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.