1 Challenge the future
Even voorstellen…
• Auke Barnhoorn
• Universitair Docent in Petrofysica
• Department of Geoscience and Engineering
• Faculteit van Civiele Techniek en
Geowetenschappen – TU Delft
• 8 jaar in buitenland gewoond
• Nu 5 jaar in Delft
• Getrouwd, 2 zonen (7 en 1 jr)
http://www.citg.tudelft.nl/aukebarnhoorn
2 Challenge the future
Wat doe ik in Delft?
• Onderwijs
• BSc Studenten Technische Aardwetenschappen
• MSc Studenten Petroleum Engineering and Reservoir Geology
• Begeleiden van afstudeerstudenten
3 Challenge the future
Wat doe ik in Delft?
• Onderzoek
• Experimenteel gesteente mechanisch onderzoek
• 3D visualiseren van gesteentes
Doel: begrijpen van scheurvormingsprocessen
Toepassingsgebieden:
• Fundamenteel onderzoek
• Geothermie
• Olie/gas winning
• CO2 opslag
• Aardbevingen
4 Challenge the future
Vandaag
• Onze ondergrond en onstaan van gas reservoirs
• Het Ternaard gas veld
• Gaswinning en Aardbevingen en Bodemdaling
• Slot opmerkingen
5 Challenge the future
Hoe ziet de ondergrond eruit?
grains pore space
• Zandsteen
• Holle ruimtes (porositeit) gevuld met olie/gas
• Holle ruimtes 200 mm groot (0.2 mm)
6 Challenge the future
Zandsteen
Bad Bentheim, Duitsland
7 Challenge the future
Boring tot 2-5 km diepte
8 Challenge the future
Stratigrafische
kolom van
NL
Duin et al., 2006
9 Challenge the future
Ondergrond van Nederland
Duin et al., 2006
10 Challenge the future
Hoe wordt gas of olie gevormd?
1. Moedergesteente
• Warm & High sea level
• Abundant marine deposits / Tropical forests
• Organic-rich limestones, clays etc.
~175-300 million years ago
11 Challenge the future
Boring tot 2-5 km diepte
12 Challenge the future
Gasvelden in NL
13 Challenge the future
Gasvelden in NL
14 Challenge the future
Ternaard gas veld
• Upper Slochteren zandsteen (Perm ouderdom)
• Zandsteen onder de Zechstein zout formatie
• Langwerpig N-Z reservoir (‘structurally defined’)
• Dikte: ~104 m
• Porositeit: ~14.4%
• Permeabiliteit: ~ 1.6 mD
• 4 Miljard kubieke meter gas
Factsheet Ternaard from nlog.nl (TNO & Ministerie van
Economische Zaken)
15 Challenge the future
hypocent
er
epicenter
Gaswinning en aardbevingen
bodemdaling
16 Challenge the future
Natural and Induced
Earthquakes
triggered naturally
high natural stress build-up
low natural stress build-up
triggered by human activity
Japan, Italy, New Zealand and 1992 Roermond
(NL)
Basel (geothermal) Blackpool (shale
gas)
waste water injection (Oklahoma)
gas production and compaction
(Groningen)
hydraulic fracturing
17 Challenge the future
Natural and Induced
Earthquakes
triggered naturally
high natural stress build-up
low natural stress build-up
triggered by human activity
Japan, Italy, New Zealand and 1992 Roermond
(NL)
Basel (geothermal) Blackpool (shale
gas)
waste water injection (Oklahoma)
gas production and compaction
(Groningen)
hydraulic fracturing
18 Challenge the future
Natural and Induced
Earthquakes
triggered naturally
high natural stress build-up
low natural stress build-up
triggered by human activity
Japan, Italy, New Zealand and 1992 Roermond
(NL)
Basel (geothermal) Blackpool (shale
gas)
waste water injection (Oklahoma)
gas production and compaction
(Groningen)
hydraulic fracturing
19 Challenge the future
Natural and Induced
Earthquakes
triggered naturally
high natural stress build-up
low natural stress build-up
triggered by human activity
Japan, Italy, Nepal, Turkey and 1992 Roermond
(NL)
Basel (geothermal) Blackpool (shale
gas)
waste water injection (Oklahoma)
gas production and compaction
(Groningen)
hydraulic fracturing
20 Challenge the future
Voorbeelden
Induce
d s
eis
mic
itiy
in t
he O
klahom
a a
rea |
By
Wik
imedia
Com
mons
|
Public
dom
ain
Hyd
rau
lic f
ract
uri
ng
an
d r
ela
ted
act
ivit
ies
| B
y W
ikim
edia
Co
mm
on
s |
Pu
blic
do
ma
in
hydraulic fracturing waste water injection
21 Challenge the future
Recording of Earthquakes since 1996
Induce
d s
eis
mic
ity
| By
NAM
, 2013.
“Tech
nic
al Addendum
to t
he
Win
nin
gsp
lan G
ronin
gen …
” |
Public
dom
ain
`
2012
Huizinge
M3.6
gas fields
22 Challenge the future year
culu
mat
ive
nu
mb
er p
er y
ear
Activity Rate in Groningen
23 Challenge the future
Wat is compactie?
pores
grains
cross section
24 Challenge the future
25 Challenge the future
26 Challenge the future before
compaction after compaction
27 Challenge the future
Compactie
1. Rock compressibility
2. Porosity of the rock
3. Thickness of the layer
4. Reduction of gas pressure
1. Gesteente compressibiliteit
2. Porositeit van het gesteente 14.4%
3. Dikte van de laag ~104 m
4. Afname van gas druk in het reservoir
28 Challenge the future
Compactie
voorspellingen
Nagel 2001
∆𝑡 = ∆𝜎′ ∗ 𝑐 ∗ ℎ
∆t = compaction (reduction in
reservoir thickness) ∆𝜎′ = change in the vertical effective
stress
c = reservoir compressibility (rock
type and porosity)
h = thickness of the reservoir
29 Challenge the future
before gasproduction after gasproduction and compaction
Compactie in Groningen
30 Challenge the future
Bodemdaling
• Afname in gas druk leidt tot compactie in het reservoir
• Compactie in het reservoir leidt tot bodemdaling
• Bodemdaling door gas productie leidt niet tot scheuren in gebouwen etc.
• Bodemdaling kan wel om maatregelen vragen met betrekking tot dam /
dijk hoogtes, veranderingen in eco milieu in Waddenzee.
• De te verwachten bodemdaling is goed te voorspellen.
~40 cm
~30 km
Tilt = 0.002°
31 Challenge the future
before gasproduction after gasproduction and compaction
Compactie en aardbevingen
32 Challenge the future
after gasproduction and compaction before gasproduction displacement and build up of stress
33 Challenge the future
Induce
d s
eis
mic
ity
| By
NAM
, 2013.
“Tech
nic
al Addendum
to t
he
Win
nin
gsp
lan G
ronin
gen …
” |
Public
dom
ain
2012
Huizinge
M3.6
gas fields
34 Challenge the future
Tot slot - conclusies
Gasreservoirs
• Ternaard in zandsteen van de Upper Slochteren Formatie
• ~4 miljard kubieke meter
Bodemdaling
• Bodemdaling door gaswinning door compactie tgv afname in
gas druk.
• Mate van bodemdaling goed te voorspellen.
• Maatregelen voor dam/dijk hoogtes etc.
Aardbevingen
• Aardbevingen door gas winning veroorzaakt door differentiele
compactie in het reservoir (breuk gerelateerd)
• Gas velden met seismiciteit (Groningen), maar er zijn ook gas
velden zonder seismiciteit
35 Challenge the future
Tot slot - Mijn advies
Informatie
• Open dialoog en informatieuitwisseling belangrijk
• Vraag om informatie en begrijp de processen
• Doe dat ook regelmatig!
Monitoring
• Meten is weten! Een monitoringsprogramma kan bepalen
of/hoeveel bv. bodemdaling plaatsvindt, of aardbevingen
plaatsvinden etc.
• Belangrijk om monitoringsprogramma te starten voor start
van productie want alleen dan is de uitgangsituatie bekend