Staatstoezicht op de Mijnen Ministerie van Economische Zaken

Transcriptie

1 I. n Staatstoezicht op de Mijnen Ministerie van Economische Zaken > Retouradres Postbus AA Den Haag o; O- Ministerie van Economische Zaken Directie Energie en Omgeving T.a.v. dhr. D. van Elzen Postbus EK DEN HAAG 14 juli 2016 Betreft Reactie op het onderzoek van dhr. Houtenbos t.a.v. het winningsplan Oppenhuizen Geachte heer van Elzen, Naar aanleiding van Kamervragen van lid Dik-Faber (Christenunie) over het bericht "Grond bij Oppenhuizen zakt veel meer bij gaswinning" (ingezonden 14 april 2016, kenmerk 2016Z07654) heeft u het Staatstoezicht op de Mijnen (SodM) en TNO gevraagd om op het onderzoek van de heer Houtenbos te reageren. Op verzoek van SodM heeft TNO hiervoor een technische evaluatie uitgevoerd van de bodemdaling en de kans op beven voor het voorkomen Oppenhuizen, waarin het onderzoek van de heer Houtenbos is betrokken. Technische evaluatie bodemdaling In de technische evaluatie van de bodemdaling heeft TNO gekeken naar 1. de autonome bodemdaling in het gebied van het gasveld Oppenhuizen, 2. naar de verschillende benaderingen en aannames in de berekeningen van Vermilion en die van dhr. Houtenbos, inclusief het aspect van de door dhr. Houtenbos naar voren gebrachte mogelijke drukdaling in de aan het gasreservoir grenzende watervoerende aquifer van het Oppenhuizen gasveld. TNO stelt dat in de regio van het Oppenhuizen gasveld sprake is van regionaal optredende autonome bodemdaling van ongeveer 30 cm in de periode De additionele bijdrage aan de bodemdaling door gaswinning wordt ingeschat op 1.1 cm met een onzekerheidsbandbreedte van 0,5 tot 2,2 cm. TNO komt tot de conclusies dat de verschillende benaderingen om bodemdaling te berekenen (de zogenaamde invloedsfunctie) geen aanleiding geven tot significante verschillen in de berekende bodemdaling. Deze verschillen kunnen wel ontstaan door de verschillende parameterkeuzes die in de berekeningen gemaakt worden. De verschillen in berekende bodemdaling door deze parameterkeuzes voor het Oppenhuizen gasveld vallen echter binnen de door TNO bepaalde onzekerheidsbandbreedte voor de verwachte bodemdaling van 0,5 tot 2,2 cm. Op basis van de eigenschappen van het gasveld Oppenhuizen heeft TNO bepaald dat het niet aannemelijk is dat de druk in de aan het gasreservoir grenzende watervoerende aquifer afneemt in dezelfde mate als in het gasreservoir, zoals door idhr, Houtenbos gesteld. Enige drukdaling en daarmee een geringe extra bijdrage aan de bodemdaling leidend tot een verwachte totale bodemdaling van 1.2 cm - zal op kunnen treden. Deze valt dan binnen de bepaalde onzekerheidsbandbreedte voor de verwachte bodemdaling ten gevolge van de gaswinning. staatstoezicht op de Mijnen Bezoekadres Henri Faasdreef JP Den Haag Postadres Postbus AA Den Haag T (algemeen) F (algemeen) sodm@minez.nl Behandeld door dr. A.G. Muntendam-Bos T Ons kenmerk Uw kenmerk Bljlage(n) 1 Pagina 1 van 2

2 staatstoezicht op de Mijnen Ons kenmerk Technische evaluatie kans op beven De kans dat een gasveld gaat beven wordt bepaald met de deterministische dreigingsanalyse voor geïnduceerde bevingen (DHAIS). TNO heeft deze methodiek toegepast op het gasveld Oppenhuizen en komt tot de conclusies dat de inschatting van Vermilion dat de kans op beven "verwaarloosbaar" is, correct is. TNO heeft daarbij geconstateerd dat dhr. Houtenbos afwijkt van de ontwikkelde methodiek. TNO concludeert dat de resultaten van deze afwijkende berekeningen niet vergeleken mogen worden met de grenswaarden uit de DHAIS methodiek. Hierdoor is de conclusie van dhr. Houtenbos dat de kans op beven 19% bedraagt ongegrond. Conclusie SodM Op basis van deze evaluatie komt SodM tot de conclusie dat het onderzoek van dhr. Houtenbos geen aanleiding geeft om de beoordeling van de veiligheid voor mens en milieu ten gevolge van de winning van gas uit het gasveld Oppenhuizen te herzien. Ik vertrouw er op u hiermee voldoende te hebben geïnformeerd. der Meijden, MBA / eraal der Mijnen Bijlage: TNO notitie " De prognose van bodemdaling en de kans op beven door gasproductie uit het Oppenhuizen gasveld" Pagina 2 van 2

3 i innovation for life De prognose van bodemdaling en de kans op beven door gasproductie uit het Oppenhuizen gasveld 1/22 1. Inleiding Deze notitie geeft de technische achtergrond van de beantwoording (van 20 juni 2016) van de kamervragen het lid Dik-Faber (Christenunie) over het bericht "Grond bij Oppenhuizen zakt veel meer bij gaswinning" (ingezonden 14 april 2016, kenmeri< 2016Z07654). Het bericht is een reactie op het rapport "Bodembeweging door gaswinning Oppenhuizen" door Ir. A.P.E.M. Houtenbos" van begin Winningsplan Oppenhuizen Informatie over het Oppenhuizen gasveld staat in het winningsplan van het Oppenhuizen gasveld. Het gasveld is in 1972 aangeboord door de put Oppenhuizen-01 (OPH-01). Het reservoirgesteente is de Zechstein-Z2 Garbonaat, die hier bestaat uit dolomiet. Volgens het plan van de operator (Vermilion) zal tussen de 20% en 60% van het gas in dit reservoir geproduceerd kunnen worden, afgaande op analoge velden uit de directe omgeving van het Oppenhuizen gasveld. Het totaal te produceren volume gas zal tussen de 40 en 197 miljoen Nm' bedragen (Ter referentie: het Groningen gasveld produceert 27 miljard Nm'' in het gasjaar ). Het gasveld zou ongeveer 14 jaar kunnen produceren. Bij een start van de productie in 2017 zal de gaswinning tot 2031 voortduren. De bodemdaling aan het einde van de winning bedraagt minder dan 2 cm volgens de operator. Hierbij is aangenomen dat de initiële druk 231 bar bedraagt en de einddruk 15 bar. De gemiddelde diepte van het reservoir is 1995 m, de gemiddelde dikte van de gaskolom is 19 m. De kans op beven door gaswinning van Oppenhuizen is venwaarioosbaar. Rapport "Bodembeweging door gaswinning Oppenhuizen" - Ir. A.P.E.M. Houtenbos In dit rapport wordt geconcludeerd dat de maximale bodemdaling door de gaswinning uit het Oppenhuizen gasveld 4 tot 8 maal groter zal zijn dan in het winningsptan wordt verondersteld. De aanname in dit rapport is dat de aangrenzende en onderiiggende watervoerende reservoirdelen ook in druk zullen dalen. De bodemdaling bedraagt, volgens Houtenbos, in de bebouwde kom van Oppenhuizen 28 mm onder aanname van een drukdaling van 216 bar die plaats vindt over een dikte van 40 m en een oppervlak van 6,98 km^. Daarnaast bedraagt de kans op beven 19%.

4 ij^^^^^ innovation for life Aanleiding Naar aanleiding van de rapportage van Houtenbos (2016) zijn vragen gesteld door de Tweede Kamer (14 april 2016). Deze vragen zijn beantwoord op 20 juni In de reactie op het rapport van Houtenbos gaat deze technische notitie in op de door Houtenbos geopperde dmkdaling in de aquifer, de bodemdaling en op de kans, dat er zich een beving voordoet bij gaswinning uit het Oppenhuizen voorkomen. 2/22 Indeling In deze technische notitie wordt nader ingegaan op de volgende onderwerpen: Autonome bodemdaling in de regio Oppenhuizen; Bodemdalingsprognose Oppenhuizen; Bodemdaling berekend met Knothe versus de bodemdaling berekend met van Opstal; Aquifer depletie; - Vergelijking met analoge velden in de regio van Oppenhuizen; Kans op beven door gaswinning Oppenhuizen.

5 innovation for life m 2. Bodemdaling 2.1 Autonome bodemdaling 3/22 Autonome bodemdaling wordt hier gedefinieerd als de bodemdaling veroorzaakt door natuuriijke of ondiepe processen. Hierbij is inbegrepen de bodemdaling door tektoniek, bodemdaling door verandering van grondwaterstanden etc. Bodemdaling door gaswinning valt hier niet onder. In het noorden en westelijk deel van Nederiand vindt in meer of mindere mate autonome bodemdaling plaats. De kaart van Hopman et al (2013) (Figuur 1) geeft de prognose voor de bodemdaling in de periode tussen 2000 en In de regio van Oppenhuizen is de regionaal optredende bodemdaling ongeveer 30 cm in Deze kaart is uit 2013 en bevat geen infonnatie over de gaswinning Oppenhuizen. De extra bodemdaling (zowel voor de Houtenbos als de Vermilion parameters, zie Tabel 2) als gevolg van gaswinning door Vermilion is minder dan 11% t.o.v. de verwachte autonome daling. Bodemdatag (m) I I O Figuur 1. Prognose van de bodemdaling in Nederland voor de periode , in meters. Bron: Hopman et al., The black circle gives the approximate location of Oppenhuizen

6 innovation for life 2.2 Bodemdalingsprognose Oppenhuizen Om de bodemdaling ten gevolge van de gaswinning te berekenen wordt eerst de compactie berekend op het reservoimiveau. De compactie wordt berekend door de drukverandering te nemen over het gehele volume en deze te vermenigvuldigen met de zogenaamde compactiecoëfficiënt. Deze coëfficiënt is een materiaaleigenschap van het gesteente en wordt bepaald in het laboratorium. Er bestaat een grote spreiding in de compactiecoëfficiënten (Roholl, 2015) gemeten in het laboratorium. De grootste onzekerheid in de berekening van de compactie is daarom de compactiecoëfficiënt. Bodemdaling, zoals berekend voorafgaand aan de productie op basis van laboratoriumexperimenten, kan een factor twee afwijken van de uiteindelijke realisatie. Na de start van productie in Oppenhuizen zal de hoogteverandering periodiek gemeten worden met waterpasmetingen. De nauwkeurigheid van deze metingen is ± 5 mm. Op basis van deze metingen zal de onzekeriieid in de compactiecoëfficiënt en de onzekerheid in de prognose van de bodemdaling geleidelijk teruggebracht kunnen worden. 4/22 De compactie in het reservoir wordt met een invloedsfunctie omgezet naar bodemdaling aan maaiveld. Voor de invloedsfunctie wordt de methode van Van Opstal (1974) gebruikt (zie volgende paragraao- De maximaal berekende bodemdaling als gevolg van gaswinning in het Oppenhuizen winningsplan bedraagt minder dan 1,1 cm ( Figuur 2 en Tabel 1). "Met inachtneming van de onzekerheden betekent dit een verwachte bodemdaling van 0,5 cm tot 2,2 cm. Figuur 2. Bodemdalingsprognose (in mm) aan het einde van de gaswinning in het gasveld Oppenhuizen volgens de methode Van Opstal (1974).

7 innovation for life WÊm Tabel 1. Parameters gebruikt voor de bodemdalingsberekening parameters Diepte rigide basement MÜI Diepte reservoir Netto reservoirdikte 1 drukdaling 216 bar Compacticcoèfficient Daling diepste punt 11 mm 5/ Bodemdaling berekend met Knothe vs Van Opstal Voor één eenheid drukdaling in de ondergrond geeft een invloedsfunctie de bodemdaling aan maaiveld. Er zijn meerdere mogelijkheden voor de keuze van de invloedsfunctie. Houtenbos gebruikt de invloedsfunctie van Knothe (zie bijvoorbeeld Sroka et al., 2011). Een andere invloedsfunctie is Van Opstal (1974). De keuze voor de invloedsfunctie heeft geen effect op de berekende bodemdaling, de parameterkeuze van de invloedsfunctie wel. Dit wordt in de rest van deze paragraaf onderbouwd. Voor de invloedsfunctie van Knothe geeft de variatie in de invloedshoek de vorni van de bodemdalingskom weer (Figuur 3). Voor de invloedsfunctie van Van Opstal (1974) geeft de variatie in het rigide basement^ ten opzichte van de diepte van het reservoir de vorm van de bodemdalingskom (Figuur 4). Figuur 3 en Figuur 4 illustreren, dat de vorm van de bodemdalingskom kan worden gesimuleerd met zowel de Knothe als de Van Opstal formules. Houtenbos gebruikt een invloedshoek van 45 graden en een diepte van het reservoir van 2086 m. Figuur 3 illustreert dat de waarde van de invloedshoek een groot effect heeft op de bodemdalingskom. Equivalent aan de berekening van Houtenbos kan in de Van Opstal fomnulering een rigide basement op een diepte van 1944 m worden geplaatst om vrijwel dezelfde bodemdalingskom te verkrijgen als de bodemdalingskom van Knothe met een invloedshoek van 45 graden (Figuur 5). Het verschil tussen Van Opstal en Knothe is beperkt en vooral zichtbaar in de flanken van de bodemdalingskom^. Knothe geeft een minder steile bodemdalingskom dan Van Opstal. Beide formuleringen hebben één parameter^, die gevarieerd kan worden om de komvorm te fitten in het geval metingen beschikbaar zijn. Als nog geen metingen beschikbaar zijn, kan de diepte van het rigide basement in de Van Opstal methode afgeschat worden door kennis over de stijfheden van de ^ Het rigide basement is een relatief stijve laag onder het reservoir ^ De bodemdaling berekend met Van Opstal en Knothe verschilt meer dan de invloedsfunctie in Figuur 5 omdat over de gehele reservoir en de gehele drukdaling de bodemdalingskom bepaald wordt. ^ invloedshoek respectievelijk diepte van het rigide basement

8 ^ ^ ^ ^ ^ innovation for life lagen onder het reservoir mee te nemen. Variatie van het rigide basement geeft dan de onzekerheid van de bodemdalingsprognose (± 0,5 cm). De invloedshoek van Knothe heeft geen directe fysische relatie met de diepe ondergrond. Knothe 6/ Straal (m) Figuur 3. De variatie in invloedshoek in de Knothe formule op de bodemdaling voor 1 bar depletie op een puntbron op een diepte van 2 km.

9 TNO for innovation life 12 juli 2018 Van Opstal 7/22 Figuur 4. De verhouding tussen de diepte van het reservoir (c) en de diepte van het rigide basement (k) in de van Opstal (1974) formule op de bodemdaling voor 1 bar depletie op een puntbron op een diepte van 2 km. Van Opstal vs Knothe Van Opstal. c/lt= Knottie tnvtoedshoek=45^ -3' O Straal (m) 3000 Figuur 5. Het verschil in bodemdaling tussen Knothe (invloedshoek van 45 graden en diepte reservoir op 2086 m) en Van Opstal (rigide basement op 1944 m) voor 1 bar depletie in een puntbron op 2 km diepte.

10 TNO for innovation life Bodemdaling berekend met Knothe Figuur 6 vergelijkt de bodemdalingscontouren voor de parameters van Vermilion en Houtenbos (Tabel 2) berekend met Knothe. De maximale bodemdaling bij gebruik van de parameters van Houtenbos (2016) komt uit op 33 mm. Dit is minder dan de 38 mm genoemd in Houtenbos (2016), omdat de naastliggende aquifer niet is meegenomen in deze berekening (zie volgende paragraaf). 8/22 Tabel 2. Parameters voor de berekening van de bodemdalingskom, zoals gegeven door Vermilion en Houtenbos als Knothe wordt gebruikt voor de berekening van de bodemdaling. parameters Vermilion equivalent Houtenbos Knothe invloedshoek WÊÊÊÊÊÊÊIM 45 Diepte reservoir Netto reservoirdikte 19 m 40 m drukdaling 216 bar 216 bar Compactiecoëfficiënt 910~'/bar :^^Bjj 910'' /bar Daling diepste punt 11 mm 33 mm Een aquifer is een watervoerende laag in de ondergrond

11 I-.n innovation for life wam 56 y 10^ Bodemdaling Oppanhulzan (Knothe m«thoda:vennllllon paranwttr«) 9/ D _i I I i_ X(RD) 106 < 10^ Bodemdaling Oppenhuizen (Knothe mathodaihoutenbos paramatar*) X(RD) ' Figuur 6. Contouren van de bodemdalingskom (in cm) berekend met de methode van Knothe met de waarden van Vermilion (a) en de waarden van Houtenbos (b). De waarden van de parameters staan in Tabel 2.

12 TNO for Innovation life 2.4 Aquiferdepletie In het rapport van Houtenbos (2016) wordt aangenomen, dat bij gasproductie de aquifer over zijn gehele volume dezelfde einddruk zal bereiken als het gasreservoir. Deze aanname leidt tot een hogere verwachte bodemdaling lo.v. die van de operator. TNO is het niet eens met deze veronderstelling en geeft hieronder een toelichting. 10/ Introductie en methodologie Om de mate van de drukcommunicatie te kwantificeren is de waterinstroommethode toegepast (Hagoort 1988, hoofdstuk 6). Deze methode wordt wereldwijd gebruikt door de olie- en gasindustrie voor het modelleren van het dynamische gedrag van aquifers. De mate van drukcommunicatie tussen het gasreservoir en aquifer bepaalt in hoeverre er drukdaling in de aangrenzende aquifer plaatsvindt. En daarmee tevens de magnitude en verspreiding van de bodemdaling ten gevolge van de gaswinning. Figuur 7 (Links) TNO's schets van de finite radiale aquifer model. (Rechts) Afmetingen van de Oppenhuizen reservoir/aquifer (Figuur uit Houtenbos, 2016). Gebaseerd op de geometrie van het reservoir Oppenhuizen is het "finite radiale instroom" model van Everdingen-Hurst gebruikt (Figuur 7). De parameters, nodig voor berekening van de waterinstroom (We) (Hagoort, 1988) en aquiferdrukdepletie (Pg) zijn merendeels afkomstig uit het winningsplan Oppenhuizen (Tabel 3).

13 i...n I innovation n W for life KM De aquiferdrukdepletie is berekend met de volgende vergelijking: Pa=Pi- Weit) CfVpa (1) 11/22 Vergelijking (1): (Pa): gemiddelde aquifer-druk; (Pi) Initiële aquifer-druk. (We) water-instroom vergelijking (m'^); Ct (totale compactie, water + poriën); Vpa (aquiferporiënvolume). (bron: TNO heeft een exponentiële functie gebruikt voor het modelleren van de drukafname van het Oppenhuizen reservoir van 213 tot 15 bar gedurende de 14 jaren van gasproductie. Tabel 3. Input parameters voor de Base Case aquifer performance berekeningen. Parameter Waarde eenheid Po (initiële druk) Pf (eind druk) 15 bar k (permeabiliteit) 1 md O (Porositeit) 0.08 fractie h (dikte) 19 m ro (binnen radius aquifer) 500 m I re' (radius aquifer) (re-ro) 3200 m Te (buiten radius aquifer) 3700 f (encroachment hoek) 35 graden jw (water viscositeit) 0.65 cp Cw (water compactie) 4.41 E-05 bar-1 Cf (porie compactie) 9.60E-06 bar-1 Ctotal (compressibiliteit) 5.37E-05 bar Bevindingen Op basis van de verwachte 216 bar drukdepletie in het Oppenhuizen gasreservoir resulteren de berekeningen^ (Tabel 3) in een gemiddelde einddruk voor de aquifer van 138 bar. Dit is een drukdaling van 93 bar, oftewel een 40% drukafname t.o.v. de initiële aquiferdruk. met behulp van de eindige ('finite') radiale instroom vergelijking en het gebruik van de Base Case input parameters

14 i^^l^jjj^^ innovation for life Deze drukdaling is substantieel minder dan door Houtenbos is aangenomen en geeft aan dat de drukcommunicatie tussen het gasreservoir en de aquifer wezenlijk wordt belemmerd. Om de meest belemmerende factoren te kunnen identificeren en kwantificeren is een gevoeligheidsanalyse op de individuele parameters uitgevoerd. Een ± 20% variatie op de inputparameters illustreert de meest invloedrijke parameters: grootte van het gasreservoir, grootte van aquifer, en permeabiliteit (Figuur 8). Veranderingen in reservoir/aquiferdikte en "encroachment hoek" hebben geen effect op de drukdepletie van de aquifer, omdat ze niet onafhankelijk zijn: de overige parameters schalen mee. Daarom zijn de reservoir/aquifer dikte en de "encroachment hoek" niet in Figuur 8 opgenomen. 12/22 In het bijzonder de grootte van de aquifer is vrij onzeker. Het effect van hiervan op de mate van drukdepletie van de aquifer is daarom onderzocht. Resultaten geven aan, dat alleen in het geval van een aquifer met een straal minder dan 1 km (re'), de Oppenhuizen gasreservoirdrukdepletie tot een vergelijkbare drukdepletie in de aquifer zal leiden (d.w.z. einddruk van 15 bar) (Figuur 9 en Figuur 10). Voor een aquifer met een radius groter dan 1 km wordt de aquiferdrukdepletie beduidend minder (Figuur 9). Hoe groter de aquifer, hoe kleiner het effect van de drukdepletie van het gasreservoir op de aquifer. Immers, de drukdaling wordt over een groter volume verdeeld (Figuur 10). In het geval van een straal van de aquifer van 1 km is de waterinstroom 1,1 % en de gemiddelde druk 20 bar. De waterinstroom neemt af met toenemende straal van de aquifer. De druk in de aquifer neemt toe met toenemende straal. De drukdepletie in het Base Case scenario met een aquiferradius van 3,2 km ligt met 138 bar ver boven de aangenomen drukdepletie van Houtenbos (Figuur 9). Behalve door de grootte van de aquifer wordt de drukdepletie in de aquifer in belangrijke mate bepaald door de reservoir/aquifer permeabiliteit. In het geval van Oppenhuizen heeft het gasreservoir een (zeer lage) permeabiliteit van 1 millldarcy. In dat geval zou bij een aquifer met een straal van 3,2 km (Base Case) een drukdaling tot 138 bar optreden. Cementatieprocessen verminderen vaak de permeabiliteit in de aquifer, waardoor een drukdepletie in de aquifer van 138 bar als een "high case" beschouwd kan worden. Om de door Houtenbos aangenomen drukdepletie in de aquifer te realiseren, dient de aquifer/reservoir een permeabiliteit van tenminste 20 millidarcy te hebben (Figuur 11 ). Dit is zeer onwaarschijnlijk.

15 innovation for life 24 Aquifer radius (+20%).33 Aquifer radius (-20%) 13 WÊÊÊÊ 11 Reservoir radius (+20%) Reservoir radius (-20%) Permeabiliteit ('f20x) Permeabiliteit (-20%) Porositeit (+20%) Porositeit (-20%) Totale compressibiliteit (+20%) Totale compressibiliteit (-20%) Viscositeit (+20%) Viscositeit (-20%) 13/22 I O Verandering In gemiddelde aquifer druk t.o.v. 18S bar Base Case (bar) Figuur 8 Gevoeligheid analyse van alle input parameters (±20%) op de aquiferdruk ten opzichte van de aquiferdruk zoals berekend voor de Base Case (138 bar). De gevoeligheid wordt uitgedrukt in bar. Bijvoorbeeld: een vergroting van het reservoir met 20% geeft een veriaging van de druk in de aquifer met 4 bar ten opzichte van de 138 bar van de base case waardoor de druk in de aquifer 134 bar wordt S O - -Reservoir drukdepletie Aquifer drukdepletie (re'1 km) Aquifer drukdepletie (re' 2 km) - -Aquifer drukdepletie (re' 3 km) Aquifer drukdepletie {re' 4 km) Aquifer drukdepletie (re" 5 km) - Aquifer drukdepletie (re' 6 km) Aquiferdrukdepletie (re' 7 km) Jaar Figuur 9 Aquiferdrukdepletie gedurende de 14 jaar van gasproductie voor een aquifer met een radius variërend van 1 tot 7 km. De drukdepletie in het Oppenhuizen gasreservoir is weergegeven met een groene stippellijn. De aquiferdrukdepletie voor de TNO Base Case (radius 3,2 km) is weergegeven met een zwarte stippellijn.

16 JÜ Gemiddelde aquifer einddrui< (bar) O.b % volumetric water utistroom Aquifer radius (re') (km) Figuur 10 Einddruk (rood) en volumetrische waterdepletie (blauw) voor verschillende groottes van de aquifer radius. De volumetrische depletie is het percentage van het water dat uit de aquifer naar het gasreservoir stroomt. 22; l.w O e CT SU 90 'RtKfvoir druh depl«ie O Aquffcr druk deoleti* (0.1 mo) 75 Aquffer dnadepletw (0.2S mo) n Aqutfef drutdepleoe (O.SmO) 60 -Aquifer drukdepictk (1 mo) Aqurfer drukd«plc»«{2 mo) E V, Aquifir droidvpifti* (3 md) OJ («md) JO (SmD) (6mO) Aqu.ir- drukff^pirt* :7rr,D. 15 A4u>ftf <tnj*<toplmic (8 mo) AqiMfer druldepletw (20 mo) Jaar Figuur 11 Effecten van de permeabiliteit op de drukdepletie in de aquifer. In dit geval is de straal van de aquifer constant op 3.2 km gehouden (Base Case) en varieert de permeabiliteit tussen de 0,1 en 20 millidarcy (md). De lichtgroene gestippelde lijn geeft de drukdaling in het Oppenhuizen gasreservoir, de overige lijnen geven de drukdaling in de aquifer bij verschillende permeabiliteit. :bar uife mid innovation for life mmw 12juli /22

17 L-.n innovation for life Bodemdaling i.v.m. aquiferdrukdaling In het rapport van Houtenbos (2016) wordt aangenomen, dat bij gasproductie de aquifer over zijn gehele volume dezelfde einddruk zal bereiken als het gasreservoir. Deze aanname leidt tot een hogere verwachte bodemdaling t.o.v. die van de operator. Een realistische high case aanname voor aquiferdrukdepletie is 138 bar in plaats van de oorspronkelijke dnjk van 231 bar onder de aanname, dat de penmeabiliteit in de aquifer gelijk is aan de permeabiliteit in het gasreservoir (zie vorige paragraaf). 15/22 De met deze aanname berekende bodemdaling komt uit op 1,2 cm (Figuur 12), indien de dikte van het gasreservoir 19 m is. Deze berekende bodemdaling valt in het bereik 0,5 cm en 2,2 cm (prognose in paragraaf 2.2). Een dikte van 40 m, zoals in Houtenbos (2016), lijkt een overschatting, gezien de geologie van de ondergrond. Direct onder het reservoir is een anhydrietlaag aanwezig, welke niet permeabel is en daarom niet kan bijdragen aan de depleterende dikte (reservoir met aquifer) Bodemdaiifig Oppenhuizen met depleterende aquifer S X(RD),10= Figuur 12. Bodemdaling (cm) voor het scenario waarin het gasveld in druk daalt tot 15 bar en de aangrenzende aquifer (met een straal van 3,2 km) in druk daalt tot 185 bar. * Dit is uitgaande van een einddruk van 138 bar in de aquifer en een einddruk van 15 bar in het gasreservoir. ^ Niet permeabel betekent, dat er geen stroming van water kan plaatsvinden door deze laag heen.

18 innovation for life WÊÊM Samenvatting Op basis van bovenstaande berekeningen is het niet aannemelijk, dat de druk in de aan het gasreservoir grenzende aquifer in de mate zal afnemen als Houtenbos aanneemt. Enige drukdaling tot 138 bar en daarmee een geringe bodemdaling tot 1,2 cm kan mogelijk optreden. Dit valt binnen de verwachte bodemdaling van 0,5 cm tot 2,2 cm. 16/ Vergelijking met analoge velden De operator (winningsplan) en Houtenbos (2016) wijzen beiden op het belang van het meenemen van ervaring met gaswinning en bodemdaling bij analoge velden. Blesdijke en Oldelamer produceren uit dezelfde dolomietformatie als Oppenhuizen. Blesdijke en Oldelamer liggen ten zuidoosten van het Oppenhuizen gasveld (Figuur 13). Blesdijke is een Zechstein voorkomen van vergelijkbare grootte. Oldelamer is 30 keer zo groot als Oppenhuizen (Tabel 4). Voor beide gasvelden werd minder dan 2 cm bodemdaling voorspeld bij aanvang gasproductie (Tabel 4). Figuur 13. Locatie van het gasveld Oppenhuizen, Oldelamer en Blesdijke (BLD). (bron;

19 un 1 ^^^j^jj^^ innovation for life i-.n Tabel 4. Overzicht van analoge gasvelden en hun karakteristieken Oppenhuizen Blesdijke Oldelamer Ontdekt in Start productie 2017 (?) Formatie ZeZ2 carbonaat ZeZ2 carbonaat, ZeZ3 carbonaat ZeZ2 carbonaat Einde productie 2031 (?) (tijdelijk verlaten) Initiële druk (bar) Drukdaling einde productie (bar) Einddruk (bar) Druk in 2015 ** 89 * Druk in 2012 ** * 77 Druk in 2006 ** * 77 Hoeveelheid gas (P50) Verwachte bodemdaling * niet gemeten in dit jaar 100 miljoen NnT^ 70 miljoen Nm"* 3,1 miljard Nm^ < 2 cm < 1 cm < 2 cm ** geen drukmetingen omdat dit veld nog niet wordt geproduceerd Het Blesdijke veld is inmiddels bijna uitgeproduceerd. Vooralsnog is geen bodemdaling gemeten. De laatste meting* was in De laatste meting^ bij Oldelamer dateert van 2005 en laat 0,9 cm bodemdaling zien in het diepste deel van de kom. In 2006 is de druk in het Oldelamer reservoir gemeten. De reservoirdruk op dat moment bedroeg 77 bar (Tabel 4). In 2012 is nog een meting uitgevoerd, waarbij de druk ook 77 bar bedroeg. Daarna is dit gasveld tijdelijk verlaten. De einddruk is lager dan verwacht vanwege tegenvallende productie van het gasveld. De bodemdaling van 0,9 cm, gemeten in 2005, komt dus overeen met een druk in het reservoir van ongeveer 77 bar. De eerstvolgende bodemdalingsmeting wordt in 2016 verwacht. 17/22 In Houtenbos (2016) wordt een vergelijking met de bodemdaling bij Franeker getrokken. De bodemdaling bij Franeker wordt veroorzaakt door de gaswinning uit het Harlingen gasveld. Deze vergelijking gaat geheel mank, omdat dit gasveld - als enige veld onder het Nederlandse vasteland - bestaat uit krijtsteen. Krijtsteen heeft sterk afwijkende eigenschappen ten opzichten van de dolomiet, die in Oppenhuizen het reservoir vormt: krijtsteen compacteert veel sterker dan dolomiet of zandsteen. In krijtsteen vindt bij drukverlaging zogenaamde "poriën collapse" plaats. Dit fenomeen heeft in Harlingen tot snelle bodemdaling het Oppenhuizen gasveld niet plaatsvinden. 10 geleid en kan in ^ -BLD-OD-2015-O.pdf) ^ OO.pdf ^" HarlinqenSubsidenceStudv FIN ALI11.pdf

20 TNO innovation for life «?w 3. Geïnduceerde bevingen 3.1 Bevingen in Noord Nederland In Friesland zijn, tot nu toe, geen bevingen veroorzaakt door gaswinning gemeten door het KNMI (Figuur 14). De bevingen in noord Nederland komen vooral voor in de provincies Groningen en Drenthe. De beving in Weststellingwerf, welke het dichtst bij Oppenhuizen ligt, is veroorzaakt door waterinjectie. 18/22 Figuur 14. Door het KNMI geregistreerde aardbevingen in Noord Nederland 3.2 Kans op beven De kans, dat een gasveld gaat beven gedurende de productie van een veld, wordt in Nederland veelal bepaald met de deterministische hazardanalyse voor geïnduceerde seismiciteit (DHAIS, TNO 2004, TNO 2012). De methodiek baseert zich op de bestaande ervaring met geïnduceerde bevingen in Nederland en in het bijzonder op de geologische en productiekarakteristieken van de bevende en nietbevende gasvelden (Tabel 5). Tabel 5. Uitkomst kans op beven (TNO 2012) kans is 100% dp/pini>28% B>0,86 en E>1,34 kans is 42% dp/pini<28% B>0,86 en E tussen 1,01 en 1,33 kans is 19% B<0,86 kans is verwaarloosbaar kans is verwaarloosbaar

21 I-.n Innovation for life In deze tabel wordt aangegeven welke kans op beven een gasveld heeft, afhankelijk van de geologische- en productiekarakteristieken. Velden, die reeds hebben gebeefd, krijgen per definitie een 100% kans op beven toegeschreven. De eerste karakteristiek is de drukdaling (dp) van het gasveld ten opzichte van de initiële druk De dataset bevat geen waarnemingen van bevingen in gasvelden bij een lage drukdaling ten opzichte van de initiële druk (dp/pini < 28 %): de kans op beven is venwaarloosbaar voor gasvelden met een drukdaling t.o.v. de initiële druk van minder dan 28 %. Voor velden met een grotere drukdaling (dp/pini s 28 %) wordt de kans, dat de velden gaan beven, bepaald aan de hand van de breukdichtheid" (B) en de relatieve stijfheid^^ van het gesteente (E). Als de breukdichtheid onder de 0,86 valt, is de kans op beven venwaarloosbaar. Met een hogere breukdichtheid is er een kans op beven. Voor velden met een relatief hogere stijfheid van de afsluitende laag (E s 1,34) ten opzichte van het reservoir is de kans op beven 42 %. Voor de overige relatieve stijfheden is de kans op beven 19 % (Tabel 5). 12 iuli 2016 ' AGE Onze referentie '9' Kans op beven door gaswinning Oppenhuizen Tabel 6 laat de geologische en productiekarakteristieken zien voor het gasveld Oppenhuizen. Oppenhuizen zal naar verwachting een hoge depletie hebben (dp/pini i 28 %). De breukdichtheid" is 0,73 en valt daarmee onder de DHAIS grenswaarde van 0,86 (Figuur 15). Hiermee is de kans op beven voor Oppenhuizen verwaarloosbaar". De waarde van de relatieve stijfheid is bepaald op 1,25. Dit is echter niet meer van belang omdat de breukdichtheid kleiner is dan 0,86. Daar de DHAIS methodiek gebaseerd is op statistiek, kunnen de resultaten niet op andere wijze worden toegepast. Toepassing op de gehele aquifer (in plaats van toepassing op alleen het gasvoerende deel van de aquifer), zoals voorgesteld in Houtenbos (2016), valt buiten het statistisch valide domein van de DHAIS methodiek. De breukdichtheid wordt bepaald door de lengte van de breuken in het gasvoerende deel van het reservoir te vemnenigvuldigen met de dikte van het reservoir en te delen door het brutogesteentevolume. De relatieve stijfheid van een gesteente is de verhouding tussen de stijfheid (Young's modulus) van het reservoir en de laag direct boven het reservoir. De breukdichtheid voor Oppenhuizen is bepaald door de lengte van de breuken in het gasvoerende deel van het reservoir (Figuur 15) te vermenigvuldigen met de dikte van het reservoir en te delen door het brutogesteentevolume. ^* De waarde van de relatieve stijfheid is bepaald op 1,25. Dit is niet van belang voor de classificatie, omdat de breukdichtheid kleiner is dan 0,86.

22 ^ ^ ^ 1 ^ ^ innovation for life 20/22 Figuur 15. Lengte van de breuken in het Oppenhuizen gasveld. Tabel 6. Geologische en productie karakteristieken voor Oppenhuizen en de uitkomst van de DHAIS analyse (rij 3). -i' nn E-waarde Initiële druk: 231 bar Young's Modulus seal: Drukval: 216 bar 81.6 Gpa Young's modulus reservoir: 65.1 GPa Breuklengte: 6105 m Dikte gaskolom: 19 m Oppervlakte: m^ dp/pini:94 % E=81.6/65.1=1.25 B=0.73 Boven grenswaarde (28%) Boven grenswaarde (1.01) Onder grenswaarde (0.86) 3.4 Samenvatting Uitbreiding van de DHAIS breukdichtheid buiten het gasvoerende deel van het reservoir (i.e. naar de aquifer Houtenbos, 2016) heeft geen betekenis binnen de DHAIS methodiek: het valt buiten het statistisch valide domein. Conform de DHAIS methodiek classificeert het Oppenhuizen gasveld in de categorie "vena/aarloosbare kans op beven".

23 innovation for life WÊÊÊÊ 4. Referenties Hagoort, J. (1988) Fundamentals of gas reservoir engineering. Developments in Petroleum Science, Elsevier, /22 Houtenbos (2016) Bodembeweging door gaswinning Oppenhuizen, (httd://docs.qooqle.com/viewer?a=v&pid=sites&srcid=ag91dgvuym9zlm9 vz3xib2rlbwrhbgluz3xnedovztq1ngjhymrimdkxmza4) Hopman, V., G.de Lange,. Vonhogen, P. Kruiver, F. van Leijen, R. Lanoshi (2013) Report on pilot service Rhine-Meuse Delta. Subcoast Deliverable D Roholl (2015) Translating laboratory compaction test results to field scale, Intemship report Utrecht University. Sroka, A., Tajdus, K., & Preusse, A. (2011). Calculation of subsidence for room and pillar and longwall panais. Coal operators conference. University of Wollongong. TNO (2004). Deterministische hazard analyse voor geïnduceerde seismiciteit. TNO rapport NITG C. TNO (2012a). Deterministische hazard analyse voor geïnduceerde seismiciteit in Nederland TNO-rapport 2012 R ( 98.zip). TNO (2012b). Seismisch hazard van geïnduceerde aardbevingen; Integratie van deelstudies, TNO-rapport 2012 R ( 2012_final.pdf). Van Opstal (1974) The effect of base-rock rigidity on subsidence due to reservoir compaction, Advances in Rock Mechanics, Denver.

24 ^^^^^ innovation for life 5. Ondertekening utrecht, 11 juli 2016 TNO 22/22 Head of department Dr. I.e. Kroon Authors Karin van Thienen-Visser, Joaquim Juez-Larré, Gijs Remmelts

25 PostNL Port betaald Port Payé Pays-Bas to V-.4

26 Staatstoezicht op de Mijnen Ministerie van Economische Zaken