ELOQUENCE: het kwantificeren van het risico op lekkages langs putten voor een veilige energietransitie

De ondergrond veiligstellen voor de energietransitie

Dat is echter niet vanzelfsprekend. In Europa en daarbuiten zijn in de afgelopen eeuw honderden duizenden olie- en gasputten geboord. Veel daarvan zijn verouderd, verlaten of onvolledig gedocumenteerd. Wanneer CO₂ (CCS), water (geothermie) of waterstof in de ondergrond wordt geïnjecteerd in de nabijheid van deze legacy-putten, kunnen zij onbedoeld uitgroeien tot ontsnappingsroutes voor fluïda (Figuur 1).

Exploitanten, toezichthouders en investeerders willen weten: welke putten vormen een risico, hoeveel en welke stoffen kunnen lekken, en waar komen deze terecht? Op dit moment bestaat er geen industriestandaard die deze vragen kwantitatief kan beantwoorden. ELOQUENCE ontwikkelt die standaard.

Het bouwen van de industriestandaard voor het beoordelen van putlekkages

ELOQUENCE is een Joint Industry Project (JIP), geleid door TNO in samenwerking met SINTEF en vijf internationale industriële partners: Shell (Nederland/VK), ENI (Italië), PTTEP (Thailand), RAG (Oostenrijk) en INPEX (Japan). Gedurende 24 maanden ontwikkelt het consortium een zelfstandig voorspellend software-instrument dat lekkagesnelheden en -routes kan inschatten voor iedere put – van moderne CCS-injectieputten tot decennia oude putten met onvolledige gegevens.

Het instrument werkt in twee geïntegreerde stappen. Eerst analyseert het de geometrie van de put, de conditie van het cement en de omringende geologie om alle plausibele lekkageroutes in kaart te brengen en de grootte te voorspellen van microscopisch kleine openingen in het cement (zogeheten microannuli) die tijdens en na de aanleg van de put kunnen ontstaan.

Vervolgens worden deze resultaten gebruikt om te berekenen hoe fluïda zich in de tijd daadwerkelijk door het putsysteem zouden verplaatsen. Daarbij wordt gekeken naar stroomsnelheden, drukveranderingen en de meest waarschijnlijke eindbestemming van eventueel lekkend gas, zoals een ondiep aquifer, een aangrenzende formatie of het aardoppervlak.

Dit modelleringswerk is gebaseerd op nieuwe laboratoriumexperimenten: testen naar de spanningsontwikkeling in cement onder realistische druk- en temperatuuromstandigheden in de ondergrond, innovatieve tweefasen-stromingsexperimenten in met water gevulde microspleten (een primeur), en stromingstesten op realistische putmonsters.

Voortbouwend op de bestaande expertise van TNO en SINTEF op het gebied van putintegriteitsmodellering en experimenten – ontwikkeld via tien jaar Europees, Nederlands en Noors onderzoek – wordt het instrument binnen het project gevalideerd aan de hand van echte putten met gedocumenteerde lekkages, voordat het aan de partners wordt opgeleverd.

Een praktisch instrument voor risicobeheersing

Aan het einde van het project ontvangen de industriële partners de lekkagecalculator, experimentele datasets en een volledige gebruikershandleiding. Daarmee beschikken zij over een concreet hulpmiddel voor vergunningsaanvragen, putselectie en investeringsbeslissingen rondom CCS en ontmanteling van putten.

De relevantie van het instrument reikt verder dan CO₂-opslag. Onbedoelde methaanemissies uit verlaten en actieve olie- en gasputten staan steeds nadrukkelijker op de agenda van toezichthouders. De nieuwe Europese Methaanverordening introduceert bindende verplichtingen voor exploitanten om emissies uit inactieve putten te meten, te rapporteren en te reduceren.

De kwantitatieve benadering van putlekkages binnen ELOQUENCE is hier direct toepasbaar en biedt exploitanten een verdedigbare, op fysica gebaseerde methode om naleving aan te tonen, in plaats van het vertrouwen op conservatieve aannames of kostbare meetcampagnes per put.