De ontdekking

Het Groninger Gasveld is in 1959 tijdens een proefboring nabij Slochteren ontdekt. Pas in het midden van de 60er jaren werd de omvang van het veld duidelijk. Het veld heeft een totale omvang van ca. 900 km2 en omvat zo ongeveer de complete provincie Groningen. Het gasveld is 1 van de 10 grootste gasvelden in de wereld en ligt als enige grote gasveld in een bevolkt gebied. De overige grote gasvelden liggen of onder de zeebodem zoals het grootste gasveld in Iran/Qatar of in dun bevolkte gebieden in de Arctische gebieden in Rusland of in de steppe van Kazachstan. Bodembewegingen in het gasveld van Groningen hebben dan ook veel meer impact dan in de andere grote gasvelden. Er zijn dus geen vergelijkbare situaties bekend waar ervaring is met grootschalige bodembewegingen t.g.v. gaswinning bij grote gasvelden zoals die van het Groninger veld.

De laag waar het gas zich in bevindt, een poreuze zandsteenlaag (rotliegend zandsteen), ligt op een diepte van ca. 3 kilometer. De dikte van deze laag varieert tussen 70 meter in het zuidelijke deel (Oost-Groningen) tot ca. 240 meter in het noordelijk deel van het gasveld (Noord-Groningen).

 

Grote voorraad

Berekend is, dat er in het Groninger gasveld een totale winbare hoeveelheid aardgas aanwezig is van ca. 2800 miljard m3. Hiervan is op dit moment (2009) ongeveer 60%, ca. 1700 miljard m3, gewonnen. De jaarlijkse winning varieert nogal. In 2008 is er 39.4 miljard m3 uit het gasveld gewonnen, in 2007 28.9. Dat de winning sterk varieert, is met name het gevolg van het zogenaamde kleineveldenbeleid. Dit betekent dat de kleine velden buiten het Groninger veld eerst leeg geproduceerd moeten worden, zodat het Groninger veld gespaard kan blijven voor de piekvraag tijdens koude winters. Uit kleinere velden wordt een vrij constante hoeveelheid gas van ongeveer 18.5 miljard m3 per jaar geproduceerd.

 

Bodemdaling

In het begin van de winning werd helemaal geen rekening gehouden met het mogelijk optreden van bodemdaling. In die tijd speelde bodemdaling alleen bij ondiepe ongecompacteerde reservoirs (=olie of gasvoorkomen in de ondergrond), ondiepe zoutwinning, olie en steenkool. Pas toen de totale omvang van het gasveld en de bijbehorende enorme druk (350 bar) bekend was werd er nagedacht over mogelijke effecten van een drukval op de compactie van de bovenliggende lagen. In 1973 werd een eerste onderzoek naar compactie van het veld gerapporteerd. Hierbij was de conclusie dat op basis van een wiskundig model de bodem boven het centrale deel van het gasveld in 2050 tot 100 cm zou dalen door compactie (Geertsema en van Opstal, 1973).

Naderhand werd het veld beter onderzocht. Er kwamen betere technieken en de processen die ten grondslag liggen aan de compactie werden beter begrepen. Daarnaast kwamen er hoogtemetingen van het bovenliggende maaiveld beschikbaar, zodat het model getoetst kon worden.

 

Rapportage over bodemdaling

Later, in 1983, werd besloten om op regelmatige basis, 1 keer per 5 jaar, een bodemdalingrapportage uit te voeren. Deze rapportage omvat de laatste resultaten van een hoogtemeting (waterpassing), laatste gasveld informatie (omvang, actuele drukken en opbouw) en resultaten van modelonderzoek. Een modelonderzoek in 1985 (De Waal, 1986) gaf als resultaat een maximale bodemdaling van 60-70 cm in het centrale deel.

De eerstvolgende bodemdalingrapportage van 1990 gaf op basis van de metingen en de berekeningen met een nieuw model aan dat de bodemdaling aanmerkelijk lager zou uitvallen in vergelijking met eerdere berekeningen. Uit deze bodemdalingrapportage bleek een maximale daling in het centrale deel van het veld van “slechts” 36 cm. Deze studie was aanleiding voor de provincie Groningen en het Ministerie van Economische Zaken om een ‘second opinion’ uit te voeren. Deze studie werd uitgevoerd door het Massachusetts Institute of Technology (MIT), welke de conclusies onderschreef.

De metingen van 5 jaar later (1995) waren in overeenstemming met de verwachtingen zoals die in 1990 waren gerapporteerd. De maximale daling zou in de orde van grootte van 38 cm zijn.

 

Laatste gegevens over bodemdaling

De rapportage van 2000 geeft eenzelfde maximale daling van 38 cm. Na een periode met een vrij constante prognose van 36-40 cm is na de meest recente bodemdalingrapportage van 2005 de maximale bodemdaling in het centrale deel van het veld op basis van nieuw onderzoek naar boven bijgesteld tot een maximale bodemdaling tussen 38 en 48 cm! Waarbij een waarde van ca. 42 cm. het meest betrouwbaar wordt geacht.

 

Figuur 1 Voorbeeld van scheefstand van een woning t.g.v. lokale zettingverschillen

De in 2003 door de NAM uitgevoerde waterpassing laat een opgetreden bodemdaling zien van maximaal 24.5 cm (figuur 2) in het centrale deel van het gasveld (onder de gemeente Loppersum). De 24.5 cm is dus nog maar ongeveer de helft van de bodemdaling die volgens de prognoses zal optreden (figuur 3). In 2008 is een nieuwe waterpassing uitgevoerd, maar de gegevens zijn (begin 2010) nog niet gepubliceerd.

 

Andere oorzaken van bodemdaling

Daarnaast is er nog sprake van andere effecten die relatieve bodemdaling ten opzicht van de zeespiegel tot gevolg hebben. Dit zijn de tektonische daling, inklinking van veen- en kleibodem t.g.v. drooglegging en zeespiegelstijging t.g.v. opwarming van de aarde. In figuur 4 zijn deze bodemdalingen gecombineerd. De grootste totale daling in het centrum van het gasveld zal meer dan 60 cm zijn.

 

Figuur 2 Opgetreden bodemdaling door gaswinning in 2003 (bron: NAM)

Figuur 3 Meest recente prognose van de bodemdaling in 2050 (bron: NAM)

Figuur 4 Gecombineerd effect van bodemdaling door Gaswinning, inklinking, zeespiegelstijging en tektonische daling in 2050 (bron: Geofoon.nl)

Gevolgen van bodemdaling

Vooral het dalen van het land t.o.v. de zeespiegel heeft verschillende gevolgen. Ze laat met name problemen zien bij de waterhuishouding, kades van de zeehavens, primaire zeedijken en zoute kwel langs de kust. Maar er zijn ook indirecte effecten door:

• aanpassingen van polderpeilen

 

• grondwaterstandveranderingen

 

• grootte van de peilgebieden (gebieden met gelijke oppervlaktewaterpeil of slootpeil)

 

• lokale zettingverschillen

 

• lokale inklinking door waterstandveranderingen

 

• ongelijkmatige zakking en zetting

 

Al deze bodembewegingen hebben effecten op gebouwen, bouwwerken als bruggen, viaducten etc. en kabels en leidingen in het dalende gebied.

 

Commissie Bodemdaling Groningen

In 1983 is er een overeenkomst tussen de provincie Groningen en de NAM gesloten waarin afgesproken is wat er moet gebeuren om schade t.g.v. bodemdaling door gaswinning te voorkomen en wat dat mag kosten. De uitvoering hiervan ligt bij de Commissie Bodemdaling Groningen. Als er door één van de bij de overeenkomst betrokken partijen om wordt gevraagd, heeft de commissie tot taak het volgende vast te stellen:

• Welke handelingen, werken of werkzaamheden zijn aan te merken als maatregelen die redelijkerwijs noodzakelijk zijn ter voorkoming, beperking of herstel van schade ten gevolge van bodemdaling door aardgaswinning. (art. 5.a.1)

 

• Welke kosten, hetzij van vorenbedoelde maatregelen, hetzij anderszins (compensaties), zijn aan te merken als kosten welke de NAM overeenkomstig de regels van de overeenkomst zal vergoeden. (art. 5.a.2)

 

De commissie bestaat uit 6 deskundigen, van wie de provincie en de NAM ieder de helft benoemen. Zij benoemen tevens voor ieder lid een plaatsvervangend lid. Over de benoemingen wordt van tevoren overlegd door de provincie. De benoemingen gelden voor 3 jaar, herbenoemingen zijn toegestaan. De Commissie vergadert in het algemeen 5 keer per kalenderjaar.

Over de besluiten van de Commissie moeten alle leden het eens zijn. De NAM oefent aldus, middels de door haar benoemde leden, invloed uit op de besluiten over de maatregelen en kosten die nodig zijn om de schade door de bodemdaling te voorkomen dan wel te beperken.

De huidige Commissie Bodemdaling Groningen bestaat uit:

Leden benoemd door de provincie:
Leden:
ir. T. van den Bout (voorzitter) Oud-directeur Dienst Wegen en Kanalen prov. Groningen

ir. C.W. Woldring - Oud-secretaris-directeur waterschap Noorderzijlvest

ir. J.R. Hoogland - Oud-hoofdingenieur-directeur Rijkswaterstaat, directie Noord-Nederland

Plaatsvervangende leden:

ir. A.C. Sturm - Oud-hoofd afd. Water, Dienst Milieu en Water prov. Groningen

ing. J.W. Kok - Oud-sectorhoofd Waterkeringen en Waterhuishouding, waterschap Hunze en Aa's

mr. ing. D. Rienstra - Oud-hoofd afd. Waterkeringen, Scheepvaart en Vaarwegen, Rijkswaterstaat directie Noord-Nederland

 

Benoemd door de NAM:

Leden:

Prof. Ir. K. d'Angremond - Emeritus hoogleraar TU Delft

Dr.Ir. J.H.A. Struik - Oud-directeur offshore NAM

Mr. A.H. Oude Elferink (vicevoorzitter) - Oud-Juridisch adviseur NAM

Plaatsvervangende leden:

Prof. Ir. A.F. van Tol - Hoogleraar TU Delft en lid Wetenschapsraad GeoDelft

Ir. P.J. Hug – Oud-hoofd Topografische Dienst NAM

Ir. A. van der Werf – Oud-directeur Ingenieursbureau Oranjewoud

 

Ingevolge de beslissingen van de Commissie Bodemdaling Groningen zal de NAM de kosten vergoeden tot een totaalbedrag van ƒ 650 miljoen (€ 295 miljoen), prijspeil 1980. De overeenkomst met het Rijk voorziet in een maximum bedrag van ƒ 50 miljoen (€ 25,5 miljoen), prijspeil 1980.

 

Aardbevingen en aardgaswinning

Naast de bodembeweging door daling van het maaiveld wordt er een andere opvallende beweging van de bodem door gaswinning veroorzaakt. Dit fenomeen werd lange tijd ontkend door de NAM en door deskundigen, zoals seismologen van het KNMI. Tot 1986 zijn er voor zover bekend in Noord-Nederland geen aardbevingen waargenomen. De eerste aardbeving vond plaats bij Assen op 26 december 1986. Na nog een aantal voelbare bevingen en na acties van noordelijke politici zoals dhr. van der Sluis, zijn er Kamervragen gesteld over het vóórkomen van aardbevingen en de mogelijke link met de gaswinning.

In het begin ontkende zelfs het hoofd seismologie van het KNMI dat de aardbevingen een relatie met de gaswinning hadden en werden de trillingen afgedaan als lage geluidstrillingen van vliegtuigen (infrageluid). Vanaf eind 1988 erkent de NAM dat zettingtrillingen als gevolg van gaswinning theoretisch mogelijk zijn (Maandblad Drenthe, maart 1989). Vervolgens noemde het Massachusetts Institute of Technology (MIT) op basis van onderzoek de zettingtrillingen en bevingen tot kracht 3 op de schaal van Richter boven een gasveld als dat van Slochteren mogelijk (april 1990).

Naar aanleiding van Kamervragen, opgeroepen door de acties van dhr. van der Sluis, heeft de toenmalige regering opdracht gegeven tot een diepgaand multidisciplinair onderzoek. Alle bevingen vonden plaats in aardlaagpakketten die aan bodemdaling ten gevolge van gaswinning onderhevig zijn.

De aardbevingen in Noord-Nederland die worden veroorzaakt door de gaswinning worden geïnduceerde bevingen genoemd. Een typisch kenmerk van door gaswinning veroorzaakte aardbevingen is de ondiepe ligging van het hypocentrum (ondergrondse bron van de beving) op enkele kilometers diepte. Dit is een logisch gevolg van het feit dat de trillingen ontstaan door bewegingen langs de breukvlakken in of nabij de met gas gevulde zandsteenlagen. Door de locaties van aardbevingshaarden in te tekenen op een geologische kaart kunnen breuken die actief geworden zijn geïdentificeerd worden. Wanneer we naar de plaatsen van de hypocentra van alle aardbevingen in Noord-Nederland kijken, blijkt dat, op een enkele uitzondering na, alle aardbevingen in verband kunnen worden gebracht met de locaties van gasvelden. Dit geldt als een bewijs dat de gaswinning inderdaad de oorzaak is van de bevingen.

Het gas zit op ongeveer 3 kilometer diepte in een poreuze gesteentelaag onder hoge druk; in het geval van het Groninger gasveld is dat een zandsteenlaag. Het gasreservoir wordt afgesloten door een voor gas niet-doorlatend gesteente, bijvoorbeeld steenzout zoals in het geval van het Groninger Gasveld. Als het gas is weggehaald moet alleen de zandsteenlaag de bovenliggende drie kilometer dikke sedimentlagen dragen. Hierdoor kan de laag in elkaar gedrukt worden, wat aan de oppervlakte merkbaar is als bodemdaling. Soms gebeurt die daling heel geleidelijk, soms meer schoksgewijs en dat laatste is dan een aardbeving.

 

Figuur 5 Bodemdaling t.g.v. gaswinning langs breuk.

Schade door aardschokken, vaak bestaande uit scheuren in muren, plafonds en vensterbanken of gebroken glaswerk, wordt niet door de gangbare opstal- of inboedelverzekering gedekt. Wie meent gedupeerd te zijn door de gaswinning, kan een claim indienen bij de betrokken maatschappij (concessiehouder). Dat is zowel in Groningen en Drenthe als in Noord-Holland veelvuldig gebeurd, maar met wisselend succes. Van der Sluis in 1995: “Amoco in Noord-Holland heeft de affaire naar behoren afgewikkeld, maar de NAM traineert de zaak en heeft nog geen cent uitgekeerd.''

Na de twee schokken van 1994 rondom Alkmaar zijn bij Amoco 28 schadeclaims ingediend. Daarvan heeft de maatschappij er circa tien gehonoreerd, aldus woordvoerder P. Verburg. Hoeveel geld daarmee in totaal gemoeid was, wil hij niet zeggen, wel dat het per geval om “enkele duizenden guldens” ging. Verburg: “Het oorzakelijk verband tussen gaswinning en aardschokken is destijds naar onze mening juridisch niet aangetoond. Dat we toch tot uitkering zijn overgegaan, heeft te maken met goed nabuurschap. We zijn hier al meer dan dertig jaar actief en hechten aan een goede relatie met gemeenten en bewoners, vandaar.”

In de loop van de tijd zijn er gevoelige seismische meters in Noord-Nederland geïnstalleerd, waarmee ook kleinere trillingen konden worden geregistreerd. In totaal zijn er tot nu toe meer dan 550 bevingen geteld. Hoewel de meeste klein zijn en niet door de bewoners worden gevoeld, is er toch ook een flink aantal zwaardere (boven de ca. magnitude 2,0 ) geregistreerd. De zwaarste bevingen in het noordoosten van Nederland vonden plaats bij Roswinkel (Drenthe) op 19 februari 1997 en bij Middelstum (Groningen) op 8 augustus 2006. Ze hadden een kracht van magnitude 3,4 en 3,5. Per jaar worden in onze regio ongeveer 40 schokken geregistreerd, waarvan er ongeveer 5 door de bevolking worden gevoeld.

Figuur 6 Voorbeeld van scheuren in een woning t.g.v. bodembewegingen

Ook in Noord-Holland zijn aardbevingen waargenomen bij gasvelden. In 1989 bij Purmerend, in 1994 en 2001 bij Alkmaar en in 2001 bij Bergen aan Zee. De zwaarste was de beving met een kracht van magnitude 3,5 op 9 september 2001 bij Alkmaar.

 

In 2008 zijn door het KNMI ca. 47 door gaswinning geïnduceerde bevingen geregistreerd. De maximaal te verwachten magnitude is door het KNMI meerdere malen naar boven bijgesteld tot een sterkte van magnitude 3,9 op de schaal van Richter. Deze waarde is gebaseerd op statistische analyse van de reeds opgetreden aardbevingen in heel Noord-Nederland. Hierbij moet worden aangetekend, dat als er een beving boven de 3,5 optreedt de waarde van de maximaal te verwachten magnitude naar boven moet worden bijgesteld!