In Nederland zijn meer dan 1300 onshore putten buiten gebruik gesteld en de komende jaren zal dit aantal aanzienlijk toenemen, evenals het aantal buiten gebruik gestelde offshore putten. De locaties boven deze putten zullen in toenemende mate worden gebruikt of bestemd voor stedelijke ontwikkeling. Dit maakt het noodzakelijk om de risico's van deze locaties in kaart te brengen. Het project is specifiek gericht op het verkrijgen van meer inzicht in het langetermijngedrag en de interactie van cement, staal en gesteente in verlaten olie- en gasputten, en hoe dit de integriteit van de verlaten put beïnvloedt.
Het project werd uitbesteed aan EVO Energy Consulting, een adviesbureau op het gebied van olievelden, gevestigd in Texas, dat gespecialiseerd is in het boren en voltooien van oliebronnen. Het werk werd voornamelijk uitgevoerd door Dr. Eric van Oort van EVO Energy Consulting, met Metarock Laboratories in Houston als onderaannemer. Dit onderzoek begon in de tweede helft van 2020 en werd in de tweede helft van 2021 afgerond.
Meer ...
In Nederland zijn meer dan 1300 onshore putten buiten gebruik gesteld en de komende jaren zal dit aantal aanzienlijk toenemen, evenals het aantal offshore putten dat buiten gebruik wordt gesteld. De locaties boven deze putten zullen in toenemende mate worden gebruikt of bestemd voor stedelijke ontwikkeling.
Dit maakt het noodzakelijk om de risico's van deze locaties in kaart te brengen. De oudere putten in Nederland zijn vanaf de jaren veertig aangelegd en werden gebouwd en buiten gebruik gesteld met behulp van traditionele stalen bekistingen en olieveldcement. De oudste verlaten putten zijn nu bijna 80 jaar oud. Hoewel de industrie ervan uitgaat dat het afdichtingsvermogen van de bekisting, het cement en de rotsformatie in de loop van de tijd niet zal veranderen, is deze aanname niet goed onderbouwd. In sommige gevallen zijn er tijdens de bouw- of productiefase lekpaden ontstaan; als deze tijdens de buitengebruikstellingsfase niet zijn aangepakt, kunnen ze nog steeds in de buiten gebruik gestelde put aanwezig zijn als micro-annuli. Het is niet goed bekend of deze micro-annuli open blijven, groter worden of na verloop van tijd dichtgroeien als gevolg van bewegingen in de rotsformatie en/of afzettingen van mineralen of aardolie.
Deze onderzoeksvraag probeert dit probleem aan te pakken. Het project is specifiek gericht op het verkrijgen van een beter inzicht in het langetermijngedrag en de interactie van cement, staal en gesteente in verlaten olie- en gasputten, en hoe dit de integriteit van de verlaten put beïnvloedt.
Het werk omvatte het uitgebreid lezen van tijdschriftartikelen, boeken en normen uit de olie- en gasindustrie, civiele techniek en milieuwetenschappen, evenals vele overheidsrapporten uit verschillende landen.
Het eindverslag behandelt verschillende specifieke onderzoeksvragen. De eerste fase van dit project was gericht op het geven van een duidelijk overzicht van de risicokritische elementen en parameters die van invloed zijn op de langetermijnafdichtingscapaciteit van boorgaten. Dit doel is bereikt en de resultaten zijn samengevat in hoofdstuk 2 van het eindrapport. De volgende specifieke vraag die moest worden beantwoord, was: “Hoe verandert de permeabiliteit van olieveldcement over een lange periode (bijvoorbeeld 100 tot 500 jaar) en hoe beïnvloedt deze verandering de afdichtende werking ervan?” Er werd geconcludeerd dat de permeabiliteit van het cement zelf voldoende laag is (micro-Darcy-bereik) om geen noemenswaardige vloeistofstroom door intact cement toe te laten. De permeabiliteit van cement lijkt niet toe te nemen over een periode van tientallen jaren, hoewel er geen gegevens beschikbaar zijn voor periodes van honderden jaren. Vraag 3 was: "Hoe goed is de stalen bekisting, omgeven door cement, beschermd tegen corrosie? Hoe wordt de corrosiesnelheid beïnvloed door de verandering in de permeabiliteit van het cement? Zal de omhulde mantel op lange termijn corroderen? Kan een gecorrodeerde mantel een lekpad worden?" Het rapport concludeerde dat de stalen mantel gedurende lange tijd zeer goed tegen corrosie wordt beschermd wanneer competent cement goed aan de mantel hecht, maar dat corrosie kan optreden als er geen cement of cement van slechte kwaliteit in de annulus aanwezig is.
Vragen 4 en 5 hadden betrekking op het langetermijngedrag van de micro-annulus die tussen het cement en de formatie kan bestaan. Zoals in het rapport wordt aangegeven, “vormt een micro-annulus een stroompad met hoge permeabiliteit (k > 10 mD) dat de cementmatrix met lage permeabiliteit omzeilt en daardoor een effectieve geleiding vormt voor de opwaartse beweging van vloeistoffen en gassen naar het oppervlak.” In het rapport worden enkele technieken besproken die zijn ontwikkeld om de micro-annulus kunstmatig dicht te drukken. Ook wordt benadrukt dat de modderfilterkoek tijdens het verplaatsen van het cement uit de boorput moet worden verwijderd, om te voorkomen dat de filterkoek de hechting van het cement aan de rotsformatie belemmert, wat zou leiden tot het ontstaan van een micro-annulus.
De laatste specifieke vraag had betrekking op het mogelijke vermogen van plastische formaties zoals steenzout, kleisteen of schalie om een effectieve afdichting rond de bekisting te vormen. Het rapport concludeerde dat het nu algemeen aanvaard is dat tijdsafhankelijke vervorming (“kruip”) van dergelijke gesteenten de ringvormige ruimte kan vullen en een effectieve drukdichte barrière kan vormen. Er werd echter op gewezen dat het van cruciaal belang is dat de bekisting zo wordt ontworpen dat deze bestand is tegen de spanningen die ontstaan wanneer de formatie op de bekisting drukt. Hoewel de ontwikkeling van een risicobeoordelingsinstrument geen deel uitmaakte van de werkzaamheden, bevat het rapport wel enkele algemene aanbevelingen met betrekking tot de beoordeling van het risico op lekkage bij onshore putten in Nederland.
Er werd aanbevolen om een eenvoudige kwalitatieve scorekaart met verkeerslichtindicatoren te ontwikkelen, naar het voorbeeld van Watson & Bachu. De beperkingen van een dergelijke aanpak, met name als gevolg van het gebrek aan gegevens, werden ook benadrukt. Ook werd aanbevolen om bepaalde kwantitatieve aspecten van de door Heriot-Watt en DNV ontwikkelde risicobeoordelingsmethoden nader te onderzoeken.
Het wetenschappelijk panel van KEM heeft het project geëvalueerd.
EVALUATIE VAN HET ONDERZOEKSPROJECT
De kwaliteit van het werk dat in dit project is verricht, was zeer hoog. Het literatuuronderzoek was uitgebreid en volledig. Het definitieve conceptrapport is zeer goed geschreven en effectief gestructureerd. Tot de conclusies van dit onderzoek behoren onder meer de volgende:
1. Cement dat doorgaans wordt gebruikt om verlaten putten af te sluiten, heeft een verwaarloosbare permeabiliteit en zal naar verwachting niet verslechteren op relevante tijdschalen.
2. Stalen bekisting wordt over het algemeen ook tegen corrosie beschermd door het cement, tenzij het cement wordt aangetast door de aanwezigheid van micro-annuli of andere vormen van verslechtering.
3. Micro-annuli kunnen ontstaan door krimp van het cement of door spanning en thermische belastingen tijdens de levensduur van de put. Deze micro-annuli kunnen dienen als kanalen voor het lekken van vloeistoffen naar de oppervlakte. Er bestaan echter verschillende chemische, biologische en fysische methoden om deze annuli te dichten.
4. Rotsformaties zoals zout of leisteen hebben het vermogen om te kruipen en daardoor deze micro-annuli te dichten.
Een reflectie (in het Nederlands) op de resultaten van het KEM-18-project is gepubliceerd op de website van Staatstoezicht op de Mijnen, SodM. In oktober 2022 is door de Staatsinrichting voor Toezicht op de Mijnbouw een vervolgstudie gepubliceerd over “De integriteit en nazorg van buiten gebruik gestelde olie- en gasputten in Nederland op land”.