Miten Oikeastaan Löydämme Öljyä?

kirjoitan kryptovaluutoista, raketeista ja avaruuden kolonisaatiosta, mutta varsinaiseen työhöni kuului ohjelmistojen tekeminen geologiseen mallinnukseen.

geologisessa mallinnuksessa luodaan tietokonemalleja maanalaisesta pinnasta eli maanpinnan alla olevien kivikerrosten rakenteesta. Geologit tekevät näin selvittääkseen, missä voisi olla öljyä ja missä heidän pitäisi porata.

kun opin lukiossa geologiasta, huomasin sen olevan aika tylsä aine. Minusta ei ollut kovin kiinnostavaa opetella ulkoa kivilajeja. En myöskään nähnyt mitään selvää tarkoitusta tai tämän tiedon soveltamista.

alan ohjelmistokehittäjänä työskentely muutti näkökulmaani paljon siinä määrin, että olisin voinut muissa olosuhteissa valita geologin.

geologiasta tekee tässä yhteydessä jännittävän se, että öljyn sijainnin, määrän ja parhaan uuttamisen selvittäminen on kuin taidokasta salapoliisityötä. Etsivä poimii erilaisia johtolankoja ja yhdistää ne yhteen, mitä tapahtumia on täytynyt tapahtua, mikä johti rikokseen.

samoin geologien on kerättävä erilaisia johtolankoja tai tietoja, jotta ne olisivat tarkempia, joiden avulla hän voi koota yhteen tapahtuneet Geologiset tapahtumat.

kaikki erilaiset tiedot kerätään ja tuodaan ohjelmistoihin geologista mallinnusta varten. Tämä ohjelmisto on työkaluja analysoida tietoja ja etsiä johtolankoja, joita voidaan sitten käyttää rakentaa 3D-malli pinnan sisältää kaikki tärkeät ominaisuudet.

hiilivedyt, kuten öljy ja kaasu, eivät hajaannu suunnilleen täysin sattumanvaraisesti. On olemassa erityisiä geologisia piirteitä, jotka lisäävät merkittävästi todennäköisyyttä, että löydämme sieltä öljyä. Öljyn etsiminen tarkoittaa näiden geologisten piirteiden etsimistä.

mitä tahansa ominaisuutta haemmekin, on yhteinen kaava. Tarvitset jonkinlaisen öljyansan. Öljy virtaa ylöspäin, joten etsimme geologista ominaisuutta, joka voi vangita öljyn niin, että se keskittyy rajatulle alueelle.

tyypillisistä piirretyistä kuvauksista poiketen öljyä ei ole varastoitu maan alle eräänlaiseen onttoon luolaan. Niin oudolta kuin se kuulostaakin, öljy varastoituu itse kiven sisään. Öljyä ei tietenkään voi varastoida mihinkään kiveen. Tarvitsemme huokoista kiveä, jossa on paljon pieniä onkaloita ja kanavia, joissa öljy voi oleskella.

se tarkoittaa tyypillisesti hiekkakiveä. Eli periaatteessa kivi, joka on muodostunut puristamalla hiekkaa. Jossain kaukaisessa menneisyydessä on täytynyt olla ranta, joki tai jokin vastaava, johon on kerrostunut suuria määriä hiekkaa, jota sitten myöhemmin ovat peittäneet lukemattomat muut kivikerrokset, jolloin hiekkaan on kohdistunut niin paljon painetta, että se on muuttunut hiekkakiveksi.

hiekkakivi on peitettävä edellä olevalla lakkikivellä, kuten liuskekivellä, joka ei ole läpäisevää. Tuo on vain hieno tapa sanoa, etteivät nesteet voi virrata kiven läpi.

myös lakkikiven pitää olla jonkinlaisen suppilon muotoinen, jotta öljy voi kerääntyä sen alle ylöspäin edetessään. Tämä voi tapahtua monella eri tavalla. Alla on useita esimerkkejä kalliomuodostumista, jotka auttavat vangitsemaan öljyn.

, joten geologi keskittyy paikantamaan tällaisia kalliomuodostelmia, jotka ovat oikeanlaista kivilajia.

Siirrosloukut

siirroksen saa, Kun kaksi kivikerrosta siirtyy toisiinsa nähden. Kun niin tapahtuu, tulee tyypillisesti maan järistys. Kun yksi siirtyy ylöspäin kulmassa, voit luoda Ansan öljylle.

siksi geologista mallinnusta tehdessä on iso juttu selvittää, missä viat ovat. Haluat todella paikantaa ja mallintaa siirroslinjat oikein.

miten palapeli kootaan ja rakennetaan malli

sellaisen mallin luomiseksi, jossa voidaan nähdä erityyppiset kivikerrostumat ja sellaisten piirteiden kuten vikojen sijainti, jotka voivat vangita öljyä.

ennen vanhaan ihmiset vain porasivat öljyä vähän sattumanvaraisesti nähdäkseen, onnistuisiko ja löytäisivätkin öljyä. Siksi suuret maalla sijaitsevat öljykentät esimerkiksi Oklahomassa tai Kaliforniassa näyttivät öljynporauslauttojen metsiltä.

jonkin ajan kuluttua he vähän viisastuivat ja ottivat kallionäytteitä kaivoista ja eri syvyyksistä. Katsomalla näitä kivinäytteitä eri paikoissa voit interpoloida ja arvata, miltä maa näytti alueilla, joita et ollut vielä porannut. Esim. jos löydät liuskekiveä ja sitten hiekkakiveä 20 metrin syvyydessä yhdessä paikassa, mutta sen 40 metrin syvyydessä toisessa paikassa, voit päätellä, että kivimuodostelma välillä ei ole täysin tasainen.

seuraava askel oli laskea alas mittalaitteita köydellä ja mitata alla olevien kivien ominaisuuksia eri syvyydessä. Se voitaisiin tehdä esimerkiksi yrittämällä lähettää sähkövirtaa kallion läpi ja katsoa, miten hyvin se johtaa sähköä. Vedellä täytetty hiekkakivi toimii esimerkiksi paljon paremmin kuin jos se on täytetty öljyllä tai kaasulla.

eri syvyyksillä mittaaminen tuottaa dataa, jota kutsumme kaivolokeiksi.

Norjassa, jossa asun, meillä ei ole maalla sijaitsevia öljylähteitä. Kaikki öljy haetaan öljynporauslautoilta. Se on yksi syy siihen, että öljyntuotanto Norjassa alkoi paljon myöhemmin kuin vaikkapa Texasissa. Merellä poraaminen on hyvin vaikeaa. Texasissa öljy on usein korkeintaan 20 metrin syvyydessä. Ensimmäinen öljylöytö Norjan hyllyltä oli lähes 3 000 metrin syvyydessä. Luonnollisesti tällaisissa olosuhteissa voit kiertää poraamalla öljylähteitä satunnaisesti etsien öljyä.

rannikoiden öljylähteet maksavat miljoonia, öljynporauslautat miljardeja. Tästä syystä offshore-öljynporaus työnsi geologisen mallinnuksen kehittämistä seismisen datan avulla. Tutkimusalukset aikoinaan räjäyttivät dynamiittia luodakseen valtavia ääniaaltoja, jotka kulkivat veden ja maan läpi.

jos ajattelee valoa, tietää, että kun katsoo veteen, näkyy heijastus. Tämä johtuu siitä, että valo heijastuu eri ominaisuuksilla varustettujen materiaalien risteyskohdassa. Sama koskee ääntä. Joten aina, kun on muutos rock underground, saat heijastus äänen.

veden pinnalle on levittäytynyt erilaisia mikrofoneja, joita kutsutaan hydrofoneiksi. Nämä keräävät heijastuvat ääniaallot. Hydrofonit vedetään tutkimusaluksen perään, jotta se voi liikkua ja ampua seismisesti. Seismisen ampuminen tarkoittaa periaatteessa äänen (äänisignaalin) tuottamista ja sen tallentamista.

tämä muuttuu dataksi, jota kutsumme seismisiksi kuutioiksi. Se on 3D-vokselirakenne, joka geologisissa ohjelmissa näkyy värittämällä akustiset vasteet eri väreillä niin, että esim. alueilla, joilla oli vahva heijastus on kirkkaampia värejä.

näin saadaan käsitys kivien kerrospukeutumisesta ja niiden muodosta. Se ei kuitenkaan kerro, kuinka syviä nämä eri kivimuodostumat ovat tai mistä ne on tehty. Näemme vain millisekunneissa mitattuna, mistä yksi kivimuodostelma alkaa ja päättyy.

tämä on tärkeä käsite geologisessa mallinnuksessa. Lähes kaikki tiedot, joiden kanssa työskentelemme, on merkitty millä toimialueella se on. Verkkotunnus on pussitermi sille, mitataanko syvyyksiä aikayksiköissä vai pituusyksiköissä, kuten metrissä tai jalassa.

meidän on kyettävä muuntamaan tämä aika-pohjainen data syvyyspohjaiseksi dataksi. Tässä salapoliisityö astuu kuvaan. Voimme yhdistää johtolankoja. Tyypillisesti olemme tehneet muutamia testiporauksia ja kirjanneet hyvin lokit. Se tarkoittaa päätellen hyvin lokit voimme nähdä siirtymiä eri kivikerrosten mitattuna syvyys.

voimme verrata näitä lokkeja seismiseen dataan. Jos voimme paikallistaa ajassa mitatun kerroksen, joka näyttää kerrokselta syvyydessä mitatusta kaivolokista, voimme määrittää syvyysarvon tietylle aika-arvolle.

miten tämä tehdään, on aika monimutkaista. Voimme esimerkiksi mitata kivien akustisia ominaisuuksia kaivohirrellä. Eri syvyyksissä tarkista, kuinka nopeasti ääni kulkee kallion läpi. Tämä tarkoittaa, että monimutkaisten laskelmien avulla voimme luoda eräänlaisen väärennetyn seismisen signaalin, jota voimme verrata todelliseen seismiseen. Geologi voi ohjelmistossa venyttää ja puristaa tätä väärennettyä seismistä, – kunnes se vastaa tutkimusaluksen seismistä kaivoa ympäröivällä alueella.

ohjelmisto pitää kirjaa venymisestä ja puristamisesta ja laskee eri syvyyksien välisen suhteen ajassa. Kun olemme saaneet ajan ja syvyyden välisen suhteen useista kaivoista, – voimme interpoloida niiden välillä seismisen kuution avulla.

, joka mahdollistaa silmän tai 3D-pinnan mittaamisen ajassa, jota kutsutaan horizonsiksi. Horizons osoittaa kahden eri kivikerroksen risteyskohdan.

tässä vaiheessa ei ole kuitenkaan valmista. Meidän täytyy selvittää, millaisia kiviä eri kivikerrosten välissä on ja niiden ominaisuudet. Haluamme myös tietää niiden ominaisuudet. Esim. mikä on hiekkakiven huokoisuus. Jos siinä on suuri huokoisuus, siinä on potentiaalia sisältää paljon öljyä. Mutta jos se on alhainen läpäisevyys, niin pienet ontelot eivät ole hyvin kytketty ja öljy ei voi helposti säiliöstä öljykaivoon.

siksi luomme tietorakenteita, joita kutsutaan vyöhykkeiksi, jotka edustavat horisonttien välistä aluetta. Tarkastelemalla hyvin lokit geologit yrittävät määrittää kiven ominaisuudet ja tyyppi. Tällainen työ vaatii paljon tilastoja ja korrelaatiota. Lokitiedot saamme ovat asioita, kuten:

• Gammalokkeja, jotka mittaavat kivestä lähteviä gammasäteitä.
• Neutriinolokit, jotka mittaavat neutriinohiukkasten tiheyksiä.
• Resistiivisyyslokeja. Mittaa sähkövastus.
• Ääniloki, mittaa aika, jonka äänen matka kallion läpi kestää.

lyhyesti sanottuna mikään ei mittaa suoraan niitä ominaisuuksia, joita tavoittelemme, kuten huokoisuutta ja läpäisevyyttä. Meidän on hyödynnettävä tietoa mittaamiemme lokien ja meitä kiinnostavien ominaisuuksien tilastollisista suhteista.

mutta vielä ei ole valmista, koska ero kivilajeihin ei tapahdu vain kerros kerrokselta. Siellä olisi voinut olla mutkittelevia jokia, rantoja jne. jotka tallettivat hiekkaa, joka muuttui hiekkakiveksi, jonka näemme. Tarvitsemme tarkempaa mallinnusta, koska öljysäiliöstämme ei tule yhtä yhtenäistä hiekkakivimurskaa.

siksi luomme ruudukon, joka tarkoittaa, että jaamme koko mallimme moniin pieniin soluihin, jotka ovat tyypillisesti kuutionmuotoisia. Jokaiselle solulle voimme määrittää eri arvot huokoisuudelle, läpäisevyydelle ja kivityypille.

näin voidaan tehdä laskelmia siitä, kuinka paljon säiliössä on yhteensä tilaa öljylle.

yleensä säiliö on hyvin monimutkainen asia. On olemassa erilaisia paineita ja kun tuotat öljynesteitä, kuten öljyä, kaasu ja vesi liikkuvat säiliön sisällä ja vaikuttavat siihen, kuinka paljon öljyä voit tuottaa. Siksi teemme simulaatioita näistä verkkomalleista ennustaaksemme, miten öljyntuotanto tulee olemaan ajan myötä.

silmukat ja historia vastaavat

tapa, jolla olen tämän kaiken tähän mennessä esittänyt, on kuin prosessi kulkisi koko ajan vain yhteen suuntaan. Mutta todellisuudessa se koostuu suuremmista ja pienemmistä silmukoista. Olet aina saada enemmän tietoa ajan. Porataan lisää kaivoja ja saadaan lisää kaivohirsiä. Kun tuotat öljyä pidemmän ajan kuluessa, voit sovittaa todellisen tuotannon siihen, mitä ennustit. Kutsumme sitä historian vastaavuudeksi. Kaikki tämä käytetään jatkuvasti parantamaan geologista malliamme öljykentästä, jotta voimme löytää uusia paikkoja saada öljyä tai saada paremman käsityksen tulevasta öljyntuotannosta.

seuraavaksi geologisten mallien Dataesitys

okei jätin pois paljon yksityiskohtia, mutta toivottavasti tämä antoi yleiskuvan siitä, miten geologi toimii ja miten löydämme öljyä. Seuraavaksi haluan kirjoittaa lisää yksityiskohtia tietotyypit käytämme mallintamaan öljysäiliön ja pinnan alla, ja miten ne liittyvät.

tarkoitettu yleisöni on ihmisiä, jotka eivät ole geologeja vaan ehkä ohjelmistokehittäjiä ja haluavat ymmärtää paremmin, miten tällaisia ohjelmistoja tehdään.