Teknologian käyttö älykkäämpään poraukseen ja tulevaisuuden energian tuottamiseen

Öljy- ja kaasuteollisuus on yksi maailman suurimmista sektoreista, jonka arvo oli 6,10 biljoonaa dollaria vuonna 2024 ja odotetaan ylittävän 8,79 biljoonaa dollaria vuoteen 2034 mennessä. Sektori tuotti myös yli 4,2 biljoonaa dollaria arvioitua maailmanlaajuista liikevaihtoa viime vuonna.

Powering everything from our morning commute to the factories that make our stuff, oil is the backbone of modern society. It heats our buildings, generates electricity, and keeps industries humming. Beyond energy, oil serves as a raw material for products we rely on daily. Medicines that keep us healthy, plastics in everything we touch, and chemicals that make countless products possible all trace back to oil. Oil literally moves the world.

Oil, however, is a non-renewable fossil fuel that has a significant environmental impact, including greenhouse gas (GHG) emissions and climate change. It also presents geopolitical challenges due to the concentration of oil reserves in a few countries, thus threatening global energy security.

Öljy on rajallinen: mitä se merkitsee tuotannolle ja hinnoille

Koska se on uusiutumaton resurssi, raakaöljyä ei voida korvata luonnollisesti sillä nopeudella, jolla sitä kulutetaan. Tämä johtuu siitä, että rajallinen ja nopeasti ehtyvä resurssi muodostuu miljoonien vuosien aikana orgaanisen aineksen, kasvien ja eläinten hajoamisesta äärilämpötilojen ja paineen alla.

Se on hiilivetyresurssi, mikä tarkoittaa orgaanista yhdistettä, joka koostuu pelkästään hiili- ja vetyatomeista. Hiilivedyt muodostavat öljyn, maakaasun ja kivihiilen perustan, jotka ovat luonnollisesti esiintyviä aineita maankuoren kallioperässä. 

Öljyn kokonaismäärä maapallolla on rajoitettu. Ja kun öljyä otetaan talteen ja käytetään, käytettävissä oleva varanto vähenee, mikä herättää huolta tulevasta tarjonnasta.

Not to mention, not all the oil in a reserve is pumped out. A reservoir typically recovers anywhere from a few percent to over 50% of its oil, depending on reservoir pressure, the quantity of dissolved gas, rock properties such as porosity and permeability, and the recovery techniques employed.

Primary recovery, which is the initial extraction, often yields only about 20% of the oil. Enhanced recovery methods like waterflooding or gas injection can significantly increase the total yield. Companies use computer simulations to model reservoir behavior, evaluate different production scenarios, devise injection strategies, and estimate oil recovery over time.

Vaikka varannot ovat rajoitettuja, uusia varantoja löydetään ja otetaan talteen jatkuvasti uuden ja parannetun teknologian avulla, joka mahdollistaa enemmän öljyn talteenottoa olemassa olevista kentistä.

Raakaöljyn ottamiseksi maasta poraus- ja pumppausmenetelmät tuovat sen maanalaisista varannoista pintaan. Ensin käytetään työkaluja varantojen paikantamiseen ja arviointiin. Kun sopiva varanto löytyy, porausmenetelmät luovat kaivon, josta öljy pumpataan ulos, usein rakenteiden kuten öljyplatformien avulla.

Oil rigs drill deep holes into the earth to create wells that extract petroleum. However, when drilling reveals insufficient hydrocarbons to be profitable for the operator, that’s called a dry well.

Mielenkiintoista on, että öljykaivo voi kuivua vaikka mittaukset osoittavat edelleen öljyä. Kaivon öljypitoisuuden määrittämiseksi käytetään useita menetelmiä, jotka vaihtelevat laajamittaisista alueellisista kartoista suoriin näytteisiin porauspaikalla. 

Ennen porauksen aloittamista operaattorit käyttävät geologisia ja geofysikaalisia tutkimuksia tunnistaakseen alueet, joilla on potentiaalia sisältää hiilivetyjä. Geologit tutkivat pintarakenteita, alapuolisia rakenteita ja kallioperän tyyppejä löytääkseen mahdolliset öljy- ja kaasuesiintymät.

Other techniques include gravity surveys, which measure subtle changes in the Earth’s gravity, and magnetic surveys, which measure magnetic anomalies. Geologists also analyze surface soils and vegetation to find trace amounts of hydrocarbons that may have seeped up from deeper reservoirs.

Among these methods, seismic surveys are particularly important. They use sound waves that travel through the Earth to reveal the location of oil deposits and provide estimates of a reserve’s approximate size.

Still, it’s pretty common for an oil well to go dry just after a portion of the expected oil has been extracted. 

Miksi “kuivat” kaivot tapahtuvat—ja miten 4D-seismologia korjaa sen

Öljyn löytäminen, kriittinen ja rajallinen resurssi, on monimutkaista. Lisäksi öljyn ja kaasun louhinnan negatiivinen ympäristövaikutus lisää kiireellisyyttä: poraamisen on oltava älykkäämpää ja tehokkaampaa. Tämä vaatii tarkempia mittauksia siitä, kuinka paljon öljyä varanto todella sisältää.

A group of researchers from Penn State University developed more precise calculations of how much oil a given well will actually produce. Their work addresses a key question: why does a well go dry even when seismic scans indicate there’s still oil underground?

“We actually tested … data from the North Sea. You know, they started drilling in 2008 and based on their estimation … they could produce oil for 20 years, 30 years. But unfortunately, after two years, there was nothing. Their well is dry. They just got confused. Where is the oil? Gone? The big issue actually is the complexity of the geology in the reservoir.”

– Study author Tieyuan Zhu, a geophysicist from Penn State

So, Zhu, along with his students and postdoc fellows, decided to study more details about the data from sound measurements than previously used.

This meant the team needed more computing power as well as large memory to store parts of the problem in the computer’s processors, avoiding time-consuming and costly trips back to data storage.

The solution was PSC’s flagship, National Science Foundation-funded Bridges-2 supercomputer, which enables data-intensive research by integrating new technologies for converged, scalable HPC, machine learning, and data analysis.

It has over a thousand powerful CPUs in its hundreds of regular memory nodes that provide the speed for general-purpose computing and data analytics. The supercomputer could also provide the memory, as each of its CPU nodes contains 256 GB to 512 GB of RAM, which is 8 to 16 times that of an advanced gaming laptop.

Additionally, it has Extreme Memory (EM) nodes, providing 4TB of shared memory, and GPU nodes for exceptional performance and scalability for deep learning and accelerated computing.

With this computational power, the researchers used Bridges-2 to add a time dimension to seismic measurements and analyze how oil suppresses the loudness of sound traveling through it.

The team’s initial analysis found hidden rock structures in oil reserves to be responsible for preventing the extraction of all the oil within them. To tackle practical, large oil fields, the researchers are currently working on scaling up their system.

The researchers first reported¹ their results in the journal Geophysics last year and then again this year with more extensive² results.

Swipe to scroll →

Piilotetut alapuoliset rakenteet: todellinen syy kaivojen alisuoriutumiselle

Öljy ei vain istu pohjassa valmiina nostettavaksi. Se imeytyy huokosiseen sedimenttikiveen ja sitten kulkee kohti maan pintaa. Kun öljy kuitenkin juuttuu vähemmän huokoinen kantakivikerrokseen, muodostuu varanto.

This is where sound comes in. Solid rock transmits sound at a higher speed than rock saturated with oil. By measuring how much oil slows down sound as it travels through rocks, experts can identify oil reserves.

Nämä seismiset menetelmät luovat 3D‑kuvia siitä, missä öljyyn kyllästynyt kivi sijaitsee, aivan kuin ultraääni kuvaa lihaksia ja sisäelimiä.

Despite these capabilities, wells drilled based on those sophisticated images often produce less oil than expected. That’s because the 3D imaging isn’t capturing the full picture. Key information is missing.

The research team suspects that imaging the same reserves at different times would produce a 4D animation that creates a more accurate picture. Using more aspects of the seismic data in their analysis would also provide a better understanding of what’s happening.

Previously, oil reserves were detected based on the longer amount of time it took for sound to move through them. Now, the researchers added the amplitude of the signal, how oil damps out loudness, to the time data.

To do all the calculations at speed and temporarily store different components of the problem in its memory, the team used Bridges-2. 

The supercomputer was used in two phases. The first phase involved parallelizing the research code and making it more practical. The second phase involved implementing the code in the field data.

“PSC guaranteed me a hundred thousand computing hours, and also the memory to store my data, my field data … That just cannot be achieved with our local (resources).”

– Zhu

All this expanded analysis and repeated measurements paid off. The Penn State scientists found that when mapped out just by time, in a single measurement, the images didn’t capture the structures within the oil reserve. 

That is because some of these structures, like a layer of more solid rock within the reserve, wouldn’t affect the speed of the sound enough to be detected, but they would prevent the pumping out of the oil from below it.

In some cases, drilling a bit deeper can resolve this problem and access the rest of the oil in the well.

However, the researchers have applied their approach to a rather limited geological area, about 9 square miles. At this point, the work from Penn State scientists is only a proof of concept. The team is now focused on expanding their computations to more nodes, which will allow them to create accurate maps for much larger areas.

The team has another option to scale up their work, which they may explore, and that’s using Bridges-2’s extreme memory nodes, which have 4,000 gigabytes (GB) of RAM each.

Uupuneista kaivoista energian varastointiin: CAES & Geoterminen energia

Öljy on ollut hallitseva energialähde yli vuosisadan. Maailma kuitenkin siirtyy pois fossiilisista polttoaineista uusiutuviin energialähteisiin, kuten tuuli- ja aurinkoenergiaan, ilmastonmuutokseen, ilman- ja vesistöjen saastumiseen sekä elinympäristöjen tuhoutumiseen liittyvien huolien vuoksi.

Uusiutuvat energialähteet ovat ajoittaisia, ja ne vaativat parempia tapoja varastoida energiaa myöhempää käyttöä varten. Mielenkiintoista on, että uupuneet öljy‑ ja kaasukaivot voivat tarjota ratkaisun tähän haasteeseen.

Nämä kaivot ovat itse asiassa merkittävä luonnollisen geotermisen lämmön lähde, ja tutkimus³ Penn Statein tutkijoilta tänä vuonna osoitti, että tätä lämpöä voidaan hyödyntää pakatun ilman energian varastoinnin (CAES) hyötysuhteen parantamiseen 9,5 %, jolloin enemmän varastoitua energiaa voidaan palauttaa ja muuttaa sähköksi.

“Tämä hyötysuhteen parannus voi olla pelin muuttaja, joka oikeuttaa pakatun ilman energian varastointihankkeiden taloudellisuuden. Ja lisäksi voisimme merkittävästi vähentää alkukustannuksia käyttämällä olemassa olevia öljy‑ ja kaasukaivoja, jotka eivät enää tuota energiaa. Tämä voisi olla win‑win‑tilanne.“

– Tutkimuksen yhteiskirjoittaja Arash Dahi Taleghani

Uupuneiden öljy‑ ja kaasukaivojen uudelleenkäyttö voi myös auttaa vähentämään orvokkaiden kaivojen negatiivisia vaikutuksia. Nämä ovat kaivoja, joita omistajat eivät enää ylläpidä, koska ne eivät ole taloudellisesti kannattavia.

Ilman valvontaa nämä kaivonpäät voivat vuotaa myrkyllisiä aineita, kuten metaania, jonka lämmitysvaikutus on 84‑kertainen CO₂:een verrattuna 20‑vuotiskaudella. Ne vapauttavat myös vetyä sulfidia, arseeniä ja bentseeniä, jotka pääsevät paikalliseen ilmaan, veteen ja maaperään aiheuttaen merkittäviä saasteongelmia.

Kansainvälisesti on vähintään 29 miljoonaa hylättyä kaivoa, Reutersin vuoden 2020 arvion mukaan.

Yksi raportti⁴ tältä vuodelta arvioi, että hylättyjen öljy‑ ja kaasukaivojen (AOG) kokonaismäärä on 4 499 000, joista 3 557 000 sijaitsee Yhdysvalloissa. Lisäksi arvioidaan, että metaanipäästöt lähes 4,5 miljosta kaivosta maailmanlaajuisesti olivat noin 0,4 miljoonaa tonnia (Mt) vuonna 2022, mikä on yhtä kuin 10,5 Mt CO₂:n 100‑vuotiskaudella.

Kaikki orvokka‑kaivot eivät ole dokumentoituja. Itse asiassa monet eivät ole edes kirjattu virallisiin rekistereihin eikä niillä ole tunnettua omistajaa.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi Yhdysvaltain energiaministeriön Lawrence Berkeley National Laboratoryin tutkijat käyttivät moderneja työkaluja⁵, kuten antureita, laserkuvausta, droneja ja tekoälyä, löytääkseen nämä dokumentoimattomat orvokka‑kaivot (UOW).

According to lead study author Fabio Ciulla, a postdoctoral researcher at Berkeley Lab:

“Vaikka tekoäly on nykyaikainen ja nopeasti kehittyvä teknologia, sitä ei tulisi liittää yksinomaan nykyaikaisiin datalähteisiin. Tekoäly voi parantaa menneisyyden ymmärtämistämme poimimalla tietoa historiallisista tiedoista mittakaavassa, jota ei ollut saavutettavissa vain muutama vuosi sitten. Mitä enemmän menemme tulevaisuuteen, sitä enemmän voit myös käyttää menneisyyttä.“

Tutkimuksessaan he tutkivat neljää kiinnostavaa maakuntaa, joilla oli paljon varhaista öljyntuotantoa, ja löysivät noin 1 300 potentiaalista UOW:ta. 29 on vahvistettu satelliittikuvilla, kun taas kenttätutkimukset vahvistivat toiset 15.

This AI‑driven mapping and verification work is part of a larger initiative to address undocumented orphaned wells. The Consortium Advancing Technology for Assessment of Lost Oil & Gas Wells (CATALOG) program is a collaboration to improve methods for finding wells, detecting and measuring methane, screening wells for their condition, prioritizing wells for plugging, and creating inexpensive tools for broad use.

“Nyt on tarve kvantifioida päästöt ennen ja jälkeen kaivon tukitusta. Sekä siksi, että halutaan varmistaa, että tukitus on tehty oikein, että myös kvantifioida ohjelman vaikutus ilmastonmuutoksen hillitsemiseen – erityisesti metaanipäästöjen osalta, jotka voivat aiheuttaa ilmaston lämpenemistä nopeammin kuin hiilidioksidi.“

– Tutkija Sebastien Biraud, joka johtaa CATALOG‑projektia Berkeley Labissa

Älykkääseen energian etsintään sijoittaminen

Kun puhutaan älykkäästä poraamisesta, Baker Hughes (BKR ) on tunnettu energiateknologian palveluiden johtajana. Yritys käyttää kehittyneitä antureita, pilvilaskentaa, digitaalisia kaksosia ja tekoälyä porauksen optimointiin. Se tarjoaa myös metaanin havaitsemis‑ ja päästöjen vähennyspalveluita.

Baker Hughes (BKR )

Markkina‑arvostus on 47,8 miljardia dollaria, BKR‑osakkeet käyvät 48,50 dollaria, kasvaneet 18,24 % tänä vuonna. Yritys tuottaa EPS‑tuloksen (TTM) 2,93 ja P/E‑tuloksen (TTM) 16,58. Baker Hughes maksaa osinkotuoton 1,90 %.

Taloudellisesta asennosta yritys raportoi 6,9 miljardia dollaria liikevaihtoa Q2 2025. Nettotulos oli 701 miljardia dollaria. GAAP‑laimennettu EPS neljännekselle oli 0,71 dollaria, ja säädetty laimennettu EPS oli 0,63 dollaria.

“Toimitimme vahvat toisen neljänneksen tulokset, ja kokonais‑säädetty EBITDA‑marginaali nousi 170 peruspistettä vuosi‑vuodelta 17,5 %:iin, vaikka liikevaihto laski hieman. Tämä suorituskyky heijastaa rakenteellisten kustannusparannusten ja jatkuvan liiketoimintajärjestelmän käyttöönoton hyötyjä, jotka lisäävät tuottavuutta, vahvistavat operatiivista vipuvaikutusta ja kestävää ansaintaa koko yrityksessä.”

– Toimitusjohtaja Lorenzo Simonelli

Tänä ajanjaksona yritys raportoi ennätyksellisen 3,5 miljardia dollaria bln takaisinkäynnistä teollisuus‑ ja energiateknologia‑sektorille (IET), joka tarjoaa palveluita energian tuotantoon eri puolilla energia‑alaa.

Se myös tuotti 510 miljardia dollaria kassavirtaa operatiivisesta toiminnasta, kun vapaa kassavirta oli 239 miljardia dollaria. Baker Hughes palautti 423 miljardia dollaria osakkeenomistajille 2Q25, mukaan lukien 196 miljardia dollaria osakkeiden takaisinostoina.

Viimeisimmät Baker Hughes (BKR) –osaketuotteiden uutiset ja kehitykset

Päätelmä

Raakaöljy on edelleen yksi maailman tärkeimmistä energialähteistä, sillä se muodostaa merkittävän osan maailmanlaajuisesta taloudesta. Kuitenkin se on rajallinen resurssi, mikä voi aiheuttaa haasteita tulevaisuudessa.

And as the easy-to-reach oil runs out, companies are drilling deeper than ever before, and only highly advanced technology can break this deadlock. This requires high-performance computing, advanced seismic analytics, sensors, data science, and AI. These tools are changing how we find oil, extract it, and even repurpose old wells.

So, the goal isn’t just to extract more oil from the ground; it’s also to do so with less environmental damage. And in some cases, these same technologies can help transition depleted wells into clean energy storage solutions.

Klikkaa tästä oppiaksesi, onko leväbiopolttoaine seuraava energian vallankumous.

Viitteet

<sup>1. Xing, G., & Zhu, T. (2024). Advancing attenuation estimation through integration of the Hessian in multiparameter viscoacoustic full-waveform inversion. Geophysics, 89(5), r429. Julkaistu 1 syyskuu 2024. https://doi.org/10.1190/geo2023-0634.1
2. Kim, D., & Zhu, T. (2025). Why do seismic attenuation models enhance time-lapse imaging? A 2D viscoacoustic full-waveform inversion case study from the Volve field. Geophysics, 90(4), b193. Julkaistu 1 heinäkuu 2025. https://doi.org/10.1190/geo2024-0793.1
3. Zhang, Q., Taleghani, A. D., & Elsworth, D. (2025). Underground energy storage using abandoned oil & gas wells assisted by geothermal. Journal of Energy Storage, 60, 115317. Julkaistu 8 tammikuu 2025. https://doi.org/10.1016/j.est.2025.115317
4. Lei, T., Chen, X., Ma, S., Jing, L., & Guan, D. (2025). A global inventory of methane emissions from abandoned oil and gas wells and possible mitigation pathways. National Science Review, 12(7), nwaf184. Julkaistu heinäkuu 2025. https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf184
5. Ciulla, F., Santos, A., Jordan, P., Kneafsey, T., Biraud, S. C., & Varadharajan, C. (2024). A Deep Learning Based Framework to Identify Undocumented Orphaned Oil and Gas Wells from Historical Maps: A Case Study for California and Oklahoma. Environmental Science & Technology, 58(50). Julkaistu joulukuu 2024. https://doi.org/10.1021/acs.est.4c04413</sup>