Om te kunnen zien hoe bodemdaling door gaswinning op de Waddenzee zich ontwikkelt worden de horizontale en verticale verplaatsingen van een aantal GPS stations continue gemeten. In theorie kunnen te hoge bodemdalingssnelheden met de  'Hand aan de Kraan' worden voorkomen, zodra op basis van deze metingen een dreiging geconstateerd wordt.  

De NAM moet de onderbouwing van bodembewegingsvoorspellingen verbeteren.  Om deze eis kracht bij te zetten dreigt het Staatstoezicht op de Mijnen (SodM) in een brief aan de NAM een boete op te leggen, die kan oplopen tot 3 miljoen euro.

Wat is hier aan de hand? Beleidsbeslissingen over hoeveel gas er veilig en zonder schade gewonnen kan worden, zijn gebaseerd op voorspellingen van de gasproducenten zelf. Ondanks dat deze voorspellingen door SodM, TNO en TCBB (Technische Commissie Bodembeweging) op juistheid worden gecontroleerd, blijken ze met grote regelmaat opwaarts te moeten worden bijgesteld. 

Zorgen over de betrouwbaarheid van bodemdalingsvoorspellingen als grondslag voor belangenafweging vooraf en over de beheersbaarheid van gevolgen met de “Hand aan de Kraan”, leidde tot voorwaardelijke instemming met winningsplanwijzigingen in 2012. Voor 1 juli 2015 zou onderzoek naar de fysische oorzaken van stelselmatige verschillen tussen gemodelleerde en gemeten bodemdaling uit moeten wijzen of betrouwbaarheid en beheersbaarheid op acceptabel niveau gebracht konden worden.  Dit onderzoek leverde niet het gewenste resultaat op en NAM kreeg de gelegenheid vóór 1 februari 2017 alsnog een kwalitatief voldoend onderzoek op te leveren.

Ook in deze verlenging wist NAM geen betrouwbaar theoretisch fundament te leggen voor toekomstige beleidsbeslissingen met betrekking tot veilige, schadevrije gaswinning. In de Ameland-veldtest legde de theorie de bodemdalingskom zo’n kilometer verder en de piek dalingssnelheid 5 jaar later dan gemeten. Na 30 jaar passen en meten lijken betrokken geomechanici nog altijd de stelling van Richard P. Feynman niet te accepteren: “It doesn’t matter how beautiful your theory is or how smart you are. If it doesn’t agree with experiment, it’s wrong.”

Wat nu? SodM geeft NAM nog tot 31 oktober 2017 om een deugdelijk onderzoek af te leveren. Gezien de fundamentele zwaktes in de onderzoeksstrategie, als aangegeven in de kritieken van TNO en Houtenbos, is het uitgesloten, dat NAM vóór deze datum onder eigen regie, alsnog een betrouwbare theoretische grondslag voor bodembeweging door gaswinning kan produceren. 

Het ontbreken van een passende theoretische onderbouwing van de relatie tussen gaswinning, compactie, bodemdaling en bevingsrisico impliceert dat bodemdaling en bevingsrisico niet alleen rond de Waddenzee, maar overal onzeker zijn en onder andere door drukdaling in watervoerend gesteente 2 tot 10 maal hoger kan uitpakken dan op basis van de huidige theorie voorspeld.

Met het negatieve oordeel van SodM over het onderzoek is niet voldaan aan een voorwaarde voor goedkeuring van de 2011 winningsplannen voor velden rond de Waddenzee. Goedkeuring vervalt daarmee. In antwoord op kamervragen stelt minister Kamp, dat gaswinning alleen is toegestaan volgens een goedgekeurd winningsplan binnen daarin omschreven productievolume, duur, verwachte mate van bodemdaling en seismiciteit. De gaswinning rond de Waddenzee zou dus terug moeten naar de veel lagere niveaus van eerdere, wel goedgekeurde winningsplannen.

SodM adviseert niet de instemming met de winningsplannen in te trekken en geeft NAM een derde kans. Daarmee blijken ook waarborgen voor veilige en schadevrije winning, opgenomen In instemmingsbesluiten, van nul en generlei waarde. Tegen deze achtergrond mag een - tot wanhoop uitgroeiend - wantrouwen jegens de overheid geen verrassing meer heten.

Al decennialang blijken voorspellingen de werkelijke bodembeweging door gaswinning te onder schatten. Om de fysische oorzaken daarvan te achterhalen is in 2012 in opdracht van EZ een onderzoek gestart. De resultaten daarvan (link1, link2) zijn allesbehalve geruststellend.    

Doel was te onderzoeken waarom de bodemdalingssnelheid langzamer afneemt dan de theorie voorspelt en na het einde van de gaswinning niet stopt. Uit de tweede doelstelling, aantonen dat, niet onderzoeken of, productie met de ‘Hand aan de Kraan’ werkt, blijkt vooringenomenheid van de opdrachtgever.

Onder regie van NAM is de aandacht vooral uitgegaan naar hypotheses en methodieken, die wetenschappelijk interessant waren, maar de na-ijlende bodemdalingssnelheid met geen mogelijkheid konden verklaren.

Metingen boven meerdere velden wijzen in de richting van drukdaling in watervoerende lagen (aquiferdepletie) als meest waarschijnlijke oorzaak. Afhankelijk van het aquifervolume kan aquiferdepletie meerdere malen de bodemdaling en het aardbevingsrisico door drukdaling in het gasreservoir, veroorzaken. Aquiferdepletie is daarom van cruciaal belang voor de risico’s van gaswinning, waar ook in Nederland.  Het onderzoek concludeerde op basis van een veel te zwakke, wetenschappelijk onverantwoorde, toetsingsmethodiek, dat deze aquiferdepletie onwaarschijnlijk was.         

Zelfs na 30 jaar monitoring van bodemdaling door gaswinning op Ameland is NAM er niet geslaagd achteraf de gemeten bodemdaling modelmatig binnen redelijke grenzen te reconstrueren. Als reconstructie achteraf niet lukt, moet worden geconcludeerd dat voorspelling vooraf niet meer dan een slag in de lucht kan zijn. Een redelijke afweging van veiligheids- en milieurisico’s tegen de financieel-economische belangen van gasproducent en EZ is dan uitgesloten.  

De bij het onderzoek betrokken wetenschappers behoren tot de besten op hun vakgebied. Desondanks is het niet gelukt een passende verklaring voor de na-ijlende bodemdaling te vinden. De gebruikte, zwakke toetsingsmethodiek kan voor een oneindig aantal scenario’s acceptabele bodemdaling aan tonen, maar niet voor dat ene, niet geïdentificeerde, werkelijke scenario dat wel past bij de gemeten bodemdaling.

Uit theoretische scenario’s die niet met metingen geverifieerd kunnen worden, kunnen geen valide conclusies worden getrokken.  Dat geldt ook ten aanzien van de mogelijkheid om met het ‘Hand aan de Kraan”-principe toekomstige bodemdaling en aardbevingsrisico’s binnen de perken te houden.

NAM stelt voor voorspellingen te baseren op het gemiddelde van een groot aantal plausibele geachte, maar onjuist bevonden theorieën. Door het opschalen van de onzekerheidsmarge kan dit  gemiddelde, weliswaar binnen bereik van  n het verleden gemeten bodemdaling worden gebracht, maar niets garandeert dat de bodemdaling niet binnen de korte keer weer buiten deze marge treedt, zoals in het verleden o.a. in testgebied Ameland al meer dan eens is gebeurd.

Samenvattend: Na 30 jaar ervaring en 4 jaar gericht onderzoek is de na-ijling van bodemdaling door gaswinning nog altijd niet onder fysisch voorspelbare controle gekomen. De onzekerheden blijken veel groter dan tot dusverre erkent. Met de gedecideerde afwijzing van aquiferdepletie, als waarschijnlijke bron van de sterk na-ijlende bodemdaling, zet het onderzoek een volgende stap op het pad naar herhaling van het aardbevingsdebacle door negeren, bagatelliseren en frustreren.

Vermilion is voornemens gas te gaan winnen uit het Oppenhuizen veld. Het verwacht 11 mm bodemdaling met een uitloop tot maximaal 20 mm. De kans op aardbevingen zou verwaarloosbaar zijn.

Bodemdalingsvoorspellingen bij gaswinning slag in de lucht

Gesjoemel met bodemdaling moet stoppen

Bodemdaling en aardbevingen door gaswinning pakken in de praktijk veel ernstiger uit dan voorspeld.  De onzekerheden blijken zo groot dat voorspellingen op basis waarvan wordt vergund, niet meer dan een slag in de lucht zijn. Door gesjoemel met metingen blijven fouten in de theorie van het voorspellen structureel onder de radar. Dat stelt bodemdalingsanalist Adriaan Houtenbos in zijn rapport ‘Gesjoemel met bodembeweging’ dat vandaag gepubliceerd werd op bodemdaling.houtenbos.org. (Zie bijlage LTS2015.pdf).

Houtenbos trekt zijn conclusies op basis van bodemdalingsanalyses over twee decennia. De bodemdaling door gaswinning komt trager op gang dan de theorie aangeeft, ontwikkelt zich niet proportioneel met de drukdaling en stopt niet als de kraan dicht gaat. Bovendien zijn bodemdalingskommen dieper en steiler dan voorspeld.

Gaswinning wordt vergund op basis van een voorspelling vooraf. Bij Franeker is deze voorspelling vooraf een factor zes te laag gebleken. Indicaties voor Noordoost Friesland wijzen in dezelfde richting. Door de onbetrouwbaarheid van de voorspellingen zijn de gevolgen voor mens en natuur niet te overzien. Telkens  worden we verrast door ernstiger bodemdaling en bevingen. Ook met de hand aan de kraan blijft de vraag of dijken, het wad en gebouwen toekomstbestendig zijn.

Aansprakelijkheid voor schade wordt achteraf bepaald op basis van de vastgestelde daling. Opvallend genoeg wordt deze niet onafhankelijk, direct uit de metingen bepaald, maar door de gasproducent zelf op basis van een onjuist bevonden theorie. Sjoemelfactoren, die de theorie schijnbaar met de metingen in overeenstemming brengen, leiden in de praktijk tot ernstige onderschatting van de werkelijk door gaswinning veroorzaakte daling. Deze was bij Franeker 40% hoger dan de daling vastgesteld door de gasproducent.

De onbetrouwbaarheid van voorspellingen is volgens Houtenbos een gevolg van de manier waarop delfstofwinning in Nederland geregeld is. “De overheid, met zelf grote belangen bij gaswinning, geeft producenten teveel ruimte om zelf te bepalen wat onderzocht wordt en wie toegang krijgt tot onderzoeksgegevens. Onafhankelijke en evenwichtige afweging van de belangen van gasproducenten en de schatkist enerzijds en die van de leefomgeving anderzijds is daardoor in de praktijk niet mogelijk. Nu keurt de slager zijn eigen vlees. Dat moet stoppen.” aldus Houtenbos.

Houtenbos was eind jaren ’90 bij NAM verantwoordelijk voor de meetkundige verificatie van bodemdalingsvoorspellingen en was de afgelopen jaren als onafhankelijk stuurgroeplid betrokken bij onderzoek naar de oorzaken van afwijkend bodemdalingsgedrag in opdracht van minister Kamp. Uit onvrede met opzet en uitvoering van dit onderzoek, besloot Houtenbos zijn kennis en ervaring direct met andere partijen te delen en zo de mogelijkheid te bieden belangen van milieu en leefomgeving beter te verdedigen tegen de machtige lobby van delfstofproducenten.

Ir. A.P.E.M. Houtenbos, oud hoofd Geomatics NAM, 19-02-2015, Haren GN

Introductie

Onderstaand een reactie op een blog  van Frank Biesboer op 18-2-2015 in de Ingenieur.  Om gelijk met de deur in huis te vallen, er was meer aan de hand dan kennisgebrek en tunnelvisie. Er was en is actief verzet tegen niet zelf geïnitieerd of in andere zin onwelgevallig onderzoek. 

Winning van gas uit poriën van een reservoirgesteente verlaagt de druk in die poriën. Het gewicht van de aardlagen boven op het reservoir worden gedragen door het gesteenteskelet en  de poriëndruk tezamen. Als de druk in de poriën afneemt, neemt de druk op gesteenteskelet toe.  Dit zal daardoor compacteren en dit proces voegt potentiële energie toe, gelijk aan m.g.c, waarin m de massa van het bovenliggende gesteente is, g de versnelling van de zwaartekracht en c niet de actuele, maar de uiteindelijke, maximaal mogelijke compactie is. Instantane compactie en  bodemdaling, verbruiken het grootste deel van deze potentiële energie op het moment dat hij ontstaat. De potentiële energie geassocieerd met het verschil tussen ultieme en actuele compactie bouwt in de ondergrond op en kan de druppel zijn die de emmer van al voor winning in de ondergrond aanwezige tektonische spanning in de vorm van aardbevingen doet overlopen.

En daar wringt hem nu juist de schoen.  NAM veronderstelde tot 2010 een instantane en volledige compactie response op drukdaling. Voor niet onmiddellijke ontlasting van de energie was geen ruimte.  Intern in NAM was al in februari 1997 duidelijk dat bodemdaling - en bij implicatie compactie - niet lineair afhankelijk was van drukdaling. In de speurtocht naar verklaringen in het NAM archief dook een map op met een gele sticker “Bij uitlening graag melden aan directie”. De map betrof het Rate Type Compactie Model van de Waal. Dit model beschrijft een experimenteel in het lab gevonden relatie tussen compactie en de snelheid waarmee de druk in het gesteente verlaagd wordt. Langzamere productie resulteert volgens deze theorie in sterkere compactie per eenheid drukverlaging. Een uur na uitlening werd de map op last van de directie weer ingenomen.

De wederwaardigheden van het Rate Type Compaction Model

Het Rate Type Compaction Model  (RTCM) is tussen 1983 en 1986 ontwikkeld in het Koninklijk/Shell Exploratie en Productie Laboratorium in Rijswijk. Het is in 1986 gepubliceerd in de vorm van het  proefschrift van J.A. de Waal, van 1983 tot 2009 in dienst van Shell, daarna van SodM.

Vanaf  1987 werden bodemdalingsprognoses op RTCM basis geschoeid. Dit betekende voor Groningen een verdubbeling van de uiteindelijk verwachte bodemdaling van 30 naar 65 cm vlak na onderhandelingen met de Provincie Groningen en het Rijk, waarin de hoogte van het compensatie fonds werd vastgesteld. 

In 1990 werd de MIT om een second opinion over het bodemdalingsmodel gevraagd. Aardbevingen kwamen slechts terloops ter sprake.   Zonder RTCM ook maar bij de geraadpleegde documenten te noemen werd het op grond van een buitengewoon twijfelachtige numerieke interpretatie van de meetgegevens verworpen. Terug naar een empirisch gekalibreerde versie van Geertsma’s Nucleus of Strain model. Dit leidde tot halvering van de bodemdalingsprognose voor Groningen van 65 terug naar 38 cm.

In 2007 werd een diffuse compactie response op drukdaling voorgesteld in het rapport  ‘Subsidence and gas production: an empirical relation’. Ondanks de totaal verschillende grondslagen vertoonde het daarmee voorspelde gedrag van bodemdaling in de tijd sterke gelijkenis met dat voorspeld door RTCM.  Het paste buitengewoon goed bij de ontwikkelingen op Ameland en stond op gespannen voet met  het idee dat bodembeweging met de ‘Hand aan de Kraan’ beheerst kon worden. De gelijkenis met het RTCM gedrag kwam het nieuwe ‘gradual response’  model op een instant veroordeling van NAM als achterhaald model te staan.  Drie jaar later, in 2010, toen het pleit over gaswinning in de Waddenzee beslecht was en de groei in de verhouding tussen instantane bodemdaling en instantane productie niet meer te ontkennen was , nam de NAM dit model onder de naam ‘time decay model’ over.

Pas na de overgang van J.A de Waal van Shell naar SodM in 2009 kwam zijn RTCM model weer, zij het bescheiden, in beeld.  De Onderzoeksraad voor de Veiligheid meldde onenigheid tussen SodM,TNO en NAM over de modellering van de relatie tussen gaswinning, compactie en bevingen in 2013.  Het is meer dan waarschijnlijk dat oude tegenstellingen over  de juistheid van het RTCM model daarbij een hoofdrol speelden. Inhoudelijke overeenstemming is  er niet gekomen. SodM prefereert het RTCM model, TNO haar nieuwe Isotachen model en NAM haar Time-decay model.

Verificatie van modelhypotheses. 

Tussen 1990 en 2010 bouwden de indicaties voor tijdsafhankelijke gedrag zich verder op. Geodetisch statistische analyse technieken om dergelijke in ruimte en tijd samenhangende patronen scherper in beeld te brengen werden succesvol ontwikkeld en brachten notoire voorspellingsblunders aan het licht. Voorbeelden daarvan zijn de onvoorziene versnelling van de bodemdaling boven het Harlingen gasveld bij Franeker, gedetecteerd in 2004, die leidde tot sluiting van het gasveld in 2008, het uitblijven van het in 2003 voorspelde terugveren van de bodem na sluiting van zoutcavernes Barradeel 1 en 2, die in 2004 het gevolg bleek te zijn van een minimale fout in de nulmeting  en de al lange tijd langzamer dan voorspelde afname van de bodemdalingssnelheid op Ameland rond 2007. Naarmate nieuwe geodetisch statistische analysemethodieken succesvoller werden in het aantonen van prognose fouten werd het verzet er tegen van TCBB, SodM, TNO en NAM sterker.

Met enige regelmaat werden de resultaten van de nieuwe geodetisch statistische analyse methodieken gepresenteerd in de KNAW/NCG subcommissie Bodemdaling en Zeespiegelvariatie.   In  2007 zegt  SodM  uit onvrede met de regelmatige inhoudelijke discussie daarover haar medewerking aan de subcommissie op, daarin gevolgd door de mijnbouwmaatschappijen NAM en Akzo. Het werk van de subcommissie, waarin TUDelft, RWS, KNMI, SodM, VU, GeoDelft, TNO, RIKZ, Akzo, GeoConsult, NAM en ondergetekende zitting hadden, heeft daarna twee jaar stilgelegen en is in 2009 door een commissie met SodM, maar zonder mijnbouwondernemingen voortgezet.

Om de controverse over  de geodetisch statistische analyse methodieken te beslechten werd in 2008 door de TCBB de commissie Blaauwendraad in het leven geroepen. Centraal in het geschil stond de manier waarop uit hoogteverschilmetingen tussen peilmerken de relatieve daling van de bodem onder die peilmerken, veroorzaakt door gaswinning, moest worden afgeleid., via een integrale 4D ruimte-tijd analyse of door stapeling van 2D hoogtenetwerken zonder controle op de tijdsdimensie.  Feitelijk was een competentiestrijd tussen geodeten en geomechanici over het gebied tussen ruwe geodetische metingen  en “gemeten” bodemdaling in.  De commissie Blaauwendraad bestaande uit 2 geodeten en 3 niet geodeten, spaarde de kool en de geit.  De TCBB, zonder professionele geodetische kennis, schoof het probleem  door naar een door de mijnbouwsector zelf te organiseren leidraadcommissie.  Intussen eiste SodM  bodemdalingrapportages samengesteld op basis van  stapeling van 2D hoogtenetwerken zonder controle op de tijdsdimensie.  Deze situatie duurt nog altijd voort. De ruis in de op deze manier berekende “gemeten bodemdaling” is zo groot dat goede en foute modellen voor de relatie tussen delfstofwinning en bodembeweging niet onderscheiden kunnen worden. Zonder een voldoende scherp  onderscheidend vermogen blijft productie met de ‘Hand aan de Kraan’ een illusie.

Conclusies

• Er was en is actief verzet tegen niet door de mijnbouwsector zelf geïnitieerd en anderszins de mijnbouwsector onwelgevallig onderzoek. 
• ‘Groningen’ is feitelijk in een 5 jaar meet- en regel cyclus met de ‘ Hand aan de Kraan’ geproduceerd. Het heeft onomstotelijk aangetoond dat onvoorziene consequenties van delfstofwinning ook met de ‘ Hand aan de Kraan’ niet te beheersen zijn.

Het hoofd van de Groningers zal er vandaag, de dag dat de Onderzoeksraad voor de Veiligheid met haar vernietigende rapport over de gaswinning in Groningen kwam, niet naar staan, maar toch publiceer ik in het toegevoegde bestand een theoretisch mogelijkheid om gas te winnen zonder bodembeweging.

Een evaluatie van de bruikbaarheid van tilt- en acceleratiemeters voor het meten van bodembeweging is toegevoegd onder het tabblad Meetmethoden.

Voor de planning van schadebeperkende maatregelen bij delfstofwinning zijn geomechanische modellen nodig, die bodembeweging precies en betrouwbaar voorspellen. De toetsing van de juistheid van dergelijke modellen tegen bodemdalingsmetingen is echter zo onscherp dat nagenoeg elk model, ongeacht grote systematische fouten, geaccepteerd wordt. De mijnbouwsector verzet zich al decennia lang tegen de scherps mogelijke toetsing van prognose modellen. Zolang omkering van de bewijslast niet wettelijk is, geregeld geniet zij het voordeel van elke twijfel.