1000 ganger tettere enn sement: Nytt materiale skal gjøre plugging av brønner mer miljøvennlig

Mahmoud Khalifeh ved Universitetet i Stavanger har utviklet et helt nytt materiale, bestående av geopolymer, som kan erstatte sement når oljebrønner skal plugges.

Resultatet er en masse som krymper langt mindre enn sement når den stivner, og som i tillegg er tusen ganger mindre gjennomtrengelig enn sement brukt i oljebrønner.

Ved å bruke restprodukt fra gruveindustrien, som i tillegg lar seg produsere langt mer miljøvennlig enn sement, blir den kunstige steinen dessuten et langt mer miljøvennlig alternativ.

1000 ganger tettere

Khalifeh har jobbet med å utvikle sementerstatningen siden 2012, i arbeidet med doktorgraden ved DrillWell-senteret på UiS.

Målet var å lage et materiale som kan pumpes i likhet med sement, som ikke krymper, eller i hvert fall krymper mindre enn det sement gjør, og som er like ugjennomtrengelig som forseglingsbergarter, som er bergartene som ligger rundt et reservoar og hindrer olje og gass fra å slippe ut.

Alle tre punktene har han nå klart å krysse av.

Det nye materialet krymper kun 0,5 prosent, mot rundt 3-4 prosent for sement. Dette er viktig fordi et materiale som ikke krymper, vil danne et langt tettere segl, og slik være sikrere mot lekkasjer.

– Dette materialet minsker nesten ikke i det hele tatt. Det er ingen muligheter for at noe skal lekke ut. Og når du plugger en oljebrønn så vil du ikke ha noen lekkasjer, sier Khalifeh til Teknisk Ukeblad.

I tillegg er steinen 1000 ganger mindre gjennomtrengelig enn sementen som vanligvis brukes til å tette igjen oljebrønner. Det gjør også at risikoen for lekkasjer er langt lavere ved bruk av den kunstige steinen.

• Sementindustrien står for 4-5 prosent av verdens totale utslipp: Her er planen for å gjøre den klimanøytral

Gruveavfall

Den kunstige steinen er laget på noritt, en magmatisk bergart man finner flere steder i det norske grunnfjellet, og som ofte opptrer sammen med nikkelmalm. Noritt er et restprodukt i norsk gruveindustri, og regnes som avfall.

Å kunne ta denne steinen i bruk i det nye materialet gir dermed en åpenbar miljøgevinst. I tillegg kan det ferdige produktet produseres med langt lavere CO2-utslipp enn sement.

Oppvarming av ovnene som brukes i fremstilling av vanlig sement, slipper ut rundt 650 kilo CO2 for å produsere ett tonn sement. I verste fall slippes det ut hele 900 kilo CO2.

Ifølge Khalifeh er det 70 prosent mindre CO2 i produksjonen av den kunstige steinen, sammenlignet med vanlig sement.

Det noritt-baserte materialet har dessuten vært testet grundig, for å sikre at det er sikkert.

Det har blant annet blitt testet i temperaturer på opptil 1000 grader, for deretter å ha blitt kjølt ned med vann til åtte-ni grader like etterpå – uten at det har blitt dannet sprekker i steinen, og ute at den har endret form.

• Legger egg og blir bindemiddel i sement: Slik bidrar høner til mer klimavennlig betong

Koster mer

Kostnaden på materialet er en av utfordringene i prosjektet. Per i dag anslår han at prisen ligger omkring 10-20 prosent over prisen på vanlig sement.

Noe av årsaken ligger i at det ikke er muligheter for å produsere den flytende massen i Norge. Dette må gjøres i Tyskland, og fraktkostnadene frem og tilbake må legges på regningen. Men CO2-avgift på sement kan jevne ut forskjellene.

Khalifeh er spent på å se materialet i bruk i plugging av oljebrønner, men mener i tillegg at steinen kan brukes på langt flere områder, blant annet innen vanlig konstruksjonsarbeid på bygninger og andre konstruksjoner hvor sikkerhet er spesielt viktig, som i tunneler og banker.

Etter at en forskningsartikkel om det nye materialet ble publisert, er det mange som har tatt kontakt med Khalifeh, både fra oljebransjen, sementprodusenter og annen industri. Flere nye prosjekter for å teste videre bruk av steinen til andre formål er satt i gang.

Han har store forhåpninger for steinen, og håper å få videreutviklet materialet slik at det tas i bruk på en rekke områder.

– Det ville være meningsløst å starte på et prosjekt som dette om det ikke skulle komme noe konkret utav det. Denne steinen har stort potensial. Den bygger på avfallsmateriale som vi har mye av i Norge, så dette er et materiale vi burde produsere og selge. Det har gode kvaliteter som vanlig sement ikke har og er langt mer fremtidsrettet, understreker han.

Navnet på den kunstige steinen vil han foreløpig ikke røpe, før han har fått offisielt registrert det.

• Teknologioverføring: Slik har selskapet klart å sende medisinsk utstyr flere tusen meter ned i oljebrønner

Venter på ny teknologi

Å plugge igjen alle brønnene på norsk sokkel vil være et enormt arbeid. En gjennomgang Norsk olje og gass gjennomførte i 2014 anslo at det da var rundt 3000 brønner på norsk sokkel som ikke var permanent plugget og forlatt.

I tillegg kommer alle brønnene som er boret siden, og som vil bli boret fremover.

Bransjeorganisasjonen har satt opp et regnestykke, som tar utgangspunkt i et snitt på 35 dager per operasjon. Dette betyr at én rigg vil plugge omtrent ti brønner i året. 15 rigger vil plugge 150 brønner i året, noe som igjen betyr at det vil ta 20 år for femten rigger å plugge og forlate 3000 brønner. Det sier litt om omfanget.

Årsaken til at såpass mange brønner ikke er plugget, er at man holder døren åpen for at noen av brønnene kan brukes igjen senere. Samtidig er det dyre operasjoner, som heller ikke gir noe tilbake i form av omsetning. Mange venter også på ny teknologi som kan gjøre operasjonene raskere og billigere.

• Acona: Tror oljebransjen sparer milliarder ved å plugge brønner med «naturmetoden»