Aardbevingen en gaswinning. Bernard Dost KNMI

Transcriptie

1 Aardbevingen en gaswinning Bernard Dost KNMI

2 Aardbevingen in Nederland ( ) Natuurlijke aardbevingen Rood: Roze: Licht roze: <1904 Geïnduceerde aardbevingen Geel (NL): >1986

3 Boorgat netwerk- 17 stations - 23 accelerometers Eind 2010: alle boorgat data in realtime naar de Bilt Uitbreiding met downhole monitoring

4 Ontwerp van het seismisch netwerk in Nederland Criteria Noord Nederland: Elke aardbeving van een M>1.5 moet gelokaliseerd kunnen worden Een regionaal netwerk als deze heeft een onnauwkeurigheid van km (horizontaal) en vertikaal 1-3 km Grotere nauwkeurigheid door: verdichten netwerk (horizontaal) sensoren op diepte (vertikaal)

5 Ontwikkeling van de seismiciteit Noord Holland NO Nederland NO Nederland

6 Relatie met de geologie Breuken op reservoir diepte Locaties lijken de breuken te volgen Onzekerheid in de locatie is ca km Onzekerheid kan worden verkleind door A] stations dichtheid te vergroten B] lokale (P- en S-) snelheids modellen te gebruiken

7 Geologische setting Groningen source NAM - Event diepte ca 3 km, in- of in de buurt van- het gas reservoir - Golfvormen worden sterk beinvloed door de zout (Zechtein) laag op het reservoir -

8 All Groningen Catalogus ( ) Total M> M>

9 Ontwikkelingen in de seismiciteit van het Groningen gasveld Het proces is niet stationair

10 Ontwikkeling seismische energie Groningen veld Productie data Groningen (bron NAM) Periode-1 Cumulative seismic energy release Totale vrijgekomen energie door aardbevingen lijkt te veranderen rond 2003 Met totale energie is het effect van grote en kleine aardbevingen goed vergelijken

11 Frequentie-magnitude relatie Log N (M 1.5) = a b M Een duidelijke toename in de seismicity-rate bij gelijkblijvende b-waarde (richtings-coefficient) Geen aanwijzing in de data voor een Mmax

12 Effect van sterkere bevingen Een passende Ground Motion Prediction Equation (GMPE) is nodig Deze vertaalt sterktes van bevingen (M) in maximale versnelling/snelheid aan het oppervlak Bestaande GMPEs ontwikkeld voor bevingen met M>4-5 Extrapolatie naar kleinere magnitude geeft vaak een overschatting Voor een deterministische analyse is dit voldoende Beter: een probabilistische methode Voor Groningen is een GMPE geselecteerd die gebaseerd is op ondiepe bevingen en waarbij de variatie in ondiepe ondergrond wordt meegenomen. Deze relatie is gecalibreerd met geregistreerde versnellingen in Groningen

13 Ground Motion Prediction Equation voor Groningen PGA predictions using the modified Akkar et al. (2013) GMPE to match the Groningen data below M w 4.2 at hypocentral distance of 3, 5, 10 and 15 km Waarom zijn de bodembewegingen In Groningen zo laag? Mogelijk effect van het ca 1 km dikke pakket Zechstein zout op het reservoir Bommer, 2013

14 Salt influence: defocusing Average (regional) model VELMOD model (1D sample) Kraaijpoel & Dost, 2012, J. of Seism.

15 PGA and PGV contours, input to e.g. Quick scan Scenario, gebaseerd op de gemiddelde waarde van het ASB model en de aanname dat het seismisch actieve gebied wordt bepaald door de regio waar tot nu toe sterkere bevingen zijn opgetreden (M>= 3.0).

16 Probabilistische Seismische Hazard Analyse (PSHA) fault (line source) R R site area source Source zonation log N (m>m) log N = a b M M 0 M max magnitude M Seismicity log (peak ground acceleration) f ( M, R) mean + σ mean - σ log (R) Attenuation amplification probability of exceedance P (a > A) P = 0.1 a (P=0.1) frequency Site response acceleration (A) Seismic hazard After Cornell

17 PSHA ingredients: spatial distribution Classic zonation Empirical Physical model (NAM)

18 PSHA: Seismicity rate number of events/year N (M 1.5) - Toename in de seismicity rate: lineaire of exponentiele extrapolatie (equally significant) voor de komende 5 jaren - N=40 is gekozen, gebaseerd op een exponentiele extrapolatie in Nov, 2013

19 PSHA results Zonation PGA PGV Aanname: Mmax=5, jaarlijkse seism. rate: 40 (M>1.4), b=1, ASB modified GMPE, 10% kans in 50 jaar. Maximum PGA: 0.42g, maximum PGV: 16 cm/s.

20 Effecten van de 16 Augustus, 2012: Huizinge event M=3.6 Individuele meldingen worden verwerkt in Community weighted intensities (links), die vervolgens worden gecontourd (rechts). Veel meldingen uit de stad Groningen,maar met geringe intensiteit. Contour wordt beinvloed door bevolkingsdichtheid. Het instrumenteel bepaalde epicentrum is aangegeven met een ster.

21 Duur van de grondbeweging Duur van de grootste beweging is veel groter dan verwacht (2-3 groepen) Verklaring hiervoor is vermoedelijk te vinden in het zoutpakket (multiples, mode conversies). Golfvorm modellering is gestart.

22 Conclusies Seismische activiteit in Groningen is de laatste jaren toegenomen Het proces is niet-stationair Een maximale sterkte van toekomstige bevingen is niet eenduidig uit de dataset te bepalen Een Ground Motion Prediction Equation is voor Groningen ontwikkeld. Onzekerheden zijn groot Een probabilistische seismische hazard analyse (PSHA) voor de komende vijf jaar is bepaald op basis van een schatting van de toenemende activiteit NAM heeft een model ontwikkeld op basis van compactie. Resultaten zijn vergelijkbaar (van Elk) De PSHA resultaten worden e.g. gebruikt in de ontwikkeling van een praktijkrichtlijn voor gebouwen (Vrouwenvelder)