Olie zoeken met een kilometerteller

Twee stoffen die voorkomen in aardolie, blijken nuttig te zijn bij de opsporing van olievoorraden. Deze vinding kan de exploitatie van die voorraden rendabeler maken....

EEN SPELD in een hooiberg wordt zelden gevonden; voor twee spelden geldt hetzelfde. Toch hebben geochemici van enkele oliemaatschappijen, onder meer van Shell, tussen honderdduizenden stoffen er twee gevonden die van nut kunnen zijn bij het opsporen van olievelden.

Die twee stoffen zitten in aardolie en werken, zoals de onderzoekers het aanduiden, als een chemische kilometerteller. Aan de hand van de concentraties ervan is te achterhalen waar het zogeheten moedergesteente zit, het gesteente waar miljoenen jaren geleden de olievorming is begonnen. Is dat bekend, dan is aan de hand van geologische gegevens aan te geven of er nog meer aardolie in de buurt zit.

Naar deze chemische kilometerteller waren we al jaren op zoek, zegt dr. M. Kohnen van het Shell-laboratorium in Rijswijk. Hij is een van de onderzoekers die de vondst deden. Daarbij werd samengewerkt met collega's van de Universiteit van Newcastle, van de oliemaatschappijen Norsk Hydro en Saga Petroleum in Noorwegen en Imperial Oil Resources in Canada.

Aardolie vormt zich in honderden miljoenen jaren uit plantenresten. In het zogeheten moedergesteente ontstaan daaruit olie- en gasachtige producten. Dat gebeurt onder hoge druk van de bovenliggende gesteentelagen en bij hoge temperatuur, als in een snelkookpan.

De gevormde koolwaterstoffen stijgen op. Ze sijpelen door het bovenliggende, poreuze gesteente, tot ze door een ondoordringbare laag worden tegengehouden. Daaronder verzamelt zich de olie - of aardgas - in de loop van miljoenen jaren.

Deze olie is indirect op te sporen met behulp van seismisch onderzoek. Op seismogrammen zijn bodemstructuren te herkennen die typisch zijn voor een mogelijk oliereservoir. Een exploratieboring moet vervolgens het definitieve antwoord geven op de vraag of er olie zit. Op een seismogram is per slot de aardolie niet direct te zien.

Aardolie bestaat uit vele honderdduizenden verschillende organische verbindingen, waarvan driekwart zelfs zo complex is dat deze stoffen niet kunnen worden geanalyseerd. Uit de groep van bekende verbindingen gebruiken de geochemici er twee uit de familie der zogeheten benzocarbozolen als chemische kilometerteller.

De moleculen van één van die stoffen zijn staafvormig, die van de andere hebben de vorm van een bol. Dat resulteert in verschillende fysische eigenschappen. De staafvormige moleculen bijvoorbeeld, blijven beter aan het omringende gesteente plakken dan de bolvormige.

De beide indicatoren zullen dan ook in verschillende concentraties voorkomen in de olie die vanaf het moedergesteente naar het reservoir onder de afsluitende gesteentelaag is gestroomd - over een afstand van enkele tientallen tot honderden kilometers. De verhouding tussen die twee concentraties is een maat voor de afstand die in de honderdduizenden jaren daarvoor is afgelegd.

In het verleden zijn talloze stoffen in aardolie bekeken op hun mogelijke toepassing als chemische kilometerteller. Ze bleken alle onbruikbaar, hetzij doordat ze op hun ondergrondse tocht uit elkaar vallen onder invloed van de hoge temperatuur, hetzij doordat ze door bacteriën worden afgebroken. De twee stikstofhoudende benzocarbozolen die nu worden gebruikt, zijn wel stabiel. 'Het is nu voor het eerst dat we de beschikking hebben over een stabiele chemische kilometerteller', stellen Shell-onderzoekers Kohnen en dr. W. Visser.

DE OLIE DIE in het moedergesteente is gevormd, blijft onderweg naar zijn definitieve bestemming op meerdere plaatsen steken, waarbij telkens een deel verder stroomt tot een volgend geologisch obstakel, bijvoorbeeld een breukvlak tussen twee bodemlagen.

Voor een eerste exploratieboring kiezen geologen vaak het hoogste punt. Olie die daar wordt aangetroffen, heeft er het langst over gedaan om van het moedergesteente daar te komen. Rondom dat bovenste oliereservoir zullen, zij het wat dieper, nog meerdere olieverzamelpunten zitten.

Die kunnen met die chemische kilometerteller gemakkelijker worden opgespoord. Door te kijken naar de concentratieverhouding van beide benzocarbozolen is te achterhalen waar het moedergesteente zich moet bevinden. Aan de hand daarvan is de weg te traceren waarlangs de olie door de eeuwen heen naar boven is gesijpeld.

Een groot deel van de vinding is terug te voeren op het onder de knie krijgen van de ingewikkelde analysetechniek, stellen beide Shell-onderzoekers. Voor het opsporen van de minuscule hoeveelheden van beide stoffen - enkele tot tweehonderd moleculen per miljoen 'olie-moleculen' - zijn geavanceerde gaschromatografen en massaspectrometers nodig. De analysetechniek is de afgelopen twee jaar met succes beproefd bij enkele olievelden in de Noordzee en in het westen van Canada.

Sinds enkele maanden gebruikt Shell de methode ook in Oman en in de Golf van Mexico. 'In Oman, bijvoorbeeld, hebben we het spoor van de olie over een afstand van meer dan driehonderd kilometer kunnen detecteren, fantastisch toch', aldus Visser.

In de Noordzee zijn de meeste grote olievelden wel bekend. Uit de grotere velden daar wordt vaak al vijftien tot twintig jaar olie geproduceerd. De snelheid waarmee aardolie uit het veld wordt gehaald, neemt geleidelijk af. Wordt die snelheid te laag, dan blijft een deel van de capaciteit op het productieplatform ongebruikt. Het geïnvesteerde kapitaal zal daardoor minder renderen. Door olie te produceren uit kleinere velden rondom het grotere reservoir, is die rentabiliteit te verbeteren.

'Het zoeken is nu naar die omliggende, kleinere velden', stelt Kohnen. 'Op basis van seismogrammen kan een selectie worden gemaakt. Met deze geochemische kilometertellertechniek is beter aan te geven waar met een grotere kans op succes een exploratieboring kan worden uitgevoerd. In de Noordzee zijn zo al enkele miljoenen vaten olie in de kleinere oliereservoirs gevonden, in geld uitgedrukt vele tientallen miljoenen tot enkele miljarden dollars.'

Broer Scholtens

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@volkskrant.nl.