Hopp til hovedinnhold

Hva har vi oppnådd etter åtte år?

Åtte år med forskning på forbedret oljeutvinning går mot slutten. Her får du høydepunktene fra forskningen ved Det nasjonale IOR-senteret.

Publisert: Endret:
Doktorgradsstipendiatene Tijana Voake (til venstre) og Ema Kallesten. Voake jobber nå i Equinor, mens Kallesten jobber i forskningsavdelingen ved Universitetet i Stavanger. Foto: UiS/Marius Vervik

I desember 2013 ble Universitetet i Stavanger med forskningspartnerne NORCE og IFE tildelt IOR-senteret (Nasjonalt senter før økt oljeutvinning). IOR-senterets mål har vært å forbedre oljeutvinningen på norsk sokkel. I ordet «forbedre» ligger ikke bare det å øke utvinningen, men også å minimere miljørisikoen – få opp mer olje fra eksisterende, modne felt og ikke nødvendigvis bygge ut nye. For både eksisterende felt og nye felt som ikke er satt i produksjon ennå, er det viktig å gjøre de beste beslutningene og velge de beste metodene for å forbedre oljeutvinningen.

– Disse åtte årene har gitt oss enorme muligheter til å bygge vår kompetanse og kunnskap. Tiden ved IOR-senteret danner grunnlaget for å fortsette arbeidet, sier senterleder Ying Guo. Hun overtok som senterleder etter Merete Vadla Madland i september 2019. Med seg i ledergruppen har hun Tina Puntervold (nestleder og leder for tema 1), Randi Valestrand (leder for tema 2), Aksel Hiorth (forskningsdirektør) og Sissel Opsahl Viig (direktør for feltimplementering).

Institutt for energiressurser og institutt for energi- og petroleumsteknologi ved Universitetet i Stavanger er sammen med energigruppene ved NORCE og IFE blant de ledende institusjonene innen sitt felt. UiS har de siste 40 årene bygd opp et sterkt fagmiljø innen økt oljeutvinning. Hovedoppgaven er å utvikle ny og miljøvennlig teknologi. Det var også mandatet IOR-senteret fikk da Norges forskningsråd utropte UiS som vertskap for senteret for åtte år siden. IOR-senteret skulle bidra med innovasjon og ny teknologi som gagner både nasjonen og miljøet.

Hva har IOR-senteret utrettet?

Å hente ut mer olje fra gamle felt krever mye energi. Derfor har våre forskere utviklet nye metoder og verktøy for å forbedre utvinningsgraden. Nederst i denne artikkelen finner du en liste over høydepunktene fra forskningen ved senteret. Listen inkluderer simuleringsverktøy og programvare som allerede er tatt i bruk av flere av våre ni industripartnere.

– IOR-senteret skal gjennom forskningen bidra til en bedre utvinning på norsk sokkel, men vi skal også bidra til at Norge er rustet for omstilling. Vår kompetanse, det forskerne tilknyttet IOR-senteret daglig jobber med, kan brukes til mer enn økt oljeutvinning. Vi produserer også teknologi som blir avgjørende den dagen oljen fases ut, sier førsteamanuensis Tina Puntervold, nestleder ved senteret.

Oljedirektoratet har kartlagt et teknisk potensial for betydelige mengder olje og gass fra modne felt på norsk sokkel. Gjennom å bruke avanserte metoder for økt utvinning, og det er her IOR-senterets kompetanse ligger, kan det utvinnes i størrelsesorden 320-860 millioner standard kubikkmeter olje. Dessuten er det betydelige mengder olje og gass i tette reservoarer som kan utvinnes ved å ta i bruk ny teknologi.

– Mandatet vårt har vært å drive forskningen på forbedret utvinning framover. Gjennom bedre metoder kan vi bidra til en så skånsom og energieffektiv oljeutvinning som mulig, sier Puntervold.

Fra lab til felt

I mange år har det vært et politisk mål å øke utvinningsgraden. Dette er også høyt prioritert av regjeringen som har et erklært mål om å få opp mer av ressursene i hvert felt. Oljedirektoratet omtaler økt utvinningsgrad som en av fanesakene sine.

– IOR-senteret har bidratt til økt og forbedret produksjon på norsk sokkel blant annet ved hjelp av nye simuleringsverktøy. Et av målene for forskningen vår er oppskalering av gjenvinningsmekanismen observert på pore- og kjerneskala til feltskala. Vi har utviklet fire simuleringsverktøy som alle kan bidra til å maksimere utvinningsgraden, sier Tina Puntervold.

Hun trekker også fram nye sporstoffer utviklet ved IFE (Institutt for energiteknikk).

– Sporstoffene kan blant annet måle oljemetningen i feltet der og da. I stedet for å ta prøver fra et felt, for så å sende dem til analyse i et laboratorium, får man direkte målinger fra feltet. Analysene er tilpasset de nøyaktige forholdene i de enkelte feltene, sier hun.

Økt verdiskaping

I fjor offentliggjorde Rystad Energy en rapport som viser potensielle og realiserte effekter av Forskningsrådets investeringer rettet mot petroleum på om lag 4,8 milliarder kroner i perioden 2008 til 2018. Forskningsrådet har investert 80 millioner kroner i IOR-senteret.

Ifølge rapporten har Forskningsrådets petrosentre og Petromaks-prosjekter medført økte reservevolumer på nærmere 900 millioner fat oljeekvivalenter i perioden 2008-2018, med ytterligere volumoppside på 11 milliarder fat fram mot 2050. Støtten har også medført kostnadsbesparelser på 18 milliarder kroner. Potensialet for ytterligere besparelser er 1200 milliarder. Samtidig er potensialet for ytterligere utslippskutt stort.

De realiserte volumgevinstene relaterer seg blant annet til avanserte metoder for reservoarforståelse og økt utvinning, og da særlig utvikling og bruk av såkalt Ensemble Kalman Filter-metodikk (EnKF), står det i rapporten.

– Denne metodikken er en viktig del av forskningen ved senteret. Det er et sett statistiske verktøy som muliggjør mer effektiv bruk av oljeselskapenes programvare innenfor reservoarmodellering og simulering. Hensikten er å fatte bedre beslutninger rundt bore- og dreneringsstrategi, forklarer Puntervold.

EnKF-teknologien er beregnet å stå for over halvparten av teknologiområdets realiserte reserveøkning på 540 millioner fat oljeekvivalenter, ifølge rapporten fra Rystad Energy.

Veien videre

UiS har sammen med partnerne NORCE og IFE søkt om et nytt petrosenter. Med på laget er også Universitetet i Bergen. Det nye senteret har fått navnet NCS2030 (National Centre for Sustainable Reservoir Utilization on the Norwegian Continental Shelf).

– Visjonen til det nye senteret er å legge til rette for en energieffektiv bruk av ressursene i undergrunnen på norsk kontinentalsokkel. Senteret skal bidra til bærekraftig verdikjede i undergrunnen, gjennom forskning på energisystemer, lavutslipp og digitalisering av sokkelen, sier Puntervold.

Tildelingen av nytt senter skjer i desember. Dersom UiS får det nye senteret, betyr det åtte nye år med petroleumsforskning for samarbeidspartnerne.

Tekst: Kjersti Riiber

Høydepunkter fra forskningen

Et av målene for forskningen ved IOR-senteret er oppskalering av gjenvinningsmekanismen observert på pore- og kjerneskala til feltskala. Det viktigste på poreskala er å identifisere mekanismene som påvirker transport av olje ved hjelp av eksperimenter og numerisk modellering, og deretter å evaluere om disse mekanismene er viktige på kjerneskala. Poreskalasimulatoren er et viktig verktøy i dette arbeidet.

I 2020 og 2021 har våre forskere arbeidet med å forbedre dokumentasjonen og brukergrensesnittet til den numeriske modellen BADChIMP for å gjøre den enklere å bruke for et større publikum. Vi vil også gi ut en manual for grunnleggende bruk av BADChIMP-koden.

IORCoreSim er et verktøy for å simulere effekten av vanninjeksjon med lavt saltinnhold og polymerflømming for oljeutvinning. For arbeidet med simulatoren vant doktorgradsstipendiat Oddbjørn Nødland og seniorforsker Arild Lohne ved NORCE SR-banks innovasjonspris 2018.

Sammen har Lohne og Nødland utviklet et simuleringsverktøy med potensial for store positive virkninger for oljeindustrien. IORCoreSim kan bidra til å minimere bruken av polymer og dermed spare miljøet og maksimere utvinningen av eksisterende oljereservoarer.

Flere av våre industripartnere bruker verktøyet allerede.

IORSim er et høyteknologisk verktøy som vil bidra til å effektivisere og forbedre oljeutvinningen i eksisterende felt. IORSim leser ut-signal fra ECLIPSE, sporstoffer, IOR-kjemikalier og temperatur langs strømningsfeltene definert av reservoarsimulatoren.

I desember 2019 hadde vi vårt første brukerkurs i IORSim. I 2020 ble den andre versjonen av IORSim utgitt.

OPM er et samarbeid der målet er å utvikle simuleringsverktøy for strøm i porøse medier basert på åpen kildekode. Målet med initiativet er å etablere et bærekraftig miljø for utvikling av en effektiv og godt vedlikeholdt programvarepakke.

OPM oppmuntrer til innovasjon og samarbeid mellom både akademia og industri; den er i bruk på felt over hele verden, inkludert fem felt på norsk sokkel så langt. Programforbedringer utviklet av forskere ved IOR-senteret er inkludert i utgivelsesversjoner to ganger i året.

Ved IOR-senteret har ett av hovedmålene vært å minske gapet mellom forskning på lab og de faktiske forholdene på felt. Formålet med den siste storskalatesten forskerne gjennomførte, vår å studere assosiative polymerer, for å forstå polymerretensjon, polymerforplantning og termisk aktiveringsmekanisme bedre.

Storskalatesten som ble utført hos Halliburton er et integrert prosjekt mellom serviceselskaper, operatører og leverandører av kjemikalier (BASF og SNF). Testene har ført oss ett skritt nærmere feltpilot.

Sporstoffene utviklet ved IFE kan måle reservoaregenskaper og forholdene under oljeproduksjon. Den viktigste faktoren er oljemetningen, enten i det flømmede området mellom brønner eller i nærbrønnområdet ut til rundt 10 meter fra brønnen (enkeltbrønnsundersøkelser).

Metodene som brukes i dag for å bestemme oljemetningen i et felt består i at man henter prøver av reservoarstein opp fra feltet og gjør analyser på disse i laboratorier på land. Der forsøker de å kunstig gjenskape forholdene som er i felt. Men da er det mange faktorer som blir forandret. Blant annet blir trykk, temperatur og kjemi påvirket av de endrede omgivelsene som er på land sammenlignet med de som er nede i reservoaret.

Ved å ta laboratoriet ned i brønnene, vil man få analyser som er tilpasset de nøyaktige forholdene som er i de enkelte feltene.

I 2001 ble såkalte ensemble-baserte dataassimileringsmetoder brukt i petroleumsforskning ved IRIS (nå NORCE) for første gang. Siden den gang har NORCE drevet omfattende forskning innen feltet og tilnærmingen anses nå som verdensledende.

Forskere ved IOR-senteret har utviklet en ny tilnærming og arbeidsflyt for å assimilere både produksjonsdata og seismiske data. Arbeidsflyten inkluderer generering av reservoarmodeller, datakomprimering, usikkerhetskvantifisering av seismiske data, adaptivt utvalg av målinger og bruk av en gjentakende ensemble-basert metode.

Våre forskere bruker beslutnings- og dataanalytiske tilnærminger for å identifisere og verdsette relevante data i IOR-sammenheng. Value-of-Information-analyse evaluerer fordelene ved å samle inn tilleggsinformasjon før du bestemmer deg for om du skal investere i dette.

Forskerne våre vil bygge et syntetisk datasett som etterligner beslutningskontekstene til IOR-operasjoner med geologisk usikkerhet. Det vil tjene som testobjekt for ulike tilnærminger til datascreening. Etter å ha etablert et solid konsept, håper vi å demonstrere metoden på en reell feltapplikasjon i løpet av 2021.

Bærekraftige løsninger blir stadig viktigere i petroleumsindustrien. For å imøtekomme dette behovet har vi innlemmet et miljørisikovurderingsprosjekt (ERA) i alle våre aktiviteter. Formålet med prosjektet er å utvikle og iverksette nye risikoanalysemetoder og modeller, egnet for de nye IOR-løsningene utviklet ved senteret.

I 2020 startet forskerne våre innledende studier av feltspesifikke miljøpåvirkninger. I år og neste år fortsetter arbeidet med ERA for smart vann/polymerflømming. I tillegg skal vi utvikle en metode for å kvantifisere utslipp til luft fra IOR/EOR-løsninger.

Universitetet i Stavanger har etablert seg som ledende innen forskning og utdanning i petroleum- og offshoreteknologi. Universitetet har tiltrukket seg studenter fra hele verden de siste 15 årene. IOR-senteret er en viktig del av dette. I løpet av senterets levetid vil vi utdanne 29 doktorgradsstudenter og 18 postdoktorer – langt flere enn opprinnelig planlagt.

For å sikre at våre ph.d.-kandidater også får relevant praksis under opplæringen, var vårt mål at alle kandidater skulle ha én veileder fra industrien. Vi oppfordret også våre industripartnere til å invitere stipendiatene til korte forskningsopphold.

Den årlige IOR-konferansen ved Universitetet i Stavanger har blitt en arena for akademia, forskningsinstitusjoner og industri. Her deles kunnskap, nye samarbeidsprosjekter skapes og deltagerne får en oppdatering på det siste innen IOR-forskning. Siden starten har 200-300 deltatt hvert år. Konferansen har de siste årene hatt en egen sesjon hvor masterstudenter og stipendiater ved UiS har hatt muligheten til å holde korte presentasjoner.

Som et av forskningssentrene for petroleum i Norge forventer regjeringen at IOR-senteret gjennom langsiktig forskningsinnsats på høyt internasjonalt nivå skal løse utfordringer knyttet til utnyttelse av petroleumsressursene. I dette arbeidet har IOR-senteret tilstrebet et nært samarbeid med nasjonale myndigheter som Oljedirektoratet (OD) og Olje- og energidepartementet (OED). Gjennom tett samarbeid har vi bidratt til å gjøre oljeutvinningen på norsk sokkel mer effektiv og mer skånsom for miljøet.

Prisen deles ut under IOR-konferansen og går til en ung forsker som utmerker seg innen feltet. Prisen har fått navnet etter professor emeritus Svein Skjæveland. Siden 1970-tallet har han, gjennom sin forskning og kompetanseutvikling innen petroleumsfaget, på sin måte bidratt til å øke utvinningen fra oljefeltene. Skjæveland har siden opprettelsen av IOR-senteret vært en sentral del av lederteamet.

Én av leveransene til industripartnerne i senteret er et sett med «anbefalte metoder» (recommended practises). Her har vi samlet brukerhåndbøker og «oppskrifter» knyttet til de viktigste forskningsprosjektene våre. Rapportene omfatter alt fra laboratoriearbeid til programvare. Etter senterets slutt vil rapportene ligge tilgjengelig på hjemmesiden vår.

Kontakt

Prosjektleder
Det teknisk- naturvitenskapelige fakultet

Institutt for energiressurser
Førsteamanuensis
51832213
Det teknisk- naturvitenskapelige fakultet

Institutt for energiressurser