Klant: Ministerie van Economische Zaken en Klimaat
Partner:

Effect van drukhandhaving door injecteren
op het seismische risico (KEM24/
IUC202003010)
Rapport A |
1020-169309.R01 01 | 30 September 2022
Klant: Ministerie van Economische Zaken en Klimaat

Partner: DynaFrax

1020-169309.R01 01 | Effect van drukhandhaving door injecteren op het seismische risico (KEM24/ IUC202003010)
Page i of ii

Klant: Ministerie van Economische Zaken en Klimaat
Partner:

Document Controle
Document Informatie
Project Titel

Studie naar het effect van drukhandhaving door injecteren op het seismische risico

Document Titel

Effect van drukhandhaving door injecteren op het seismische risico (KEM24/ IUC202003010)

Fugro Project No.

1020-169309

Fugro Document No.

1020-169309.R01

Versie Nummer

01

Status

Definitief

Client Information
Klant

Klant: Ministerie van Economische Zaken en Klimaat

Klant Adres

Procurement Office, Postbus 93144, 2509 AC Den Haag

Klant Document No.

KEM24/ IUC202003010

Revisie Historie
Versie
01

Datum

Status

Commentaar en
inhoud

Opgesteld
door

Controle door

Vrijgegeven door

30 September 2022

Definitief

Ter acceptatie

Fugro

DynaFrax

Project Management

Project Team
Naam

Onderdeel

Fugro

Project Management, Geologisch en dreiging/risico team, WP0 en WP5,
verzamelrapport

DynaFrax

Technisch Project Management, WP1 tot WP5, deel van WP0

Dr. XXX

Review gedurende eerste fase van de studie, reservoir engineering en overall
review

Prof. YYY

Externe review van rapport B

1020-169309.R01 01 | Effect van drukhandhaving door injecteren op het seismische risico (KEM24/ IUC202003010)
Page ii of ii

1.

Inleiding

Fugro ontving van het Ministerie van Economische Zaken en Klimaat de opdracht voor het uitvoeren
van een studie voor het Kennisprogramma voor de Effecten van Mijnbouw. Dit programma, afgekort
KEM (www.kemprogramma.nl) is een opvolging van de aanbeveling van de Onderzoeksraad voor
Veiligheid (OVV) en heeft tot doel om de kennis over de dreiging en risico van mijnbouwactiviteiten in
Nederland te vergroten. KEM 24 is een studie naar het effect van drukhandhaving door gas- en/of
vloeistofinjectie op het seismische risico. Het KEM 24 team bestaat uit internationale specialisten
vanuit verschillende vakgebieden. Onze partner voor deze studie is DynaFrax; zij zijn experts in het
gekoppeld modelleren van dynamica van breuken in gesteenten en dreiging en risicoanalyses.
DynaFrax is een spin-off van het Helmholtz Centre Potsdam, German Research Centre for Geosciences
(GFZ).
Wereldwijd leidt de winning van aardgas uit poreuze reservoirs tot bodemdaling en geïnduceerde
aardbevingen. Geïnduceerde aardbevingen worden over het algemeen veroorzaakt door het
verschuiven van breuken, door drukafname en drukverschillen (direct en indirect via compactie).
Injectie gedurende of na de winning van gas is een maatregel die de druk in het gasveld kan
beheersen en daardoor de compactie (in het gasveld) en bodemdaling (op maaiveldniveau) kan
beperken. Deze ingreep kan resulteren in een kleiner risico op geïnduceerde aardbevingen vergeleken
met scenario’s zonder injectie en maakt het mogelijk om de gaswinning te verhogen of voort te
zetten.

Doel van de studie
In Nederland heeft gaswinning bij tientallen velden geleid tot aardbevingen. Deze KEM-studie is
bedoeld als proof of concept om het netto voordeel te kunnen inschatten van injectie om het risico
van aardbevingen en de bodemdaling te minimaliseren. In 2020 heeft het ministerie van Economische
Zaken en Klimaat (hierna: de klant) het Groningenveld voorgesteld om het concept van injectie te
onderzoeken, niet omdat het daadwerkelijk wordt overwogen om injectie toe te passen in het
Groningenveld, maar omdat er veel informatie over dit gasveld beschikbaar is: geologie,
aardbevingen, hoeveelheid gaswinning en reservoirdruk. Dit maakt het mogelijk om resultaten van
modelsimulaties te vergelijken met waarnemingen.
Het eerste doel van de studie is om te onderzoeken en te identificeren wat de beste methode is om
het effect van injectie op het verwachte seismische risicoprofiel te modelleren en te kwantificeren. Er
wordt gekeken naar twee hoofdonderdelen:
(1) verschillende injectiestoffen (N2, CO2 en water) of een mix van aardgas en een injectiestof, en
(2) verschillende injectie configuraties, inclusief het hergebruiken van bestaande productiefaciliteiten.
Het tweede doel is om een betrouwbare methode te vinden om te beoordelen of vloeistof- of injectie
zelf leidt tot extra aardbevingen en om te bepalen welke factoren, omstandigheden of injectie
1020-169309.R01 01 | Effect van drukhandhaving door injecteren op het seismische risico (KEM24/ IUC202003010)
Page 1 of 12

configuratie en volume de kans vergroten op aardbevingen. Het overkoepelende doel is om te
bepalen of het netto effect van injectie op het seismisch risicoprofiel positief kan zijn en om
aanbevelingen te geven hoe de risico afname kan worden geoptimaliseerd tegen zo laag mogelijk
kosten.
In het verleden is onderzoek gedaan door TNO en NAM op de haalbaarheid van drukhandhaving
door grootschalig injectie (2013-2016). Er werd geconcludeerd dat met injectie de reservoirdruk van
leeg rakende velden, zoals het Groningenveld, kan worden gehandhaafd en dat injectie technisch
haalbaar is. Echter, het netto-effect van grootschalige injectie op het seismisch risicoprofiel is niet
gekwantificeerd en het seismisch risico dat injecteren met zich meebrengt is alleen op een
kwalitatieve manier onderzocht. Daarom is het onbekend of injectie gebruikt kan worden om het
seismisch risico in leeg rakende gasvelden te minimaliseren. Een haalbaarheidsstudie voor het
Groningen-gasveld (NAM, 2016) duidt erop dat het nauwelijks mogelijk is om op korte termijn een
grootschalige injectieoperatie uit te voeren, vanwege de enorme investeringen die nodig zijn voor het
produceren van grote volumes injectiestof (5 miljard Euro), en ook vanwege de tijd die nodig is om de
infrastructuur te bouwen. Er is daarom door NAM besloten om hier niet verder mee door te gaan.
Echter, verschillende experts beargumenteren om deze optie nader te onderzoeken, vooral voor het
Groningen-gasveld. Dat zou een uitbreiding noodzakelijk maken van het huidige seismsiche
dreigings- en risicoanalyse (HRA) model dat gebruikt wordt voor het beoordelen van het seismisch
risico door gaswinning uit het Groningen-gasveld. Dit model is ontwikkeld door NAM en omgebouwd
door TNO en heet nu SDRA. De huidige versie heeft niet de mogelijkheid om het effect van injecteren
op het seismisch risico te onderzoeken.
De onderzoeksvragen van de studie zijn als volgt:
1. Wat zijn mogelijke injectiescenario’s voor drukhandhaving gedurende winning of voor het
minimaliseren van drukverschillen in het veld nadat de productie is gestopt?
2. Wat zijn de reservoirspanningen en -drukken voor verschillende injectiescenario’s (van vraag 1)
rondom injectieputten en over het hele gasveld?
3. Hoe moet de Groningen seismische module in de SDRA worden aangepast voor drukverhoging en
drukverlaging?
4. Wat is het effect van injecteren op het totale seismische risico?
5. Wat is het effect van injecteren op aardbevingen nabij injectieputten?
6. Wat is de optimale configuratie van injectiebronnen?
7. Wat is het effect van injectie op seismiciteit en wat zijn de aanbevelingen voor het Groningen HRA
model?

1020-169309.R01 01 | Effect van drukhandhaving door injecteren op het seismische risico (KEM24/ IUC202003010)
Page 2 of 12

2.

Opzet van de studie

De stappen van dit project zijn verdeeld over zes werkpakketten, zoals weergegeven in figuur 1. Deze
werkpakketten beschrijven de werkstroom, van het genereren van het 2D geologisch model van het
Groningen-gasveld tot seismische dreigingskaarten voor de grootste gesimuleerde aardbevingen.

Figuur 1: Werkpakketten en hun relaties.

WP0: Review van beschikbare studies en verzameling van invoer data/parameters voor
Groningen-gasveld modellering
WP0 is de voorbereidingsfase waarin eerdere studies met betrekking tot het Groningen-gasveld zijn
bestudeerd ter voorbereiding van de datasets die nodig zijn voor het numeriek model van het
Groningen reservoir.

WP1: Modelleren van geïnduceerde seismiciteit in het Groningen-gasveld, met gebruik van 2D
modellering van hydromechanisch gekoppelde discrete elementen
In de eerste fase van dit project is 2D modellering van hydromechanisch gekoppelde discrete
elementen (Yoon et al., 2014) gebruikt om de seismiciteit te simuleren ten gevolge van drukverlaging
in het Groningen-gasveld. We modelleerden het gehele Groningen-gasveld met een grootte van 40 x
50 km, inclusief de belangrijkste reservoirbreuken.
De historische gasproductie is nauwkeurig gesimuleerd, om veranderingen in de geomechanische
processen van het breuksysteem te monitoren. De modellering genereert een seismische catalogus.
Deze catalogus is vergeleken met geobserveerde aardbevingen die zijn gerapporteerd door KNMI, om
het geologische model verder te verfijnen. Het model met de beste overeenkomst qua drukverlaging
en seismiciteit is gebruikt om injectiescenario’s te ontwerpen, met het doel om grote gebieden met
drukverlies te compenseren en het aantal aardbevingen te verminderen.

1020-169309.R01 01 | Effect van drukhandhaving door injecteren op het seismische risico (KEM24/ IUC202003010)
Page 3 of 12

WP2: Modelleren van verschillende injectiescenario’s in het Groningen-gasveld en seismiciteit,
met gebruik van 2D modellering van hydromechanisch gekoppelde discrete elementen
Na het modelleren van de geïnduceerde aardbevingshistorie zijn meerdere injectiescenario’s
gesimuleerd met PFC2D, om te begrijpen hoe het breuksysteem zou reageren op injectie. Deze
scenario’s zijn ontworpen met de intentie om de reservoirdruk te verhogen richting de oorspronkelijke
druk, zodat voor een extreem injectiescenario kan worden beoordeeld wat het effect op seismiciteit is
nabij de injectieputten en in de rest van het gasveld. De injectielocaties zijn gekozen in het centraal
oost cluster, nabij het gebied met de grootste drukverlaging. Er zijn scenario’s doorgerekend met en
zonder simultane productie op andere locaties. Er zijn niet alleen toekomstige scenario’s
doorgerekend, maar ook is het effect op seismiciteit gesimuleerd als er eerder begonnen was met
injecteren.

WP3: Modelleren van meerfasige gasmengsel injectie met TOUGH3
In dit werkpakket is injectie van stikstof en CO2 in een reservoir met een mengsel van aardgas en
water gemodelleerd met TOUGH3 software. De genoemde injectiegassen en hun menging met
aardgas en water in een reservoir zijn getest. Het verloop van de drukverandering in het reservoir is
daarna gebruikt in de PFC2D modellering.

WP4: Modelleren van breuk activering door injectie met 3D modellering van hydromechanisch
gekoppelde discrete elementen
Breukactivering door injectie is gemodelleerd in een PFC3D model. De 3D modellering is bedoeld om
de dynamische reactie van nabijgelegen breuken op injectie te simuleren, met name in de omgeving
van Loppersum.

WP5: Beoordeling van geïnduceerde seismische dreiging
De numerieke seismische catalogus die in WP2 is gegenereerd is geanalyseerd om te komen tot een
geïnduceerde seismische dreiging van het Groningen-gasveld. De dreigingsanalyse is uitgevoerd met
de uitkomst van de PFC2D modellering, die is afgestemd met de opdrachtgever en het KEM-panel in
2021 (gepresenteerd in de bijlage van Rapport B). Daarna is de ontwikkeling van de modellen door
DynaFrax doorgegaan. Zoals afgesproken met de opdrachtgever, zijn er geen aanvullende
dreigingsanalyses uitgevoerd op basis van de laatste output van de PFC2D modellering, vanwege de
onzekerheid van de output van de PFC2D analyses.

1020-169309.R01 01 | Effect van drukhandhaving door injecteren op het seismische risico (KEM24/ IUC202003010)
Page 4 of 12

3.

Producten

Tabel 3.1 geeft een overzicht van de technische rapporten waaruit de uitkomsten van dit project
bestaan.
Tabel 3.1: Overzicht van technische rapporten
Technisch rapport no.

Titel

1020-169309.R01 V01,

KEM-24 Effect van drukhandhaving door injecteren op seismische risico

30 september 2022

Verzamelrapport

KEM24 Eindrapport,
30 september 2022

KEM-24 WP0 to WP4 Effect van drukhandhaving door injecteren op het
seismisch risico

Rapport
Rapport A
hoofdauteur:
Fugro
Rapport B

Simulering van seismiciteit door productie en injectie met PFC2D
modellering van het Groningen geologisch breuk model, inclusief externe
review

hoofdauteur:
DynaFrax

172147-REP01FNV_SHA_KEM24 V03,

KEM-24 WP5 Effect van drukhandhaving door injecteren op seismische
risico

Rapport C

30 september 2022

Seismische dreigingsanalyse

hoofdauteur:
Fugro

De data die gebruikt is als invoer voor de studie en de databestanden die door het KEM24 team zijn
gegenereerd zullen digitaal ter beschikking worden gesteld aan de opdrachtgever en het KEM.
Vanwege de hoeveelheid en grootte zal de data separaat worden geleverd.
Gedurende de studie zijn enkele veranderingen ten opzichte van de oorspronkelijke offerte
overeengekomen met de opdrachtgever, hetgeen een verklaring is voor het feit dat de rapporten,
planning en antwoorden niet volledig aansluiten bij de oorspronkelijke scope en planning:
-

Nadat Fugro het WP0 rapport als invoer voor DynaFrax had opgesteld, is er aanvullende
informatie en data verzameld door DynaFrax. Daarnaast is in overleg met interne en externe
deskundigen informatie vastgesteld. Beide worden gerapporteerd door DynaFrax.

-

Er is veel tijd en energie besteed aan WP1 en WP2. Hoewel de eerste resultaten veelbelovend
waren, bleek het moeilijk te zijn om een acceptabele overeenstemming te bereiken tussen
berekende en waargenomen verdeling van seismiciteit en reservoirdrukken. Desondanks werd
er significante vooruitgang geboekt door het verder aanpassen van het model aan bekende en
aannemelijke eigenschappen, hetgeen leidde tot een complexer model.

-

De 3D analyses van WP3 en WP4 bleken alleen mogelijk voor een relatief klein gebied en met
een minder complexe breukstructuur, vanwege reken-technische beperkingen. Het was niet
mogelijk om verticale processen zoals compactie in het model in te bouwen.

-

WP5 is uitgevoerd door Fugro gebaseerd op tussentijdse modelresultaten van DynaFrax (zie
bijlage in rapport B). Vanwege de grote onzekerheid van de uitvoer van DynaFrax, was het niet
relevant om het WP5 rapport af te actualiseren op de latere resultaten van DynaFrax. De
overall conclusies van WP5 zijn meegewogen in dit verzamelrapport A tezamen met de
resultaten van DynaFrax.

1020-169309.R01 01 | Effect van drukhandhaving door injecteren op het seismische risico (KEM24/ IUC202003010)
Page 5 of 12

4.

Samenvatting van studieresultaten

Op basis van de beste inschatting van geofysische parameters en drukverloop in de verschillende
delen van het gasveld hebben we geprobeerd om de door gaswinning geïnduceerde aardbevingen
van de afgelopen 60 jaar, over de periode van 1960 tot 2020, te simuleren. De ruimtelijke verdeling en
ordegrootte van seismiciteit van de eerste modellen kwamen overeen met de observaties van KNMI,
hetgeen betekent dat de 2D simulaties in staat zijn om aardbevingen op locaties te simuleren waar de
breukspanningen kritiek waren. Echter, het (gemiddelde) drukverloop in het veld bleek niet te
kloppen: de gemiddelde drukverlaging in het model werd onderschat en de randen van het
reservoirmodel waren te doorlatend. Het effect was dat bij stoppen van productie de druk op de
gesloten productielocaties zo snel opliep dat injecteren geen meerwaarde zou hebben.
Het bleek nodig om alle ruim 300 productiebronnen afzonderlijk te modelleren om de gemiddelde
drukverlaging meer in lijn te brengen met de metingen. Dit was in eerste instantie als niet relevant
beschouwd en ter vereenvoudiging was slechts een deel van de bronnen gesimuleerd. Ook werd de
buitengrens van het gasveld ondoordringbaar gemaakt en de doorlatendheid van de breuken werd
afgestemd op de geologische verschuiving over de breuk.
De gemiddelde drukhistorie klopte door deze aanpassingen aanzienlijk beter met de waarnemingen,
en de ruimtelijke verdeling en de seismiciteit kwamen deels overeen met de KNMI
aardbevingscatalogus, hoewel minder aardbevingen werden gegenereerd met de PFC2D simulaties
dan opgetreden tussen 1992 en 2020. Uiteindelijk kon het model de ruimtelijke verdeling van
aardbevingen boven een lokale magnitude van ML 2.0 goed berekenen, met een ruimtelijke verdeling
die overeenkwam met die van de KNMI aardbevingscatalogus. Echter, het model vertoonde niet de
sterke toename van seismiciteit na 30 tot 40 jaar gaswinning, zoals waargenomen. Dit kan mogelijk
worden verklaard door het feit dat de verticale component en compactie, die in de loop van de tijd
oploopt, niet direct is meegenomen in het 2D model.
We hebben toekomstige seismiciteit gesimuleerd, ervan uit gaande dat de gaswinning stopt in het
jaar 2020 en dat alle productiebronnen werden gesloten. Er werd erg weinig seismiciteit gegenereerd
tijdens de periode na de sluiting van het Groningen-gasveld. De injectiescenario’s die zijn ontworpen
zijn qua seismiciteit vergeleken met het scenario zonder injectie. Zowel CO2 als stikstof-injectie zijn
getest. De stikstof injectie bleek veel effectiever te zijn, omdat CO2 beter oplosbaar is in water. Ook
maakt stikstof injectie het gas niet onbruikbaar, omdat het al een significant percentage stikstof bevat.
Bijmenging met hoogcalorisch gas zou dan uitkomst kunnen bieden om de kwaliteit te handhaven.
De injectiesnelheid is relatief hoog gekozen in alle injectiescenario’s, om meer zekerheid te krijgen
over eventuele negatieve effecten (aardbevingen) ten gevolge van het injecteren. De onzekerheid over
de modelparameters is namelijk onbekend en het is niet duidelijk welke parameters de resultaten het
meest beïnvloeden. De injectiescenario’s zonder gelijktijdige gaswinning zijn vergeleken met
injectiescenario’s met gelijktijdige gaswinning. Als testcase werd het injecteren gemodelleerd in het
centraal oost cluster en de winning werd voortgezet in de andere clusters. Dit werd gedaan voor
injectiescenario’s die in 2020 startten en ook voor “wat-als” scenario’s met injecteren vanaf 2000 en
2010.
1020-169309.R01 01 | Effect van drukhandhaving door injecteren op het seismische risico (KEM24/ IUC202003010)
Page 6 of 12

De resultaten van injectiescenario’s en “wat-als”-scenario’s met en zonder doorgaande gaswinning
zijn niet overtuigend over het netto effect van injecteren. Injectie leidt namelijk in alle onderzochte
scenario’s tot seismiciteit. De injectiescenario’s die in hoofdstuk 8 van rapport B zijn behandeld,
duiden erop dat een combinatie van stikstof injectie in het centraal oostelijke cluster leidt tot de
beperkte seismiciteit, zonder de productie in andere clusters geheel te stoppen. Echter, belangrijke
parameters zijn niet gevarieerd en injectie- en productiesnelheid en injectielocaties zijn niet verder
onderzocht. Calibratie van gemodelleerde gaswinning en injectie naar realistische volumes moet nog
plaatsvinden.
Wanneer doorgaande gaswinning wordt overwogen voor Groningen, met of zonder injectie, zou de
studie moeten worden aangepast aan de realiteit: beschikbaarheid van productie- en injectielocaties
en het introduceren van realistische scenario’s voor productie en injectie. Een aantal uitgangspunten
dient te worden vastgesteld, zoals de mogelijkheid van verdunning van het gewonnen gas en het
vermijden van injectie nabij kritieke breuken. Een haalbaarheidsstudie lijkt urgent, gezien de huidige
situatie met kwetsbare leveringszekerheid en extreme gasprijzen die lijden tot spanningen en
ontwrichting. Nederland en Europa waren ingesteld op onbelemmerde beschikbaarheid van
goedkoop gas. De afbouw van de productie in Groningen versterkt de spanning op de energiemarkt.
De huidige hoge gasprijzen hebben op 3 manieren invloed op de haalbaarheid van injectiescenario’s:
-

De forse investeringen die gemoeid gaan met injecteren zijn sneller terugverdiend bij hoge
gasprijzen

-

Injectie zou ervoor kunnen zorgen dat betrouwbare toegang tot goedkoop gas op lange
termijn gewaarborgd is binnen de geaccepteerde norm voor het risico van instorting (lokaal
persoonlijk risico LPR<0,001%/jaar)

-

Lagere energieprijzen hebben economische en maatschappelijke voordelen; hoe hoger de
prijzen van te importeren gas, des te groter het te behalen voordeel van eigen productie

Voorgesteld wordt om naast het huidige scenario 1 dat uitgaat van sluiting van het veld in 2023, 2
scenario’s te onderzoeken door middel van een haalbaarheidsstudie:
•

Injectiescenario 2 op basis van bestaande criterium LPR<0,001%/jaar en injectie vanwege
voorbereidings- en bouwtijd startend in 2026. Inschatting voor dit scenario is een productie
van 4 tot 8 bcm in gasjaar 2022-2023, dalend naar 3 tot 6 bcm in 2025-2026. Daarna
injectievolume ongeveer gelijk aan productievolume op 3 tot 6 bcm/gasjaar.

•

Injectiescenario 3 gericht op het waarborgen van beschikbaarheid van goedkoop aardgas, en
verzachten van spanningen en ontwrichting door hoge prijzen. Injectie vanwege
voorbereidings- en bouwtijd startend in 2025. Inschatting voor dit scenario is een productie
van 20 bcm in gasjaar 2022-2023, dalend naar 5 tot 10 bcm in 2023-2024 en 3 tot 6 bcm in
2024-2025. Daarna injectievolume ongeveer gelijk aan productievolume op 3 tot 6
bcm/gasjaar. In dit scenario kan het fysieke risico van een aantal panden (binnen het
bestaande versterkingsprogramma) de norm tijdelijk overschrijden,

1020-169309.R01 01 | Effect van drukhandhaving door injecteren op het seismische risico (KEM24/ IUC202003010)
Page 7 of 12

Het is op dit moment niet mogelijk om definitieve beslissingen te nemen met betrekking tot
wenselijkheid van voortgezette productie, vanwege een combinatie van factoren:
1. de geopolitieke situatie en kwetsbaarheid van de energiestromen, die op dit moment kritiek
zijn
2. spanning op de energiemarkt, die ook zeer variabel is
3. onvoldoende kennis of en in hoeverre productiebeperking leidt tot minder stress-gerelateerde
gezondheidsklachten en minder ontwrichting in Groningen
4. onvoldoende kennis of en in hoeverre productiebeperking leidt tot meer problemen met de
betaalbaarheid van energie, stress-gerelateerde gezondheidsklachten en ontwrichting in
Nederland (en Europa)
5. onvoldoende kennis over de effectiviteit van injecteren als middel om het aanwezige gas
goedkoop en veilig te winnen
6. scenario’s met voortgezette gaswinning zijn niet doorgerekend in de publieke SDRA. Daardoor
is niet gekwantificeerd welke extra gaswinning mogelijk is binnen de bestaande
veiligheidsnorm (gebaseerd op instortingsgevaar). De scenario’s met voortgezette en hogere
productie (met variatie koud-gemiddeld-warm weer) zijn weliswaar door NAM in een eerdere
fase doorgerekend en daaruit bleek een beperkte afhankelijkheid van seismiciteit van de extra
productie, echter deze analyses zijn niet meer actueel.
7. de tegenstrijdige en/of onvolledige informatie over instortingsgevaar voor de bestaande
gebouw-voorraad
Geadviseerd wordt om voor zover mogelijk duidelijkheid te verkrijgen met betrekking tot
bovenstaande onzekerheden.

1020-169309.R01 01 | Effect van drukhandhaving door injecteren op het seismische risico (KEM24/ IUC202003010)
Page 8 of 12

5.

Beantwoording van de onderzoeksvragen

Van het Groningen-gasveld is veel informatie beschikbaar van de geologie, breuken, drukken,
gaswinning en seismiciteit. Echter, op detailniveau ontbreekt er nog veel informatie die niet in een
model kan worden opgenomen. Belangrijke parameters zoals doorlatendheid van het gesteente en de
breuken en sterkte van breuken, kunnen ruimtelijk variëren, zowel horizontaal als verticaal, en het is
onmogelijk om dit betrouwbaar in een model te stoppen. Daarom zal het resultaat van de studie altijd
een mate van onzekerheid met zich meebrengen. Deze kan worden verkleind door een
haalbaarheidsonderzoek, waarbij de relevante parameters worden gevarieerd.
Het was niet mogelijk om een relevant, betrouwbaar en werkend 3D model van de regio Loppersum
te maken, waar in de praktijk alle zwaardere aardbevingen hebben plaatsgevonden in een gebied van
10x10 km2. Het belangrijkste resultaat van de studie bestaat uit 2D analyses die werden vergelijken
met de waarnemingen. In het algemeen geeft dit een andere beperking: 2D analyses kunnen de
verticale component niet goed meenemen. De dikte van het gasveld varieert significant. Ook is de
compactie van het veld veel groter in het midden van het veld. De spanningen in de breuken zijn
groter bij grotere compactie en reservoirdrukverschillen. De verticale component leidt tot een
concentratie van seismiciteit in het gebied met de grootste compactie. Reken-technisch was een 3D
model van het gehele veld echter niet haalbaar. Eventuele verschillen tussen de berekeningsresultaten
en de waarnemingen kunnen deels worden verklaard door de beperkingen van het model.
In het algemeen moet geconcludeerd worden dat de KEM24 studie als eerste stap moet worden
gezien om een methode te ontwikkelen om injectiescenario’s te simuleren en om te berekenen of, en
zo ja welke, netto positieve resultaten worden bereikt. Verder is de studie niet gestart als
haalbaarheidsstudie voor het Groningen- gasveld, maar als een proof-of-concept studie. Verschillende
uitgangspunten waren theoretisch, zoals beschikbaarheid van injectieputten en mogelijke
injectiesnelheden. De antwoorden op de onderzoeksvragen moeten in dit licht worden bezien. Er is
nog veel onzeker dat dient te worden onderzocht om injectie te testen, en mogelijke injectiescenario’s
voor het Groningen-gasveld te ontwikkelen.
De onderzoeksvragen kunnen als volgt worden beantwoord:
1. Wat zijn mogelijke injectiescenario’s voor drukhandhaving gedurende winning en om de
drukverschillen in het veld te minimaliseren nadat de productie is gestopt?
a. Injectiescenario tijdens gaswinning in het Groningen-gasveld: het is nog niet duidelijk
of injecteren een netto voordeel heeft (of er minder aardbevingen zouden
plaatsvinden) en welke injectiesnelheid optimaal is. De hoeveelheden productie en
injectie zijn in de huidige studie niet gekalibreerd. Berekeningsresultaten geven aan
dat:
i. Injectie zou moeten worden vermeden in/nabij het Loppersum gebied,
vanwege de kritieke spanning in het breuksysteem in deze regio.
ii. Injectie zou moeten worden vermeden nabij producerende putten, teneinde
scherpe drukverschillen te vermijden.
1020-169309.R01 01 | Effect van drukhandhaving door injecteren op het seismische risico (KEM24/ IUC202003010)
Page 9 of 12

iii. Injectiescenario’s dienen aangepast te worden aan uitgangspunten betreffende
mogelijke verdunning van productiegas en haalbaarheid van injectie- en
productiesnelheden en locaties. Als voorbeeld is injectie gesimuleerd in het
centrale oostelijke cluster van het veld; waarschijnlijk was de geteste
injectiesnelheid conservatief/ hoog, omdat de simulatie gepaard ging met een
zeer forse drukverhoging; een lagere druktoename bij de injectieputten en het
gevolg voor het voorkomen van aardbevingen dient verder worden onderzocht;
b. Injectiescenario na de stop van de gasproductie in het Groningen-gasveld: het lijkt
erop dat in geval van een volledige productiestop er geen voordeel is te behalen met
injectie met het oog op seismiciteit. Mogelijk zou de compactie wel kunnen worden
gestopt, echter dit is niet onderzocht. De resultaten duiden erop dat:
i. Injecteren niet leidt tot een (significante) afname van seismiciteit op korte
termijn.
ii. Sluitingsscenario’s zonder injectie laten een scherpe afname van seismiciteit na
sluiting zien.
iii. Enkele injectiescenario’s laten geen significante stijging zien van de seismiciteit
in de 2D simulaties als injectie na de stop van gasproductie wordt gebruikt.
2. Wat zijn de reservoirspanningen en -drukken voor verschillende injectiescenario’s (van vraag 1)
rondom putten en over het hele gasveld?
a. Spanningen rondom injectieputten,(zie WP3 en WP4 voor voorlopige resultaten);
aanpassing van scenario’s aan praktische uitvoerbaarheid is noodzakelijk. Het 2D
model moet worden gekalibreerd op basis van volume-druk verhoudingen
b. Spanningen over het gehele gasveld (zie WP2); houd er rekening mee dat het model
zonder injectie niet volledig aansluit bij de historische drukverdeling en seismiciteit, en
het effect van injecteren is sterk afhankelijk van de injectiesnelheid, het aantal bronnen
en de locaties. Gevoeligheidsberekeningen zouden nodig zijn om de afhankelijkheid
van de resultaten van de modelering op de variatie van verschillende parameters te
testen.
3. Hoe moet de Groningen seismische module worden aangepast voor drukverhoging en
drukverlaging?
a. Deze vraag kan niet worden beantwoord, echter, het team is beschikbaar voor overleg
met de opdrachtgever en TNO.
4. Wat is het effect van injecteren op het seismische risico?
a. Het effect hangt sterk af van welke injectie, de injectiesnelheid en locatie. In zijn
algemeenheid, lijkt injecteren voor Groningen in het scenario van (bijna) stoppen van
productie niet nodig of wenselijk. Echter, het effect op de seismiciteit van zeer beperkte
injectie, met lage injectiesnelheid, is nog niet onderzocht. In theorie kan een
evenredige toename van gasdrukken de spanningen op de lange termijn laten
afnemen.
b. In geval van significante extra gaswinning uit het Groningen-gasveld is aanvullende
studie nodig, inclusief gevoeligheidsanalyse, om te bepalen of injecteren nodig of
gewenst is om de seismiciteit te beperken.
1020-169309.R01 01 | Effect van drukhandhaving door injecteren op het seismische risico (KEM24/ IUC202003010)
Page 10 of 12

5. Wat is het effect van injecteren op aardbevingen nabij injectieputten?
a. De studie is uitgevoerd met grote injectiehoeveelheden en hoge injectiesnelheden.
Nabij injectieputten is geen significante seismiciteit gemodelleerd. Verdere studie
wordt aangeraden om mogelijke negatieve effecten (seismiciteit) van injectie te
minimaliseren.
6. Wat is de optimale configuratie van injectieputten?
a. In theorie: zie antwoord 1a. In theorie zijn er meerdere opties. In de loop van de studie
zijn diverse injectielocaties getest, echter niet allemaal met een model met
bevredigende correlatie van drukken en seismiciteit met de waarnemingen. Uiteindelijk
is het centraal oost cluster gebruikt als injectielocatie, omdat dit cluster in de buurt ligt
van de delen waar de drukverlaging dient te worden beperkt. Ook is injecteren nabij
Loppersum of de zuidelijke productielocaties ongewenst. Het is echter mogelijk om
andere injectielocaties te onderzoeken.
b. In de praktijk: als aanvullende winning en injectie worden overwogen, dienen
praktische uitgangspunten te worden meegenomen in een haalbaarheidsonderzoek.
De huidige beschikbaarheid van putten is beperkt, maar het centraal oostelijke cluster
is nog beschikbaar voor injectie, in combinatie met voortgaande productie in de
zuidelijke clusters. Het wordt geadviseerd om al deze putten niet te sluiten zolang er
geen duidelijkheid is over de punten die zijn vermeld in hoofdstuk 4. Gebaseerd op de
huidige beschikbaarheid van productieputten zijn er geen alternatieve locaties
beschikbaar voor injectie. Als een haalbaarheidsstudie laat zien dat alternatieve locaties
de voorkeur genieten, dan is het aannemelijk dat er nieuwe injectieboringen moeten
worden uitgevoerd.
7. Wat is het effect van injectie op de seismiciteit en wat zijn de aanbevelingen voor het Groningen
HRA model?
a. Het effect van een realistische, beperkte maar langdurige injectie kan in theorie positief
zijn, echter die is nog niet aangetoond met de huidige studie. Aanvullende studie is
nodig om hier meer duidelijkheid over te verkrijgen door o.a. variatie van
injectielocatie, injectiesnelheid, injectieduur en parameters. In zijn algemeenheid wordt
het aangeraden om zorgvuldig en met een beperkte druk en snelheid te injecteren om
instabiliteit van nabije breuken door drukverhoging te voorkomen en instabiliteit van
verre breuken te voorkomen. Als verdunning van productiegas acceptabel is, dan zou
de productie kunnen worden voortgezet gedurende meerdere decennia.
b. Met betrekking tot seismische dreigings- en risicoanalyses: het is aannemelijk dat de in
het verleden vastgestelde systematiek een onvolledig inzicht geeft bij het afwegen van
de effecten van gaswinning en injecteren. De productiebeperking van de afgelopen 10
jaar heeft op basis van de jaarlijkse kennisopbouw en evaluatie geleid tot een
beperking van het seismisch risico voor gebouwen tot onder de norm. De stressgerelateerde gezondheidsklachten zijn in dezelfde periode juist sterk gestegen, en
terwijl het niet is aangetoond dat sluiting van het Groningen-gasveld effectief is voor
het verminderen van de indirecte risico’s, worden deze wel gebruikt als argument voor
de sluiting van het veld. Het actuele probleem van het niet beschikbaar zijn van
1020-169309.R01 01 | Effect van drukhandhaving door injecteren op het seismische risico (KEM24/ IUC202003010)
Page 11 of 12

goedkoop aardgas wordt versterkt door de sluiting van het Groningen-gasveld. Gezien
de gewijzigde omstandigheden en het feit dat een productiestop niet alleen voordelen
heeft, zou een integrale analyse van directe en indirecte risico’s kunnen worden
overwogen. Het biedt voordelen om technische risico’s en voordelen van injectie,
alsmede de niet technische risico’s ook op te nemen in de HRA, zodat de
kennisopbouw gewaarborgd is en de emotionele risico’s beter worden beoordeeld en
effectiever worden verminderd.
c. Beste injectiestoffen om te gebruiken: drie opties zijn overwogen: water, N2 en CO2,
met de volgende resultaten:
i. Water wordt niet geadviseerd, omdat het niet kan leiden tot een significante
toename van de gemiddelde reservoirdruk in de diverse delen van het gasveld.
Daarnaast kunnen er aardbevingen ontstaan door afkoeling (hetgeen is
bestudeerd in KEM15).
ii. CO2 lost beter op in water dan stikstof, waardoor stikstof effectiever is in het
verhogen van de reservoirdruk met een vergelijkbare hoeveelheid gas.
iii. Op basis van deze studie is stikstof de beste optie, ook omdat het huidige gas
ook N2 bevat en in geval van verdunning van productiegas met hoogcalorisch
gas, kan, mits er niet teveel verdunning optreedt, alsnog de oorspronkelijke
Groningen gaskwaliteit worden verkregen. Het risico van verdunning dient in
een haalbaarheidsonderzoek te worden onderzocht.

1020-169309.R01 01 | Effect van drukhandhaving door injecteren op het seismische risico (KEM24/ IUC202003010)
Page 12 of 12

Intern gebruik

Rapport A
1020-169309.R01 V01,
30 september 2022
KEM-24 Effect van drukhandhaving door injecteren op
aardbevingsrisico
Verzamelrapport

Intern gebruik 1020-169309.R01 01 | Effect van drukhandhaving door injecteren op het seismische risico (KEM24/ IUC202003010)
Appendix A | Page 0

Intern gebruik

Rapport B
KEM24 Definitief rapport,
30 september 2022
KEM-24 WP0-WP4 Effect van drukhandhaving door injecteren op
aardbevingsrisico
Simulering van seismiciteit door productie en injectie met PFC2D
modellering van het Groningen geologisch breuk model, inclusief externe
review

Intern gebruik 1020-169309.R01 01 | Effect van drukhandhaving door injecteren op het seismische risico (KEM24/ IUC202003010)
Appendix B | Page 0

Intern gebruik

Rapport C
172147-REP01-FNV_SHA_KEM24 V03,
30 september 2022
KEM-24 WP5 Effect van drukhandhaving door injecteren op het
seismische risico
Seismische dreigingsanalyse

Intern gebruik 1020-169309.R01 01 | Effect van drukhandhaving door injecteren op het seismische risico (KEM24/ IUC202003010)
Page 0 of 12