Fagstoff

Trykk i væske og gass

Olje og gass i reservoaret har et trykk. Trykket kan være svært lavt eller veldig høyt. Det er forholdene der oljen og gassen befinner seg og hvor den kom fra, som avgjør hvor høyt trykket er. Her er en enkel oversikt over hydrostatisk trykk og trykk i reservoar med olje og gass.

Skissen viser hvordan olje og gass stiger opp fra kildebergart til porøse bergarter som ligger under ikke-permeable bergarter. Illustrasjon. — Olje og gass stiger opp fra kildebergart til porøse bergarter som ligger under ikke-permeable bergarter. Dette kalles migrasjon fra kildebergart til reservoar.

Hydrostatisk trykk

For å forstå trykk i bergartene under havbunnen begynner vi med hydrostatisk trykk.

Hvis du setter en kartong med en liter melk på fingen din, kjenner du at den trykker ned. Det er det hydrostatiske trykket fra melka du kjenner.

Trykk i en væske bestemmes av væskens densitet (egenvekt) og høyden på væsken (væskesøyle). For å regne ut trykket bruker vi formelen for hydrostatisk trykk.

Hydrostatisk trykk

$p = d \cdot g \cdot h$

p = (pressure) trykk i bar

d = densitet (egenvekt) i kg/liter

g = tyngdeakselerasjon, på grunn av jordas tiltrekningskraft. Vi bruker verdien 0,0981.

h = høyden på væsken (dyp) i meter

I havet måler vi havdypet som høyde. Havet består av saltvann som har en egenvekt på 1,03 kg/liter. Vi bruker formelen for hydrostatisk trykk for å regne ut hvor høyt trykk det er på ulike dyp i havet, målt fra havoverflaten.

I havet vil trykket på 1 000 meter dyp være: $p = 1,03 \cdot 0,0981 \cdot 1 000 = 101 bar$ .

På 2 000 meter havdyp vil trykket være: $p = 1,03 \cdot 0,0981 \cdot 2 000 = 202$ bar.

I bergartene nedover under havbunnen fortsetter sjøvannstrykket å øke så lenge bergartslagene er permeable. Det betyr at hydrostatisk trykk på 4 000 meter under havoverflaten kan være 404 bar.

Dersom det finnes et lag med en tett bergart (lav eller ingen permeabilitet), bryter vi den hydrostatiske væskesøylen, og trykket under denne bergarten kan være annerledes enn hydrostatisk trykk ville vært på samme dyp.

Trykket i væsker og gass som ligger i bergarter under en tett bergart, påvirkes av

hvor stor masse som ligger over og presser ned på bergarten
hvilken densitet væsken og gassen har
hvor væsken eller gassen kom fra

Reservoartrykk

En reservoarbergart er der olje og gass er fanget under en tett bergart. Trykket i reservoarbergarten kan kalles poretrykk, formasjonstrykk eller reservoartrykk. Det betyr det samme, og her bruker vi uttrykket reservoartrykk.

Oljen og gassen ble opprinnelig dannet i en kildebergart som ligger mye dypere ned enn reservoarbergarten. Det betyr at oljen og gassen kommer fra veldig høyt trykk på grunn av dybden der den ble dannet og massen som lå over kildebergarten. Når oljen og gassen siver (migrerer) ut av kildebergarten og stiger oppover i de geologiske bergartslagene over, vil trykket synke noe. Likevel er trykket i reservoarbergarten vanligvis høyere enn hydrostatisk trykk ville vært på samme dyp. Det kommer av at det er en lettere væske eller gass inne i reservoarbergarten, enn sjøvann som er kilden til hydrostatisk trykk ellers.

Eksempel på trykk i oljereservoar

Et reservoar med olje (d=0,83) som er 500 meter høyt, har sin topp på 1 500 meter under havoverflaten. For å finne trykket i reservoaret bruker vi hydrostatisk trykk på samme dyp som utgangspunkt.
På dette dypet er det hydrostatiske trykket: $p = 1,03 \cdot 0,0981 \cdot 1 500 = 151 bar$ .

Vi regner ut trykket i toppen av reservoaret:

Vi starter i bunnen av reservoaret, som er 2 000 meter under havoverflaten. Der er det hydrostatiske trykket $p = 1,03 \cdot 0,0981 \cdot 2 000 = 202$ bar.

Så regner vi ut trykket gjennom oljen (d=0,83) fra 2 000 meter til 1 500 meter:

$202 - (500 \cdot 0,0981 \cdot 0,83) = 202 - 41 = 161 bar$ .

Vi ser altså at trykket inni reservoaret er 10 bar høyere enn på utsiden. Det viser at trykk i reservoarbergarter naturlig er litt høyere enn det hydrostatiske trykket i samme dyp på grunn av densiteten i oljen.

Eksempel på trykk i gassreservoar

Hadde det samme reservoaret vært gass med densitet på 0,15, ville trykket i toppen av reservoaret vært enda høyere: $202 - (500 \cdot 0,0981 \cdot 0,15) = 202 - 7 = 195 bar$ .

Slik ser vi at densiteten i væsken eller gassen i reservoarbergarten har en betydning for reservoartrykket på et gitt dyp.

Skissen viser at en forkastning har flyttet oljereservoar høyere opp enn opprinnelig dybde. Illustrasjon. — En forkastning kan flytte oljereservoar høyere opp enn opprinnelig dybde.

Hvis bergarten er blitt løftet opp i en forkastning, vil trykket på utsiden være lavere, mens trykket inni reservoaret er like høyt som det var før det ble løftet opp. Det utgjør store forskjeller mellom hydrostatisk trykk og reservoartrykk på samme dyp.