Geologisk baggrund for skifergas i Danmark

Geologisk baggrund for skifergas i Danmark Niels H. Schovsbo Reservoir geolog De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland Klima-,Energi- og Bygningsministeriet Opdateret december 2013

De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland en introduktion Klima-, Energi og Bygningsministeriet

Energiråstoffer Mineralske råstoffer Energiråstoffer Kortlægning af olie/gas potentialet i Danmark og Grønland Afgrænsning af kontinentalsokkel områder Geologisk grundlag for geotermisk energi og jordvarme Udnyttelse af vandkraft fra gletsjere i Grønland Lagring af CO 2 i undergrunden Mineralske råstoffer Geologisk, geofysisk og geokemisk kortlægning i Grønland Mineralressource evaluering i Grønland Geologisk kortlægning i Danmark Kortlægning af råstoffer i Danmark

Geologisk baggrund for skifergas Hvad er skifergas? Dannelse af skifergas-skifre Hvilke geologiske forhold gør Danmark særligt interessant Hvor i Danmark kan skifergas være en mulighed Konklusioner 4

Skifer gas er naturgas produceret fra en skifer. Skifer er en stentypen der består af sammenpresset ler og silt partikler. Skifre er derfor meget finkornede og dermed kommer gassen ikke ud af sig selv da hulrummene er meget små Hvad er skifergas Der bruges nær samme produktions-måde som for olieudvinding i Nordsøens kalkfelter: vandrette boringer og opsprækning af undergrunden (frakturering) Modificeret fra eia. Fra www.nordsoenheden.dk

Karakteristika for en potentiel skifergasskifer Organiskholdig >4% organisk kulstof (TOC) Det er herfra gassen er dannet og her gassen er bundet i hulrum eller til mineral overfladen >30m tyk og udbredt og stort område Større volumen mere gas! Har dannet gas d.v.s er eller har været begravet til ca 5 km dybde (termal moden)

Perioder i Jordens historie med udbredt dannelse af organiskholdige skifre: Jura tiden: Fjerritslevskiferen Meget vigtig kilde til olie og gas i Nordsøen. Er ikke gas-moden i resten af Danmark Kambrium-Ordovicium tiden: Alunskiferen. Kilde til olie og gas offshore Polen. Gasmoden i Danmark

Vigtigste geologiske begivenheder i Alun skiferens historie Kambrium-Ordovicium - Alun skiferen aflejres Silur-Devon - Kaledoniderne Alunskiferen modes og danner oil og gas Devon-Karbon Opløft af Alun skifer med muligt tab af gas Trias-Jura-kridt gen-begravelse af Alun skifer Tertiær- opløft Se mere på: http://geocenter.dk/xpdf/geoviden-1-2013.pdf

Danmark i Alunskifer tid Danmark befandt sig 60o Syd for ækvator i Kambrium Alunskiferen blev dannet i havene omkring det geologiske område der kaldes baltiske plade www.paleoportal.org

Dannelse af skifergas-skifre Organisk materiale er resultatet af en ufuldstændig omdannelse af alger og planter Typisk i miljøer med højt næringsstof-indhold og/eller med ringe cirkulation af vand Indre danske farvande Langs kontinentalgrænser med upwelling af næringsholdigt vand Grafik fra Danmarks Miljøundersøgelser

Alunskifer Sort skifer. Oprindeligt dannet som en muddersten (blanding af ler og større korn silt ). Der er enkelte lyse kalk lag i skiferen Kendes i Danmark især fra Bornholm hvor den bl.a. kan ses langs Læsåen Navn fra alunsalt (KAlSO4). Stor økonomisk betydning i Sverige fra Middelalderen og til 1950 erne Kerne kassen fra Billegrav-2 boringen, Bornholm. Foto: N. Schovsbo

Tegn på iltsvind 1 cm Vekslende lag af grove (lyse lag - silt) og fine (mørke lag - ler) lag. ingen dyr i bunden Nogen steder er det lag udelukkende af organisk materiale (gullige områder). bakteriemåtter 1 cm Billeder af Alunskifer under mikroskop taget af B. Buchardt

Organisk kulstof indhold i Alunskiferen Meget højt organisk indhold. Gennemsnit på 9% Blandt top 3 skifre i Europa m.h.t. til organisk kulstof indhold Gassen er bundet til overfalden af organisk kultoft (aktivt kul) og i meget små pore (alla nanno-tubes)

Bjergkædedannelse i Silur-Devon dannelse af Kaledoniderne Danmark i Silur tiden Danmark dækket af fl km sedimenter (sand, mudder) www.paleoportal.org

Olie- og gasdannelse Temperaturen stiger med ca 30 C/km s dybde Olie og gas dannes ved opvarmning af organisk materiale typisk fra skifre Olie dannes i ca 2-3 km dybde. Gas dannes i ca 3-5 km s dybde (Sumpgas dannes tæt ved overfladen) Olie-gasdannelse fra Tissot (1984)

Teoretisk olie- og gasdannelse I laboratoriet kan den teoretiske mængde olie og gas der kan dannes måles Umoden skifer kan danne ca. 500 mg HC/g TOC Moden skifer som i Skåne og Bornholm er nu ca. 50 mg HC/g TOC har dannet 450 mg HC/ g TOC

Modenhed af Alunskiferen Alunskiferen har være begravet til store dybder under bjergkædedannelsen i Silur tid (410 millioner år siden) Gasmoden (rødlige farver) i hele Danmark. Oliemoden (orange) ud for Polen og Kaliningrad. Her er der oliefelter Umoden (gul) i store dele af Sverige og de Baltiske lande Kort fra Buchardt et al. (1997)

Hvilke geologiske forhold gør Danmark særligt interessant? I Danmark er Alunskiferen udbredt i hele landet! Alunskifer kan ses på Bornholm, i Skåne, Öland, Oslo-området og langs den norsk-svenske fjeldkæde Er begravet under yngre lag mod Tyskland og Polen 2 Kort efter Buchardt et al. (1997)

Geologisk profil i Nord Jylland 2 Alunskifer er bevaret i forkastningsblokke fra den Kaledoniske Bjergkæde

Dybde til Alunskiferen Mulig dybde for skifergas indvinding Bevægelser i undergrunden gør at Alunskiferen nu ligger i meget forskellige dybde Gas efterforskning er mellem 1,5 og 7 km: områder mellem i orange og grøn Kort fra Lassen & Thybo (2012)

Areal Undersøgelse 1 Kortet til viser en kombination af flere kort der tilsammen angiver hvor Alun skiferen er tilstede mellem hhv 1,5-5 km og 5-7 km Kortet bruges til at afgrænse hvor i Danmark at det geologiske set kan være relevant af indvinde skifergas GEUS 2013 Kortlægning baseret på: Buchardt, Schovsbo, Nielsen (1997); Lassen & Thybo (2012); Petersen, Schovsbo, Nielsen (2013); Nielsen & Schovsbo (2013) 21

Afgasset? Opløft og dermed mulighed for tab af gas er estimeret ud fra den total tykkelse af Nedre Palæozoiske lag For lag opløftet til mindre end 1 km i Kul- Devon tiden er sandsynligheden størst for at gas indholdet et lavt pga afgasning Thickness of Palaeozoic strata (Lassen & Thybo 2012)

Kortet viser de områder hvor der er hhv mindst (mørk blå) og størst (lys blå) risiko for at gassen er afgasset Areal Undersøgelse 2 Kortet bruges til at afgrænse områder der geologiske set er mere favorable for høje gasmætninger i skiferen fra mindre favorable områder 23

USGS 2013 GEUS har i samarbejder med USA s Geologiske Undersøgelse (USGS) beregne et ressource estimat Produktions forventninger baseret på skifergas analogier i USA Dræneringsområde for boringer (horisontale, multi-stage frakturering) 24

USGS Fact Sheet 2013-3103 http://pubs.usgs.gov/fs/2013/3103/

Potentiel Gas ressource USGS opgør det samlet middel estimat for Danmark s tekniske indvindbare skifergasressource til 186 mia. Nm 3 gas (6,9 TCF). Fordeling er 67 mia. Nm 3 gas (2,5 TCF) på land og 119 mia. Nm 3 gas (4,4 TCF) til havs. Det samlede estimat varierer fra en nedre ressource grænse (P95) på 0 mia. Nm 3 gas (0 TCF), idet der ikke er påvist gas i indvindbare mængder i skiferen, til en øvre ressource grænse (P5) på 356 mia. Nm 3 gas (13,4 TCF) Der er derfor en betydelige usikkerhed på estimatet. Dette afspejler de få kalibrerings punkter der findes for Alunskiferen

Konklusioner Alunskiferen er en mulig skifergas-skifer Organiskholdig >4 vægt % organisk kulstof Voluminøs >30m tyk og arealmæssigt udbredt Har dannet gas; termal moden Væsentligt geologiske usikkerhed på om der er gas pga usikkerhed om opløftet har betydet at gassen er undsluppet GEUS og USGS forventer at der vil være et variabelt gasindhold i under-grunden pga. meget forskellige geologiske forhold i Danmark