Auf Jagd im Untergrund: Mit Hightech auf der Suche nach Öl, Gas und Erdwärme

167 Pages·2015·3.114 MB·German

by  Matthias Reich (auth.)

Auf Jagd im Untergrund
Matthias Reich
Auf Jagd im Untergrund
Mit Hightech auf der Suche
nach Öl, Gas und Erdwärme
2. Auflage
Matthias Reich
TU Bergakademie Freiberg
Institut für Bohrtechnik und Fluidbergbau
Freiberg, Deutschland
ISBN 978-3-662-46281-2 ISBN 978-3-662-46282-9 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-46282-9
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„Um es im Leben zu etwas zu bringen, muss man früh
aufstehen, bis in die Nacht arbeiten – und Öl finden.“
Jean Paul Getty, US-Ölmagnat
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG – WARUM DIESES BUCH? 6
2 DIE GESCHICHTE DER ÖL- UND GASBOHRTECHNIK 12
3 ÖLFIRMEN, AUFTRAGNEHMER UND SERVICEFIRMEN – WER MACHT WAS? 18
4 WO FINDET MAN ÖL? 22
5 WIE SIEHT EINE BOHRANLAGE AUS? 26
5.1 Der Bohrturm 28
Mast oder Turm? 28
Das Hebewerk 30
Der Drehantrieb für den Bohrstrang 32
Der Bohrlochabschluss (Blowout Preventer) 33
5.2 Der Spülungskreislauf 37
Die Bohrspülung, das unscheinbare Universalgenie 37
Maschinen und Geräte im Spülungskreislauf 41
6 WIE ENTSTEHT EINE TIEFBOHRUNG? 44
6.1 Anlage der Bohrung 46
Setzen des Standrohres 46
Anlage des Bohrplatzes 47
Setzen der Ankerrohrtour 47
Setzen der Technischen Rohrtouren 49
Produktionsrohrtour und Produktionsstrang 50
6.2 Spezielle Servicearbeiten 51
Bohrlochkonstruktion 51
Wie kommt der Zement hinter die Rohre? 52
Komplettierung der Bohrung 54
7 WIE SIEHT EIN EINFACHER BOHRSTRANG FÜR EINE VERTIKALBOHRUNG AUS? 56
7.1 Bohrmeißel (Drill Bit) 58
Rollenmeißel (Roller Cone Bit oder Rock Bit) 59
Diamantmeißel (Diamond Bit) 60
Welcher Meißel ist der bessere? 61
7.2 Das Bohrgestänge (Drill Pipes) 62
7.3 Schwerstangen (Drill Collars) 63
7.4 Heavy Weight Drill Pipes 64
7.5 Neutraler Punkt 64
7.6 Stabilisatoren (Stabilizer) 65
7.7 Bohrmotor (Downhole Motor) 66
7.8 Stoßdämpfer (Shock Sub) 68
7.9 Schlagschere (Drilling Jar) 68
7.10 Gewindeübergang (Crossover Sub) 69
8 SIEHT EIN BOHRSTRANG FÜR EINE GERICHTETE BOHRUNG ANDERS AUS? 70
9 WOHIN FÜHRT UNSERE BOHRUNG? 72
9.1 Vertikalbohrung 74
9.2 Richtbohrung 75
9.3 Horizontalbohrung 76
4
10 WIE TIEF IST UNSERE BOHRUNG? 78
11 WIE BOHRT MAN EINE KURVE? 82
11.1 Bohrgeräte für die Richtbohrtechnik 84
Richtbohrmotor 85
Rotary-Richtbohrsystem 86
I AutoTrak-System der Firma Baker Hughes 89
II PowerDrive-System der Firma Schlumberger 90
III GeoPilot der Firma Halliburton 91
11.2 Vertikalbohrsystem 92
12 MESSGERÄTE IM BOHRSTRANG 96
12.1 Kontrolle des Bohrungsverlaufes (MWD) 98
Woher wissen wir, wo wir sind? 98
Wie kommen die gemessenen Daten an die Oberfläche? 101
I Übertragung per Datenpulser 101
II Geht es vielleicht auch schneller? 103
12.2 Was wissen wir über das erbohrte Gestein? (LWD) 106
Gibt es Poren? 107
Wie groß sind die Poren? 108
Was befindet sich in den Poren? 112
Lässt sich das gefundene Öl oder Gas fördern? 114
Wie ergiebig ist die Lagerstätte? 116
12.3 Läuft der Bohrer auf der Sohle wirklich „rund“? 117
13 SONDERBOHRVERFAHREN 124
13.1 Bohren mit Coiled Tubing 126
Was ist ein Coiled Tubing? 126
Unterbalanciertes Bohren 128
Coiled-Tubing-Bohranlage 129
Coiled-Tubing-Bohrgarnitur 130
13.2 Geothermalbohren 133
13.3 Bohren im Meer 137
Das Arbeitsleben im Meer 137
Besonderheiten einer Offshore-Bohrung 139
Hubplattform (Jackup Rig) 140
Bohrinsel 141
Halbtaucher (Semi Submersible) 142
Bohrschiff 143
14 ANWENDUNGS- UND PLANUNGSSOFTWARE 144
15 WIE LANGE GIBT ES NOCH ÖL UND GAS? 148
16 NACHWORT 154
GLOSSAR 156
LITERATUR 167

5
1
WARUM DIESES BUCH?
1 EINLEITUNG
G  uten Tag! Bevor Sie dieses Buch hier aufgeklappt haben, haben Sie mit einiger Wahr-
scheinlichkeit erst einmal eine Leselampe eingeschaltet. Das ist völlig normal und
wäre eigentlich nicht weiter der Rede wert. Aber in diesem Buch geht es um Öl und Gas,
oder noch allgemeiner gesprochen um unsere Energieversorgung. Ganz genau handelt es
davon, wie das Öl und das Gas, das wir zu unserer Energieversorgung verbrauchen, gefun-
den und aus den Tiefen der Erde an die Oberfläche gebracht wird.
Jeder von uns braucht Energie. Niemand möchte schlafen gehen, bloß weil es drau-
ßen dunkel wird. Wir wollen nicht mehr ohne Computer und Internet leben und schon gar
nicht ohne Fernsehen, Radio oder unsere Lieblingsmusik aus dem MP3-Player. Und kei-
nesfalls wollen wir auf den Luxus moderner Transportmittel, wie Autos, Eisenbahnen oder
Flugzeuge verzichten. Ein Leben ohne Mikrowelle, Heizung, Kühlschrank oder unser lieb
gewonnenes Handy ist undenkbar geworden!
7
M. Reich, Auf Jagd im Untergrund, DOI 10.1007/978-3-662-46282-9_1,
© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2015
1EINLEITUNG
Doch wo kommt die Energie her? Ungefähr 80 Prozent unseres Energiebedarfs
werden durch fossile Brennstoffe gedeckt, also durch Kohle, Erdöl und Erdgas. Die Koh-
le hat davon mit cirka einem Fünftel den kleinsten Anteil, gefolgt vom Erdgas mit etwa
einem Viertel und dem Erdöl mit etwa einem Drittel. Das noch fehlende Fünftel enthält
die Kernkraft und die regenerativen Energien, zum Beispiel Windkraft, Sonnenenergie
und Erdwärme.
Viele Menschen sagen, man sollte viel mehr Energie aus alternativen Quellen nut-
zen und auf diese Weise das Klima und unsere Atmosphäre schützen. Das ist im Prinzip
sicher richtig. Allerdings ist es uns bisher trotz aller Anstrengungen offensichtlich nur
gelungen, knapp ein Fünftel unseres gewaltigen Energiebedarfs auf diese Weise bereit-
zustellen. Mehr geht einfach noch nicht! Und weil niemand langfristig auf vier Fünftel
seines derzeitigen Energiebedarfs verzichten möchte, darf man davon ausgehen, dass die
Menschheit auf absehbare Zeit auch weiterhin den weitaus größten Teil ihrer Energie aus
fossilen Brennstoffen gewinnen werden muss.
Man möchte vielleicht anmerken, dass doch ständig neue und bessere Metho-
den zur Energiegewinnung aus regenerativen Quellen entwickelt werden. Können uns die
vielen Erdwärmepumpen, Geothermalkraftwerke, Biogasanlagen, Gezeitenkraftwerke und
Solarparks, die überall entstehen, nicht weiterhelfen?
Nun, alternative Energien sind in der Tat stark auf dem Vormarsch. Aber der Welt-
Energiebedarf steigt gleichzeitig ebenfalls rasant an. Und deshalb gehen alle ernst zu
nehmenden Prognosen davon aus, dass der Bedarf an Öl und Gas trotz des starken Auf-
schwungs alternativer Energieformen auch in den kommenden Jahrzehnten noch weiter
ansteigen wird.
Gleichzeitig wird es aber immer schwieriger, attraktive neue Öl- und Gaslager-
stätten zu finden. Die ganz großen, leicht zugänglichen und besonders ergiebigen sind ja
wahrscheinlich schon fast alle entdeckt und gründlich zur Ader gelassen worden. Deshalb
müssen wir uns heute mit immer kleineren Funden zufriedengeben und zu deren Nutzung
einen immer größeren technischen Aufwand betreiben. Zum Beispiel wächst die durch-
schnittliche Bohrstrecke, die erforderlich ist, um ein Fass Öl zu fördern, immer weiter an.
Die Tiefbohrtechnik spielt deshalb bei der Sicherstellung unserer Energieversorgung eine
ganz entscheidende Rolle und wird auch in Zukunft noch weiter an Bedeutung gewinnen.
Die Menschheit verbraucht zurzeit fast 80.000.000 Barrel Öl pro Tag; und das an
jedem der 365 Tage im Jahr! Aber wie viel sind eigentlich 80 Millionen Barrel? Hier lässt
uns unsere Vorstellungskraft leider sehr schnell im Stich.
Ein Barrel, das ist Englisch und bedeutet ein Fass, hat einen Rauminhalt von 159
Litern. Rechnet man die genannten 80 Millionen Barrel in Liter um, oder noch besser in
Kubikmeter, dann ergibt sich unser Bedarf an Öl zu gut 12.000.000 Kubimetern pro Tag.
Das entspricht einem gigantischen Würfel von ca. 230 Metern Seitenlänge, der bis zur
Oberkante mit Öl gefüllt ist. Neben den Berliner Fernsehturm gestellt würde er bis hinauf
zur Besucherterrasse in luftiger Höhe reichen (Abbildung 1).
Um solche gigantischen Mengen Öl zu fördern, muss man Löcher in die Erde
bohren, die die Lagerstätten mit der Erdoberfläche verbinden. Diese Löcher haben
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