Technische haalbaarheid Geologische aspecten en risico’s
Jan Tel
23 September 2013 www.fugro.c om
Aardwarmte (Diepe Geothermie)
Extractie van warmte / grondwater uit de diepe ondergrond – Warmteproductie en/of electriciteitsproduktie (>150°C)
Opsporing & Produktie: Technieken uit Olie & Gas industrie
Risico analyse: Technieken uit Olie & Gas industrie (P10/P50/P90)
Risico’s & Beperkingen: – Bron Aanwezigheid in >150°C domein op gewenste lokatie – Bron Kartering kwaliteit (data: beschikbaarheid, kwaliteit, dichtheid) – Bron Potentie (Dimensie, Porositeit & Permeabiliteit en Thermische gradient) – Boor- en Boorgatmeeting problemen – Aanwezigheid Hydrocarbons (olie, gas of condensaat) in Bron(grondwater) – Vergunning aanvraag, juridische haalbaarheid (Bestemmingsplan DO)
www.fugro.c om
Aardwarmte produktie & verdeling Heat Flow Afkoeling vd Kern door radioaktief verval (U,Th etc) Temperatuur ~ Diepte (tot ±7000°C) Thermische gradient Geologie afhankelijk, in Nederland ca. 30°C/km
±1000°C ±4800°C ±7000°C
-Craton (oude afgekoelde dikke Korst) 10°C/km [mijnbouw op 3km diepte: Zuid Afrika] -Vulkanisch aktieve zone (jonge hete dunne Korst) 40-50°C/km [Indonesie]
www.fugro.c om
Aardwarmte produktie & verdeling
Verdeling = Heterogeen !
www.fugro.c om
Risico’s & Beperkingen
Geschikte bron: – Juiste formatie op juiste diepte: Temperatuur, Dimensie, Porositeit & Permeabiliteit > Voldoende Capaciteit
Geschikte data – Seismiek en boorgatmetingen: beschikbaarheid, kwaliteit, dichtheid
Aanwezigheid Hydrocarbons (olie, gas of condensaat) in Bron(grondwater)
Risico Analyse: Technieken uit Olie & Gas industrie (P10/P50/P90)
Vergunning aanvraag, juridische haalbaarheid
www.fugro.c om
Informatie over de Ondergrond: Geologische kaart van Nederland
Bron:TNO
www.fugro.c om
Informatie over de Ondergrond: Seismische data 0
± 2.5 km
10km 10km
Dicht netwerk van seismische gegevens en boorgat gegevens nodig. Desondanks is de resolutie laag (~20m seismiek & 0,5ft boorgat logs).
www.fugro.c om
7
Informatie over de Ondergrond: Boorgat gegevens
?
? ? www.fugro.c om
8
Informatie over de Ondergrond
Z (m) T (°C)
Bron: Southern Permian Basin Atlas, 2010
Grote hoeveelheid gegevens per boring, maar boringen liggen vaak kilometers uit elkaar. Correlatie mbv seimische data/profielen. www.fugro.c om
9
Kennis Petroleum Systemen in NL Ondergrond: Source rock, Reservoir, Seal en Structuren
Afgedekt door dik Zechstein zout Rotliegend zandsteen reservoir Gas van Carboon steenkool
5000 m
Bron: NAM
www.fugro.c om
10
Olie and Gas exploratie en productie data in Nederland Data na 5 jaar publiek • Boorgat • Kern • Seismisch 2D/3D
(TNO)
(Netherlands Journal of Geosciences, Duin et al. 2006))
www.fugro.c om
Olie and Gas exploratie en productie data in Nederland Inzet data en Kennis Reduceert: 1.
Exploratie kosten
2.
Geologisch risico
Reservoirs/Aquifers w ith geothermal potential
Temperature at 2000m based on measurements in boreholes
(Geolog y of the Nether lands, W ong et al. 2007)
www.fugro.c om
Opsporing van diepe aquifers voor Geothermie
Exploratie stappen voor Diepe Geothermie: • Seismische interpretatie • Petrophysische analyse op boorgat log gegevens • Geologische modellering (facies, porositeit, permeabiliteit)
Vergelijkbaar met • Temperatuur modellering petroleum • Dynamische simulatie (modellering vloeistofstroming door de Industrie workflow aquifer/reservoir • Frac-simulaties (optioneel) • Boorontwerp evaluatie doublet design en life-time)
www.fugro.c om
Aktiviteiten in NL Diepe Geothermie
(Aangevraagde) opsporingsvergunning
Winningsvergunning
www.fugro.c om
Evaluatie van geothermisch potentieel in het Rotliegend (Permian) in een regio in Nederland: olie en gas issue. A. Seismische interpretatie: 1.
Boorgatdata (diepte) kalibreren aan seismische data (TWT tijd)
2.
Breuk en Horizon interpretatie
3.
Seismische snelheid modellering en Tijd-Diepte conversie Boorgat
B. Petrofisische analyse: Boorgat data lihologie (gesteente) en vloeistof karakterisatie
www.fugro.c om
Porositeit & Permeabiliteit Onderzoek
Micro-scale: Petrographic, SEM and XRD
www.fugro.c om
Evaluatie van geothermisch potentieel in het Rotliegend (Permian) in een regio in Nederland: olie en gas issue Geologisch Model Een 3D geologisch model wordt geconstrueerd om inzicht te krijgen in de lithologische (gesteente type, porositeit & permeabiliteit) opbouw/samenstelling van het reservoir/aquifer.
Top Rotliegend Gele cirkel is de voorgestelde lokatie voor een produktie put.
GWC
GWC = gas water contact
www.fugro.c om
Evaluatie van geothermisch potentieel in het Rotliegend (Permian) in een regio in Nederland: olie en gas issue. Dynamische Simulatie - De doorbraaktijd van het geinjecteerde (koude) water zo lang mogelijk uit te stellen om zo de levensduur van het doublet te vergroten en kosten te drukken. Bij voorkeur meer dan 30 jaar!
www.fugro.c om
Data distributie/dichtheid risico en oplossing Een algemene uitdaging voor de geothermie industrie is dat de data van de diepe ondergrond beperkt zijn tot olie en gas (HC) gebieden en geclusterd zijn rondom zgn anticlines (horizon-heuvels) waar HCs accumuleren ipv bij synclines (horizon-dalen). Op de flank van een “heuvel” zal meestal een injectorput (1) gezet worden terwijl in het “dal” een productieput (2) gezet zal worden. OPLOSSING: Seismische Inversie wordt algemeen toegepast in olie en gas exploratie en kan eenvoudig worden toegepast in de geothermie exploratie. Deze technieken zijn gebaseerd op correlatie tussen petrofysische parameters and seismische data.
Anticline HC
Anticline: •Hydrocarbons HC mogelijk aanwezig •Putten, Logs, Kernen beschikbaar •Lagere temperatuur dan in syncline
1 W
Syncline
2
Syncline: •Meestal Water Saturated •Meestal alleen Seismische data beschikbaar •Hogere temperatuur dan in anticline
Potentieel geothermische target? www.fugro.c om
Informatie over de Ondergrond: Seismiek
www.fugro.c om
Informatie over de Ondergrond: Seismische inversie 1993
nu
www.fugro.c om
Seismische Inversie: Model validatie / History Matching Dsi tanceacrossSection 10000
15000
20000
Distanceacross Section
25000
800
Porosity 0-39%
5000
10000
15000
20000
25000
800
5000
850
8 50
8 50
850
De pt h
Depth
Dep th
Depth
900
9 00
90 0
900 5000
10000
15000
20000
25000
5000
10000
15000
10000
15000
20000
95 0 25000
Distanceacross Section
D si ta rosssS tionn D is tancceaacro eecctio
5000
Lithologie Gesteente type
95 0
Porositeit 20000
25000 800
800 850
Dept h
Depth
850
Poro-Perm relatie
900
900
Permeabiliteit 5000
10000
15000
20000
25000
Petrofysische analyses
DistanceacrossS ection
www.fugro.c om
Reservoir modeling & well planning
Identificatie van target zones met 3D visualisatie technieken www.fugro.c om
Produktie modelering Olie produktie rate voor gehele veld (in bbl/dag): gemeten gesimuleerd
water doorbraak tijdstip gehele veld: gemeten gesimuleerd
www.fugro.c om
Financiële risico’s door geologische risico’s
www.fugro.c om
Fugro Integrated Solutions for Geothermal Projects Structural Geology
Geological investigation Remote sensing Project management
Geochemistry Stratigraphy Seismic Inversion
Data acquisition
Construction and design
Field work / mapping INTEGRATED SOLUTION
Laboratories Aerial & Satellite images
Dynamic simulations
Conceptual modelling
MT Surveys Onshore Seismic Gravity and Magnetic
Well targeting
Radiometrics 3D Geological Modelling
Well-logging www.fugro.c om
Dank voor uw aandacht
Fugro Ecoplan Fugro GeoServices B.V.
address telephone internet e-mail
Parkstraat 83 2514 JG The Hague The Netherlands +31-(0)70-363 2929 www.fugro.nl
[email protected] of
[email protected]
www.fugro.c om
