Fagstoff

Hva er porøsitet og permeabilitet?

Porøsitet og permeabilitet er viktige egenskaper for reservoar- og takbergarter. Reservoarbergarten bør ha høy permeabilitet mens takbergarten bør ha lavest mulig. Her skal vi se litt nærmere på disse to egenskapene, og hvilken betydning de har for bergartene der vi finner olje og gass.

Terning som er kuttet ut av skumplast. Foto. — Skumplast er et godt eksempel på hvordan et materiale både har porer og ganger.

Porøsitet

Porøsitet finnes i de fleste materialer vi kjenner. Her skal vi se nærmere på bergarter (stein og fjell) som er interessante for olje- og gassreservoarene våre på norsk sokkel. Bergarter består av små partikler med ulik form som er presset eller smeltet sammen slik at det blir til en stor masse (bergart). Størrelsen, formen og sorteringen av partiklene i bergarten bestemmer hvor tett bergarten er.

Mellom partiklene er det hulrom som er fylt med væske eller gass. Hulrommene kalles ofte porer eller porerom. Porene kan ha ulike størrelser og former, noen er veldig små (mikroskopiske), og noen er større (synlige). Vi beskriver porene som bergartens porøsitet, og porøsiteten måles i prosent av den totale massen i bergarten. Bergarter med høy porøsitet kan være sandstein og kalkstein, mens granitt har lav porøsitet.

En reservoarbergart må ha porøsitet for at oljen og gassen skal kunne lagres i steinen. Porøsiteten kan være ulik i flere områder av bergarten.

Ja, oljen ligger inni bergarten!

Olje i en bergart kan godt illustreres med kaffe i en sukkerbit. Vi dypper sukkerbiten i kaffe og ser at den fylles med kaffe. Kaffen kom inn i sukkerbiten gjennom kanaler og ble lagret i porer. Når vi suger kaffen ut av sukkerbiten, ligger sukkerkrystallene igjen i biten.

Permeabilitet

Permeabilitet er kanaler som går mellom porene i en bergart. Kanalene gjør at væske og gass kan strømme gjennom steinen. Permeabilitet beskriver altså hvor lett væske og gass kan strømme gjennom et materiale. Permeabiliteten avhenger av porenes sammenkopling og størrelse. Med brede og mange kanaler har bergarten høy permeabilitet.

For at olje og gass skal kunne strømme ut av bergarten og inn i brønnene våre, må bergarten være permeabel. Sandstein og oppsprukken kalkstein kan ha høy permeabilitet.

Over reservoarbergarten ligger det en tett bergart som vi ofte kaller takbergart. Det er ofte en skiferstein. Den skal ikke være permeabel fordi den skal hindre oljen og gassen i reservoarbergarten fra å strømme oppover og ut fra reservoaret.

Eksempler på bergarter med høy porøsitet og høy permeabilitet

Sandstein er en sedimentær bergart som består av sandkorn. Den har høy porøsitet på grunn av porene mellom sandkornene. Sandstein har også god permeabilitet, noe som gjør det til et utmerket reservoar for olje og gass.

Noen kalksteinsbergarter har sprekker som gir høy porøsitet. Disse sprekkesystemene gir også høy permeabilitet, slik at olje og gass kan strømme gjennom bergarten.

Hva påvirker porøsitet og permeabilitet?

Kornstørrelse: Større sandkorn fører generelt til høyere porøsitet, men resulterer ikke alltid i høyere permeabilitet.
Sortering: Sortering beskriver sortering av størrelsene på sandkornene i bergarten. Godt sorterte sedimenter har høyere porøsitet på grunn av effektiv pakking, men sortering alene garanterer ikke høy permeabilitet.
Sementering: Partiklene i steinen er limt sammen gjennom en kjemisk prosess på grunn av trykk og varme som gjør at sedimentene har blitt omdannet fra løs masse til fast bergart. Sementen kan være kraftig og ta stor plass, slik at den reduserer porøsitet og kan påvirke permeabiliteten betydelig.
Sprekker: Naturlige sprekker og feil øker permeabiliteten ved å gi veier for væskestrøm.
Kompaksjon: Trykk fra overliggende lag av bergarter kan redusere porøsitet og permeabilitet.