KEM-01 Veilige injectiedruk en -snelheid gasopslagen

Het doel van de voorgestelde studie is om de fundamentele geomechanische oorzaken van seismiciteit, specifieke risicofactoren en veilige operationele bandbreedtes voor reservoiropslagcondities, die niet in eerdere studies zijn behandeld, opnieuw te beoordelen. De studie zou zich met name moeten richten op factoren die verder gaan dan de bekende oorzaken van breukverschuiving en seismiciteit bij piekdepletie/minimale reservoirdruk (en bijgevolg maximale effectieve spanningscondities).

Zo vertoont één ondergrondse gasopslag (UGS) microseismiciteit tijdens de injectiefase nabij de maximaal toegestane reservoiropslagdruk, op een breuk die tijdens depletie niet actief was. Een andere Nederlandse UGS toonde een waargenomen seismische gebeurtenis na herinjectie van het kussengas en het initiële werkvolume bij een bijna maagdelijke reservoirdruk. In beide gevallen waren dit omstandigheden waaronder breukkriticiteit het minst verwacht werd. Seismiciteit tijdens injectie van het kussengas werd ook waargenomen voor de UGS Castor in Spanje, met gebeurtenissen tot M=4,0.

Vanuit een traditioneel perspectief op breukstabiliteit missen we dus mogelijk belangrijke causale mechanismen. Is de microseismiciteit die is waargenomen op sommige Nederlandse UGS-locaties, onder spanningsomstandigheden en locaties waar deze niet werd verwacht, een waarschuwing dat gebeurtenissen van hogere magnitude kunnen optreden bij gasdrukken waar ze niet worden verwacht?

VOLLEDIGE ONDERZOEKSAANVRAAG

Het project bestond uit twee fasen en resulteerde in totaal producten:

WP1 literatuurinventarisatie KEM01

WP2 mechanisme-identificatie KEM01

WP3 fase 1 geomechanische modelberekeningen KEM01

WP4 fase 1 analyse tussenresultaten KEM01

WP5-6 fase 2 geomechanische modelberekeningen KEM01

WP7 eindrapport fase 1 en 2

Lege gasvelden kunnen worden gebruikt als opslag door er aardgas in te injecteren. Dit aardgas wordt vervolgens gewonnen wanneer de vraag hoog is, bijvoorbeeld in de winter. Aardbevingen worden veroorzaakt door bewegingen langs breuken in de diepe ondergrond. Deze breuken bewegen doordat er spanningen op het breukoppervlak ontstaan wanneer de gasdruk in het gesteente afneemt, zoals het geval is bij gaswinning.

Het onderzoek toonde aan dat de seismische bewegingen langs breuken in gasopslagreservoirs kunnen worden gemodelleerd met de juiste simulatietools en lokale parameters. De uitgevoerde berekeningen tonen aan dat bij gasinjectie de druk stijgt en de slip-inducerende spanning op breuken aanvankelijk afneemt, maar kan toenemen naarmate de gasdruk in het gesteente toeneemt tot de initiële reservoirdruk. Gasopslagreservoirs die seismisch actief zijn geweest tijdens de initiële gasproductiefase, hebben een grotere kans om aardbevingen langs breuken te veroorzaken tijdens het vullen dan gasopslagreservoirs die in die fase geen seismische activiteit vertoonden. Het onderzoek toont ook aan dat het breukoppervlak dat kritisch wordt belast tijdens injectie kleiner is dan het breukoppervlak dat kritisch wordt belast tijdens gasproductie. Met andere woorden, het risico op aardbevingen in ondergrondse opslagfaciliteiten wordt voornamelijk bepaald door de winning van aardgas, en in mindere mate door injectie.

Op basis van deze nieuwe inzichten zijn richtlijnen opgesteld voor het berekenen van een veilige operationele bandbreedte voor specifieke gasopslagreservoirs.

De projectresultaten zijn beoordeeld door wetenschappelijke experts van het KEM.

EVALUATIE ONDERZOEKSPROJECT

De betekenis van de resultaten voor de Nederlandse praktijk en de gevolgen van de toepassing van de voorgestelde richtlijnen zijn door het wetenschappelijke expertpanel van het KEM in hun eindevaluatie benadrukt. Op 24 juni 2021 presenteerde prof. Pietro Teatini de resultaten van het KEM-01-project tijdens het tweede KEM-DeepNL colloquium.