Belegarbeit: Erdöl

Gliederung

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Die Entstehung von Erdöl

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Vorkommen von Erdöl

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Das Bohren nach Erdöl

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Die Förderung von Erdöl

o

o

Primärförderung

o

o

Forcierte

Erdölförderung

S a n d r a S c h n e i d e r

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Info, zusätzliche Informationen zu einer Thematik

Links, Begriffserläuterungen

Grafiken, Bezeichnungen und Erläuterungen der grafischen Darstellungen

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Die Entstehung von Erdöl

Erdöl ist ein natürlicher Kohlenwasserstoff, der fast

ausschließlich aus im Wasser lebenden pflanzlichen und

tierischen Lebewesen entstanden ist.

Muttergestein

Verfestigtes Material organischen und

Vor 65-150 Millionen Jahren in der Tertiär- und Kreidezeit

mineralischen Ursprungs, in dem sich

vermehrten sich diese Plankton-Organismen ziemlich

Erdöl und -gas bildete.

stark, starben aber auch ziemlich schnell ab. Das hatte

zur Folge, dass relativ dicke Schichten abgestorbener

Anaerobe Bakterien

Organismen auf dem Meeresboden entstanden, die man

Bakterien, die ohne Sauerstoff leben

als Faulschlamm bezeichnet.

und organische Stoffe in besonderer

Weise zersetzen

Auf dem Faulschlamm setzte sich eine Sedimentschicht

ab, sodass eine natürliche Zersetzung unterbunden

Cracken

wurde, da es keine Sauerstoffzufuhr mehr gab.

Aufspalten der langkettigen Moleküle

des Erdöls in einzelne Bestandteile.

Sogenannte

anaerobe Bakterien ließen die

Siehe: Weitere

organischen Bestandteile in Kohlenstoff umwandeln. In

Verarbeitungsmöglichkeiten

Verbindung mit Wasserstoffen entstand dann das

Kerogen, eine Erdölmuttersubstanz.

Sediment

Schicht, die sich durch Ablagerung aus

Nach und nach setzten sich immer mehr

absinkenden tonigsandigen

Sedimentschichten ab ­ das Muttergestein sank in

Schwebstoffen bildet.

immer tiefere Ebenen. Dies führte zu einer Temperatur-

sowie Druckerhöhung und das dazu, dass das Kerogen

Erdöl bzw. auch Erdgas abgibt.

Grafik 1

2

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Info:

Die Verbindungen zwischen

Kohlenstoffen und Wasserstoffen

können sehr unterschiedlich

kombiniert sein. Deshalb kann die

Zusammensetzung von Eröl recht

verschieden sein. Es gibt leichte und

schwere Sorten. Die leichten Sorten

sind dünnflüssig und enthalten

vorwiegend leichte Anteile wie

Benzin und leichtes Heizöl. Die

schweren Sorten sind zähflüssig.

Aus ihnen wird ein hoher Anteil

Industrie- Heizöl und Bitumen

gewonnen.

Bei einer Tiefe von 2000m bis

4000m herrscht die optimale

Temperatur: 65°C bis 120°C

Bei einer Temperatur von über

150°C entsteht durch Cracken

Erdgas.

Grafik 1:

,,Zeitbild der Erdgeschichte"

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Seite 2

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grafische Darstellung der

Entstehungszeit des Erdöls,

welches wir heute fördern

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auch heute entsteht noch

Erdöl, allerdings über

Millionen Jahre hinweg

Grafik 2:

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Seite 3

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schematische Darstellung

der Entstehung des Erdöls

bis zur Förderung

Grafik 2

3

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Vorkommen

Grafik 3

Erdöl findet man überall auf der Welt, speziell an den Orten, die früher einmal mit Wasser bedeckt

waren.

Und dort in Lagerstätten, die durch Migration entstanden sind. Dabei setzen sich das Wasser, Erdöl

und auch Erdgas in sogenannten Speichergesteinen ab.

Speichergestein:

Grobkörnige und durchlässige Gesteine mit entsprechenden Poren und Klüften.

z.B Sandsteine, zerklüftete Kalksteine oder Dolomite.

Migration:

Das langsame Aufsteigen von Wasser, Öl und Gas durch die Erdschichten, aufgrund ihrer Dichte

und dem Auftrieb durch Kapillarkräfte.

Grafik 4

Grafik 5

4

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Die Ablagerung in den Lagerstätten oder auch Fallen genannt passiert in Schichten. Aufgrund der

Dichte lagern sie sich wie folgt ab:

Grafik 6

Fallen bilden sich dort, wo die weitere Migration durch eine undurchlässige Deckschicht verhindert

wird. Man unterscheidet Formen derer nach ihrer Entstehung:

Fallenart Entstehung

Strukturelle Fallen

durch tektonische Bewegungen

z.B. Bruch oder Aufwölbung (zählen zu den größten Lagerstätten)

Stratigrafische Fallen

durch unterschiedliche Ablagerung

durch Abtragung

durch chemische Veränderung der Gesteine

Hydrodynamische Fallen durch Strömung des Wassers im Untergrund

Kombinationsfallen

durch Kombination obiger Fallen

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Info:

Grafik 3:

Riesige Ölvorräte befinden sich auch in

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Seite 4

Ölsanden und Ölschiefern, die sich vor allem in

-

Stellt die wichtigsten

Nord- und Südamerika wie auch in Australien

Erdölressourcen dar

befinden. Diese werden aber kaum abgebaut,

weil sie als unwirtschaftlich, aufgrund des

Grafik 4:

hohes Kostenaufwands, sind.

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Seite 4

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Migration und Fallenentstehung

durch durchlässige bzw.

undurchlässige Schichten

Grafik 5:

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Seite 4

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Verlauf von Migrationsbahnen

Grafik 6:

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Seite 5

-

Systematische Darstellung der

Schichtenlagerung

5

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Das Bohren nach Erdöl

Rotary-Bohrverfahren:

dieses Verfahren wird heute fast

ausschließlich angewandt

ein bis 60 Meter hoher Stahlturm

hält das Bohrgestänge über

einen Flaschenzug. Da die

Bohrstangen hohl sind, kann

über sie eine Lösung zum

Meißel geführt werden, diesen

kühlen und das abgeschlagene

Material wieder nach oben

transportieren. Über spezielle

Zusätze können mit der Lösung

auch die Bohrwände stabilisiert

werden und es wird ein

Gegendruck für Erdöl oder

Erdgas geschaffen, das

unerwartet auftritt.

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Grafik

7

Grafik

8

Grafik 7:

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Seite 6

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das Rotary-Bohrverfahren im Off-Shore Einsatz

Grafik 8:

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Seite 6

-

schematische Darstellung eines Bohrturms

6

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Eine weitere weltweit verbreitete Möglichkeit

Und es gäbe noch die

Horizontalbohrung

:

ist die

Turbinenbohrung

:

Diese kommt im zunehmenden Umfang zum

Dabei sitzt die antreibende Turbine

Einsatz.

unmittelbar über dem Meißel und wird von

Bei ihr wird innerhalb der Lagerstätte

der Spülflüssigkeit angetrieben.

horizontal gebohrt.

Solche Meißeldirektantriebe werden zum

Sie erlaubt es, mit einer geringen Anzahl von

ändern der Bohrrichtung benutzt, dem

Bohrungen ein Ölfeld zu erschließen.

sogenannten Ablenkbohren.

Bei diesem Verfahren wird das Bohrloch von

einer bestimmten Tiefe an von der vertikalen

Bohrrichtung abgelenkt.

Dies bringt folgende Vorteile mit sich:

Lagerstätten

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unterhalb dicht besiedelter Gebiete

-

unter Wäldern

-

unter Mooren und anderen Biotopen

können erschlossen werden, was für die

Umwelt sehr gut ist.

Durch Hilfe einer Richtbohrung lässt sich von

einer einzigen Förderplattform ein

kreisförmiges Areal abbohren, so dass man

weit weniger Plattformen benötigt.

Grafik 9

Grafik 9:

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Seite 7

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Foto von 3 Bohrmeißel

7

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Das Fördern von Erdöl

Primärförderung

Eruptive Förderung:

Gasliftverfahren:

Tiefpumpen-Förderung:

Jede Erdöl- und

Wenn die eruptive

Das Pumpen ist die

Erdgaslagerstätte steht unter

Förderung auf natürlichem

häufigste künstliche

einem bestimmten Druck,

Weg zu Ende geht, setzt

Fördermethode.

der mit je 10 Metern Tiefe

man das Bohrloch unter

Der bedeutendste Vertreter

um eine Atmosphäre (bar)

ausreichenden Druck, um

dieses Produktions-

zunimmt. Mit dem Erdöl

das freie Ausfließen des

verfahren ist die

fließt auch noch dieses

Erdöls zu verlängern.

Gestängetiefpumpe.

gelöste Gas dem Bohrloch

Bei der Förderung aus

Diese Pumpe besteht aus

zu. Da dabei der Druck sinkt,

größeren Tiefen, etwa

drei Teilen:

beginnt das Gas unter

zwischen 2500 und 3500

-

aus der eigentlichen

Volumenvergrößerung aus

Metern, wird häufig das

Tiefpumpe (diese

dem Öl zu entweichen. So

Gasliften dem Pumpen

stellt eine in vielen

wird, wie das Sodawasser

vorgezogen.

Varianten gebaute

aus der Sodawasserflasche,

Kolbenpumpe dar)

das Erdöl aus dem Bohrloch

-

aus dem

gedrückt.

Pumpengestänge

(ein aus Stahl

hergestellter Strang,

der die

Kraftübertragung

von der

Antriebseinheit über

Tage zur Pumpe

unter Tage besorgt)

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Info:

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und schließlich aus

Für eine heute typische Bohrung in eine Tiefe von 5000 Metern

der Antriebseinheit,

entstehen Kosten in Höhe von 14 bis 20 Millionen DM

dem Pumpenbock

(der so- genannte

Pferdekopf) mit

Antriebsmotor

Grafik 10

8

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Grafik 10

Grafik 10:

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Seite 8

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Foto ,,Pferdekopf" ­ der Tiefpumpenantrieb

Grafik 11:

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Seite 9

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Gegenüberstellung der 3 verschiedenen Verfahren der Förderung

9

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Forcierte Erdölförderung

Da der Entölungsgrad der Primärförderung schätzungsweise bei 25% liegt, hat die Ölindustrie

sekundäre und tertiäre Verfahren entwickelt. Diese werden unter dem Begriff ,,forciert"

zusammengefasst.

Sekundärförderung

Entölungsgrad: im Durchschnitt 35%

Prinzip:

Druckerhaltung

Methode:

zum Beispiel:

Wasserflutung

Die Druckerhaltung bzw. auch Erhöhung wird hier erreicht, indem man abwechseln Wasser in

Bohrlöcher pumpt, die sich auf einem Ölfeld befinden.

Weitere Möglichkeiten dadurch sind die Förderungsgeschwindigkeit und - bei Lagerstätten, die

gleichmäßig sind und wenig Ton enthalten ­ sogar eine Förderungsleistung auf 60% und mehr (!).

Tertiärförderung

Entölungsgrad: im Durchschnitt 45%

Prinzip:

Einwirkung auf die Kräfte, die das Öl im Speichergestein zurückhalten und seine

Bewegung im Porenraum verhindern

Kostenpunkt:

sehr hoch, da über Tage aufbereitet werden muss, sprich Wasser, Sand und Salz

müssen entfernt werden, was bei der Primärförderung in der Lagerstätte

automatisch passiert

Methode:

zum Beispiel:

Gasinjektion

Anwendung bei sehr viskosem Öl.

Durch das überhitzte Gas mit einer ungefähren Temperatur von 340°C treibt das Öl nach oben,

verliert aber auch an Viskosität, sodass es wesentlich schneller fließt.

x

Info:

Für weitere Förderungsmöglichkeiten der forcierten

Entölungsgrad:

Erdölförderung sind Lösungsmittelfluten und chemisches

Prozentangabe des maximal

Fluten Beispiele.

geförderten Ölinhalts einer

Lagerstätte

Viskosität:

Eigenschaft von Flüssigkeiten, die

dem Fließen entgegenwirkt, wenn

eine Kraft auf sie wirkt. Bei dem

Erdöl wäre die Viskosität bei

zähflüssigem Öl sehr hoch.

,,Belegarbeit: Erdöl"

Fach: Chemie

Humboldtgymnasium Cottbus

Sandra Schneider

© 2001

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