De zoektocht naar olie- en gasreserves wordt steeds geavanceerder. Dr.ir. Riaz Alá’i promoveerde afgelopen donderdag op een methode om de aardkorst accurater in kaart te brengen.
br />
De olie- en gasindustrie is altijd op zoek naar middelen waarmee ze goedkoper en trefzekerder energiebronnen kan aanboren. Het onderzoek van de vakgroep van Alá’i werd dan ook gesponsord door dertig oliemaatschappijen. Sinds 1995 wordt zijn methode al door een aantal van hen toegepast.
De van oorsprong elektrotechnisch ingenieur deed zijn onderzoek bij de vakgroep akoestische en seismische technieken van Technische Natuurkunde. De ommezwaai van meet- en regeltechniek naar seismische golven was een gevolg van zijn afstudeerstage bij Shell. ,,Daar werkte ik aan het modelleren en regelen van een speciale seismische bron, die trillingen opwekt. Dat was de tussenstap.”
Desalniettemin bleef Alá’i ook nog bezig met zijn vakgebied: tussen afstuderen en promoveren door voerde zijn zelf opgezette bedrijf een aantal internationale meet- en regeltechnische opdrachten uit.
Ook reizen is hem niet vreemd. Voor zijn promotieonderzoek werd hij regelmatig door bedrijven in het Midden-Oosten, de Verenigde Staten en Europa uitgenodigd om een praatje te houden. En op de eerste Latijns-Amerikaanse geofysische conferentie in Brazilië kreeg hij de best paper award uitgereikt.
(Klik voor grotere foto)
Geluidsgolf
Het zijn vooral oliemaatschappijen die belang hebben bij het onderzoek dat Alá’i verrichtte. De belangrijkste methode waarmee zij het onderaardse doorgronden, is gebaseerd op de seismiek. Seismologie is de wetenschap die met behulp van trillingen het binnenste van de aarde verkent. Het gedrag van zowel natuurlijke als kunstmatig opgewekte trillingen wordt bestudeerd om een beeld te vormen van de lagen die onder het aardoppervlak liggen. Hiermee kunnen niet alleen oliebronnen, maar bijvoorbeeld ook landmijnen worden opgespoord.
Bij het onderzoeken van de bodem wordt er op een vooraf bepaalde locatie – de bron – een trilling opgewekt. Landmetingen maken gebruik van dynamiet en seismische vibratoren als middel voor golfopwekking, op zee wordt er gebruik gemaakt van luchtpistolen.
,,De golf die wordt opgewekt is een geluidsgolf. Die beweegt zich met verschillende snelheden, afhankelijk van de aardlaag waar hij doorheen moet. Als de lagen teveel van elkaar verschillen wordt de golf teruggekaatst naar het aardoppervlak. Dat wordt geregistreerd. We noemen zoiets een event.”
De gereflecteerde golf wordt gemeten met behulp van de zogenaamde receivers. Aan wal worden deze geophones genoemd, en zij meten de snelheid van de terugkerende golf. Op zee gebeurt de registratie met behulp van hydrophones die de druk meten. De signalen die uit de metingen naar voren komen, weerspiegelen de snelheid van de trillingen in de lagen en de dieptes ervan.
Door de locatie, hoek van de teruggekaatste golf en de verstreken tijd te registreren, krijgt de geofysicus een beeld van de aardstructuur. Hij maakt daarbij gebruik van meerdere trillingen, en varieert bovendien de bron van de geluidsgolven. Hierdoor ontstaat geleidelijk een indruk van de onderaardse grondkaart. ,,Er verschijnt een snelheidsprofiel van de bodem, en dat kan dan worden afgestemd op de bestaande profielen.”
Pseudo-profiel
Geofysici zijn daarbij vooral geïnteresseerd in dieptes tot zo’n zeven kilometer, de tot nu toe maximale boorgatdiepte.
Met een helder plaatje van de bodem kunnen de oliemaatschappijen zich miljarden guldens besparen. Dat dit niet het geval is, ligt aan het complexe en moeilijk beheersbare gedrag van trillingen. De verschillende typen golven die er zijn (longitudinaal en transversaal, beiden bovendien zowel op- als neergaand), zijn moeilijk van elkaar te onderscheiden, maar leveren bij verkeerde interpretatie wel een foutief beeld op.
Bovendien is het traject van een golf moeilijk traceerbaar. Het kan best zijn dat de gemeten trilling onderweg op verschillende aardlagen heen en weer is gekaatst. Tijd en hoek van de gemeten golf verliezen dan veel van hun waarde, het zogenaamde witte- ruiseffect.
Om met meer zekerheid te bepalen of de aardbodem werkelijk is wat ze lijkt, moeten er kosten gemaakt worden. Er worden boorgaten aangelegd, die zo gepland zijn dat ze de efficiëntste route beslaan. Met één boring kunnen dan zoveel mogelijk potentiële olie- en gasbronnen worden bereikt. In het boorgat zelf worden voor nauwkeuriger metingen opnieuw een aantal receivers geplaatst. Doordat de ontvangstpunten dichter bij de verschillende aardlagen zijn gepositioneerd, is de verstoring kleiner en het beeld over de directe omgeving van zo’n borehole accurater. De data die uit het gat wordt verkregen staan bekend als een verticaal seismisch profiel (VSP).
De methode van Alá’i simuleert een dergelijk profiel voordat het boorgat aangelegd is, en hij noemt het dan ook een pseudo verticaal seismisch profiel. ,,Je kunt nu eenmaal niet op iedere diepte een VSP uitvoeren, en dan is zo’n simulatie wel handig. Maar de pseudo-VSP kan natuurlijk nooit de echte vervangen.”
Texas
De gegevens die nodig zijn voor het pseudo-profiel verkrijgt hij door de oorspronkelijke data met elkaar te integreren. ,,Een receiver kan alleen de teruggekaatste golf opvangen. Door die golf nu omgekeerd te extrapoleren, kun je het oorspronkelijke afgelegde traject terug traceren. Het snijpunt van die twee vormt dan het reflectiepunt: de diepte van de aardlaag waardoor de golf is teruggekaatst.”
Door nu alle golven te extrapoleren ontstaat uiteindelijk een landkaart die diepte als extra dimensie heeft. Deze kaart (VSP-display genoemd) is veel makkelijker af te lezen dan de oorspronkelijke grafieken op basis van metingen van de terugkerendetrilling. Omdat Alá’i uitgaat van metingen die al verricht zijn, spreekt hij zelf van ‘datareorganisatie’.
Wat gaat hij verder doen na zijn succesvolle onderzoek?
,,Ik heb een baan aangeboden gekregen in Texas bij een oliemaatschappij, om verder te gaan met seismisch onderzoek. Maar voor die tijd ga ik eerst nog een maand naar het Midden-Oosten.” Voor zijn plezier, niet voor de oliebronnen.
De zoektocht naar olie- en gasreserves wordt steeds geavanceerder. Dr.ir. Riaz Alá’i promoveerde afgelopen donderdag op een methode om de aardkorst accurater in kaart te brengen.
De olie- en gasindustrie is altijd op zoek naar middelen waarmee ze goedkoper en trefzekerder energiebronnen kan aanboren. Het onderzoek van de vakgroep van Alá’i werd dan ook gesponsord door dertig oliemaatschappijen. Sinds 1995 wordt zijn methode al door een aantal van hen toegepast.
De van oorsprong elektrotechnisch ingenieur deed zijn onderzoek bij de vakgroep akoestische en seismische technieken van Technische Natuurkunde. De ommezwaai van meet- en regeltechniek naar seismische golven was een gevolg van zijn afstudeerstage bij Shell. ,,Daar werkte ik aan het modelleren en regelen van een speciale seismische bron, die trillingen opwekt. Dat was de tussenstap.”
Desalniettemin bleef Alá’i ook nog bezig met zijn vakgebied: tussen afstuderen en promoveren door voerde zijn zelf opgezette bedrijf een aantal internationale meet- en regeltechnische opdrachten uit.
Ook reizen is hem niet vreemd. Voor zijn promotieonderzoek werd hij regelmatig door bedrijven in het Midden-Oosten, de Verenigde Staten en Europa uitgenodigd om een praatje te houden. En op de eerste Latijns-Amerikaanse geofysische conferentie in Brazilië kreeg hij de best paper award uitgereikt.
(Klik voor grotere foto)
Geluidsgolf
Het zijn vooral oliemaatschappijen die belang hebben bij het onderzoek dat Alá’i verrichtte. De belangrijkste methode waarmee zij het onderaardse doorgronden, is gebaseerd op de seismiek. Seismologie is de wetenschap die met behulp van trillingen het binnenste van de aarde verkent. Het gedrag van zowel natuurlijke als kunstmatig opgewekte trillingen wordt bestudeerd om een beeld te vormen van de lagen die onder het aardoppervlak liggen. Hiermee kunnen niet alleen oliebronnen, maar bijvoorbeeld ook landmijnen worden opgespoord.
Bij het onderzoeken van de bodem wordt er op een vooraf bepaalde locatie – de bron – een trilling opgewekt. Landmetingen maken gebruik van dynamiet en seismische vibratoren als middel voor golfopwekking, op zee wordt er gebruik gemaakt van luchtpistolen.
,,De golf die wordt opgewekt is een geluidsgolf. Die beweegt zich met verschillende snelheden, afhankelijk van de aardlaag waar hij doorheen moet. Als de lagen teveel van elkaar verschillen wordt de golf teruggekaatst naar het aardoppervlak. Dat wordt geregistreerd. We noemen zoiets een event.”
De gereflecteerde golf wordt gemeten met behulp van de zogenaamde receivers. Aan wal worden deze geophones genoemd, en zij meten de snelheid van de terugkerende golf. Op zee gebeurt de registratie met behulp van hydrophones die de druk meten. De signalen die uit de metingen naar voren komen, weerspiegelen de snelheid van de trillingen in de lagen en de dieptes ervan.
Door de locatie, hoek van de teruggekaatste golf en de verstreken tijd te registreren, krijgt de geofysicus een beeld van de aardstructuur. Hij maakt daarbij gebruik van meerdere trillingen, en varieert bovendien de bron van de geluidsgolven. Hierdoor ontstaat geleidelijk een indruk van de onderaardse grondkaart. ,,Er verschijnt een snelheidsprofiel van de bodem, en dat kan dan worden afgestemd op de bestaande profielen.”
Pseudo-profiel
Geofysici zijn daarbij vooral geïnteresseerd in dieptes tot zo’n zeven kilometer, de tot nu toe maximale boorgatdiepte.
Met een helder plaatje van de bodem kunnen de oliemaatschappijen zich miljarden guldens besparen. Dat dit niet het geval is, ligt aan het complexe en moeilijk beheersbare gedrag van trillingen. De verschillende typen golven die er zijn (longitudinaal en transversaal, beiden bovendien zowel op- als neergaand), zijn moeilijk van elkaar te onderscheiden, maar leveren bij verkeerde interpretatie wel een foutief beeld op.
Bovendien is het traject van een golf moeilijk traceerbaar. Het kan best zijn dat de gemeten trilling onderweg op verschillende aardlagen heen en weer is gekaatst. Tijd en hoek van de gemeten golf verliezen dan veel van hun waarde, het zogenaamde witte- ruiseffect.
Om met meer zekerheid te bepalen of de aardbodem werkelijk is wat ze lijkt, moeten er kosten gemaakt worden. Er worden boorgaten aangelegd, die zo gepland zijn dat ze de efficiëntste route beslaan. Met één boring kunnen dan zoveel mogelijk potentiële olie- en gasbronnen worden bereikt. In het boorgat zelf worden voor nauwkeuriger metingen opnieuw een aantal receivers geplaatst. Doordat de ontvangstpunten dichter bij de verschillende aardlagen zijn gepositioneerd, is de verstoring kleiner en het beeld over de directe omgeving van zo’n borehole accurater. De data die uit het gat wordt verkregen staan bekend als een verticaal seismisch profiel (VSP).
De methode van Alá’i simuleert een dergelijk profiel voordat het boorgat aangelegd is, en hij noemt het dan ook een pseudo verticaal seismisch profiel. ,,Je kunt nu eenmaal niet op iedere diepte een VSP uitvoeren, en dan is zo’n simulatie wel handig. Maar de pseudo-VSP kan natuurlijk nooit de echte vervangen.”
Texas
De gegevens die nodig zijn voor het pseudo-profiel verkrijgt hij door de oorspronkelijke data met elkaar te integreren. ,,Een receiver kan alleen de teruggekaatste golf opvangen. Door die golf nu omgekeerd te extrapoleren, kun je het oorspronkelijke afgelegde traject terug traceren. Het snijpunt van die twee vormt dan het reflectiepunt: de diepte van de aardlaag waardoor de golf is teruggekaatst.”
Door nu alle golven te extrapoleren ontstaat uiteindelijk een landkaart die diepte als extra dimensie heeft. Deze kaart (VSP-display genoemd) is veel makkelijker af te lezen dan de oorspronkelijke grafieken op basis van metingen van de terugkerendetrilling. Omdat Alá’i uitgaat van metingen die al verricht zijn, spreekt hij zelf van ‘datareorganisatie’.
Wat gaat hij verder doen na zijn succesvolle onderzoek?
,,Ik heb een baan aangeboden gekregen in Texas bij een oliemaatschappij, om verder te gaan met seismisch onderzoek. Maar voor die tijd ga ik eerst nog een maand naar het Midden-Oosten.” Voor zijn plezier, niet voor de oliebronnen.
Comments are closed.