Risiken von Tiefbohrungen. Stefan Wiemer Zurich, Generalversammlung des CHGEOL

Transkript

1 Risiken von Tiefbohrungen Stefan Wiemer Zurich, Generalversammlung des CHGEOL

2 Normalerweise mein Motto

3 Aber Heute? Frage: Seismische Risiken von Tiefbohrungen? Antwort: Keine Seite 3

4 Nicht gut genug? Versuch 2: Frage: (Seismische) Risiken von Tiefbohrungen? Antwort: Read the book, it s free. A long chapter on risks... Seite 4

5 Was sagen die Medien? Seite 5

6 St. Gallen: Erdbeben, und Explosionsrisiko? Seite 6

7 Fragen 1. Was sind die Risiken (jenseits der finanziellen/operative) von Tiefbohrungen? 2. Können tiefe Bohrungen an sich Erdbeben auslösen? 3. Können hydraulische Tests Erdbeben auslösen? 4. Kann Fracking an sich Erdbeben auslösen? 5. Wie löse ich am Besten ein grosses Erdbeben aus? 6. Wie weiter? Seite 7

8 Was sind die Risiken von Tiefbohrungen? Burgherr und Spada, Seite 8

9 Accident risks, normalized by energy production (geothermal) Alles in allem, ein vergleichbar niedriges Risiko. Burgherr and Spada, 2014 Seite 9

10 Können tiefe Bohrungen an sich Erdbeben auslösen? Kurze Antwort: Nein. Genauer: Empirische Daten zeigen, das in seltenen Fällen kleinere Erdbeben aufgetreten sind. Achtung: Nur selten gibt es nahebei (offene) seismische Netzwerke. Wenn es zu Beben gekommen ist, dann scheinen sie in der Regel mit mud losses oder anderen Änderungen im Porendruck zusammen zu hängen. Seite 10

11 Unterschiedliche physikalische Prozesse führen zu induzierten Erdbeben Erdbebeninteraktion

12 Beispiel: Erdbeben vor der Hauptstimulation in Basel Seite 12

13 Präsentationstitel Sollten zukünftige Tiefbohrungen seismisch überwacht werden? Kurze Antwort: Ehr Nein. Genauer: Das Risiko von indizierte Erdbeben bei reinen Explorationsbohrungen ist minimal und eine seismische Überwachung wird vom SED nicht für notwendig gehalten um das seismische Risiko zu reduzieren. Aber: Für eine bessere Kommunikation/Transparenz und eine Abgrenzung von natürlichen Erdbeben kann es Sinn machen, z.b. eine Station in der Nähe des Bohrplatzes zu haben (bessere Tiefenbestimmung) Seite 13

14 Können hydraulische Tests Erdbeben auslösen? Ja. Aber in der Regel ehr kleine. Beispiel: Basel. F. Lander, Geothernal Explorers Seite 14

15 Beispiel St. Gallen Seite 15

16 Off to a good start... Since the start of the test program on July 14, 2013, the SED has, as was expected, registered several microearthquakes that could be localized near the bottom of the GT-1 deep borehole in St. Gallen. A local earthquake magnitude of ML = 0.9 on the Richter magnitude scale was determined for the strongest quake. The currently observed seismicity near the geothermal borehole GT-1 has so far been in line with expectations and, based on our assessment, poses no cause for concern. 16

17 Magnitude [ML corr ] Time series of events: First 10 days 4 test injection acid jo b1 acid jo b2 gas kick ML3.5 well control mud losses 4 3 Period 1 Period 2 Period :00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 Jul 14 Jul 15 Jul 16 Jul 17 Jul 18 Jul 19 Jul 20 Jul 21 Jul 22 Jul 23 Jul 24 Period 3 OH section closed Kraft et al., 2015 Source time in 2013 [UTC] fishing & clean out mud losses production test cid jo b3 cid jo b4 of w el cons ervati on permanent shut-in 17

18 Es kann sehr leicht sein, Erdbeben auf einer vorgespannten Verwerfung auszulösen... Seite 18

19 Raum-Zeit Entwicklung St. Gallen

20 Kann Fracking an sich Erdbeben auslösen? Ja, unendlich viele Mikrobeben (< M1), und immer wieder einmal auch etwas grösser. Mmax Rekord in den letzten drei Jahre von 2.3 auf 4.4 angestiegen. Notwendig: Kritisch vorgespannte Verwerfungen in der Nähe der Fracs. Seite 20

21 Sollte (hydrocarbon/geothernal) fracking/stimulation und auch (ausgedehnte) hydraulische Tests seismologisch überwacht werden? Kurze Antwort: Ja. Wenn sie in seimogenen Tiefen ( > 1-2 km) und in besiedelten Regionen stattfinden. Seite 21

22 Wie viel Energie steck in einen Kubik-Kilometer Gestein Thermisch: Ein Kubikkilometer Gestein um 20 Grad gekühlt liefert 20 Jahre lang kontinuierlich 8 MWe (so viel wie 1-2 Windturbine, genug für Haushalte). Seite 22

23 Wie viel Energie steck in einen Kubik-Kilometer Gestein Seismisch: Ein Kubikkilometer vorgespanntes Gestein in 5 km Tiefe enthält elastische Energie für: 10 Magnitude 6 oder Magnitude 3 Beben. Theoretisch genug für den Bedarf von Haushalte für 10 Jahre. Prague, Oklahoma, 2012 Seite 23

24 Wie erzeuge ich möglichst viele Beben? Rubinstein, 2015 Seite 24

25 A dramatic shift Riesige Volumen nahe Basement injizieren. Druck spielt keine Rolle. Rubinstein, 2015 Seite 25

26 Wie erzeuge ich möglichst viele Beben? Riesige Volumen nahe Basement injizieren. Druck spielt keine Rolle. Ellsworth, 2015 Seite 26

27 Welcome to the highest seismic activity area in the US! Rubinstein, 2015 Seite 27

28 And the one with the highest hazard/risk? Rubinstein, 2015 Seite 28

29 The challenge: It is a critically stressed crust and we are blind We do not know where faults are in any sufficient detail, nor do we know the stress state of these faults in the areas of interest. We need to deal with uncertainty, we must think probabilsitically, not determistically! No zero risk Seite 29

30 Wie weiter? Besseres Prozess Verständnis hilft (ein bisschen). Seite 30

31 Wie weiter? Intelligenteres Risiko-Management, Akzeptanz von Unsicherheiten und des Restrisikos.

32 Herzlichen Dank! Seite 32