoljer er det, som Michelsen skriver og som jeg var klar over, en overvekt av (tunge) hydrokarboner. Det endrer imidlertid ikke på det faktum at tungoljer består av makromolekyler, med opptil 400 karbonatomer i tungoljer som dagens modell ikke kan gjøre rede for.
At det finnes makromolekyler med opptil 400 karbonatomer til stede i tungoljer har kommet som en overraskelse på geokjemikere jeg har vært i kontakt med. Forklaringen er at de bruker kjemiske løsningsmidler som ikke evner å løse molekyler med mer enn ~50 karbonatomer. De kjemiske løsningsmidlene må nødvendigvis være væsker, og det setter begrensninger på hvor store molekyler som kan gå i løsning. Det som ikke løses, blir av geokjemikere klassifisert som kerogen.
Selv om tungoljer inneholder mest hydrokarboner, er størrelsen på molekylstørrelsen forskjellig fra den vi finner i lettoljer. Tungoljer har lite av hydrokarboner med mindre enn 20 karboner, mens lettoljer domineres av dem. Fravær av lette hydrokarboner forklarer dagens teori med at bakterier foretrekker dem.
Hedberg et al. forklarer fraværet av lette hydrokarboner i tungoljer med at de kom «direkte» fra livsformene. Der er de fleste av dem opprinnelig koblet til ringstrukturer i det organiske materialet, men river seg løs, reagerer med hydrogen og blir til store hydrokarbonmolekyler. Hvis temperaturen blir høy nok, brytes disse ned til mindre hydrokarboner i reservoaret.
Det er også en annen viktig observasjon. Når lettolje som er blitt biodegradert i laben varmes opp, dannes det ikke nye hydrokarboner, mens når tungolje som er produsert fra reservoar blir varmet, dannes det store mengder hydrokarboner. Dette er omtalt i læreboka til Hunt (1979), men av en eller annen grunn er dette ikke tatt til etterretning.
I andre utgave av boka til Hunt (1995) er denne viktige opplysningen utelatt (sic). Hunt gir her uttrykk for en holdning til observasjoner som forstyrrer «fortellingen» som, det er min klare dom, har preget fagmiljøet de siste 40 årene.
Er det dokumentert at det finnes levende bakterier i reservoarer?
Michelsen viser til sitater der Lartergruppen skriver at det er dokumentert at det finnes levende bakterier i undergrunnen som danner tungoljen. Ja, faglitteraturen gjennomsyres av formuleringer som kan få lesere til å tro at det er fastslått at biodegradering er vanlig i undergrunnen.
Jeg godtok også det før jeg snublet over denne drepende setningen i Lartergruppen i en publikasjon i Nature i 2003:
“No bacteria capable of degrading hydrocarbons under in situ conditions have yet been isolated from petroleum reservoirs.” (1)
Det er imidlertid lett å overse denne innrømmelsen. Jeg fant den «bortgjemt» i en lang figurtekst.
Så kan man spørre seg hvordan den type «selvmotsigelser» kan komme fra samme miljø?
Svaret er at det er teorien som tvinger dem til å påstå at det er levende bakterier der. De ser ingen annen forklaring på tungoljen. Oljen kommer nemlig, ifølge dagens modell, ut av kildebergarter ved så høye temperaturer (> 120 °C) at den i det alt vesentlige består av hydrokarboner (med mindre enn 20 karbon).
Dannelse av tungolje må derfor ifølge dagens modell skje ved hjelp av bakterier. De som forfekter dette er trolig ikke er klar over at bakterier ikke bare spiser de letteste hydrokarbonene, de må også lage NSO-molekyler med opptil 400 karboner. Det finnes imidlertid ikke empirisk støtte for det siste.
I laben spises de letteste hydrokarbonene i lettoljen. De med 30-40 karboner blir igjen og danner tungolje, men det er altså ikke dette tungolje i naturen består av.
Nå må det presiseres at selv om fagmiljøet ikke har klart å påvise levende bakterier i forbindelse med tungoljer (annet enn de som er i direkte kontakt med luft) er det i seg selv ikke nok til å avvise teorien om biodegradering. Det er nemlig å anta noe man ikke har sett (enda). Mangel på bekreftende observasjoner gjør det imidlertid naturlig å lete etter andre forklaringer på opprinnelsen til tungolje. Den fant jeg hos Hedberg et al.
Jeg fant også ut at måten dagens fagmiljø modellerer biodegradering på den fysiske transporten av lette hydrokarboner nedover til olje/vann-kontakten (det finnes kommersielle programmer for dette!) er i strid med kjent fysikk og fysikalsk kjemi, noe Michelsen også var innpå i sitt andre innlegg.
Finnes det tungolje i «kalde» kildebergarter?
Michelsen bruker mange ord på å forklare hvorfor det ikke finnes tungolje i «kalde» (< 30-40 °C) kildebergarter. Han påstår at jeg viker unna problemet fordi jeg ikke kan vise til målinger fra kalde kildebergarter som viser det.
Vel, det kunne heller ikke Hedberg et al. til tross for det antok de at det var tungolje i «kalde» kildebergarter. Det er, som tidligere nevnt, ikke en uvitenskapelig tilnærming.
Gjennom hele 1800-tallet antok de at det fantes atomer lenge før de ble påvist (indirekte) av Einstein i 1905. Vi tester fruktbarheten av antagelser, som vi står fritt til å velge, ved å se om den logiske implikasjonen av dem bekreftes. Antagelser kan endog være feil og samtidig være nyttig.
Hedberg et al. tenker som så at ettersom det var mye tungolje i grunne reservoarer var det rimelig å anta at den kom fra kildebergarter i nærheten og, på ett eller annet uforklarlig vis, kom seg ut av kildebergarten.
Mitt forslag er altså at oljen drives ut av CO2-gass. Derfor må vi også bruke CO2-gass for å se hvor mye tungolje det er i «kalde» kildebergarter. De som bruker CO2 til å utvinne mer tungolje fra reservoarer referer til den fysiske blandingen de da får som «foamy oil». Blandingen har strømningsegenskaper som ligner på mange lettoljer. Etter at oljen har kommet inn i reservoaret, vil CO2-gassen gradvis forsvinne. Da stivner tungoljen.
Problemet er at så vidt jeg kan se, har ingen brukt CO2-gass for å se hva som kommer ut av «kalde» kildebergarter. Derfor kan Michelsen ikke vite, slik han påstår, at det ikke er tungoljer i «kalde» kildebergarter.
Michelsen har en uriktig forståelse av min modell for utdriving
Selv om Michelsen kategorisk avviser at det finnes tungolje (med opptil 400 karbon) i kalde kildebergarter, bruker han mye tekst på å avvise mitt forslag til hvordan tungoljen kommer seg ut. Han viser til at det ikke er laterale trykkgradienter i vannfasen som kan drive oljen ut.
Michelsen forsetter å misforstå det jeg har skrevet om dette. Derfor prøver jeg igjen.
Den modellen jeg legger frem er ikke koblet til trykket i vannfasen, men trykket i oljen. Organisk materiale (kerogen) er viskøst og har en stor lateral utstrekning. Det gjør at trykket i det organiske materialet, og dermed oljen/hydrokarbonene i den, til enhver tid blir det samme som bergartstykket. Det organiske materialet er det vi omtaler som «load-bearing».
Når det dannes CO2-gass bobler i det, utvider de organiske laminaene – og oljen- seg, og da dannes det horisontale sprekker i leirsteinen. Hvis det er nok høydeforskjeller i overlagringen, det være seg over eller under vann, vil det sette opp en trykkgradient i tungolje som driver deler av den ut. Dette er analogt til måten vi presser tannkrem ut av tuber på.
Michelsen nekter også for at denne utvidelsen av det organiske materialet (som er viktig for å danne horisontale sprekker i leirsteinen), selv om det skjer i laben. Han begrunner det med at CO2-gassen ikke vil oppføre seg slik jeg antar fordi det er vann til stede.
Han skriver: «Det hele med kerogenekspansjon via CO2-svelling av kerogen er kun relevant til et system med ren CO2, helt annerledes enn Bjørkums «kilde»» (min utheving).
Jeg er selvfølgelig også klar over at det er vann i undergrunnen (sic), men vann har så lav løselighet i organiske materialer, der CO2-gassen blir produsert, at det vannet betyr lite – slik vann betyr lite når man bruker ren CO2-gass for å øke produksjonen av tungolje.
Michelsen tror han finner støtte om sein utdriving hos Hedberg
Michelsen tror han finner støtte for sein utdriving av olje fra kildebergarter ved å sitere Hedberg som skrev at: «Most oils was probably formed early, but some late; Some resulted from high temperatures, some not.» (min utheving).
Her blander Michelsen tidspunkt for dannelse av olje med tidspunkt utdriving av olje.
For Hedberg et al. kom utdrivingen før modningen. Dannelse av «crude oil»-modningen, skjer etterpå og i reservoaret. Modningen av oljen var dessuten ifølge Hedberg «fullført» ved cirka 120 °C.
For dagens organisk geokjemikere er det motsatt: modning skjer i kildebergarten (mellom 120 og 150 °C) og så drives den modne/lette oljen ut hvorpå over 90 prosent av oljen blir utsatt for massiv biodegradering i reservoarene.
Det skjer etter at oljen har migrert gjennom flere kilometer med skifre – uten å etterlate seg synlige spor. Det er ingen rapporter på at skifre har blitt invadert av olje.
Det finnes alltid litt olje i skifre – typisk noen hundre gram per tonn bergart – som etter all sannsynlighet kommer fra organisk materiale som er til stede i «alle» skifre. Dette hadde Hedberg et al. målt. Når dagens geokjemikere finner disse spormengder av olje, tolker de det som restmetning.
Michelsen påstår at Hedberg manglet data
Michelsen bygger store deler av sin argumentasjon mot det jeg har lagt frem på at Hedberg heller ikke forstår hvordan man driver vitenskap. Michelsen beskylder Hedberg for å ikke ha dekning fra observasjoner når de konkluderer med at olje kommer seg ut tidlig. Det er rett nok riktig at Hedberg et al ikke hadde tilgang til så mye data som vi har i dag, men det legitimerer ikke at man ser vekk fra det de faktisk har observert.
Hedberg el al. baserte seg dessuten ikke bare på geokjemiske data. De tok selvfølgelig også hensyn til geologiske analyser der tidspunkt for dannelse av feller/strukturer stod sentralt. Disse studiene, som er godt dokumentert i litteraturen, støtter tidlig utdriving. Det er uklart om Michelsen kjenner til disse studiene.
Michelsen ber meg presentere S2 (eller HI-data) data fra Rock-Eval pyrolyse
Michelsen tror jeg ikke holder tilbake viktig informasjon fordi jeg ikke viser S2 data fra Rock-Eval pyrolyse. Jeg er imidlertid av den klare oppfatning, og er ikke alene om det, at Rock-Eval prolyse ikke gjengir det som skjer i naturen når det gjelder generering av olje/hydrokarboner. Det vil bli utdypet i manuskriptet om gass/metan som vil bli gjort tilgjengelig snart.
Kortversjonen er at det som kommer ut som olje/hydrokarboner i Rock-Eval pyrolyse, blir aromatisert (i kildebergarter) og ender opp som en del av kerogen – som er på vei til å bli grafitt (som har null hydrogen). Hydrogen forlater det organiske materialet som H2-gass – som det er mye av i undergrunnen. Jeg kan også «røpe» såpass, at Rock-Eval pyrolyse, under gitte forutsetninger, er relevant for generering av metan.
Det er teorien som bestemmer hva man ser (etter)
Det er ellers kjent at det i stor grad er teorien i et fag som bestemmer hva man forsøker å observere. I tillegg er man begrenset av de målemetodene man bruker. Teorien dagens geokjemi bygger på spør ikke etter de data jeg har hentet frem fra glemselen.
Det blir ofte slik når man jobber innenfor en teori – eller et paradigme om man vil. Det er ikke i seg selv noe kritikkverdig i det. De fleste forskere jobber slik. Det som er kritikkverdig, er at man ikke vil forholde seg til fakta når de blir gjort oppmerksom på dem.
Hva vil det si å være forsker?
Michelsen har ellers et overtydelig bilde av hva det vil si å være forsker. Han tror at forskere fullt ut forstår det de holder på med, og nevner Einstein. Vel, da Einstein en gang ble spurt om han visste hva han holdt på med, svarte han «Nei, – da ville det ikke vært forskning!».
Dyktige forskere har selvfølgelig god oversikt over etablert kunnskap, det vil si naturlovene, men de har mot til å bevege seg inn i ukjent territorium. Det kan være fristende å gi inntrykk av å ha funnet Sannheten, slik Michelsen tidvis gjør, men vi har ingen kriterier for Sannhet, bare for hva som ikke kan være det.
Det skal bare én observasjon til for å rive ned en teori. Newtons teori for gravitasjon ble falsifisert fordi Merkur ikke oppførte seg helt som den skulle. Alle rasjonelle forskere aksepterte observasjonen.
Det er imidlertid ikke lett å forlate en teori når man ikke har et alternativ man kan gripe fatt i. Noen forsøkte derfor å finne en måte å berge teorien på. Det klarte de på et vis, men så la Einstein frem en teori som løser problemet med Merkur – og åpnet samtidig opp for et helt nytt perspektiv på universet.
Dagens teori for migrasjon og dannelse av olje/hydrokarboner er blitt konfrontert med mange gamle observasjoner som viser at naturen ikke oppfører seg slik teorien sier, men mer som Hedberg et al. hevdet – for over 70 år siden år siden! En slik overseelse er unik i naturvitenskapens historie.
Har min gassteori kostet skattebetalerne mye penger?
Michelsen påstår at «min» teori for gass har kostet de norske skattebetalerne mye penger fordi den er testet på to prospekter som var tørre. Jeg vet ikke hvor han har den historien fra, men de prospektene Equinor boret ble først identifisert fra seismikk (gass-respons).
For det ene prospektet tilsa geologien at hvis seismikken var tolket riktig, måtte man trekke inn den nye gassteorien. Det andre prospektet var basert på tradisjonell teori for gass, der den nye teorien kunne bidra med ekstra gassmengder.
Selv om man ser på disse boringene som en test av teorien, kan man ikke konkludere med at den er feil. Da skulle dagens teorier for olje og gass vært forlatt for lenge siden. Vi har nemlig boret rundt regnet ti tørre brønner for hvert økonomiske funn.
Den nye gassteorien bygger på gass som er funnet og (kvante)kjemi (noe dagens geokjemikere har et anstrengt forhold til).
Det er også verdt å merke seg at den gassen oljeindustrien har påvist, i all hovedsak er funnet mens vi trodde vi skulle finne olje. Hver og én kan reflektere over hva det sier om det rådende teoretiske grunnlaget for dannelse etc. av olje og gass.
PER ARNE BJØRKUM er for tiden ansatt som professor emeritus i geologi ved Universitetet i Stavanger der han underviser i vitenskapsteori/historie. Bjørkum har jobbet i Statoil/Equinor i over 30 år, derav 5 år som sjefforsker for leting, og er nå pensjonist. Bjørkum har skrevet boken Annerledestenkerne – Kreativitet i vitenskapens historie (Universitetsforlaget 2016, 4. utgave). Han er medlem av tre norske vitenskapsakademier og med i styret i ett av dem.
Referanse
1) Head, I. M., D. M. Jones, and S. R. Larter, 2003, Biological activity in the deep subsurface and the origin of heavy oil: Nature, v. 426, p. 344-352.
