Slimmer boren naar olie en gas

ENERGIE VOOR DE TOEKOMST
ExxonMobil is ervan
overtuigd dat technologische ontwikkelingen een
essentiële rol zullen spelen
bij het vervullen van de
toekomstige vraag naar
energie. Eén van de
speerpunten in het
technologiebeleid van
ExxonMobil is de
ontwikkeling van
innovatieve boortechnieken.
Hiermee kunnen zowel de
kosten van het boren worden
verlaagd als de milieueffecten worden beperkt.
TEKST: PAUL ANDERSSON; FOTO'S: KEES STUIP;
ILLUSTRATIES: EXXONMOBIL
Slimmer
boren
naar olie
en gas
Het Hoover-booreiland vormt de top van
een gigantische constructie. De afstand
tot de zeebodem is 311 meter. Daarmee is
het geheel bijna net zo hoog als een grote
wolkenkrabber zoals het Empire State
Building in New York. Door twee leidingen
en een systeem van pijpleidingen dat tot
de grootste in de Golf Van Mexico
behoort, wordt olie en aardgas naar de
oppervlakte getransporteerd.
REFLEX 3
ENERGIE VOOR DE TOEKOMST
H
et lange - termijnbeleid van
ExxonMobil is nadrukkelijk
gericht op de ontwikkeling van
technologieën waarmee aan de
toekomstige energiebehoefte
voldaan kan worden. Het concern denkt dat de
mondiale economie nog zeker zo'n vijftig jaar
afhankelijk zal zijn van de winning van fossiele
brandstoffen.
ExxonMobil spendeert dan ook jaarlijks circa
600 miljoen dollar aan fundamentele research
naar de ontwikkeling van nieuwe technologie,
waarbij wereldwijd twintigduizend natuurwetenschappers en ingenieurs zijn betrokken. De
afgelopen twintig jaar verwierf ExxonMobil
9400 nieuwe patenten; 1240 aanvragen worden nog onderzocht. Deze inspanning is binnen de bedrijfstak ongeëvenaard. Maar de ontwikkeling van nieuwe technologie is voor
ExxonMobil geen doel op zich. Zij wordt
gestuurd door de werkelijke behoeften van de
consument en samenleving. De ontwikkeling
van nieuwe technologie is (onder meer) gericht
op vermindering van het energiegebruik, besparing van kosten, het terugdringen van emissies,
productinnovatie en ook op de ontwikkeling van
boortechnieken met een geringere milieubelasting, zoals het horizontaal boren.
BOREN NAAR OLIE
ij olie- en gaswinning denken veel buitenstaanders nog aan het boren van een gat in de grond
dat loodrecht naar beneden loopt. Vroeger was
dat ook de enige methode. De boorinstallaties
moesten zich direct boven de bron bevinden
die de eigenaars wilden exploiteren.
Olievoorraden die zich onder een berg, een
snelweg of een beschermd natuurgebied als
bijvoorbeeld de Waddenzee bevonden, waren
met conventionele boormethodes niet te winnen. Boorspecialisten van ExxonMobil (de
drillers) begonnen daarom al lang geleden met
het experimenteren met technieken om schuin
of met een bocht te boren, om zo oliereservoirs
te bereiken die ver van de boorinstallatie lagen.
B
‘HORIZONTAAL BOREN IS
MOEILIJKER EN DUURDER DAN DE
CONVENTIONELE BOORMETHODES, MAAR DAAR STAAN
GROTE ECONOMISCHE
VOORDELEN EN EEN POSITIEF
EFFECT OP HET MILIEU
TEGENOVER’
4 REFLEX
Maar jarenlang werden ze daarbij beperkt door
de stand van de technologie.
Een boorinstallatie is in feite niets anders dan
een krachtige machine die een lange pijp ronddraait, met aan het eind een boorkop. Die kop
kan zelfs massieve rotslagen penetreren. In het
verleden werd de volledige lengte van aan
elkaar gekoppelde pijpen rondgedraaid vanaf
de boorinstallatie boven de grond. Elke keer als
de boor 10 tot 25 meter dieper was gekomen,
moest de roterende pijp stop gezet worden om
dan snel één of twee pijplengtes aan te koppelen, waarna het boorproces werd voortgezet.
Tegen de tijd dat de drillers het olieveld hadden
bereikt, zat er soms wel zes tot zeven kilometer
boorpijp onder de grond.
DOORBRAAK
e uitvinding van ondergrondse boormachines
was een doorbraak. Met deze machines was
het niet langer nodig om de hele pijplengte te
roteren. De ondergrondse boormachine (de
zogeheten down-hole motor) werd gekoppeld
aan een gekromde pijp, waarmee de drillers de
boorkop konden sturen. Bovendien werd het
met deze methode mogelijk om directioneel
(schuin) en horizontaal te boren en daarmee
bronnen te bereiken die kilometers van de
bovengrondse installatie verwijderd lagen.
Het basisprincipe is eigenlijk heel simpel. Stel
je voor dat je vuist de boorkop vormt en je arm
de boorpijp. Als je de arm gestrekt houdt en in
het denkbeeldige gat steekt, boor je recht naar
beneden. Maar als je je arm iets naar binnen
buigt, dan merk je dat de vuist, de denkbeeldige boorkop, van richting verandert. Deze
D
ENERGIE VOOR DE TOEKOMST
techniek werd verder verfijnd en al in 1979
werd door ExxonMobil de eerste horizontale
bron geboord.
De voordelen van het horizontale boren zijn
evident. Sommige ondergrondse oliereservoirs
zijn nog geen tien meter dik, maar strekken
zich soms wel kilometers in de breedte uit. Via
de 'klassieke' verticale boormethode, zou je
maar een deel van de olie omhoog kunnen
halen. Met horizontale boortechnieken, kun je
vrijwel de hele laag winnen en daarnaast makkelijker geïsoleerde kleinere bronnen uitbaten.
Horizontaal boren is moeilijker en duurder
dan de conventionele boormethodes, maar
daar staan grote economische voordelen en een
positief effect op het milieu tegenover. Een
goed functionerend platform met horizontale
boorleidingen produceert evenveel olie als verschillende verticaal aangeboorde bronnen. In
de VS heeft de olie-industrie veel bronnen
waarvan gedacht werd dat zij uitgeput waren,
op deze manier een tweede leven gegeven. De
productie uit bestaande bronnen wordt zo
gemaximaliseerd en de leeftijd aanzienlijk verlengd.
OVERAL TER WERELD
e technologie van het horizontale boren wordt
nu overal op de wereld toegepast: van het
Hoover Diana-veld in de Golf van Mexico, tot
het Kizomba-veld voor de kust van West Afrika
en het booreiland Ringhorne in het Noorse
deel van de Noordzee. In Venezuela gebruiken
operators deze methode om het regenwoud te
ontzien en worden wel negentien verschillende
bronnen, vanuit één punt bereikt.
D
In Alaska wordt met slechts twee boorlocaties
op een gebied van 380 vierkante kilometer olie
geproduceerd uit een veld dat bijna 162 duizend vierkante kilometer groot is. Door deze
technologie kunnen aardoliemaatschappijen
nu omvangrijke olie- en gasvoorraden exploiteren die nog maar tien jaar geleden – letterlijk
en figuurlijk – economisch 'onhaalbaar' waren.
Drie jaar lang was Steve Wilson als hoofdingenieur betrokken bij de planning van het
Ringhorne-boorproject in Noorwegen. 'We ontwierpen het boorplatform zo dat het locaties
onder de zeebodem kon bereiken die zich tot
op acht kilometer van de constructie bevonden.
De hier toegepaste technologie wordt gewoonlijk gebruikt in de productieputten in de Britse
en Noorse sectoren van de Noordzee. Je kunt
op deze manier bronnen aanboren die in het
verleden met conventionele middelen niet in
productie zouden zijn gebracht. Dus zijn de
voordelen van deze technologie evident. Door
de infrastructuur tot een minimum te beperken waren we in staat de effecten op het milieu
en de totale projectkosten terug te brengen.'
BOORVLOEISTOFFEN
en ander aandachtspunt is het ontwikkelen van
een nieuwe generatie boorvloeistoffen om de
effectiviteit van het boren te verhogen en
tegelijkertijd de impact op het milieu te
verminderen. ➔
E
Horizontale
boormethode
In sommige olievelden kunnen
bronnen horizontaal
worden aangeboord, dwars door
het oliehoudende
gesteente.
Met deze technologie kan de
productiecapaciteit
van een bron tot
tienmaal de
conventionele
omvang worden
uitgebreid.
REFLEX 5
ENERGIE VOOR DE TOEKOMST
Veel bronnen worden verticaal aangeboord, elk vanaf een andere plek. Vaak is
het echter beter om verschillende bronnen schuin aan te boren vanaf één booreiland. Zo kunnen doelen worden bereikt die meer dan acht kilometer verwijderd
zijn van het productieplatform. Deze techniek staat bekend als directioneel of
schuin boren. Specialisten van ExxonMobil kunnen met deze boormethode en
betrouwbare driedimensionale beelden van de bronnen de productiviteit enorm
opvoeren en de impact van de olie- en gaswinning op het milieu verminderen.
Door middel van door ExxonMobil zelf ontwikkelde software kan de hardheid van
het gesteente in complexe rotsformaties worden voorspeld, zodat de drillers een
plotselinge ineenstorting van de boorput kunnen voorkomen.
ExxonMobil beschikt over zelf ontworpen apparatuur om de cuttings – de rots- en
gronddelen van een boorput – te verwijderen, zodat de boorpijp niet vast kan
komen te zitten, een belangrijk punt van zorg bij het boren op grote afstanden.
Terwijl ze aan het werk zijn krijgen de boorspecialisten voortdurend actuele
informatie of de vloeistofdruk, de eigenschappen van het gesteente en de druk in
de boorput. In kantoren, honderden kilometers verderop, kunnen geologen de
voortgang van het boorproces volgen en de activiteiten zodanig bijsturen datde
belangrijkste delen van het olie- of gasveld worden aangeboord.
In sommige velden kan één horizontale boorpijp net zoveel van de voorraden
bereiken als tien verticale boorpijpen.
De boorvloeistoffen dienen om de zogeheten
cuttings – dat zijn de rots- en gronddelen – te
verwijderen en zo de boorput te reinigen. Bob
Williamson is expert op het terrein van deze
boorvloeistoffen, met inbegrip van de bijbehorende milieu-effecten. 'Innovatieve boormethodes kunnen de impact op het milieu minimaliseren. Je hoeft veel minder bronnen te boren.
Je kunt ook betere boorvloeistoffen gebruiken
en effectiever afvalstoffen verwijderen.'
Bij ExxonMobil worden vooraf uitvoerige
studies verricht naar de milieu-effecten van het
hele exploratieproces. Vanaf de seismische
proeven tot het feitelijke boren, het bouwen
van de platforms, de productie van olie, het
transport en ook het verwijderen van de installaties aan het eind van hun levensloop. 'We
kunnen kiezen: we kunnen het op de goedkoopste manier doen of op een verantwoordelijke manier aanpakken en de milieu-effecten
minimaliseren, waarbij we ons minstens
houden aan de richtlijnen van de overheid. Dat
laatste doen wij; het is een standaardprocedure
bij ons.'
6 REFLEX
Een goed voorbeeld is de wijze waarop
ExxonMobil boorvloeistoffen toepast bij het
boren, ook al een technologie die de afgelopen
jaren een enorme ontwikkeling doormaakte.
De praktijkmensen noemen de mengsels
muds. 'We kunnen bijvoorbeeld afhankelijk
van de lokale regels boren met synthetische
muds op waterbasis', legt Williamson uit. 'Als
we dat doen, gooien we het mengsel niet weg.
We brengen het naar een speciale locatie aan
land en verwijderen de cuttings. Ook de synthetische vloeistoffen worden eruit gezuiverd
en opnieuw gebruikt. We zijn nu ook bezig
met onderzoek om de cuttings helemaal
schoon te maken, waarna ze in de bouwwereld
toegepast kunnen worden.'
NIEUWE TECHNOLOGIE
xxonMobil blijft erop hameren dat we moeten
blijven zoeken naar nieuwe olie- en gasvoorraden en dat we de opbrengst uit bestaande en
pas ontdekte bronnen met nieuwe technologie
moeten maximaliseren. De zorg voor het milieu
is daarbij een essentiële randvoorwaarde.
Innovatieve boortechnieken laten zien hoe deze
twee aspecten van de energievoorziening – de
noodzaak te blijven speuren en het milieu te
ontzien – gecombineerd kunnen worden. ■
E