Havbunnslogging (SBL)

Logging på havbunnen, eller Seabed Logging – SBL, bruker elektromagnetiske felt for å oppdage mulige petroleumsforekomster flere kilometer under havbunnen uten å bore brønner. SBL brukes spesielt på områder med store havdyp.

Prøveboring er den eneste sikre måten å finne ut om det er petroleum til stede på. Men det er også den mest kostbare, og kostnadene øker med havdypet. Antall letebrønner må derfor reduseres til det absolutt nødvendige.

SBL øker mulighetene for å finne petroleum uten prøveboring ved å identifisere områder med bergartslag som har høy resistivitet, det vil si høy elektrisk motstand. Bergarter med hydrokarboner har høy elektrisk motstand. Bergarter som er fylt med saltvann, som er en elektrisk leder, har meget lav elektrisk motstand. Det er forskjellen i resistivitet som påvises med SBL. Er resistiviteten eller den elektriske mostanden høy, betyr det at det kan være petroleum til stede.

SBL ble utviklet for å redusere usikkerhetene forbundet med tradisjonelle, indirekte letemetoder, som seismikk, som har vært brukt til å lete etter petroleumsforekomster i dyphavsområder. Seismikk forteller oss hvordan geometrien til bergartene dypt nede i jordskorpa er, men forteller lite eller ingenting om hvorvidt bergartene inneholder petroleum eller ikke, slik som SBL kan.

De to mest brukte SBL-metodene kalles CSEM (Controlled Source Electromagnetic Modelling) og TEMP-VEL (Transient ElectroMagnetic Prospecting – Vertical Electric Lines). Disse metodene har blitt utviklet for industriell bruk og har begge en elektromagnet som sender ut elektromagnetiske felt. Forskjellen på disse to metodene er at CSEM bruker et kontinuerlig, vibrerende (transient) signal, mens TEMP-VEL bruker et pulserende (pulsed) signal.

En naturlig magnet er for svak til å sende ut et sterkt nok signal, derfor brukes en elektromagnetisk dipolmagnet som sender.

En dipolmagnet består av en ledning som vikles rundt en kjerne av jern for å danne en spole. Når det sendes en kontrollert strøm gjennom spolen, danner jernkjernen en magnet med en nordpol og en sydpol. Styrken på magnetfeltet kan justeres med antall vindinger i spolen, strømstyrken i spolen og formen på jernkjernen. På den måten optimaliseres senderen slik at signalet som går ut, er tilpasset for å identifisere bergartslag med forskjellig resistivitet.

De to metodene skiller seg fra hverandre ved at de bruker forskjellige metoder for å sende og motta signaler, og forskjellig posisjon og retning på elektromagneten som sender ut signalene.

CSEM-metoden

Den ene metoden, CSEM, bruker horisontale sendere som taues med kabler etter en båt. Disse senderne lager kontinuerlige signaler som sendes ut i alle retninger etter hvert som båten beveger seg. Signalet brer seg flere tusen meter ned i bergartslagene under havbunnen. Formasjonsresponsene, det vil si bergartenes responsfelt, registreres ved å bruke stasjonære mottakerantenner som er festet horisontalt på havbunnen.

Fordelen med CSEM er at senderen er mobil slik at en undersøkelse kan gjøres over store områder på kort tid. Dette går på bekostning av oppløsningen på retursignalet, da oppløsningen blir lavere jo større avstand det er mellom sender og mottaker. Det betyr at den nøyaktige posisjonen på det petroleumsførende laget ikke kan bestemmes særlig nøye med CSEM alene. Kvaliteten på seismikken i området er derfor av stor betydning, da den viser hvordan bergartene ligger i forhold til hverandre.

TEMP-VEL-metoden

Den andre undersøkelsesmetoden, kjent som TEMP-VEL, bruker stasjonære elektromagneter som sendere. Både sendere og mottakere til TEMP-VEL er plassert verikalt og står fast på havbunnen.

TEMP-VEL-senderne sender pulserende signaler ned mot havbunnen. Pulseringen kommer av at strømmen til elektromagneten blir slått på i noen sekunder, og så slått av. Det dannes da et elektromagnetisk signal, eller felt, som fokuseres ned i jordskorpa. Strømmen slås av lenge nok til at man får målt responsfeltet som bergartene i jordskorpa sender tilbake. Og så slår man på strømmen til senderen igjen og sender ut et nytt signal, slår av strømmen og lytter til responssignalet igjen.

Responssignalet registreres med de stasjonære, vertikale mottakerantennene som er festet på havbunnen. Avstanden mellom sender og mottaker er 0,5 til 1,5 km, noe som gjør at et lite område kan undersøkes med et retursignal som har høy oppløsning.

Det elektromagnetiske feltet sendes flere tusen meter ned i bergartslagene under. Da avstanden mellom sender og mottaker er vesentlig mindre enn for CSEM, blir oppløsningen tilsvarende høyere. Men seismikk er fremdeles avgjørende for å bestemme en nøyaktig posisjon for resistivitetskontrasten.

En elektromagnet genererer et elektromagnetisk felt som sendes gjennom en bergart. Det elektromagnetiske feltet sendes gjennom havbunnen og forplanter seg flere tusen meter ned i bergartene under. Bergarten svarer med et eget elektromagnetisk felt kalt et responsfelt, eller et responssignal. Det er dette responsfeltet vi måler med SBL. Det er noe tilsvarende som skjer når for eksempel en bok ligger i sola og varmes opp, og vi kan kjenne at boka sender ut sitt eget varmefelt.

Resistiviteten (motstanden) i et oljeførende lag er høy fordi oljen ikke leder strøm. Et petroleumsreservoar vil normalt ha en resistivitet som er 10–100 ganger større enn bergarter med vann. Resistiviteten i et vannførende lag er lav på grunn av saltholdigheten i vannet, siden saltvann er en god strømleder. Det er slike resistivitetskontraster vi leter etter med SBL-loggingen.

Det brukes referansesignaler som sammenligningsgrunnlag for undersøkelsene. De er samlet inn fra en kjent formasjon som vi vet at har vann i porene, og en som vi vet at har petroleum i porene. Ved å sammenligne signalene vi måler i undersøkelsesområder, med referansesignalene kan vi vurdere om ukjente bergartslag inneholder vann eller petroleum.

For å gjøre en best mulig tolkning trenger vi også en geologisk modell, som er basert på andre data som gravimetriske målinger, seismikk og borehullsdata fra nærliggende brønner. SBL viser oss om det finnes lag med høye resistivitetskontraster dypt under havbunnen, men SBL kan ikke fortelle oss hvordan disse bergartslagene ligger. Til dette trenger vi informasjon fra en seismisk undersøkelse. Vi ser også på loggedata fra brønnlogging av nærliggende brønner. Samlet gir informasjonen grunnlag til å danne et enkelt bilde av hvordan oljen er distribuert i reservoaret. Dette blir igjen brukt som et grunnlag for tolkningen av SBL-loggingen i det ukjente området.

Ved havbunnslogging kan man bruke flere sendere og mottakere for å lage en 3D-modell, som er et tredimensjonalt bilde av bergartene i jordskorpa basert på deres resistivitetsegenskaper. En 3D-modell brukes til å bestemme utbredelsen og tykkelsen på et mulig petroleumsfelt.