|
Geologische Untersuchungen an der Erdoberfläche von erdgashöffigen Gebieten geben weitere Hinweise auf die Schichtfolgen und das Vorhandensein von Erdöl- und Erdgaslagerstätten. Durch verschiedene geologische Vorgänge, z.B. Erosion oder Auffaltung
im Lauf der Erdgeschichte, kann die Ausbildung der Erdoberfläche jedoch meist nicht unmittelbar in die Tiefe übertragen werden, und man benötigt geophysikalische Verfahren, um den tieferen Aufbau der Erdkruste zu erkunden. Die Verfahren der "angewandten Geophysik", die vorwiegend der Lagerstättenerkundung dienen, nutzen die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften der Gesteine bzw. der Gesteinsgruppen.
Erdmagnetische Messungen:
Bekanntlich besitzt die Erde ein Magnetfeld mit magnetischen Polen nahe dem geographischen Nord- bzw. Südpol. Jeder selbst magnetische oder magnetisierbare Körper verursacht Abweichungen von der normalen Verteilung der magnetischen Kräfte, die durch empfindliche Geräte gemessen werden können. Aus beobachteten Abweichungen-heute meistens durch Messungen von einem Flugzeug aus gewonnen-lassen sich Rückschlüsse auf die Ursache ziehen. So kann man z.B. tief unter der Erdoberfläche vorhandene magnetische Gesteine, und vielfach auch deren Lagerungsform und Tiefe, in gewissen Grenzen bestimmen. Die umfangreiche Auswertungsarbeiten setzen den Einsatz moderner Rechenanlagen voraus.
Schweremessung:
Mit dem gravimetrischen Verfahren ermittelt man durch eine besondere Waage oder ein Pedal
Unterschiede in der Erdanziehung. Diese haben ihre Ursache in verschiedenen spezifischen Gewichten unter der Erdoberfläche, also oberhalb sehr dichten Gesteins verändert sich die Erdanziehungskraft.
Seismische Verfahren (Reflexionsseismik)
Bei diesen seismischen Messungen werden im Erdboden künstliche Schwingungen oder Vibrationen (z.B. durch Sprengung) erzeugt, die sich in der Erdrinde wellenförmig vom Ausgangspunkt ausbreiten. Ähnlich wie sich Schallwellen in verschiedenen Medien mit
verschiedenen Geschwindigkeiten ausbreiten, brauchen diese Erschütterungswellen zum Durchlaufen gleicher Wege in verschiedenen Gesteinsarten unterschiedlich lange Zeiten. Darüber hinaus werden diese Schallwellen an den verschiedenen Schichtgrenzen reflektiert, wie Lichtstrahlen an den Mediengrenzen zurückgeworfen werden oder wie das Echo an Felswänden abgelenkt wird. Je länger die Zeitspanne dauert, die von der Explosion bis zum Eintreffen des Echos an der Aufnahmestelle vergeht, umso länger war der Weg, das heißt, umso tiefer liegen die reflektierenden Schichtgrenzen. Durch Sprengung (Schußseismik) oder durch Vibration (Vibroseismik) werden an der Erdoberfläche künstliche Erschütterungen erzeugt, die sich wellenförmig in der Erdkruste nach allen Richtungen ausbreiten. Die unterschiedliche Gesteinszusammensetzung bewirkt also, dass an den Gesteinsgrenzen durch die verschiedenen physikalischen Eigenschaften der Schichten ein Teil der Wellen zur Erdoberfläche reflektiert wird. Die entlang der Messlinien angelegten Geophone, Mikrophonen ähnelnde Instrumente, nehmen diese Erschütterungen auf und wandeln sie in elektrische Impulse um. Diese Impulse werden von Computern in der Messstation ausgewertet. Als Ergebnis liefert die Auswertung vertikale Schnitte durch die oberen Teile der
Erdkruste, die es dem Geologen ermöglichen, auf die Tiefe, Form und Ausbreitung bestimmter Gesteinsschichten und das Auftreten möglicher Strukturen - also Fallen für Kohlenwasserstoffe - zu schließen. Endgültige Gewissheit erreicht man aber nur durch eine Probebohrung.
Die Bohrtechnik
Heute ist es nicht mehr üblich, dass Wälder von Bohr- und Förderanlagen ein Erdölfeld schon von weitem erkennen lassen. Heute weist ein Bohrturm modernster Bauart darauf hin, dass nach Erdöl oder Erdgas gebohrt wird. Auf der Suche nach Erdöl oder Erdgas findet heute fast
ausnahmslos das Rotary - Bohrverfahren statt. Andere Bohrverfahren sind zwar noch bekannt,
beschränken sich aber auf Spezialgebiete oder gehören der Vergangenheit an.
Das Rotary - Bohrverfahren:
Ein Strang, das sogenannte Bohrgestänge, aus jeweils 9m langen, nahtlosen Gestängerohren,
mehrzöllig im Durchmesser und aus fingerdickem, hochvergütetem Stahl überträgt die Drehbewegung von übertage auf den Meißel, der den Boden des Bohrloches zertrümmert und durch Anheben kleiner Gesteinsbröckchen stetig vertieft. Das Bohrloch hat einen Durchmesser von 70 cm bis 10cm, wobei mit dem größten Durchmesser begonnen wird, der sich mit zunehmender Tiefe absatzweise verringert. Die über dem Meißel eingebauten Schwerstangen sind wie das Bohrgestänge hohl, haben aber noch größere Wandstärke. Mit ihrem Gewicht verleihen sie dem Meißel die Kraft, auch in hartes Gestein einzudringen. Ein besonderes Messinstrument, das Drillometer, zeigt dem Bohrmeister übertage u. a. an, mit welchem Gewicht der Meißel auf die Bohrlochsohle gedrückt wird. Wenn der Meißel sich Meter um Meter in das Erdinnere frisst, muss das abgebohrte Material nach übertage transportiert werden. Hierzu wird mit großen Kolbenpumpen, den Spülpumpen, ein Flüssigkeitskreislauf aufrecht erhalten, indem eine Tontrübe, die Bohrspülung, über den Spülschlauch und den Spülkopf, der den Übergang vom feststehenden Teil der Ausrüstung zum sich drehenden Gestänge darstellt, in das Bohrgestänge eingepumpt. Unten tritt sie durch den Meißel in das Bohrloch und trägt beim Aufsteigen im Ringraum zwischen Gestänge und Bohrlochwand die vom Meißel losgebohrten Gesteinsbrocken, das sogenannte Bohrklein, nach übertage. Hier wird auf dem Schüttelsieb das Bohrklein ausgeschieden, während die Spülung erneut ihren Kreislauf beginnt. Darüber hinaus erfüllt die Spülung noch andere wichtige Aufgaben auf ihrem Kreislauf durch das Bohrloch: Sie schmiert und kühlt den Meißel, bildet einen Belag (den sogenannten Filterkuchen) an der Bohrlochwand, damit unverfestigtes Gebirge nicht abbröckeln kann, und stützt mit ihrem Gewicht die Bohrlochwand, so dass man Strecken von mehr als 1000 Meter abbohren kann, ohne das Bohrloch verrohren zu müssen. Das Bohrklein kann aber auch mit Druckluft ausgeblasen werden. Ab einer bestimmten Tiefe muss das Bohrloch dann mit Futterrohren verrohrt werden. Zwischen Bohrloch und Futterrohren wird eine Zementschlämme gepumpt. Der Zementmantel soll die Rohre verankern, und zum anderen verhindern, dass sich außerhalb der
Rohre Gas oder Flüssigkeit aus den verschiedenen Gebirgsschichten aufgrund unterschiedlicher Drücke austauschen können. Das Herz der Bohranlage sind die Antriebsmaschinen. Es werden Diesel oder Elektromotoren verwendet die oft erstaunliche Leistungen von bis zu 1.000 kW zur Verfügung stellen. Ein Teil der Antriebsleistung braucht das Hebewerk, eine große Winde mit mehreren Gestängen. Mit seiner Hilfe wird der einige Tonnen schwere Flaschenzug in dem großen, weithin sichtbaren Bohrturm oder Bohrmast bewegt. Am Haken hängt entweder der Spülkopf mit dem gesamten Gestängestrang oder eine
besondere Vorrichtung zum Einhängen des Gestängestranges. Ein Ausbau des Meißels aus mehreren tausend Metern Tiefe erfordert sehr viel Zeit. Deshalb versucht man - soweit technisch möglich - diese Zeit zu verkürzen. Beim Abschrauben bleiben jeweils 3 Stangen zusammen. Diese Gestängezüge werden im Turm oder Mast abgestellt, um sie nach dem Wechsel des Meißels für den Einbau wieder zur Verfügung zu haben. Dadurch ist die Höhe des Bohrturms von über 40 Metern bedingt. Der Bühnenmann auf der Gestängebühne kann sich bei Gefahr über die Abseilvorrichtung in Sicherheit bringen. Schließlich gehört zu einer Rotary - Bohranlage noch eine Drehvorrichtung für den Bohrstrang. Hierzu dient der Drehtisch, der - von einem Motor angetrieben - eine zwischen Spülkopf und Bohrgestänge eingesetzte quadratische oder sechskantige Mitnehmerstange mit 50 bis 250 Umdrehungen in der Minute dreht. Sie gleitet entsprechend dem Bohrfortschritt durch die Einsätze des Drehtisches hindurch. Ist eine Stangenlänge abgebohrt, so wird der Gestängestrang im Drehtisch mit Keilen abgefangen. Die Mitnehmerstange wird vom Gestänge abgeschraubt, auf eine neue, vorher im Rattenloch abgestellte Bohrstange aufgesetzt und beide wieder mit
dem Gestängestrang verschraubt. Die Keile werden herausgenommen, und der Meißel kann erneut seine Arbeit in der Bohrlochsohle aufnehmen.
Die Meißelarten:
Das wichtigste Werkzeug beim Niederbringen einer Tiefbohrung ist der Meißel. Es gibt davon die verschiedensten Formen und Typen. Während frühere Schlagbohr- und Fischschwanzmeißel benutzt wurden, ist heute der Rollenmeißel der repräsentative Typ.
Mit seinen spitzen Zähnen, deren Länge, Beschaffenheit und Anordnung je nach Härte der zu durchteufenden Schichten bei den einzelnen Typen variiert, ist er besonders gut geeignet, die Gesteinsschichten zu zertrümmern. Für einige harte Schichten hat sich der Diamantmeißel, der auf seinen Schneidflächen eingesetzte Industriediamanten trägt, besonders gut bewährt.
Der jüngste Meißel, der PCD-Meißel, erlaubt hohe Bohrfortschritte. |
