Feil geologisk forståelse førte til oljelekkasje

08.12.2009
Den 14. mai 2008 ble det varslet om et oljelag på havoverflaten nær Tordisfeltet. Undersøkelser av havbunnen ble iverksatt, og 30. mai ble det oppdaget en stor grop like ved havbunnsinnretningene på Tordis.

Tekst: Tor Eidvin og Jon Arne Øverland, Oljedirektoratet

Gropen hadde en åpning på 30-40 meter i lengderetningen og var ca 7 meter dyp. (Fig. 1). Det ble observert at oljeforurenset vann strømmet opp fra gropen.

Oljefeltet Tordis ligger mellom Snorre- og Gullfaksfeltene på Tampen i den nordlige delen av Nordsjøen (Fig. 2). Feltet ble påvist og bygd ut av Saga Petroleum. Statoil er nå operatør. Feltet er bygd ut med flere havbunnsinnretninger som er koblet opp mot Gullfaks C-plattformen. Produksjonen fra feltet startet i 1994. Oljeproduksjonen fra Tordis har vært fallende i flere år, og en stadig økende del av brønnstrømmen består av vann. Det produserte vannet ble transportert til og separert ut i prosessanlegget på Gullfaks C.

Som et av flere tiltak for å øke oljeproduksjonen fra Tordis, besluttet rettighetshaverne i 2005 å installere et anlegg for havbunnsseparasjon. I tillegg til økt oljeproduksjon var det forventet at anlegget ville ha en positiv miljøeffekt fordi utslippene av produsert vann fra Tordis ville bli kraftig redusert. Anlegget ble produsert av FMC Technologies og var det første fullskala anlegget i sitt slag i verden.

Bruken av havbunnsseparasjonen på Tordis blir sett på som en teknologisk nyvinning som vil kunne få stor betydning for framtidige undervannsutbygginger. Anlegget på Tordis ble satt i drift ved nyttårstider 2008. Separatoren skiller ut vann og sand fra brønnstrømmen. Vannet og sanden blir injisert inn i sandlag som ligger på ca 1000 meters dyp. Eller rettere sagt: ble injisert. Det var injisert oljeholdig vann fra separatoranlegget som strømmet ut fra gropen på havbunnen. Injeksjonen ble stengt ned natt til 31. mai, men da hadde allerede om lag 175 m3 olje lekket ut i havet. Hva gikk galt?

StatoilHydro hadde antatt at det oljeholdige vannet som ble injisert nær toppen av den leirrike Hordalandsgruppen ville bli lagret i Utsiraformasjonen nederst i Nordlandsgruppen. Injeksjonskonseptet ble basert på at Utsiraformasjonen var til stede som et stort reservoar med stor injeksjonsevne. Utsiraformasjonen, som brer seg ut over store deler av Nordsjøen, ble avsatt i perioden mellom 12,5 og 4,5 millioner år siden. Formasjonen er fra mange områder beskrevet som avsetninger som består av porøs og permeabel kvartsrik sand. Slik det er ved gassfeltet Sleipner, over 300 km lengre syd, hvor StatoilHydro injiserer karbondioksyd i Utsiraformasjonen. Etter oljelekkasjen på Tordis har Oljedirektoratet foretatt detaljerte stratigrafiske undersøkelser. Disse undersøkelsene viser at Utsiraformasjonen ikke er til stede i området hvor injeksjonsbrønnen på Tordis ble boret.


Flere publikasjoner hadde beskrevet Utsiraformasjonen på Tampen

Utsiraformasjonen er meget dårlig utviklet i brønner på Snorre og Visund.  Snorre og Visund ligger henholdsvis nord og nordøst for Tordis (Fig. 2). Dette er dokumentert av Tor Eidvin i Oljedirektoratet og Yngve Rundberg  i Svenska Petroleum Exploration AS, tidligere Saga og Norsk Hydro, og ble presentert i et foredrag på Norsk Geologisk Forenings vintermøte allerede i 1999.  De samme forfatterne skrevet flere vitenskapelige artikler, foredrag og posterpresentasjoner i perioden 2001 til 2005 der dette er ytterligere dokumentert. I disse presentasjonene ble Utsiraformasjonen beskrevet som tynne lag (20-60 m) som i hovedsak består av svart glaukonittsand. Det ble videre poengtert at i oljeselskapenes brønnrapporter og tolkede logger var toppen av Utsira-formasjonen konsekvent plassert ca 100 m for høyt, dvs. i nedre deler av den glasiale øvre pliocene lagpakken som er yngre en ca 2,75 millioner år.


Godt prøvemateriale gir god geologisk forståelse

Tilgangen til sideveggs- og konvensjonelle kjerner var svært viktig for resultatet av undersøkelsene av brønnene på Snorre og Visund. Slike prøver blir gjerne tatt bare i og nær petroleumsreservoarene og bare en sjelden gang høyere oppe i lagrekken. Fra disse deler foreligger det vanligvis bare borkaks, og borkaksprøver vil oftest bli forurenset av yngre materiale som har falt ned fra borehullsveggen.  Med sideveggs- og konvensjonelle kjerner kan en, langt mer nøyaktig, finne ut når og hvordan forholdene var da et gitt lag i brønnene ble avsatt. Med slikt materiale var vi stand til å datere Utsiraformasjonen i brønner på Snorre og vest på Visund til ca 5 millioner år. Øst på Visund (brønn 34/8-3A), hvor formasjonen er noe tykkere, er nedre del datert til ca 11,7-10,3 millioner år. Øst for Visund, hvor formasjonen blir mye tykkere og sanden skifter karakter til å inneholde hovedsakelig kvarts (se Fig. 3 og Fig. 4), er nedre del ennå noe eldre. 

Til våre undersøkelser av øvre del av Hordalandsgruppen og nedre del av Nordlandsgruppen i Tordisområdet var vi også i den heldige situasjonen at StatoilHydro kunne gi oss sideveggskjerner fra to av de tre brønnene vi undersøkte. I injeksjonsbrønnen 34/7-R-1 H var det bare borkaks, men i brønn 34/7-12 (ca 0,5 km sydvest for injeksonsbrønnen) og 34/7-2 (ca 3,6 km til nordøst, (Fig. 2) var det til sammen 20 sideveggskjerner fra de aktuelle lagene. I tillegg analyserte vi til sammen 40 borkaksprøver fra de tre brønnene. Undersøkelsene er basert på analyse av mikrofossiler (foraminiferer), litologi og strontiumisotoper. Resultatene av analysene viser at i brønn 34/7-R-1 H og 34/7-12 er ikke Utsiraformasjonen til stede. I disse brønnene ligger glasiale øvre pliocene sedimenter, som er mellom 2,75 og 2,4 millioner år gamle, rett oppe på sedimenter som er eldre enn 26 millioner år. I brønn 34/7-2 finnes imidlertid en tynn sekvens med glaukonittsand (ca 10 m) som tilhører Utsiraformasjonen (Fig. 5). Fossilinnhold og litologi i denne enheten er nesten identisk med det vi har registrert i Utsiraformasjonen på Snorre og vest på Visund og strontiumisotopanalyse av fossilskallene viser at alder her også er ca 5 millioner år. I tillegg til den informasjonen fossilfaunaen gir er det i brønn 34/7-12 ytterligere et meget klart bevis på at Utsiraformasjonen ikke er til stede.  I sideveggskjernen fra 1021 m, som ligger rett over Hordalandsgruppen, fant vi en skarpkantet stein (1.8 x 1.0 cm, Fig. 6) av bergarten kvartsitt. Kvartsitten stammer fra fastlandet, og en slik skarpkantet stein kan bare ha blitt fraktet, til stedet hvor 34/7-12 ble boret, under istidene. Undersøkelser av vitenskapelige borekjerner fra Norskehavet viser at disse startet for ca 2,75 millioner år siden i Nord-Europa, altså lenge etter at Utsira-formasjonen ble avsatt.

Saga Petroleums og StatoilHydros borehullsrapporter og tolkede logger for de tre brønnene på Tordis-feltet markerer at de nederste ca 80-100 m av den øvre pliocene glasiale lagpakken tilhører Utsiraformasjonen. Dette tilsvarer akkurat de samme feiltolkningene som ble gjort med brønnene på Snorre og Visund. En mulig årsak til dette er at de kontraherte biostratigrafiske konsulentene har gitt enhetene feile aldre. De feiltolkede intervallene inneholder også en del sandlag. Fossilfaunaen viser imidlertid at disse sandlagene ble avsatt på forholdsvis dypt vann av undersjøiske slam- og sandstrømmer som med et fremmedord kalles turbiditter. Slike turbiditter har ofte ikke stor regional utbredelse og ofte forholdsvis dårlig reservoarkvalitet. Når injeksjonen av oljeholdig vann øverst i Hordalandsgruppen startet, ble sannsynligvis kun et begrenset volum injisert i disse sandlagene før trykkøkningen førte til oppsprekking av de overliggende leirlagene. Fortsatt injeksjon førte til at oppsprekingen til slutt nådde havbunnen, og det injiserte vannet strømmet ut.

I 2007 ble et liknende tilfelle med lekkasje rapportert på Visund. På havbunnen under Visundplattformen ble det observert en opphopning av sedimenter som så ut til å være forbundet med en injeksjonsbrønn for borkaks.


Ingen relevans som argument mot lagring av karbondioksyd

Etter uhellet på Tordis har det, spesielt av miljøorganisasjoner, blitt stilt spørsmål om det er trykt å lagre karbondioksyd i Utsiraformasjonen. Formasjonen har mange steder gode reservoaregenskaper og tilsynelatende tett overlagring, men den eneste måten å finne ut av hvor det er trygt å lagre karbondioksyd er ved grundige geologiske undersøkelser. Men hendelsen på Tordis kan ikke brukes som et generelt argument mot lagring i Utsiraformasjonen, ettersom det er påvist at formasjonen ikke er til stede i området.