Vurdering av miljørisiko knyttet til lagring av CO2 i undergrunnen på Sleipner og Snøhvit

Transkript

1 Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 1 av 21

2 Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 2 av 21

3 Innhold 1 Innledning ECO II rapporten presentasjon av hovedfunn Vurdering av Sleipner CO 2 lagring Vurdering av Snøhvit CO 2 lagring Lekkasjer av andre substanser Konklusjon Referanser Appendix Appendix A Risikovurdering knyttet til CO2-lagring på Sleipnerfeltet Lekkasje rater gjennom pluggede letebrønner i lagringsformasjonen Lekkasje gjennom eksisterende forkastninger/svakheter i kappebergarten Oppsprekking som følge av opptrykking av reservoaret Risikovurdering knyttet til CO 2 -lagring på Snøhvitfelt Appendix B Report on environmental risks associated to CO2 storage at Sleipner ; WP5; lead beneficiary no 16 (DNVGL) Deliverable Number D5.1: Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 3 av 21

4 1 Innledning I forbindelse med implementering av EU direktiv for lagring av CO 2 i forurensningsforskriften del 7A kapittel 35, har Miljødirektoratet pålagt Sleipner og Snøhvit å søke om tillatelse til lagring av CO2 i varsel fra Miljødirektoratet pr. brev 29.mai 2015 ref. 2013/4083. Sleipner og Snøhvit har eksisterende infrastruktur for lagring av CO 2 og har i en årrekke utført fangst, injeksjon og lagring av CO 2 fra gassproduksjon fra feltene. På Sleipner skjer fangst og injeksjon av CO2 offshore, mens på Snøhvit skjer fangst på land og CO 2 blir deretter transportert via rørledning ut til bunnrammer på feltet for injeksjon i dedikerte brønner. Statoil leverte søknad om videreføring av lagring av CO2 fra produsert naturgass fra Sleipner og Snøhvit 5 okt. 2015, vår ref. AU-DPN-SDG (Sleipner) og AU-SNO (Snøhvit). Det ble i søknaden forespeilet en ettersendelse av miljørisikobetraktninger vedrørende lagringen. Denne rapporten er ment som underlag til en slik oversendelse. Det ble gjennomført en fullstendig miljørisiko vurdering av Sleipner CO 2 lagring i forbindelse med ECO II programmet (Ref.1). Vurderingen er gjennomført i tråd med retningslinjene utviklet i ECO II (Ref. 2) og ansees som dekkende for problemstillingen. Statoil vil i dette dokumentet gjengi hovedresultatene fra rapporten samt vurderer gyldighetene i antagelsene benyttet i vurderingen. Videre er resultatene fra ECO II arbeidet overført til scenarioene som er identifisert på snøhvit. 2 ECO II rapporten presentasjon av hovedfunn I det følgende kapittelet vil vi gjennomgå hovedresultatene fra ECOII prosjektet. Identifisering av lekkasje veier ble gjennomført basert på seismikk data og brønnplasseringer på Sleipner. Totalt 16 potensielle lekkasjescenarioer (leak features/chimneys) ble identifisert og gjennom en «verste tilfelle tilnærming» mht. rater og samtidige hendelser ble ett overordnet influens område av multiple CO 2 utslipp definert. Et mer realistisk scenario hvor en hendelse med lekkasje ble også definert. Dette for å bedre forstå skalering av hendelsespotensialet. Selve miljørisikovurderingen av potensielle hendelser ble gjennomført iht. seks stegs metodikken beskrevet i figur samle inn data for å etablere EBSA (ecological and biological significant areas) 2. identifisere overlapp mellom «plume» og viktige biologiske ressurser 3. Definere sårbarheten og hvor signifikant påvirkningen vil være 4. vurdere konsekvenser, etablere konsekvensmatrise 5. estimere lekkasjeveier og scenario 6. Gjennomføre risikovurderingen, etablere risikomatrise. Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 4 av 21

5 Figur 1. Stegvis gjennomføring av miljørisikovurdering av lagringsområder for CO 2 En gjennomgang av tilgjengelig databaser og eksisterende kompetanse mht. utbredelsesområder identifiserte 9 biologiske ressurser i det generelle området iht. EBSA metoden. Men hvor det kun var to som hadde overlapp med området som skulle vurderes. Bivalven Tellimya tenella (DD i rødlista) samt Kuskjell Arctica Islandica (NT i rødlista) ble definert som å kunne bli berørt av en eventuell hendelse. Lekkasjescenarioet benyttet i ECO II studien for å modellere en «plume» var svært konservativt. En hendelse med rate 100 tonn/dag fra krater med 50 m i diameter og ingen strøm i vannet slik at CO 2 vil ha maksimal effekt langs bunn. Modelleringen viste at området som vill ha en ph endring større en toleransen var i størrelsesorden 50 m fra hendelsen, Se figur 2. Vurderingen av effekter er nærmere omtalt i vedlagte rapport (Ref 1.), men i hovedsak kan figur 2 belyse tankegodset bak effektvurderingene. Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 5 av 21

6 Figur 2. Endring i ph og medfølgende antatt effekt på bentiske biologi. Konsekvensene er definert som produkt av den biologiske ressursens miljøverdi og graden av påvirkning. I tabell 1 blir de utvalgte biologiske ressursene definert i konsekvensmatrisen Tabell 1. Konsekvensvurdering av T. tenella og A. Islandica En gjennomgang av de identifiserte hendelsene resulterte i at kun en gjensto som mulig, den er definert som chimney 77 og de biologiske ressursene ble vurdert i forhold til hendelsen og kategorisert. se tabell 2 for risikokategorisering Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 6 av 21

7 Tabell 2. Risikomatrise med innplassering av de identifiserte risiko elementene. Overordnet konklusjon fra ECO II sier at miljøkonsekvensene assosiert med undergrunnslagring av CO2 sannsynligvis er små, men en oppsummering av alle eventualiteter tilsier at en lekkasje er mulig. Miljørisiko definert som produkt av konsekvens og sannsynlighet er dog så lav at selv med et stort antall lagringsområder i europeiske offshore områder så vil risikoen være akseptabel. 3 Vurdering av Sleipner CO 2 lagring Statoil anser det som unødvendig å gjennomføre en ny miljørisikovurdering med tanke på at det allerede foreligger en for Sleipner. En gjennomgang av området og de biologiske ressursene har ikke medført en endring i EBSA. Statoil har gjennomført en revurdering av lekkasjescenarioene definert i ECOII (Appendix A) dette for å verifisere at det ikke har skjedd endringer siden rapporten ble utgitt. Konklusjonen fra denne gjennomgang er at vi anser ECOII for å være svært konservativ og fullstendig dekkende for fremtidige scenarioer. Det er gamle brønner som vil være det mest sannsynlige scenario for en lekkasjehendelse og da med en rate mellom 0,1 og 100 tonn per år. Til sammenlikning så la miljørisikovurderingene i ECOII rapporten til grunn en lekkasjerate på 100 tonn per dag. Vi anser derfor ECO II rapporten som dekkende for søknaden. 4 Vurdering av Snøhvit CO 2 lagring Snøhvit var ikke en del av arbeidet i ECOII prosjektet, men vi har valgt å benytte samme tilnærming. De fleste av hovedkonklusjonene i ECO II prosjektet kan videreføres til Snøhvit lagringsområde. I appendix A vises resultatene fra en gjennomgang av mulige lekkasjehendelser på Snøhvit CO 2 lagring. Her går det frem at det ikke er mulig å ha oppsprekking til havbunnen da CO2 lagres under selve reservoaret og det er svært lav sannsynlighet for migrasjon horisontalt. I følge denne gjennomgangen gjenstår bare hendelser knyttet til selve injeksjonsbrønnene etter plugging. Dvs. i området rundt bunnramme F og G på snøhvit feltet, figur 3. Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 7 av 21

8 Statoil har basert på det gjennomført en forenklet miljørisikovurdering knyttet til det definerte influensområdet. Figur 3. F og G bunnramme med tilhørende infrastruktur på Snøhvitfelt Lekkasjeraten antas å være den samme for Snøhvit hendelsene som for Sleipner, det vil si at «verste tenkelige» scenario er ett utslipp på 100 tonn per år. Den antatte effekten ved en slik hendelse tilsier ifølge ECOII sine anslag ett effektområde mindre enn 50 m radius fra utslippet. Biologiske ressurser i Snøhvit området er godt kjent. Hele Tromsøflaket er ett energirikt havområdet med stor produksjon. Det er ingen kjente gyteområder i nærområdet til snøhvit, men det er definert flere sårbare naturtyper på Tromsøflaket. Rundt Snøhvit bunnramme F og G er disse kartlagt ved hjelp av visuelle kartlegginger (ROV) samt akustisk kartlegging. Basert på det relativt beskjedne området som potensielt blir berørt har vi valgt å gå nærmere inn på biotopen svampsamfunn. Dette er ett svært utbredt habitat på Tromsøflaket og som også er tilstede på Snøhvit feltet. Svampsamfunnene er kartlagt og utbredelse av biotopen er estimert i forbindelse med planleggingen av den nye injeksjonsbrønnen på bunnramme G samt nye boreoperasjoner på bunnramme F kart, se figur 4 og 5. Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 8 av 21

9 Figur 4. Svampsamfunn i lav medium og høy tetthet rundt bunnramme F, dagens CO 2 injeksjonsbrønn. Ref. 3. Det blå området indikerer sediment påvirket av utslipp fra boreaktiviteten Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 9 av 21

10 Figur 5. Svampsamfunn i kategoriene lav medium og høy tetthet på bunnramme G, fremtidig CO 2 injeksjonsbrønn. G- rammen er plassert i senter av kartet Som det fremgår av figurene er det lite svamp i de umiddelbare nærområdene til bunnramme F, men litt mer forekomster rundt bunnramme G. Om den lave tilstedeværelsen i nærområdet til bunnramme F skyldes at området er påvirket av installasjonsarbeid eller om det i utgangspunktet var lavere tetthet er uvisst. Men pga. utslipp fra boreoperasjonen og annet installasjonsarbeid så vil området rundt bunnrammer ha en endret habitattype som følge av vår virksomhet. I ett lengre perspektiv så vil bunnrammene fjernes etter produksjon mens rester fra boreoperasjoner (borekaks og sement) samt stein og pukk fra annet installasjonsarbeid vil ligge igjen. Det vil si hardbunnsubstrat som i dette området vil være mindre egnet substrat til bløttbunns svampsamfunn. Det foreligger ikke data fra vitenskapen mht. svampsamfunns sårbarhet mht. endret ph i forhold til generell marinbiologi. Men vi antar at svamp som organisme ikke vil ha en vesentlig annen toleranse enn de mest sensitive artene som er lagt til grunn i vurderingene i ECOII programmet. En enkel overlappsanalyse tilsier at det er svært liten sannsynlighet for at en lekkasje fra plugget injeksjonsbrønn på Snøhvit vil medføre en vesentlig miljøskade. Årsaken til dette er det svært begrensede påvirkningsområdet en lekkasje vil ha på havbunnen. Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 10 av 21

11 Tabell 3. Risikomatrise med innplassering av identifiserte risikoelementer. 5 Lekkasjer av andre substanser Det er ifra Miljødirektoratet etterspurt en vurdering av eventuelle urenheter tilstede i injeksjonsstrømmen samt potensielle substanser som er dannet under lagringen. Statoil har etter beste evne prøvd å identifisere, samt kvantifisere eventuelle substanser. Det er knyttet stor usikkerhet både til hvilke substanser og mengder av disse, men Statoil konkluderer med at eventuelle andre substanser vil være tilstede i svært lave konsentrasjoner og effektmessig utgjøre et vesentlig mindre potensiale enn selve CO 2 lekkasjen. Statoil anser ikke dette for å være relevant mht. potensielle lekkasjer til sjøbunnen, men anerkjenner at dette kan være problemstillinger knyttet til lagring andre steder, for eksempel i områder med fare for lekkasjer til bebyggelse. 6 Konklusjon Statoil viser til den overordnede konklusjonen fra ECOII og anser miljørisikoen ved lagring av CO 2 ved Sleipner og Snøhvit som ubetydelig basert på sannsynligheten for hendelser og eventuell miljøskade. Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 11 av 21

12 7 Referanser Ref 1. Deliverable Number D5.1: Report on environmental risks associated to CO2 storage at Sleipner ; WP5; lead beneficiary no 16 (DNVGL) Ref 2. Deliverable Number D14.1: Best Practice Guidance for Environmental Risk Assessment for offshore CO2 geological storage; WP14; lead beneficiary no 16 (DNVGL) Ref 3. Environmental impact assessment seabed at Snøhvit F & appraisal, , DNVGL. Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 12 av 21

13 8 Appendix Arbeidet presentert i dette vedlegget er utarbeidet av undergrunnsmiljøet i Sleipner og Snøhvit lisensene. 8.1 Appendix A Risikovurdering knyttet til CO2-lagring på Sleipnerfeltet Lekkasje rater gjennom pluggede letebrønner i lagringsformasjonen Ett nylig eksempel kan belyse hvilke lekkasjerater man kan forvente, i 2015 ble det oppdaget en lekkasje av grunn gass (metan) fra en plugget letebrønn under pluggeoperasjonen, (15/9 D-1H). Lekkasjeraten ble målt til 3,3L/min ved havbunnsbetingelser, som i tilfelle CO2 ville tilsvart 30 tonn/år. Av tidligere publiserte arbeider vil vi vise til Pawar et al. hvor det i seksjonen om brønnintegritet står følgende: Measured permeability values for the wellbore environment are quite rare. Crow et al. (2010), Gasda et al. (2011) and Hawkes and Gardner (2013) provide direct measures of the permeability of an approximately 3-m section of the annulus outside the casing. Measured values for wells were generally low (from 0.01 to 5mD). Dette tilsvarer for en 20 grunn sementplugg på Sleipner en lekkasjerate i området tonn/år, noe som stemmer med vår observasjon. Status for pluggede brønner i Sleipnerområdet er at sementering er verifisert ved retur av fluider i annulus, men sementen blir ikke logget. Statoil vil derfor anslå at potensiell lekkasjerate ved en slik hendelse vil ligge mellom 0,1 til 100 tonn per år Lekkasje gjennom eksisterende forkastninger/svakheter i kappebergarten Det er ingen observerte forkastninger som strekker seg ned til Utsira Fm. Av andre geologiske svakheter har følgende blitt vurdert: Sandinjeksjoner: vi har ingen observerte sandinjeksjoner over Utsira i området, men vi kan ikke utelukke at det eksisterer. «Chimneys»: migrasjon av gass oppover, gjennom åpen kommunikasjonsvei over geologisk tid. Det er sannsynlig at det har eksistert chimneys over Utsira Fm. tidligere, og at det i dag eksisterer nær havbunnen gjennom leire. Når kappebergarten over geologisk tid kompakterer og blir til skifer, kan chimneyene lukke seg helt eller delvis. Fra ECO2 best practice CO2 storage, side 34: The strong dilution and quick dispersion of the CO2 and ph anomalies in the water column become even more evident in more realistic leakage scenarios, where only 20 tons of CO2 per year are released (Figure 4-8). Such leakage rates are equivalent to those observed at leaky abandoned wells in the Sleipner area (Vielstädte et al., revised (ref /15/) or at natural methane seeps, such as Tommeliten in the North Sea, which is underlain by a seismic chimney structure (Schneider von Deimling et al., 2011 (ref /16/). Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 13 av 21

14 Den andre lekkasjeraten som er nevnt i samme rapport (~100t/dag) er ikke fundert i observasjoner, men baserer seg på 200 års injeksjon og en modell der chimneyene er høy gitt permeabilitet på. Siden dette arbeidet hverken er fundert i reelle observasjoner, eller gir en god begrunnelse for antagelsene som er brukt velger vi å ikke vektlegge dette. Merk at chimney-strukturer i sørlige nordsjø (Tommeliten, Ekofisk ++) er svært tydelige på seismikk, og at det har migrert store mengder hydrokarboner gjennom dem i geologisk tid. Dersom det eksisterer chimneyer i kappebergarten over Utsira Fm. vil det i tillegg ta svært lang tid før CO2 når havbunnen gjennom dem. Konklusjon: Vi mener lekkasje gjennom plugga brønner har større sannsynlighet enn lekkasje gjennom geologiske svakheter, for samme lekkasjerate. Som en forenkling kan samme effektvurdering legges til grunn for begge scenarier Oppsprekking som følge av opptrykking av reservoaret Denne er tatt med fordi dette er den største risikoen med injeksjon generelt. På grunn av lavt injeksjonstrykk er det ikke mulig å sprekke opp fra Utsira-reservoaret på Sleipner, samlet risiko skal derfor være null etter risikoreduserende tiltak. Dersom CO2 skulle migrere oppover gjennom svakheter i kappebergarten, er det teoretisk mulig at sprekketrykket blir overskredet, men dette er i så fall inkludert under punktet for lekkasje gjennom eksisterende forkastninger/svakheter i kappebergarten. Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 14 av 21

15 Definisjon av sannsynligheter Kvalitativ beskrivelse Størrelsesorden sannsynlighet Basis Svært høy Forventet Høy 0.1 Ikke forventet, men likevel et sannsynlig utfall. Moderat 0.01 Små tilfeldigheter skal til for at dette skjer. Skjer jevnlig andre steder Noe direkte sammenlignbart har skjedd andre steder. Svært Har skjedd andre steder, som er bare delvis sammenlignbare. Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 15 av 21

16 Risiko i injeksjonsperioden: Risikoelement Mulig scenario Sannsynlighet Konsekvens Risikoreduserende tiltak Risiko Kommentarer Migrasjon av CO2 utenfor den opprinnelig planlagte lagringsformasjonen Seismisk monitorering Kappebergarten er 800 meter tykk. Dette punktet omhandler migrasjon inn i den nederste delen. Migrasjon av CO2 til Seismisk monitorering brønner i eller i umiddelbar nærhet til lageret Lekkasje til atmosfæren og/eller vannsøylen Lekkasje gjennom eksisterende Svært Seismisk monitorering Ingen signifikante forkastninger er observert eller forventet i kappebergarten. forkastninger/svakheter i kappebergarten Oppsprekking som følge av opptrykking av reservoaret Svært lav Seismisk monitorering Svært liten opptrykking av reservoaret. Brønnhodetrykket har vert svært stabilt i injeksjonsperioden. Lekkasjer gjennom Svært Brønner blir plugget over pluggede letebrønner i lagringsformasjonen Utsira Fm. Lekkasje gjennom brønner som leder opp mot Sleipner A Svært lav Brønner blir plugget over Utsira Fm. Ikke kontakt mellom brønn og reservoar med unntak av A-16 og A-28 (A-28 er perforert i underkant av reservoaret). Lekkasje til atmosfæren fra amin fangstprosessen Moderat Forebyggende vedlikeholds program Volum beskrevet i måleprogram og overvåkningsplan Feilmåling av mengde Feil ved mengdemåler Moderat Fiskale rutiner, Forebyggende injisert og ventilert CO2 vedlikeholds program Feil i analyse av injiserte CO2-strømmen Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 16 av 21

17 Risiko etter injeksjonsperioden, inntil 50 år etter endt injeksjon: Risikoelement Mulig scenario Sannsynlighet Konsekve Risikoreduserende Samlet Kommentarer nser tiltak risiko Migrasjon av CO2 utenfor den opprinnelig planlagte lagringsformasjonen Kappebergarten er 800 meter tykk. Dette punktet omhandler migrasjon inn i den nederste delen av denne. Migrasjon av CO2 til brønner i eller i umiddelbar nærhet til lageret Lekkasje til atmosfæren og/eller vannsøylen Lekkasje gjennom eksisterende forkastninger/svakhet Svært Ingen signifikante forkastninger er observert eller forventet i kappebergarten. er i kappebergarten Lekkasjer gjennom Brønner blir plugget pluggede letebrønner i lagringsformasjonen over Utsira Fm. Lekkasje gjennom brønner som leder opp til Sleipner A Svært Brønner blir plugget over Utsira Fm. Svært Ikke kontakt mellom brønn og reservoar med unntak av A-16 og A-28 (A-28 er perforert i underkant av reservoaret). Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 17 av 21

18 8.1.4 Risikovurdering knyttet til CO 2 -lagring på Snøhvitfelt Tabell: Risiko i injeksjonsperioden Risikoelement Horisontal migrasjon av CO 2 utenfor den opprinnelig planlagte lagringsformasjonen Migrasjon av CO 2 til brønner i eller i umiddelbar nærhet til lageret Lekkasje til atmosfæren og/eller vannsøylen Lekkasje til atmosfæren eller vannsøylen fra rørtransport mellom fangstanlegget og lageret Mulig scenario Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 18 av 21 Sannsynlighet Konsekvens er Risikoredusere nde tiltak Samlet risiko Tidligere formasjon Svært lav Seismisk Nåværende formasjon Svært lav monitorering Fremtidig formasjon Svært lav Produksjon av injisert CO 2 Lekkasje gjennom eksisterende forkastninger/svakheter i kappebergarten Lekkasje gjennom framtidige endringer i kappebergarten/formasjonen Lekkasjer gjennom brønnplugger i lagringsformasjonen Lekkasje til havbunnen via ringrom i gamle brønner Hull i CO2 rørledningen pga. Korrosjon Svært lav Svært lav Brønn overvåking og kjemikal injeksjon(tracer) Unngå sprekker i formasjon Seismisk monitorering Unngå sprekker i formasjon Brønnovervåking i CO 2 brønn Utbedre lekkasje Kommentar Kappebergarten er 2450 meter tykk Daglig monitorering Depleter reservoar sikrer at CO 2 holder seg i reservoar området Ingen endringer er forventet CO 2 blandes seg med gass som er under trykk reduksjon Ingen gamle brønner Inspeksjon av rørledning årlig og trykkovervåking om det er trykk foranding

19 Aktuelt Feilmåling av mengde injisert og ventilert CO 2 Feil ved mengdemåler CO2 injeksjon 24-FE-1034 Fiskal måling/lab kalibrering brønn/reservoar har mer kapasitet for å håndtere injeksjon Feil på prøvetaking injiserte CO 2- strømmen Feil i stempelsylinder 22AP1075A Prøvetaking ihht ISO 10715:1997 Prøven tas R Manuell prøvetaking Hammerfest LNG lab akkreditert. Analysen Feil i analyser av innholdet i den injiserte CO 2-strømmen Feil i anleggets laboratorieprosedyrer Analyse ihht ASTM D skal utføres i henhold til anleggets laboratorieprosedyrer H-15 Multimetode på Mikro GC. Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 19 av 21

20 Tabell: Risiko etter injeksjonsperioden, inntil 50 år etter endt injeksjon Risikoelement Mulig scenario Sannsynlighet Konsekvenser Risikoredusere Samlet nde tiltak risiko Horisontal migrasjon av CO 2 CO 2 utenfor den opprinnelig planlagte lagringsformasjonen Svært lav Migrasjon av CO 2 til brønner i eller i umiddelbar nærhet til lageret Svært lav Reservoarer blir Lekkasje gjennom forlatt med lavt eksisterende trykk, forkastninger/svakheter i kappebergarten Lekkasje til atmosfæren og/eller kappebergarten holder væsker vannsøylen innesluttet Lekkasjer gjennom Brønner blir brønnplugger i plugget over lagringsformasjonen Stø formasjon Kommentar Kappebergarten er 2450 meter tykk Reservoar blir forlatt med lavt trykk Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 20 av 21

21 8.2 Appendix B Report on environmental risks associated to CO2 storage at Sleipner ; WP5; lead beneficiary no 16 (DNVGL) Deliverable Number D5.1: Gradering: Open Status: Final Utløpsdato: Side 21 av 21