Transcript Serge van Gessel

De diepe ondergrond in ons dagelijks
leven
Een kijkje achter de schermen
Serge van Gessel
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Diepe ondergrond: vanzelfsprekend of niet?
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Diepe ondergrond: vanzelfsprekend of niet?
Evenwicht?
Geologische proces (vorming)
Ingrepen door de mens: Winning
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Kartering en modellering: Diepe ondergrond
0 km
Top rotliegend
-6 km
4km
Basis Breda
Altena met Posidonia
Zechstein steenzout
Oudere lagen
(Carboon en ouder)
DGM: Digitaal Geologisch Model (DinoLoket)
Rotliegend & Slochteren
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Kartering en modellering: Matig diepe ondergrond
0 km
-1 km
Basis Breda
(geohydrologische basis
Holoceen
800m
Glaciale afzettingen en
Dalen Peelo fm.
DGM: Digitaal Geologisch Model (DinoLoket)
Basis Breda
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Kartering en modellering: GeoTop (tot 50m – NAP)
Basis Holoceen
GeoTop (DinoLoket)
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Drukte in de diepe ondergrond?
1. Processen (activiteiten)
Winning, Opslag, Buffering
2. Beoogde effecten (doel) en
geassocieerde neveneffecten
3. Mogelijk negatieve bijeffecten
en gevolgen (mitigatie,
preventie/beperking)
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Diepe ondergrond: geschikte ruimte is mogelijk beperkt
1.
Toepassingsdiepte is groot (overwegend > 2 km)
2.
Grootste deel diepe ondergrond bestaat uit
slecht- of niet doorlatende lagen (afdekkend
pakket)
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Processen
Beoogd effect en geassocieerd
neveneffect in ondergrond
Mogelijk negatief bijeffect (voorkomen,
mitigeren)
Boren
•
Creëren van een veilige en
optimale doorgang voor
stoffentransport
•
Migratie van stoffen langs boorgat
(afhankelijk van boorgatafwerking)
Stimuleren, fracken
•
•
•
•
Vergroten doorlatenheid voor
gas en vloeistof
Aanbrengen van barsten
Verlagen stromingsweerstand
Migratie van ondergrond-eigen stoffen of
ingebrachte stoffen
Opwekken van bevingen langs actieve
natuurlijke breuken
Winnen van
gassen/vloeistoffen
•
•
Onttrekking
Drukdaling
•
•
•
(Differentiële) Compactie
Bodemdaling
Geïnduceerde bevingen
Winnen van
gesteente (zout)
•
•
Onttrekking
Aanleg holtes
•
•
•
Convergentie holruimte
Bodemdaling
Migratie van holte en inzakking
Opslag van stoffen
•
•
•
Injectie
Drukverhoging
Afkoeling (geothermie)
•
•
•
•
Migratie van stoffen buiten opslagruimte
Differentiële de-compactie > spanningen
Geïnduceerde bevingen
Opwekken van bevingen langs actieve
natuurlijke breuken
•
Voor alle processen: invloed en risico’s bovengrondse infrastructuur en activiteiten
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Belangrijke invloeden vanuit diepe ondergrond
Infrastructuur
Bodemdaling
Oppervlakte
lekkage
Oppervlaktewater
Lekkage in en
langs put
Migratie langs
open breuk
Grondwaterlaag
Opgewekte beving
(actieve breuk)
afsluitende
zoutlaag
prospect
Geinduceerde
beving
aquifer
Breuken
gasmoedergesteente
gasveld
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Voorbeeld Gaswinning Groningen en Bevingen
Aardgasproductie 1960 - 2013
Prognose aardgasproductie 2014 - 2038
Bron: Jaarverslag Delfstoffen en Aardwarmte 2013
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Voorbeeld Groningen: Bodemdaling en Bevingen
Belangrijke balansfunctie voor NL-gasnet
Bron: Model: SPBA atlas
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Seismiciteit: De andere kant van de medaille
Bron: H.Roest
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Aardbevingen Groningenveld
Onderzoeksprogramma
35
3,0-3,6
30
2,5-2,9
2,0-2,4
aantal/jaar
25
Magnitude
M = 1,5
M = 2,5
M = 4,5
Omvang breukbeweging en oppervlak
tennisbaan 0,4 cm
voetbalveld 1 cm
startbaan
10 cm
1,5-1,9
20
15
10
5
0
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Bron: KNMI
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Winning gas uit
reservoir
Drukdaling
Compactie
Bodemdaling
Stress
verandering
Seismiciteit
Menselijk proces (winning)
vs.
Natuurlijk proces (herstel evenwicht)
Huidige situatie:
Groningen van nature seismisch inactief
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Groningen gaswinning: Bodemdaling en compactie
Prognose Bodemdaling
Compactieberekening 2012
Bron: TNO 2013 R11953 “Toetsing van de bodemdalingsprognoses en seismische hazard ten gevolge van gaswinning van het Groningen veld”
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Compactie en reservoir moment
Drukdaling én porositeit bepalend voor mate van compactie
Gaswinning
Afdekkende laag
Afsluitende laag
Gasgevulde laag
Drukdaling
Compactie
Bodemdaling
Energie-opslag in
reservoirmoment
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Breuk
Differentiële compactie en spanningstoename
Belangrijke oorzaken voor differentiële
compactie:
•
Gescheiden reservoirsegmenten
•
Verschillen in reservoirporositeit
•
Verschillende snelheid drukverlaging
Afdekkende laag
Afsluitende laag
Breuken zijn natuurlijke zwaktezones
waarlangs beweging bij voorkeur
plaatsvindt
Groningen van nature seismisch
inactief
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Partitiecoëfficiënt
Compactie is bepalend voor hoeveelheid reservoirmoment.
Maar:
Hoeveel energie (reservoirmoment) wordt omgezet in een
beving (seismisch moment)?
>> Partitie-coefficient
Grootste deel (ervaring >99%) van de energie wordt
vastgelegd in andere vorm, bijv.:
• Herrangschikken gesteentekorrels
• Cementatie
• Warmte
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Strategie t.a.v. Groningenproductie en bevingen
Preventie aan de bron (‘ondergrond’) primair gericht op bodembeweging
ingrijpen op drijvende kracht achter seismiciteit (= compactie)
EN:
Preventie aan de bovengrond uit voorzorg schade
Logistiek:
250.000 woningen in het nu door aardbevingen bedreigde gebied rond Loppersum
infrastructuur nu soms niet conform geldende normen
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Voorbeeld zoutwining en opslag
Diepte (m)
•
Oplossing zout en
oppompen/uitdampen pekel
•
Vorming van holruimte
•
Met diepte toenemend plastisch
gedrag zout
•
Zeer goede afsluitende
eigenschappen >> opslag
•
Convergentie >> Bodemdaling
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Bodemdaling Baradeel: diepe winning op ca. 2500m
Winningsplan 2011:Verwachte eindsituatie geactualiseerde
bodemdalingscontourkaart (peildatum maart 2011, cavernes BAS-1,2,3,3-0.4
Bron: Winningsplan Baradeel, 2011
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Zoutwinning Twente
Bron: T.Pinkse, AKZO Nobel
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Opslag gasolie zoutcavernes
D.Hendriks
• Zoutproductie sinds 1933 in Twente Area.
• 2U-CC project: hergebruik stabiele cavernes strategische opslag gasolie.
• Technisch kwantitatieve risk assessement van de ondergrond
Bow-Tie aanpak &
Containment concept.
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Opslag gasolie: Bow Tie risico analyse
D.Hendriks
TNO
Deltares
probability of
occurrence
loss of
containment
prevention of
incidents
mitigation of
effects
systemresilience
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Mogelijke migratiepaden
D.Hendriks
Conceptueel model voor doorrekenen migratie mogelijke lekkage
1.
2.
3.
4.
Lekkage via put boven geohydrologische basis
Lekkage via put onder geohydrologische basis
Lekkage langs permeabele breuken
Lekkage langs een combinatie van breuken en permeabele lagen
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Conclusies onderzoek risico’s opslag gasolie Twente
D.Hendriks
•
Risico op contaminatie
grondwater is klein
•
Putten zijn de grootste
risicofactor
•
Andere factoren zeer klein
risico
•
Menselijk falen is
belangrijkste oorzaak
•
Lekkage gasolieopslag
Amtsvenn!
Lekkage via put boven geohydrologische basis. Na 5 jaar
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Diepe ondergrond en Ecosysteemdiensten
•
Belangrijkste invloeden vanuit de diepte
•
•
•
•
Bodemdaling en bevingen:
•
•
•
•
Bodemdaling (grondwatersysteem, waterlopen, infrastructuur) >> blijvend effect
Bevingen (schade infrastructuur) >> kans blijvend effect op natuur klein
Lekkage (schade natuur, ecosystemen, drinkwater) >> mogelijk langdurig effect
Sturen met productiefilosofie
Preventie door juiste bouwnormen, verstevigen infrastructuur
Mitigerende maatregelen voor natuur/grondwater (bij bodemdaling)
Lekkage:
•
•
•
•
Menselijk handelen grootste risicofactor (lekkage aan put)
Echter: strikte voorschriften technische veiligheid in NL
Onderzoek naar mogelijke verbreiding van contaminatie en monitoring
Geologische factoren m.n. permeabele breuksystemen: geotechnisch onderzoek
essentieel (opslag, fracken, etc.)
COP-Ecosysteemdiensten, 28 Oktober 2014, Bithoven
Bedankt voor
uw aandacht