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.