Aardgaswinning en technieken

Onderwerpen:

Lees meer over de technieken die worden gebruikt bij aardgaswinning en bekijk de NOGEPA Aardgas Update van december 2012 over de winning van aardgas.

Onderzoek naar aardgas

producerende puttenDoor seismiek te schieten krijgen bedrijven een beeld van de diepe ondergrond en de lagen die mogelijk aardgas bevatten. Om nauwkeurig te bepalen hoe groot de voorraden aardgas werkelijk zijn en om vast te stellen of de winning van deze voorraden winstgevend is, zijn proefboringen nodig. Met behulp van een tijdelijke boortoren wordt de ondergrond verder onderzocht. Voor deze proefboring is een opsporingsvergunning van het Ministerie van Economische Zaken, en een omgevingsvergunning van de lokale gemeente voor nodig. Proefboringen duren meestal een paar maanden. Daarna wordt de boortoren verwijderd en worden de resultaten van de proefboring verder bestudeerd. Het kan jaren duren voordat er een beslissing wordt genomen om over te gaan tot winning. Globaal toont ongeveer de helft van alle proefboringen economisch winbaar gas aan. Het proces van opsporing tot feitelijke gaswinning kan jaren duren. Om de gasvoorraden op peil te houden  en ervoor te zorgen dat aan de toenemende vraag naar aardgas kan worden voldaan, wordt er continu naar aardgas gezocht en nu ook naar aardgas uit gesteenten zoals schalie.

In de afbeelding; de vlakken representeren de gebieden in Nederland waarvan 3D seismisch beeld beschikbaar is, de rode stippen geven de (in 2012) producerende boorputten aan.  (NLOG.nl, 2012).

Seismiek

Door middel van geluid en echo kan de diepe ondergrond in kaart worden gebracht. In feite is dit dezelfde techniek die wordt gebruikt om een echo te maken van een baby tijdens de zwangerschap. Tegenwoordig kan met 3D seismiek op computers een drie-dimensioneel beeld van de diepe ondergrond verkregen worden die in detail laat zien hoe aardlagen verlopen en waar de breuklijnen liggen. Op basis van deze informatie kan men een schatting maken van de aanwezigheid en de eventuele omvang van de gasvoorraad maar ook een boorplan maken om zo veilig mogelijk naar de gaslaag te boren. Op basis van deze gegevens vragen gasmaatschappijen opsporingsvergunningen aan voor proefboringen.

Winningstechnieken

Hoe meer aardgas aanwezig is in het gesteente en hoe groter de poriën zijn, hoe makkelijker het gas vanuit het reservoir naar de productieput kan stromen. Zandsteenlagen met aardgas zijn in de regel doorlatend genoeg voor een goede productie. Bij deze lagen is het vaak voldoende om deze laag aan te boren waardoor het gas door de overdruk vanzelf omhoog door de buis stroomt. Er zijn ook technieken om aardgas beter door moeilijk doorlatende gesteentes zoals schalie te laten stromen. Dit zijn horizontaal boren en hydraulisch fracken.

(Horizontaal) Boren

Voor aardgaswinning is het doen van een boring noodzakelijk. De boorkop (of beitel) vergruist het gesteente terwijl boorvloeistof gebruikt wordt om de boor te koelen, het boorgruis naar de oppervlakte te brengen en het ongecontroleerd toestromen van gassen of vloeistoffen naar de put te voorkomen. Men begint met een grote diameter beitel en na enkele honderden meters geboord te hebben plaatst men een stalen buis (casing) in het boorgat die met cement aan de buitenkant met het gesteente wordt gecementeerd. Zo boort men verder als een omgekeerde telescoop naar het diepste punt.  Aan het oppervlak zijn dus nu meerdere casings en cementlagen aan te treffen die het grondwater tegen vervuiling door boorvloeistof of gassen beveiligt.

De boorkop kan ook horizontaal boren. De boorkop maakt in dit geval geleidelijk een bocht om in de lengte van de aardlaag verder te boren. Dit is om het contact met de aardlaag te vergroten zoals nodig is bij bijvoorbeeld schalie, of om aardgas te bereiken dat een eindje horizontaal van de boorlocatie ligt. Bij moeilijk doorlatende gashoudende gesteenten (zoals bijvoorbeeld schalie) wordt het horizontale deel geperforeerd en dan kan de volgende stap beginnen, het stimuleren, of fracken (fraccen), van de aardlaag. Bij goed doorstromende reservoirs zoals meestal in zandsteen is perforeren voldoende.

Hydraulisch fracken (fraccen)

De techniek van hydraulisch fracken is ongeveer 200 keer in aardgasreservoirs in Nederland toegepast (NOGEPA, 2012). Hydraulisch fracken is een methode om het gas vrij te maken in moeilijk producerende aardgasreservoirs. Bij deze methode wordt in het gashoudende gesteente scheurtjes met een breedte van enkele millimeters gemaakt door er onder hoge druk vloeistof in te pompen. De scheurtjes bereiken soms wel afstanden tot een paar honderd meter in de richting van de grondlaag. Het water wordt dikker gemaakt met hulpstoffen (chemicaliën), om de proppant (zand of keramische korrels) mee te voeren. De proppant zal tussen de scheurtjes blijven zitten en houdt deze scheurtjes open. Zo kan aardgas makkelijker de productiebuis instromen. Het gebruik van hulpstoffen dient een paar doelen:

  • Het verminderen van wrijving.
  • Het verdikken van het water om de proppant (zand of keramische korrels) mee te voeren.
  • Het vermijden van bacteriegroei.
  • Het voorkomen van neerslag en residuen.
  • Het verdikte water weer te verdunnen om het weer terug te winnen.

In de NOGEPA fact sheet is een lijst te vinden met chemicaliën die kunnen worden gebruikt bij fracken.

Aardgaswinning uit moeilijk doorlatende gesteenten

Schaliegaswinning

Schaliegas is aardgas uit een bepaald type gesteente; schalie. Aardgas uit schalie is qua samenstelling niet anders dan zoals we dat in Nederland al tientallen jaren winnen en gebruiken. Schalie is een moeilijk doorlatend gesteente, en om het gas vrij te krijgen wordt een combinatie van horizontaal boren en hydraulisch fracken (of fraccen) toegepast. Deze methoden worden al tientallen jaren in Nederland toegepast, maar nog niet om schaliegas te winnen. De winning van aardgas uit schalie, is relatief jong vergeleken met aardgaswinning uit zandsteen. Hierdoor spreekt men soms over onconventionele gaswinning. Lees meer over de schaliegasreserves in Nederland. In de onderstaande figuur is het proces van schaliegaswinning schematisch weergegeven (klik om te vergroten):

Bekijk ook de NOGEPA Aardgas Update van februari 2012 over het winnen van schaliegas:

Download hier het informatie document “Aardgaswinning uit schalie in Nederland”.

Steenkoolgaswinning

Steenkoolgas is gewoon aardgas, net als aardgas uit zandsteen of schalie. Dit gas zit opgesloten in ondergrondse steenkoollagen. Bij de winning is van belang dat eerst de druk wordt verlaagd door het water dat van nature in deze lagen voorkomt te winnen, hierna komt het aardgas vrij. De verwerking van het water vergt extra zuiveringsmaatregelen en er zijn aparte vergunningen nodig om dit water weer in de diepe ondergrond te injecteren. Ook is er vergeleken met aardgaswinning uit zandsteenlagen een groter aantal boorputten nodig.

Locaties waar schalie zich in Nederland bevind

Schalielagen in Nederland (klik om te vergroten)

Schaliegas komt op vele plekken voor in Nederland. Op dit moment zijn er enkele vergunningen verleend voor het opsporen van schaliegas in Nederland, maar er zal nog niet naar schaliegas worden geboord, noch worden er aanvragen voor vergunningen in behandeling genomen. Dit is omdat de overheid eerst in kaart wil brengen welke locaties het meest geschikt zullen zijn voor (proef)boringen naar schaliegas. Dit doet ze door een planMER/Structuurvisie op te stellen. Op de website van de Rijksoverheid is meer te lezen over het beleid rond opsporing en winning van schaliegas in Nederland.