|
|
Sprækker, vand og olie i kalk
af
Kim Zinck-Jørgensen og
Klaus Hinsby
Under hele Danmark ligger kalken som et flere hundrede meter tykt, ubrudt lag af overvejende finkornede kalkslams aflejringer fra kridttiden (Campanian - Danian). Kalkslammet blev for mere end 60 millioner år siden aflejret i et lav-vandet tropisk havområde, som strakte sig fra det skandinaviske grundfjeld i øst til England i vest. I den østlige og nordlige del af Danmark ligger skrivekridtet i dag meget overfladenært, og ses bl.a. blottet ved Stevns og Møns klinter samt langs Limfjorden. I vestlig og sydlig retning er kridtet begravet under gradvist tykkere sand- og ler aflejringer fra tertiær og kvartærtiden. I den centrale del af Nordsøen ligger kridtoverfladen begravet i 2 til 3 kilometers dybde.
Den overfladenære beliggenhed af kridtet i den østlige og nordlige del af Danmark, betyder at kridtet i disse områder udgør det vigtigste grundvandsmagasin. På landsplan kommer ca. en tredjedel af grundvandsindvindingen fra kalkaflejringer. Men også de dybtliggende kridtlag i den centrale del af Nordsøen er uhyre vigtige reservoirbjergarter, her dog ikke for vand men for olie og naturgas. Danmark er Europas tredje største producent af olie og gas, med en årlig produktion til en værdi af mere end 25 milliarder kr., og denne produktion kommer i dag næsten udelukkende fra Skrivekridtet i Nordsøen.
En øget forståelse af strømningsmekanismer i kalk er derfor af afgørende betydning for, såvel en bedre udnyttelse og beskyttelse af en væsentlig del af vores grundvandsmagasiner, som en forøget indvindingsgrad af vores olie og gas reserver.
Skrivekridtet i et tværsnit fra Skåne til Skotland.
Blokdiagrammets højde er ca. 5 km. Skrivekridtet
er markeret med hvidt.
|
|
|
Traditionelt er oliegeologi og hydrogeologi to adskilte verdener med forskellige fagtermer og begreber, også selvom der rent fagligt er et meget stort overlap. Det er nemlig grundlæggende for begge fagområder, at det basalt set handler om opmagasinering og strømning af væsker i porøse bjergarter. Det faktum synes endnu mere åbenlyst i tilfældet med det danske skrivekridt, hvor der fra præcis den samme bjergart produceres såvel olie og gas som rent drikkevand. GEUS har mange års erfaring på både grundvands- og olie-området, og har i kraft af denne ekspertise et enestående udgangspunkt for fagligt at bygge bro mellem de to fagområder. I et snart afsluttet EU forskningsprojekt om udvikling af forbedrede metoder til evaluering af marginale kalk-oliefelter, har GEUS netop udnyttet denne multidisciplinære ekspertise på vand- og olieområdet. I det følgende vises nogle metoder og resultater fra EU-projektet "Modelling Two-Phase Flow in Fractured Carbonate Reservoirs: A Field Scale Demonstration". I projektet samarbejder Europæiske universiteter, olieselskaber og geologiske undersøgelser om at undersøge vand- og oliestrømningen i sprækkede kalk-reservoirer. De anvendte metoder, til fx kortlægning af kalkens sprækker og hydrauliske egenskaber, vil med stort udbytte også kunne anvendes i fremtidige forskningsprojekter og almindeligt udredningsarbejde på grundvandsområdet.
Kalken som reservoirbjergart
Skrivekridtet består hovedsageligt af kokkolitter, som er brudstykker af kalkskeletter fra éncellede marine alger. Den enkelte kokkolit er kun 0,002 til 0,02 mm stor, og Skrivekridtet er derfor en meget finkornet bjergart. Som følge af kokkolitternes struktur kan kridtet være ekstremt porøst, hvilket er ensbetydende med at skrivekridtet er en uovertruffen reservoir bjergart - i hvert fald når vi taler om mulig reservestørrelse. Hvis skrivekridtet efter aflejringen ikke har været udsat for store forvandlinger (som f.eks. omfattende kompaktion eller udfældning af mineraler i porerummene) kan det have
er på op til 50%. Skrivekridtet fra Stevns Klint har således typisk porøsiteter på mellem 40% og 50%, og selv i Nordsøen på mere end 2 kilometers dybde, er der flere eksempler på kridtlag med
er på over 40%. Til sammenligning kan nævnes at selv det mest velsorterede, løse sand meget sjældent ses med
er på over ca. 40%.
På trods af de høje porøsiteter, har den finkornede kridtbjergart generelt meget dårlige strømningsegenskaber, og væsker strømmer kun meget langsomt gennem bjergartens porøse netværk. De ofte meget store mængder af vand eller olie, der er i danske kridtreservoirer er derfor vanskelige at udvinde. Olieindustrien har i adskillige år brugt mange ressourcer på forskning og udvikling af nye teknologier med henblik på at optimere olie & gasproduktionen fra de tætte kridtreservoirer.
|
En del af denne forskning har handlet om naturlige sprækkesystemers betydning for strømningsegenskaberne. Sprækker opstår som følge af bevægelser i jordskorpen, og selv små bevægelser eller forskydninger vil i en sammenhængende bjergart ofte medfører dannelsen af sprækkesystemer. Disse sprækkesystemer kan fungere som en slags kanaler for strømmende olie eller vand. En øget forståelse for disse sprækkers dannelse, rumlige fordeling og strømningsmæssige egenskaber, kan derfor bidrage til en forbedret ressourceudnyttelse. I relation til grundvandet har tilstedeværelsen af de naturlige sprækkesystemer desuden stor betydning for nedsivning og udbredelse af en evt. forurening på overfladen.
|
|
SEM-billede af skrivekridt fra Stevns Klint. Kridtet består næsten udelukkende af kokkolitter og kokkolit-fragmenter.
Foto: Peter Frykman.
|
|
|
Udstrømmende grundvand fra en horisontal sprækkezone i Øvre Danian Københavns Kalk på Amager.
Foto: Christian Knudsen.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Kim Zinck-Jørgensen. Seniorrådgiver. Cand. Scient. i geologi fra Københavns Universitet 1989. Har været ansat ved GEUS siden 1990 med reservoirgeologisk evaluering af de danske oliefelter i Nordsøen som hovedbeskæftigelse. En væsentlig del af arbejdet har omhandlet sprækkers betydning for produktionsegenskaberne i kalkfelter.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Klaus Hinsby. Seniorforsker. Cand. Scient. i Geologi og grundvandskemi fra Københavns Universitet, 1988. Ansat på GEUS fra 1988. Hans hovedinteresse er grundvandets kemiske udvikling og strømning, og metoder til at bestemme grundvandets alder. P.t. i midlertidigt fravær af Hydrologisk Afdelings geofysiker, ansvarlig for den faglige og tekniske udvikling af log-sektionens borehulsmålinger.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Udskriftsvenlig |
