Schaliegas
Wat is schaliegas?
Schalie (of kleisteen) is een sedimentair gesteente dat rijk kan zijn aan organisch materiaal.
Sedimentair gesteente of afzettingsgesteente is gesteente dat ontstaat door gesteentevorming van afgezet sediment of organisch materiaal. Het afzetten van sediment is een verzamelnaam voor processen waarbij organische deeltjes zoals bladeren, plankton en dode zeediertjes bezinken of mineralen neerslaan uit water of een andere oplossing. Door druk en hoge temperatuur kunnen olie en gas ontstaan uit dit gesteente. Als de koolwaterstoffen die in deze schalie ontstaan niet ontsnappen naar een reservoirgesteente, maar samengeperst in de schalie blijven zitten, spreekt men van schaliegas.
Schaliegas is in feite gewoon aardgas dat opgesloten zit in kleisteenlagen in de ondergrond, ook wel ‘schalies’ genoemd. Uit een verkennend onderzoek van TNO voor Energie Beheer Nederland blijkt dat de Nederlandse ondergrond potentieel veel schaliegas bevat. De lagen zitten in de Nederlandse ondergrond veelal op meer dan 2 kilometer diepte. Gas winnen uit schalies is lastiger dan uit zandsteen zoals in Groningen, omdat de structuur veel compacter is en van nature weinig doorlaatbaar.
De afgelopen tien jaar zijn twee technieken zo verbeterd dat de productie van schaliegas economisch rendabel is geworden.
Waar eerst vooral verticale boringen werden verricht, is het sinds enkele jaren ook mogelijk om 2 tot 3 kilometer horizontaal te boren. Bij schaliegas wordt er dan meestal eerst 1,5 tot 4 kilometer verticaal geboord en daarna 0,5 tot 1,5 kilometer horizontaal. Het horizontale stuk vergroot het contact met de schaliegashoudende laag, waardoor er meer gas gewonnen kan worden.
De tweede techniek is fracking of kraken van het gesteente. De schalielaag waarin gas zit, wordt dan gebroken door er onder hoge druk water en zand in te pompen. Aan het water zijn chemicaliën toegevoegd die er onder andere voor zorgen dat het zand in de ontstane breukjes dringt. Dit zand houdt de breuken daarna open. Er bestaat geen vast recept voor de chemische toevoeging; iedere producent bepaalt zelf of en zo ja welke chemicaliën hij gebruikt, binnen de wettelijk vastgestelde grenzen. De keuze hangt mede af van de lokale omstandigheden, zoals het zoutgehalte van het geïnjecteerde water en de samenstelling van het gesteente. Zo heeft Cuadrilla, het Britse bedrijf dat in Nederland naar schaliegas wil gaan boren, aangekondigd dat het hier maximaal twee chemicaliën of toevoegingen gaat gebruiken.
In de Verenigde Staten worden sinds vorig jaar voor iedere put de gebruikte chemicaliën openbaar gemaakt, waaronder ook biocides, die staalcorrosie en omzetting van het gas door bacteriën tegengaan.
Tegenwoordig bestaan er echter ook niet-chemische alternatieven, zoals UV behandeling van het geïnjecteerde water.
De combinatie van beide technieken, kraken in horizontale putten, heeft de gasproductie dusdanig verhoogd dat deze in de VS commercieel interessant werd. Ieder afzonderlijk zijn de technieken in Nederland al langere tijd in gebruik. Horizontaal boren gebeurt al sinds 1988 en er zijn al meer dan 200 boringen in Nederland gekraakt, zowel op land als op zee. Maar dit betrof geen schalielagen en de gebruikte chemicaliën kunnen dus afwijken.
Nederlands gas
Volgens huidige schattingen zal de gasproductie uit de kleinere Nederlandse velden de komende jaren afnemen en rond 2025-2030 levert het Groningen-veld vrijwel geen gas meer. Als de gaswinning terugloopt, zal Nederland gas moeten importeren uit landen als Rusland, Algerije en Qatar, en daarmee afhankelijk worden van deze leveranciers.
Bovendien zullen de jaarlijkse staatsinkomsten uit de gasproductie dalen. In 2012 bedroegen de aardgasbaten rond de € 12 miljard. Succesvolle winning van schaliegas kan in de toekomst bijdragen aan de binnenlandse gasproductie. Dat levert niet alleen geld op, het draagt ook bij aan de energieonafhankelijkheid en een sterkere positie van Nederland in geopolitieke ontwikkelingen.
Nu blijken er in grote delen van de wereld enorme hoeveelheden schalie te zitten. Onder Europa zit op ongeveer 4 km diepte ook een laag schalie, dus ook onder Nederland. Met name onder Brabant, de Achterhoek en de Veluwe zitten enorme schalievelden. Omdat er van nature veel schaliegas in schalie zit verwacht men dat onder de genoemde gebieden enorme schaliegasreserves zitten. Waarschijnlijk meer dan er ooit in de gasbel in Slochteren heeft gezeten.
Omdat sommige mensen zeggen dat de huidige fossiele brandstoffen, olie en aardgas het einde van hun winningsmogelijkheden naderen, wil men schaliegas gaan winnen om geen tekort aan de huidige fossiele brandstoffen te laten ontstaan.
Het internationale Energie Agentschap, IEA
Het IEA, het Internationale Energie Agentschap, heeft in het voorjaar van 2011 een schatting gegeven van de huidige aardgasvoorraden.
Anne-Sophie Corbeau, de gas analist van het IEA heeft berekend dat er met het huidige aardgasverbruik nog voor ruim 130 jaar bewezen aardgasreserves in de grond zitten.
De massale aanwezigheid van onconventioneel gas, schaliegas en steenkoolgas, heeft haar echter doen besluiten de schatting van de wereldwijde voorraden te verdubbelen, mede als gevolg van de zeer grote schaliegasvoorraden in Australië, China, India, Indonesië, de VS en Europa. De voorraden aardgas en schaliegas bedragen bij het huidige gebruik ruim 250 jaar.
“De productie van onconventioneel gas in de VS is de afgelopen twee jaar met sprongen omhoog gegaan, zo veel zelfs dat de meest optimistische prognoses nog te laag waren,” zegt Anne-Sophie Corbeau.
Het IEA zegt dat de productie van onconventioneel gas wereldwijd al 12 procent van de totale wereldgasproductie uit maakt.
“Ondanks de onzekerheden die de productie van onconventioneel gas omgeven, zijn veel landen bereid om risico’s te nemen en geld te investeren in de exploratie en productie vanwege de grote (financiële) voordelen op lange termijn,” aldus Corbeau.
In ieder geval wil men in Nederland met proefboringen aantonen of schaliegas in economisch winbare hoeveelheden aanwezig is. Wie de namen Boxtel en Haaren in Brabant noemt weet dat onder die plaatsen behoorlijk grote hoeveelheden schaliegas verwacht worden. De gemeente Boxtel heeft al toestemming gegeven voor een proefboring, maar de laatste tijd duiken er stemmen op die zich afvragen of de gebruikte methode van boren wel veilig is.
De bodem in Brabant en Limburg ziet er in doorsnede ongeveer uit als in onderstaande figuur.
A – Conventioneel aardgas
B – Afsluitende laag/zegel
C – Gasrijk schalie
D – ‘Tight gas’ opgesloten in hard gesteente
E – Olie
F – Geassocieerd aardgas
G – Menthaan in steenkool
Hoe gaat dat boren naar schaliegas nu eigelijk in z’n werk?
De boortoren boort een verticaal gat naar ongeveer 4 km diepte tot in het schaliegesteente. Vervolgens gaat de boor horizontaal verder in het schaliegesteente over een afstand van vele honderden meters tot wel een paar kilometer.
In het boorgat wordt gedurende het boren een speciale buis neergelaten waarvan het uiteinde zich ook horizontaal in het schaliegesteente bevindt.
Bij het fracken wordt een vloeistof onder hoge druk in de schalielaag gepompt waardoor er scheurtjes in het gesteente ontstaan zodat het schaliegas kan ontsnappen. Zodra er gas vrijkomt, komt ook een deel van de geïnjecteerde boorvloeistof uit het boorgat omhoog als afvalstroom. Die vloeistof bestaat uit, volgens Cuadrilla, voor het grootste deel uit water, zand (99,85%) en twee alledaagse chemische stoffen. “Over die chemische stoffen doen we niet geheimzinnig. Glutaraaldehyde wordt gebruikt om het productiewater bacterievrij te houden en polyacrylamide houdt de frackvloeistof soepel”, zegt Hans Weijel van Cuadrilla.
Deze procedure herhaalt zich in verschillende richtingen in de laag schaliegesteente. De boortoren wordt na het boren van de verschillende gaten uiteindelijk vervangen door een ‘weelhead’ die het gas opvangt, scheidt van water en chemicaliën en het verder via een buizenstelsel transporteert naar opslagtanks.
De chemicaliën moeten dan worden verwerkt tot een ongevaarlijke vloeistof.
Boormethode schaliegas
Schematische voorstelling van het winnen van schaliegas
(Klik op de afbeelding voor een vergroting)
Risico’s schaliegaswinning ‘verwaarloosbaar’
Ingenieursbureau Royal Haskoning heeft een onderzoeksrapport dat in opdracht van het Engelse parlement is uitgevoerd naar aanleiding van de booractiviteiten in Engeland door Cuadrilla, vertaald naar de Nederlandse context. Het rapport is op 13 september 2011 beschikbaar gekomen.
De conclusie is dat de bestaande Nederlandse regelgeving robuust genoeg is om de negatieve effecten van het winnen van schaliegas op het milieu te voorkomen. Voorwaarde is dat de beschermingsmaatregelen consequent worden opgevolgd.
De kans op verontreiniging van het grondwater is verwaarloosbaar klein.
Download het rapport Schaliegas in Nederland van Royal Haskoning
Een medewerker van de internationale energiegroep San Leon aan de slag
bij een boorinstallatie voor de winning van schaliegas bij Pincow in Polen
San Leon, waarachter de Amerikaanse investeerders George Soros en Blackrock zitten, maakte in augustus 2011 bekend sectorgenoot Realm over te nemen om de winning van leisteengas in Polen op te voeren.
Verwacht wordt dat Polen binnen enkele jaren de grootste gasproducent binnen de EU is dankzij het schaliegas dat in ruime hoeveelheden in Polen voor komt.
Schaliegas zal Polen onafhankelijk maken voor gasimport uit het buitenland. Rusland is de grootste gasexporteur naar Polen.
Waar zit schaliegas in de grond?
Schaliegas en steenkoolgas in Nederland
(Klik om te vergroten)
Er opent zich een kaart in PDF formaat waarop ingezoomd kan worden
Steenkoolgas in de Achterhoek
Hoe zit dat nu verder in Europa?
Schaliegas in Europa
In onderstaande afbeeldingen zijn enkele Europese landen weergegeven waar schaliegas in de grond zit.
Schaliegas in Duitsland
Schaliegas in Polen
Verleende boorconcessies in Polen
(Klik op de afbeelding om te vergroten)
Schaliegas in het Parijs basin
(Klik op de afbeelding voor een vergroting)
Zoals bekend heeft de Franse regering in augustus 2011 het boren en winnen
van schaliegas in Frankrijk onder druk van de atoomlobby verboden.
Schaliegas in Engeland
En op andere plaatsen in de wereld?
Een overzicht van grote schaliegasvelden wereldwijd
(Klik op de afbeelding voor een vergroting)
Wereldwijde geschatte schaliegas reserves
(klik op de afbeelding om te vergroten)
In China bijvoorbeeld
Schaliegas in China
De schaliegasreserves in China zijn groter dan die in de VS.
Schaliegaskaart VS
(Klik op de afbeelding voor een vergroting)
De VS was tot voor 2 jaar één van de grootste importeurs van aardgas.
Het schaliesgas heeft voor een ommekeer gezorgd. In plaats van een importeur
is de VS een gasexporteur geworden.
Met name het Marcellus veld in Pennsylvania, het grootste schaliegasveld in het
noord oosten van de VS, voorziet een groot deel van de oostkust van de VS van gas.
De winning van schaliegas in de VS heeft er inmiddels voor gezorgd dat de prijs van aardgas de stijging van de olieprijzen niet meer volgt.
In onderstaande grafiek is deze trend in de afgelopen twee jaar zichtbaar.
Olie- en aardgas prijzen in de afgelopen vijf jaar
(klik op de grafiek om te vergroten)
In april 2011 zei de Engelse directeur van Shell Engeland dat er zoveel schaliegas in de grond zit om de hele wereld voor meer dan 200 jaar van energie te voorzien. Bij deze schatting is rekening gehouden met de bevolkingsgroei.
Deze schatting komt overeen met de schattingen van het IEA.
Het IEA schat dat over ongeveer 20 jaar schaliegas in de VS voor bijna 50 procent in de gasproductie zal voorzien.
De productie van schaliegas in de VS tot 2035
Dat de milieu- en veiligheidsvoorschriften in de VS niet altijd gevolgd worden is de oorzaak van veel onbegrip elders, bijvoorbeeld in Europa.
In de EU zijn de milieu- en veiligheidseisen vele malen strenger dan in de VS.
In een land als Polen bijvoorbeeld komen, ondanks de tientallen verleende concessies, nergens toestanden voor zoals we in de VS hebben gezien.
Het Jonah schaliegasveld van 32 vierkante miles in Wyoming, Rocky Mountains,
is met een voorraad schaliegas van ruim 8.000 miljard m³ ook geen kleintje.
(Klik op de afbeelding voor een vergroting)
Schaliegas in Alaska
De gekleurde lijnen geven de grenzen van de gebieden aan waar
schaliegas en schalie olie zich bevinden
De grijze stippen geven de plaatsen van proefboringen aan
(Klik op de figuur om te vergroten)
Hoeveel technisch winbaar schaliegas zit er nu in de landen in de grond?
In onderstaande tabel van het Internationale Energie Agentschap, IEA, wordt per land aangegeven wat er aan schaliegas te verwachten is.
Nieuwe fracking-technologieën in de Verenigde Staten
Het Agentschap NL van het ministerie van Economische Zaken, Landbouw en Innovatie heeft een rapport gemaakt over nieuwe fracking technieken die in de VS worden uitgevonden en toegepast.
Samenvatting van het rapport
Schaliegaswinning is booming business in Amerika. Op dit moment wordt 23% van het natuurlijke gas gewonnen uit schaliegasvelden. Dit percentage zal naar verwachting van de U.S. Energy Information Administration stijgen naar 49% in 2035. Aan de productie van schaliegas zit een aantal mindere kanten, zoals het grote watergebruik, het mogelijk veroorzaken van aardbevingen, de omgevingsimpact en het affakkelen. De technologische ontwikkelingen staan niet stil. In dit artikel worden verschillende technologische oplossingen besproken voor de uitdagingen van de schaliegasindustrie. Het gaat om oplossingen die al voorhanden of nog in ontwikkeling zijn. Verscheidene daarvan leveren zowel bedrijfswinst als milieuwinst op.
Het rapport is hier te downloaden
De NOGEPA
De NOGEPA is de Netherlands Oil and Gas Exploration and Production Association.
De NOGEPA heeft ruim een jaar geleden een rapport geschreven waarin een toelichting op het boren en fracken in onconventionele gasreservoirs wordt geschreven.
In het rapport wordt duidelijk gemaakt dat boren en fracken in onconventionele gasreservoirs verantwoord kan worden uitgevoerd, waarbij de veiligheid van mensen en de bescherming van het milieu kunnen worden gegarandeerd.
Het rapport biedt tevens een technische achtergrond voor het proces van hydraulisch fracken dat wordt gebruikt om olie- en gaswinning uit ondergronds gesteente te stimuleren.
Nieuwste versie van 7 maart 2013: