Vurdering av effekter på tobis ved eventuell utblåsning fra avgrensningsbrønn Tune Statfjord

Transkript

1 Vurdering av effekter på tobis ved eventuell utblåsning fra avgrensningsbrønn Tune Statfjord Statoil ASA Rapportnr.: , Rev. 00 Dokumentnr.: 113I1BUN-2 Dato:

2

3 Innholdsfortegnelse 1 INTRODUKSJON EFFEKTER PÅ TOBIS I VANNSØYLEN TAPSANDELER I LARVEDRIFTSPERIODEN EFFEKTER PÅ TOBIS I BUNNSEDIMENT EFFEKT AV GASSUTBLÅSNING KONKLUSJON REFERANSER Appendix A Tillegg vannsøylekonsentrasjoner DNV GL Rapportnr , Rev Page ii

4 1 INTRODUKSJON DNV GL har på oppdrag fra Statoil gjort en vurdering av mulige effekter på tobis ved en utblåsning fra letebrønn Tune på Vikingbanken. Vurderingene er gjort med grunnlag i modelleringer med SINTEFs OSCAR modell (versjon 7.0.1) av både vansøylekonsentrasjoner i området over tobisgytefeltene, oljekonsentrasjoner i sedimentet i gyteområdene samt biologiske eksponeringsberegninger på larver i larvedriftsperioden. I denne analysen ble det benyttet partikler til å representere oljedriften og 10 minutters tidssteg inkludert i 30 minutters outputintervaller. Dette for å oppnå best mulig oppløsning i analysene. Det ble benyttet oppdaterte strøm- og vinddata fra 2010 med 4x4 km daglig middelverdi på strøm (fra SVIM arkivet) og 10x10 km tilhørende vind (fra Norsk Dypvannsprogram) for hver tredje time i perioden. Egg i sanden Klekking Spredt larvefordeling Konsentrasjon av larver Bunnslåing Beitesesong Vintersesong Gyting Januar Februar Mars April Mai Juni Juli August September Oktober November Desember Ettåringer To- og eldre Nullåringer Ett- og eldre Figur 1 Skjematisk oversikt over adferd av tobis gjennom et år (fra Johnsen og Tenningen, 2010). Valg av utblåsningsscenario ble basert på et sjøbunnsutslipp fra brønn Tune med en utblåsningsrate på 330 Sm 3 /d i 14 dager med Huldra-kondensat (Statoil, 2017). Følgetid for utslippet er satt til 10 dager slik at total simuleringstid for et utslipp blir 24 dager. Det er også foretatt simuleringer med langt høyere utblåsningsrate og varighet for sensitivitetsvurderinger. Alle simuleringer har startdato den første i hver måned, og valgt simuleringsår er Utslippslokasjon samt avgrenset gytefelt for tobis på Vikingbanken i Nordsjøen er vist i Figur 2. Figur 2 Beliggenhet av tobis gytefelt på Vikingbanken, samt utslippslokasjon for Tune. Kilde: Ottersen m. fl DNV GL Rapportnr , Rev Page 1

5 2 EFFEKTER PÅ TOBIS I VANNSØYLEN Hovedklekking av egg skjer i mars, og tobislarvene er pelagiske fram til omkring juni-juli. Da er de konsentrert over sjøbunnen og bunnslår seg for å gå over til tobis-karakteristisk atferd ved å grave seg ned i sand på natta og beite i tette stimer på dagen (Ottersen m. fl., 2010). Da disse larvene befinner seg konsentrert over sjøbunnen på gytefeltet i bunnslåingsperioden, er det derfor viktig å se på oljekonsentrasjoner og fordeling i vannsøylen i evalueringen av mulige effekter. Det er lagt til grunn en nedre effektgrense på 58 pbb (mg/l) THC i vannsøylen som antas å kunne gi akutte effekter på fiskelarver i tidlig stadie. Det er ikke funnet egne studier som gir spesifikke grenseverdier for tobislarver, og det kan generelt antas at voksen tobis har en høyere effektgrense enn dette. Effektgrensen er beregnet av Nilsen m. fl. (2006) som en grense for akutt dødelighet (LC5) for naturlig dispergert olje i sårbare arter, representert ved fiskelarver og legges nå til grunn i arbeidet med ny miljørisikometodikk (ERA Acute, under utarbeidelse). Grenseverdien er ekstrahert fra en arts sensitivitets fordelingskurve (SSD) basert på data kompilert av National Research Council of the National Academies (2005), og benytter en medianverdi (LC50) = 193 ppb THC, effektgrense (OC%) = 58 ppb THC og et standardavvik (SD) på SSD inneholder 24 ulike LC50 datapunkter fra laboratoriumeksperimenter med ulike marine organismer eksponert for dispergert råolje. Figur 3 viser tidsmidlede maksimale THC konsentrasjoner i vannsøylen etter endt utslipp (330 Sm 3 /d i 14 dager) for hver av de 12 simuleringene som er modellert (én for hver måned). Konsentrasjonene som er beregnet innenfor tobis-gytefeltene er generelt lave som følge av den lave utblåsningsraten, og maksimale tidsmidlede konsentrasjoner ligger i hovedsak under effektgrensen på 58 ppb (mg/l). Det er noe variasjon i spredning fra simulering til simulering (måned til måned) avhengig av hvor og hvordan vind, bølger og strøm har påvirket utslippet i de ulike simuleringene. Det bemerkes at olje i vannsøylen først har vært på overflaten og er derfor et resultat av natulig nedblanding av overflateolje. Større områder rundt gytefeltene har konsentrasjoner mellom 1-50 ppb og et visst vannvolum over gytefeltene er kontaminert med konsentrasjoner over 10 ppb (mg/l), men selv dette volumet er svært begrenset (se appendix A). Januar Februar DNV GL Rapportnr , Rev Page 2

6 Mars April Mai Juni Juli August DNV GL Rapportnr , Rev Page 3

7 September Oktober November Desember Figur 3 Beregnet maksimal THC i vannsøylen ved endt utslipp (døgn 14) for OSCAR simuleringer den første i hver måned (330 m 3 /d). Et plott av maksimale THC konsentrasjoner i vannsøylen fra simuleringen med start 1. juni er vist i Figur 4. Figuren viser THC over tid for et punkt 1 km øst av utslippslokasjonen (representativ for nærområdet til utslippslokasjonen), og viser stort sett konsentrasjoner rundt 10 ppb i perioden som utslippet varer, med en liten topp på ca. 75 ppb i en kort periode rundt dag 11. Variasjonene kommer av ulik grad av nedblanding og spredning som følge av vind, bølge og strømforhold. DNV GL Rapportnr , Rev Page 4

8 Figur 4 Tidsplott av maksimal THC i vannsøylen i en posisjon 1 km øst av utslippslokasjonen på Tune. Fra simulering med start 1. juni. Tilsvarende konsentrasjoner sør i tobisområde 2 og tobisområde 1 er vist i Figur 5 og Figur 6, og viser korte perioder med konsentrasjoner opp mot hhv. 18 og 14 ppb samt lange perioder uten kontaminering eller med svært lave THC verdier (< 4 ppb). Figur 5 Tidsplott av maksimal THC i vannsøylen sør i tobis gytefelt 2 (se Figur 2). Fra simulering med start 1. juni. DNV GL Rapportnr , Rev Page 5

9 Figur 6 Tidsplott av maksimal THC i vannsøylen sør i tobis gytefelt 1 (se Figur 2). Fra simulering med start 1. juni. De høyeste vannsøylekonsentrasjonene er som regel alltid å finne i de øverste vannlagene. Figur 7 viser eksempel på et vertikalsnitt av THC konsentrasjoner i vannsøylen etter endt simulering (etter 14 dager) for simuleringen med startdato 1. juni. Simuleringen er presentert med økt detaljering av vertikalfordeling av vannsøylekonsentrasjoner og viser at de høyeste kosentrasjonene er i de øverste 12 meter av vannkolonnen. Figur 7 Vertikalsnitt av THC i vannsøylen etter endt simulering (etter 14 dager) for simuleringen med start 1. juni. Brønnlokasjon er market med x i kartet. DNV GL Rapportnr , Rev Page 6

10 Kontaminert vannvolum innenfor tobisens gytefelt på Vikingbanken er også beregnet for simuleringen med startdato 1. april, og er vist i Figur 8 for utblåsningsraten på 330 m 3 /d. Figuren viser også beregninger gjort for høyere utblåsningsrater, hhv Sm 3 /d, 2000 Sm 3 /d, 3000 Sm 3 /d, 5000 Sm 3 /d og 8000 Sm 3 /d. Resultatene viser at utblåsningsratene må opp i ca m 3 /d for å kontaminere mer enn 1 % av tobisområdet med THC verdier over effektgrensen (58 ppb), og selv de høyeste ratene gir et begrenset effektområde på inntil 1.5 km 3 (6.5 % av vannvolumet i gyteområdet). En utblåsningsrate på 2000 m 3 /d i 14 dager gir et effektområde på inntil 2 % av det samlede vannvolum (ca. 23 km 3 ) innenfor gyteområdene på Vikingbanken. Figur 8 Beregnet andel kontaminert vannvolum (THC > 58 ppb) over Tobis gytefelt i simuleringen med oppstart 1. april for ulike utblåsningsrater fra 330 Sm 3 /d til 8000 Sm 3 /d. Basert på gjeldende utblåsningsrate på 330 m 3 /d så konkluderes det med at denne raten er for lav til å gi akutte effekter i vannsøylen for tobislarver i området over gytefeltet på Vikingbanken, og skadepotensialet fra en slik utblåsning er dermed marginal. Selv om en eventuell utblåsning skulle vare i maksimalt 70 dager vil ikke konsentrasjonene av THC overstige effektgrensen (se Figur 10). Ved subsea dispergering vil oljedråpene bli mindre, og oppdriften i plumen reduseres. Dette vil igjen føre til mer nedblanding av olje i vannmassene. Det er gjennomført modelleringer med subsea dispergering i OSCAR for simuleringer med oppstart 1. april, 1. mai og 1. Juni. Figur 9 viser en svært begrenset økning i kontaminert vannvolum over effektgrense (inntil 2 % av vannvolum over gyteområdet tilsvarende en modellberegningsrute i OSCAR). Tilsvarende gjelder for en 70 dagers utblåsningsvarighet (modellert med oppstart 1. april), vist i Figur 10. DNV GL Rapportnr , Rev Page 7

11 Figur 9 Beregnet andel kontaminert vannvolum (THC > 58 ppb) over tobis-gytefelt med og uten dispergering for simuleringene med start 1. april, 1. mai og 1. juni. Figur 10 Beregnet andel kontaminert vannvolum (THC > 58 ppb) over tobis-gytefelt med og uten dispergering for simuleringen med start 1. april, og med 70 dagers varighet. DNV GL Rapportnr , Rev Page 8

12 3 TAPSANDELER I LARVEDRIFTSPERIODEN Metoden som benyttes for å vurdere potensiell skade av gyteprodukter (fiskeegg og larver) i OSCAR innebefatter beregninger av opptak av oljekomponenter i larvene som en følge av eksponering av vannløselige oljekonsentrasjoner i omliggende vannmasser. Dødeligheten for larvene blir beregnet ut fra konsentrasjon og sammensetning av de vannløselige oljekomponentene som tas opp i larvene. Modellen bygger på en metode som ofte beskrives som en «Critical Body Residue (CBR) method» og metodikken er blant annet nærmere beskrevet i Singsaas m. fl OSCAR-modellen beregner drift og spredning av gyteproduktene representert ved partikler som driver passivt med strømmen og spres på grunn av vertikalbevegelse og turbulens i vannmassene. Samtidig beregnes også drift, spredning og forvitring av oljen i samme strømfeltet. Det ble i dette prosjektet sluppet ut 5000 partikler som representer gytebiomassen (tobislarver). Vekt og fettinnhold identifisert for tobislarver ble benyttet i modelleringen og larvene er jevnt fordelt over hele vannsøylen. Dette er i samsvar med funn i Jensen m. fl (2003). Larvedriftsperioden ble satt fra 28. mars til 15. mai. Drift av tobislarver og oljedrift ble beregnet for tre enkeltsimuleringer med starttidspunktene for utslipp av olje 1. mars, 1. april og 1. mai. Beregning av oljedrift og eksponering av tobislarver fortsetter deretter i ytterlige 10 døgn etter start av oljeutslippet. Hele simuleringsperioden varer i 24 døgn. Beregnet larvedødelighet i den biologiske eksponeringsmodellen er svært lav for alle tre simuleringer i larvedriftsperioden og høyest for simuleringen med start 1. april med et beregnet larvetap på < 0,1 % av tobislarvene. Figur 11 viser statistisk fordeling av dødeligheten for de eksponerte tobislarvene for simuleringen med start 1. April. En dødelighet på 1 % (LC1) kan anses som en konservativ effektgrense som også ivaretar mulige langtidseffekter i tillegg til akutt dødelighet (Brude m. fl. 2010). Larver med en eksponering som gir forventet dødelighet lik eller større enn denne effektgrensen antas således å ha redusert evne til å overleve på lengre sikt, mens de med lavere eksponering antas å ha en naturlig sannsynlighet for å overleve. Figur 11 Statistisk fordeling av beregnet dødelighet for tobislarver i simuleringen med oppstart 1. April. Y-aksen viser andelen larver som har en dødelighet større eller lik verdien på x-aksen. DNV GL Rapportnr , Rev Page 9

13 Figuren viser at < 0.1 % av gyteproduktene vil ha en dødelighet større eller lik 1 %. Dette er et forventet resultat på grunn av den lave utblåsningsraten og de påfølgende lave THC-konsentrasjonene i vannsøylen. Larvetapsberegninger med langt høyere utblåsningsrater enn foreliggende rate på 330 m 3 /d er også beregnet for simuleringen med start 1. april 2010, og er vist i Figur 12. Resultatene viser et beregnet larvetap på < 1 % av gyteproduktene ved en rate på 3000 Sm 3 /d og opp mot maksimalt 4,6 % tap ved en ekstremt høy utblåsningsrate på 8000 Sm 3 /d. På grunn av lave THC konsentrasjoner tar det noen dager før «body-burden» kommer opp i nivåer som gir dødelighet. Ettersom det stadig klekkes nye egg og nye larver kommer til, så vil tapsandelen variere noe gjennom simuleringen. Maksimal tapsandel nås ved slutten av utslippet (rundt 14 dager) og avtar videre utover da THC konsentrasjonenen avtar mens det stadig klekkes noen nye larver. Figur 12 Beregnet dødelighet av tobislarver (andel av samtlige larver på ethvert tidspunkt) som funksjon av tid for simuleringen med oppstart 1. april. Dødelighet ved ulike utblåsningsrater er vist. DNV GL Rapportnr , Rev Page 10

14 4 EFFEKTER PÅ TOBIS I BUNNSEDIMENT OSCAR-modellen gir THC i bunnsediment og rapporterer dette som mg/m 2. En generell effektgrense for THC kontaminert sediment kan settes til 50 ppm (mg/kg), basert på OSPAR anbefaling (OSPAR 2006). For å regne om dette til mg/m 2 så antas en sedimenttetthet på 1800 kg/m 3, og om vi regner på 1 cm sedimenttykkelse så vil grenseverdien på 50 ppm da tilsvare 50 * 1800 * 0,01 = 900 mg/m 2 (0.9 g/m 2 ). Om vi antar 5 cm tykkelse så vil 50 ppm tilsvare 4500 mg/m 2 eller 4,5 g/m 2. Figur 13 viser beregnede (akkumulerte) THC-verdier i sediment for hver simulering med oppstart den første i hver måned. Som for vannsøylekonsentrasjonene, vil også sedimentkonsentrasjonene variere mye fra simulering til simulering, men er generelt veldig lave og alltid under angitte effektgrense på 0,9 g/m 2. Januar Februar Mars April DNV GL Rapportnr , Rev Page 11

15 Mai Juni Juli August September Oktober DNV GL Rapportnr , Rev Page 12

16 November Desember Figur 13 Beregnet THC (mg/m2) i sediment for OSCAR-simuleringer med oppstart den første i hver måned (330 m 3 /d i 14 dager). THC-verdier i sediment i et område noen km fra utslippslokasjonen er vist i Figur 14 for simuleringen med oppstart 1. januar. Verdiene går opp i 350 mg/m 2 (0.35 g/m 2 ) i perioden rundt utslippets slutt (etter 14 dager) og er under effektgrensen for kontaminert sediment. En kan anta at tobisen er mest utsatt for høye sedimentkonsentrasjoner i eggperioden (januar-mars), under bunnslåing i juni-juli og i vinterperioden (november februar). Figur 14 Akkumulert THC i sediment (mg/m 2 ) i nærheten av utslippslokasjon for simulering med start 1. januar. DNV GL Rapportnr , Rev Page 13

17 Et plott av akkumulert THC i sediment langs et 55 km langt transekt fra sørvest til nordøst gjennom utslippslokasjonen (ca. ved 25 km) er vist i Figur 15. Resultatene viser maksimale THC-verdier på rundt 400 mg/m 2 ca. 10 km nordøst for utslippslokasjonen og samsvarer med rådende strømforhold og hvor man får de høyeste verdier i Figur 13 (for januar). Figur 15 Akkumulert THC i sediment (mg/m 2 ) langs et 55 km langt transekt fra sørvest mot nordøst gjennom utslippslokasjon (ca. ved 25 km) for simulering med start 1. januar. DNV GL Rapportnr , Rev Page 14

18 5 EFFEKT AV GASSUTBLÅSNING I forbindelse med oljedriftsmodellering er det også etterspurt en beskrivelse av hva som skjer med gass fra et sjøbunnsutslipp, og hva eventuelle effekter på tobis kan være ved et slikt gassutslipp. Gass fra et undervannsutslipp vil bevege seg betydelig raskere oppover enn oljen pga. større oppdrift. I sekundene etter at utslippet starter kan det bygges opp en større mengde gass under vann som bryter overflaten etter kort tid. Fra et vanndyp på 93 meter er det beregnet at en ren gassplume vil stige til overflaten på mindre enn 20 sekunder og ha en beregnet utgangshastighet ved sjøbunn på om lag 700 cm/s. Dersom lekkasjen er vedvarende, vil det etableres en stabil «steady state» boble plume over utslippsstedet i vannsøylen. Denne danner en sirkulær boblesone på overflaten. Radius til boblesonen/gassplumen er bestemt av utslippsrate og havdyp, og er i dette tilfellet (300 m 3 /d, 14 dager og 93 meters dyp) beregnet til en radius på 12 meter ved overflaten. Figur 16 illustrerer et slikt forløp. L 1/2 LFL L LFL Wind speed u (m/s) h LFL h 1/2 LFL Water depth d (m) Gas release area / bubblezone with radius r (m) and gas flow rate ma (kg/s) Subsea gas leak with release rate ms (kg/s) Figur 16 Skjematisk illustrasjon av lekkasje eller utblåsning av gass med en plume av bobler under vann og en gassplume over vann. Lekkasjen kan komme fra en brønn eller en rørledning. Det kan antas at det kun er larver eller voksen tobis i selve plumeområdet som vil bli berørt av en slik type utblåsning. Med de angitte volumer (12 meters radius på overflaten) vil dette kun ha svært lokale nærsoneeffekter som ikke vil ha effekter utover effekten på enkeltindividnivå. DNV GL Rapportnr , Rev Page 15

19 6 KONKLUSJON DNV GL har på oppdrag fra Statoil gjort en vurdering av mulige effekter på tobis ved en utblåsning fra letebrønn Tune på Vikingbanken. Vurderingene er gjort med grunnlag i modelleringer med SINTEFs OSCAR modell (versjon 7.0.1) av både vannsøylekonsentrasjoner i området over tobis-gytefeltene, oljekonsentrasjoner i sedimentet i gyteområdene samt biologiske eksponeringsberegninger på larver i larvedriftsperioden. En maksimal utblåsningsrate på 330 Sm 3 /d er så lav at den kun sporadisk og over svært små vannvolumer vil overstige en nedre effektgrense for akutte effekter på tobislarver på 58 ppb. Beregnet larvetap i larvedriftsperioden i april mai er svært lavt (< 0.1 % av de samlede gyteproduktene). Tilsvarende vil eventuell dødelighet på larver som befinner seg over gyteområdet før bunnslåing på sommeren være marginal. Bruk av subsea dispergering vil øke vannsøylekonsetrasjonene noe og kan gi et kontaminert vannvolum (THC > 58 ppb) i inntil 2 % av vannvolumet over gyteområdet. Sedimentkonsentrasjoner er følgelig også svært lave og under grenseverdi for kontaminert sediment satt på 50 ppm (mg/kg) tilsvarende om lag 900 mg/m 2. Som sensitivitet er det også beregnet larvetap samt kontaminerte vannvolumer på høyere utblåsningsrater. Utblåsningsratene må opp i ca Sm 3 /d for å gi nevneverdige effektområder over 58 ppb. En utblåsningsrate på 2000 Sm 3 /d i 14 dager gir et effektområde på inntil 2 % av det samlede vannvolum (som er på ca 23 km 3 ) innenfor gyteområdene på Vikingbanken. Den høyeste modellerte raten på 8000 Sm 3 /d gir et kontaminert vannvolum på inntil 1.5 km 3 (6.5 % av vannvolum i gyteområdet). DNV GL Rapportnr , Rev Page 16

20 7 REFERANSER Brude O.W., Nordtug, T., Sverdrup, L., Johansen, Ø., Melby,A., 2010; Petroleumsvirksomhet i helhetlig forvaltningsplan for Barentshavet Lofoten. Konsekvenser av uhellsutslipp for fisk. DNV rapport. Eliasen, K., 2012; Sandeel, Ammodytes spp., as a link between climate and higher trophic levels on the Faroe shelf. Ph.D thesis, Aarhus University Gurkan, Z., Christensen, A., Modegaard, H., 2009; The effect of patchiness in prey growth of larval lesser sandeel in the North sea: An examination using individual-based modeling. ICES CM 2009/T:04 Jensen H., Wright, J.P., Munk, P., 2003; Vertical distribution of pre-settled sandeel (Ammodytes marinus) in the North Sea in relation to size and environmental variables. ICES Journal of Marine Science, 60: Johnsen, E. og Tenningen, E. Havforskningsinstituttet 2010; Overvåkningsvirksomhet i tobisområder med oljeaktivitet. National Research Council of the National Academies (2005) Oil Spill Dispersants - Efficacy and Effects. The National Academic Press. Washington DC. ISBN ( Nilsen H., Greiff Johnsen H., Nordtug T. og Johansen Ø (2006). Threshold values and exposure to risk functions for oil components in the water column to be used for risk assessment of acute discharges (EIF Acute). Statoil contract no.: C.FOU.DE.B02. OSPAR OSPAR Recommendation 2006/5 on a Management Regime for Offshore Cuttings Piles. Ottersen, G., Postmyr, E. og Irgens, M. (redaktører). Faglig grunnlag for en forvaltningsplan for Nordsjøen og Skagerrak: Arealrapport. Fisken og havet nr 6/2010. Singsaas, I., Daling P.S, Sørheim K.R Johansen, Ø., Ramstad R., Daae RL., Hoell E. (Acona Wellpro) og Anders Bjørgeseter (Acona Wellpro) (2010). Grunnlagsrapport. Oppdatering av faglig grunnlag for forvaltningsplanen for Barentshavet og områdene utenfor Lofoten (HFB). Tema: Oljevern", F15407 DNV GL Rapportnr , Rev Page 17

21 APPENDIX A Tillegg vannsøylekonsentrasjoner Figur A.1 Vannsøylevolum (km 3 ) med THC > 10 ppb i simuleringer med oppstart 1. mars, 1. april og 1. mai. Figur A.2 Vannsøylevolum THC >10 ppb over tobis gytefelt ved ulike utblåsningsrater i simulering med oppstart 1. april. DNV GL Rapportnr , Rev A-1

22

23 About DNV GL Driven by our purpose of safeguarding life, property and the environment, DNV GL enables organizations to advance the safety and sustainability of their business. We provide classification and technical assurance along with software and independent expert advisory services to the maritime, oil & gas and energy industries. We also provide certification services to customers across a wide range of industries. Operating in more than 100 countries, our professionals are dedicated to helping our customers make the world safer, smarter and greener.