KEM-19b SW aquifer depletie, bodemdaling en seismiciteit na sluiting van het Groningen gasveld

Het gasveld van Groningen wordt sinds de jaren zestig geëxploiteerd en heeft veel geïnduceerde seismische gebeurtenissen veroorzaakt. Naast het gasveld van Groningen neemt ook de druk in sommige van de omliggende watervoerende lagen af. Deze watervoerende lagen kunnen zich nog een eind buiten het gasreservoir uitstrekken. Een van die watervoerende lagen is de zuidwestelijke watervoerende laag, een gebied waar recentelijk kleinschalige seismische activiteit is waargenomen, waarschijnlijk veroorzaakt door de uitputting van het Groningen-gasveld en de daaruit voortvloeiende drukvermindering in de watervoerende laag. Het specifieke doel van dit onderzoek is om zich te richten op deze zuidwestelijke watervoerende laag en de drukvermindering en de toekomstige seismische activiteit die in de watervoerende laag ontstaat, te onderzoeken. Dit project is een vervolg op het onlangs voltooide KEM-19a-onderzoek.

In KEM-19a werd een regionaal model opgesteld dat de zuidwestelijke watervoerende laag van het Groningen-gasveld omvatte. Dit model bleek echter te grof en de resultaten voor geïnduceerde seismische activiteit te algemeen. Het project zal zich richten op het verbeteren van het bestaande regionale model tot een lokaal model van de zuidwestelijke watervoerende laag. Speciale aandacht gaat uit naar de karakterisering van kleinere en grotere breuken, inclusief de oriëntatie en de verplaatsing van de breuken, zodat deze in een geologisch model kunnen worden opgenomen. Voor de drukmodellering moet het verbeterde geologische model worden gebruikt, evenals aanvullende informatie over de kleine gasvelden in de Lauwerszeetrog en, indien nodig, het Annerveengasveld. Dit zal de kwantificering van de huidige drukvermindering en de ontwikkeling daarvan in de toekomst, inclusief onzekerheden, aanzienlijk verbeteren. Daarnaast moet verder werk worden verricht aan de geomechanische analyse van deze aquifer, rekening houdend met een mogelijk geothermisch project in de zuidwestelijke aquifer en de langetermijnverwachtingen van geïnduceerde seismische activiteit. Het algemene doel is de veiligheid van de regio op lange termijn na beëindiging van de gasproductie.

Dit project richt zich op de volgende onderzoeksvragen:

1. Wat zal de drukdaling van de zuidwestelijke watervoerende laag zijn, rekening houdend met de uitputting van het gasveld van Groningen en de kleinere gasvelden in de Lauwerszeetrog?

2. Wat zijn de locaties van kleinere breuken, en hun oriëntatie en verplaatsing in de zuidwestelijke watervoerende laag?

3. Wat is de verwachte geïnduceerde seismische activiteit in de komende decennia? Ook aan de orde komen: Wat is het seismische risico? Hoe verhoudt dit zich tot het seismische risico van het Groningen-gasveld?

4. Zou een mogelijk geothermisch project van invloed zijn op de schattingen voor geïnduceerde seismische activiteit? Zo ja, in welke mate?

5. In hoeverre wordt het invloedgebied van een geothermisch project beïnvloed door drukverlies in de zuidwestelijke watervoerende laag? Ook aan de orde komen: Welke gebieden zijn meer of minder gevoelig voor geïnduceerde seismische activiteit als gevolg van een geothermisch project? Op welke afstand van een geothermisch dubbel is het effect van de activiteit verwaarloosbaar?

KEM-ONDERZOEKSVRAAG

Het project werd uitgevoerd en gerapporteerd in twee delen:

Deel I: Evaluatie van vloeistofmigratie na stopzetting van de exploitatie en beoordeling van seismische risico's in de zuidwestelijke watervoerende laag van Groningen.

Dit deel omvatte de volgende activiteiten:

Een grondige petrofysische karakterisering van de Slochteren-formatie (porositeit, permeabiliteit en netto-brutoverhoudingen) werd geëvalueerd aan de hand van loggegevens van talrijke boorputten. -

Er zijn hoge-resolutiekaarten van breuken in het studiegebied opgesteld.

Er zijn schattingen gemaakt van de porositeit en permeabiliteit van verschillende formaties en trends met betrekking tot de diepte. Er zijn aangepaste porositeit-permeabiliteitsrelaties ontwikkeld voor velden waar voldoende gegevens beschikbaar waren.

Er is een ensemble van statische geologische modellen van het gebied opgezet, waarin boorgatgegevens, formatie-eigenschappen en structurele interpretaties zijn geïntegreerd, en er is een ensemble van dynamische reservoirsimulatiemodellen ontwikkeld om GIIP (Gas Initially in Place) en de drukgeschiedenis te schatten.

Er werd een bevredigende overeenstemming bereikt tussen de simulatieresultaten en de historische productie- en drukgegevens van putten in verschillende velden: Roden, Vries Noord, Pasop, Boerakker, Faan, evenals de oostkant van het model (Groningen-kant).

Zowel het grondbewegingsmodel als het seismische bronmodel voor het gebied Groningen zijn uitgebreid met de SW-aquifer. Dit helpt bij het beoordelen van grondbewegingen en potentiële seismische gevaren.

De kwantificering van onzekerheden in GIIP-schattingen en reservoirgedrag werd uitgevoerd met behulp van ensemblemodellering en poriënvolumemultiplicatoren.

Dit resulteerde in een Deel I RAPPORT van 156 pagina's en omvangrijke Deel I BIJLAGEN over statische en dynamische modellering van het gebied, evenals seismische analyse en seismische gevarenbeoordeling, na stopzetting van de gasproductie.

Deel II van het onderzoek naar schattingen van de seismische activiteit voor mogelijke (geothermische) ondergrondse activiteiten. Dit omvatte de volgende activiteiten:

Kader voor seismische gevarenmodellering: Er is een kwantitatief kader ontwikkeld op basis van de Coulomb-foutfunctie (Δ𝐶𝐹𝐹) en de indicator voor het gebruik van de schuifcapaciteit (SCU) om het potentieel voor heractivering van breuken te beoordelen.

De tool SRIMA (Seal and Reservoir Integrity Mechanical Analysis) is gebruikt om de reactie te berekenen van een reservoirlaag, die ingeklemd zit tussen een afdichting en een basislaag, op de injectie van terugkerend geothermisch water. Deze tool wordt gebruikt om de gevoeligheid van drukken, temperaturen, geïnduceerde spanningen en het reactivatiepotentieel van breuken voor verschillende invoerparameters te testen.

Druk- en temperatuureffecten: De impact van thermische krimp (als gevolg van de injectie van koelere vloeistoffen) en drukverlies op verticale vervormingen en spanningsveranderingen wordt gemodelleerd. Aangetoond wordt dat de gecombineerde effecten van thermische en drukverstoringen de Coulomb-breukvoorwaarden op breuken aanzienlijk veranderen.

Gevoeligheids- en scenarioanalyses: Er worden meerdere scenario's getest met verschillende reservoirdieptes (bijv. 3000 m), diktes, permeabiliteitswaarden en injectieomstandigheden (bijv. 25 jaar injectie met 300 m³/uur). Er wordt rekening gehouden met uitgeputte en niet-uitgeputte omstandigheden om de spanningscontrasten met de omringende formaties te begrijpen.

Ruimtelijke beoordeling van seismisch risico: De invloedssfeer voor kritische SCU-waarden wordt berekend voor verschillende tijdshorizonten (1, 5 en 25 jaar). SCU-waarden en spanningsveranderingen worden in kaart gebracht als functie van afstand en tijd, wat inzicht geeft in de ruimtelijke risicoverspreiding. -

Probabilistische inputs: Er worden stochastische inputbereiken gedefinieerd voor belangrijke geomechanische parameters (bijv. Young's modulus, cohesie, Biot-coëfficiënt, wrijvingshoek) om rekening te houden met geologische onzekerheden. Kwaliteit van de producten De resultaten werden gepresenteerd in twee eindrapporten. -

Dit resulteerde in een Deel II RAPPORT van 46 pagina's over seismische schattingen voor toekomstige geothermische activiteiten.

Het project is beoordeeld door het KEM-panel.

PROJECT EVALUATIE

Het onderzoek is op een systematische, goed gestructureerde en wetenschappelijk verantwoorde manier uitgevoerd. Uit het onderzoek blijkt dat de druk in de watervoerende laag weliswaar zal blijven afnemen, maar dat het risico op merkbare aardbevingen daar zeer laag is, zeker in vergelijking met het gasveld van Groningen zelf. De komende decennia worden slechts enkele kleine aardbevingen verwacht.

Het onderzoek heeft ook beoordeeld hoe toekomstige geothermische activiteiten in de zuidwestelijke watervoerende laag de ondergrondse druk, spanningen en breukbewegingen kunnen beïnvloeden. Probabilistische studies tonen aan dat de hoogste kans op seismische gebeurtenissen net ten noorden van de stad Groningen ligt. Niettemin zal het nodig zijn om de omvang en ruimtelijke voetafdruk van druk- en temperatuurveranderingen te beoordelen en deze mee te nemen in de actualisering van het seismisch model en een geactualiseerde seismische gevarenbeoordeling te verstrekken. Deze resultaten helpen beleidsmakers en regelgevers door te bevestigen dat de zuidwestelijke watervoerende laag zelf geen groot seismisch risico vormt. Ze benadrukken echter de noodzaak om grondbewegingen te blijven monitoren en de risico's zorgvuldig te beoordelen voordat geothermische projecten worden gestart.

De resultaten van dit project helpen beleidsmakers en regelgevers door te bevestigen dat de zuidwestelijke watervoerende laag zelf geen groot seismisch risico vormt. Ze benadrukken echter de noodzaak om grondbewegingen te blijven monitoren en de risico's zorgvuldig te beoordelen voordat geothermische projecten worden gestart. De bevindingen en methoden van dit project zullen worden gebruikt bij toekomstige besluitvorming en vormen een waardevolle aanvulling op het instrumentarium voor het beheer van ondergrondse activiteiten in Nederland.

Het ministerie van Klimaat en Groene Groei verwijst naar de KEM-19b in een brief aan de Tweede Kamer over het project inzake seismische activiteit in Groningen.