Autor:
Enrico Teich

Referat

E r d ö l

Geschichte:

• infolge seiner Brennbarkeit wurde dünnflüssiges Erdöl schon in der Antike als Brenn- und Beleuchtungsmittel benutzt
• oberirdische Rohölaustritte sind im Mittelmeerraum seit der Antike bekannt
• man nutzte sie jedoch lange Zeit nur eingeschränkt für Zwecke, wie zum Abdichten von Booten, zum Imprägnieren von Geweben und als Brennstoff für Fackeln
• in der Renaissance wurde das sogenannte Quirinöl als Heilmittel genutzt
• auch Naturasphalt war bereits im 2. Jahrtausend v.Chr. bekannt und wurde z.B. als Mörtel von Babyloniern verwendet
• die Chinesen förderten angeblich schon 1700 v.Chr. Erdöl und verwandten es zu Leuchtzwecken
• um 1700 n.Chr. begann in Baku die erste industrielle Erdölgewinnung
• die erste systematische Ausbeutung des Rohöls begann erst im 19. Jahrhundert, als1859 die erste moderne Erdölbohrung von Drake in Pennsylvania durchgeführt wurde
• bis zum heutigen Tage sind einige Millionen Bohrungen erfolgt

Zusammensetzung:

• ein in der Natur vorkommendes Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffe
• homogenes flüssiges Gemisch von hunderten Kohlenwasserstoffen mit verschiedenen. Siedetemperaturen
• ölige bis bituminöse Flüssigkeit
• im Rohöl befinden sich:
  
   Alkane (kettenförmige Paraffine),
  
   Cycloalkane (gesättigte Ringverbindungen; traditionell Naphthene)
  
   aromatische Verbindungen (ungesättigte Ringverbindungen),
  
  Alkene, sowie Schwefel-, Sauerstoff- und Stickstoffverbindungen
   
•  parrafinische Rohöle bestehen aus Verbindungen, bei denen die Zahl der Wasserstoffatome immer um 2 höher ist als die doppelte Zahl der Kohlenstoffatome (C_nH_2n+2)
• bei Cycloalkanen bestehen die Moleküle aus doppelt so vielen Wasserstoffatomen wie
• Kohlenstoffatomen (C_nH_2n)
• aromatische Verbindungen sind cyclische Verbindungen mit einer besonderen, stabilen Elektronenanordnung im Molekül
• der Schwefelanteil im Rohöl liegt zwischen 0,1 und 5 Prozent
• man unterscheidet je nach den Hauptkomponenten zwischen
  paraffinbasischem Erdöl (Pennsylvanien / USA) und
   naphthenbasischem Erdöl (Baku, Rumänien und Russland)
• naphthenbasische Erdöle sind meist relativ aromatenreich (bis zu 25% Aromaten)
   
• Erdöl zählt neben Erdgas und Kohle derzeit zu den wichtigsten Energieträgern
• die verschiedenen Erdöle sind je nach ihren Inhaltsstoffen hellgelb bis schwarz gefärbt
• Erdöl ist nicht mit Wasser mischbar und leicht entflammbar und brennbar
   
• einzelne Fraktionen werden nach Siedetemperaturen eingeteilt:

bis 30°C Raffineriegas

35-140 °C Benzine

150-250 °C Mitteldestillate (Petroleum/Kerosin)

250-360 °C Dieselöl und leichtes Heizöl

Rückstand (Sumpf) schweres Heizöl

Verwendung:

• Erdöl wird als Brenn- und Kraftstoff sowie als Rohstoff für die chem. Industrie verarbeitet
• Erdöl und Erdölprodukte werden auch zur Herstellung von
  
  Arzneimitteln und Dünger,
  
  Kunststoffen,
  
  Baustoffen,
  
  Farben und Textilien verwendet

Entstehung:

• Erdöl entsteht vorwiegend im Meer aus der Zersetzung von abgestorbenen pflanzlichen und tierischen Kleinstlebewesen (Plankton) in einem sauerstoffarmen Milieu
• dass sowohl niedere Tiere, als auch Pflanzen an der Entstehung des Erdöls beteiligt sind, wird durch das Vorkommen von Porphyrinen im Erdöl bewiesen
• anaerobe, d.h. vom Luftsauerstoff unabhängig lebende Bakterien, bauen unter Reduktion die organischen Verbindungen bei verhältnismäßig niedriger Temperatur ab
• die hierbei entstehenden Zwischenprodukte wandeln sich, wahrscheinlich über geochemisch ausgelöste weitere Reaktionen, in Kohlenwasserstoffe um
• am Meeresgrund lagert sich - mit feinem Sand, Schluff und Ton vermischt
• ein sogenannter Faulschlamm ab, der aus Proteinen, Kohlenhydraten und Fetten besteht
• anschließend verfestigen sich die Faulschlämme zu Gesteinen, die das Erdölmuttergestein darstellen
• bei der Umwandlung der organischen Bestandteile des Faulschlammes zu Erdöl wirken Bakterien mit
• Metalle wie Kupfer, Nickel und Vanadium sowie Tonminerale wirken als Katalysatoren
• durch weitere Sedimentation gerät das Erdölmuttergestein allmählich in tiefere Schichtniveaus, dadurch steigen in ihm Druck und Temperatur
• als Zwischenstufe entsteht das sogenannte Kerogen, das sich aus organischen Verbindungen, wie u.a. Alkanen zusammensetzt
• weitere organische Substanzen werden schließlich zu einfacheren Kohlenwasserstoffen (Paraffine, Naphthene) abgebaut
• Spuren von Chlorophyll und Hämoglobin im Erdöl sind Beweise für die organische Herkunft
• durch zunehmenden Gesteinsdruck werden die Poren des Muttergesteins zusammengedrückt und Porenwasser, Erdöl und Erdgas herausgedrückt
• diese steigen dann als leichtere Bestandteile und durch Kapillarkräfte nach oben
• vielfach wandert das Erdöl unter dem Einfluss des Gebirgs-, Wasser oder Gasdruckes aus dem Muttergestein ab und dringt durch Spalten in poröses Speichergestein (Sand-, Trümmergestein, Dolomit oder Kalk) ein
• das gleichzeitig mitwandernde Wasser sammelt sich infolge seiner realtiv großen Dichte unterhalb des Erdöls und schließt die Lagerstätte als Randwasser nach unten hin ab
• im Speichergestein lagern von unten nach oben Erdwachs, salzhaltige Ölwässer, Schweröl, Leichtöl und zuoberst Erdgas
• Voraussetzung für die Bildung einer Lagerstätte sind weniger undurchlässige Deckschichten (z.B. Ton), die das Speichergestein nach oben abdecken und die weitere Migration verhindern
• Erdöl und Erdgas können sich dann in sogenannten Erdölfallen sammeln
• als Fallen kommen nur tektonische Strukturen in Frage, wie z.B. Sättel, Verwerfungen und Transgressionen (langsam überflutete Festlandsteile) oder Salzstöcke
• Erdölbildung dauert gewöhnlich sehr lang, aber nie mehr als 10.000 Jahre

Beispiel Schwarzes Meer:

• an der Oberfläche hat sich durch Süßwasserzuflüsse eine etwa 150 Meter tiefe Schicht von leichtem, sauerstoffreichem und salzarmen Wasser gebildet, in der sich ein reiches Planktonleben entwickelt hat
• abgestorbene Organismen sinken in eine tiefere, schwerere und lebensfeindlichere Wasserschicht ab
• weitgehend unbewegtes Wasser ist arm an Sauerstoff, aber reich an Salz und Schwefelwasserstoff >> verhindert Verwesung
• durch das Salz werden die organischen Reste konserviert
• am Meeresgrund lagert sich - mit feinem Sand, Schluff und Ton vermischt - ein sogenannter Faulschlamm ab, der aus Proteinen, Kohlenhydraten und Fetten besteht

Auffinden von Erdöl:

• das Aufspüren ist die Aufgabe von Geologen und Geophysikern
• bei seismischen Messungen werden unterirdisch künstliche Erdbeben erzeugt
• die reflektierten Schallwellen werden aufgezeichnet
• die Auswertung lässt Rückschlüsse auf die geologische Schichtenfolge zu
• Erdölvorkommen kann nur durch kostspielige Probebohrungen 100%-ig bewiesen werden

Förderung:

• zur Förderung wird meist das von Herrn Beart erfundene Rotary-Verfahren angewandt
• über einen Motor wird das Bohrgestänge angetrieben
• dieser Gestängestrang ist mit dem Bohrturm verbunden
• ebenfalls mit einem Drehtisch am Bohrturmboden verbunden der gedreht werden kann
• der Bohrmeißel am Ende hat im Allgemeinen drei konische Räder mit gehärteten Zahnspitzen
• zur Kühlung dient eine pumpengetriebene Spülanlage, die das Bohrklein kontinuierlich an die Oberfläche befördert
• Erdöl, Erdgas und Wasser werden an die Erdoberfläche gepresst, da die meisten Erdöllager unter hohem Druck stehen
• sobald der Druck nachlässt werden Tiefpumpen eingesetzt (Primärförderung)
• durch diese Technik werden zwischen 15 und 30% zutage gefördert
• durch Wasser- oder auch Dampfeinpressung wird der Lagerstättendruck künstlich erhöht
• dies wird durchgeführt, da sich je nach Art der Lagerstätte, die Bohrlöcher einen Abstand zwischen 60 und 600 Metern haben können
• auf diese Weise lässt sich die Geschwindigkeit der Rohölförderung steigern
• Dampfeinpressung (Tertiärförderung) wird bei Lagerstätten mit sehr zähflüssigem Öl angewendet
• der überhitzte Wasserdampf (ca. 340°C) treibt das Erdöl an die Oberfläche
• aber auch die Ölviskosität wird durch die Hitze verringert
• mit derzeit bekannten Verfahren können bis zu 60% des Erdöls gefördert werden
• die restlichen 40% bleiben als nicht gewinnbar in den Lagerstätten zurück
• schon im Bohrturm durchläuft das erhaltenen Rohöl eine Aufbereitungsanlage
• dort wird das Rohöl erstmals grob von Erdgas, Schlamm, Wasser und Salz getrennt
• in Raffinerien, die mit Pipelines verbunden sind, erfolgt dann die Weiterverarbeitung
• Ölfelder, die unter dem Meeresspiegel liegen, werden mit Hilfe der Offshorebohrung erschlossen
• es werden sowohl schwimmende, als auch am Meeresboden befestigt Bohrinseln eingesetzt
• die weltweite Produktion hat in den letzten hundert Jahren explosionsartig zugenommen
• dies ist bedingt durch die Motorisierung und Nachfrage nach Treibstoffen

Fördermengen:

•  die 3 führenden Erdölförderländer waren 1996:
• Saudi-Arabien mit 400,9 Millionen Tonnen (ca. 12% der Weltförderung)
• USA mit 400,3 Millionen Tonnen (ebenfalls ca. 12%)
•  GUS mit 352 Millionen Tonnen (ca. 10%)
• Deutschland förderte 2,8 Millionen Tonnen

Export, Import und Verbrauch:

• die 3 größten Erdölexporteure waren 1994:
•  Saudi-Arabien mit knapp 311 Millionen Tonnen
• Iran mit 132 Millionen Tonnen
• Russland mit 126 Millionen Tonnen
   
• die 3 größten Erdölimporteure waren 1994:
• USA mit 354 Millionen Tonnen
• Japan mit 226 Millionen Tonnen
• Deutschland mit 106 Millionen Tonnen

• die größten Erdölverbraucher waren:
• USA
• GUS
• Japan - Deutschland
• auf Nordamerika entfielen knapp 27% des weltweiten Verbrauchs, auf Westeuropa ca.20%
• Deutschland konnte seinen Erdölverbrauch nie selbst decken
• bereits 1960 hat Deutschland 6 mal so viel Erdöl verbraucht, wie gefördert
• Deutschland importierte 1994 das Erdöl zu 37% aus den OPEC-Staaten, 34% aus der Nordsee und 22% aus Russland
• die eigene Erdölförderung ist dagegen mit nur 3% sehr gering mit fallender Tendenz
• deutsche Vorkommen liegen im Niedersächsischen Becken (Gebiet um Ems, Weser und Elbe) und im Molassebecken des Alpenvorlandes

Reserven:

• trotz Zunahme des Erdölverbrauches, scheinen die Reserven an Erdöl noch zu reichen
• die weltweiten Reserven reichen schätzungsweise bis ins 21. Jahrhundert
• gesicherte Ölreserven stiegen zwischen 1996 und 1997 um fast eine Milliarde Tonnen auf 138,4 Milliarden an
• der Grund für diesen Zuwachs sind neue Quellenfunde

Blick in die Zukunft:

• es ist gut möglich, dass in den nächsten Jahren noch weitere Erdölquellen gefunden werden
• auch die Technik entwickelt sich weiter und es könnte die Förderleistung gesteigert werden
• es ist jedoch klar, dass der Rohölvorrat nur bis zum 21.Jahrhunderts reicht

Alternativen:

• alternative Energiequellen sind vor allem
  geothermische Energie,
  Solarenergie,
  Windenergie und die weitgehend umstrittene
  Kernenergie
• eine vorübergehende Alternative, die den Energiebedarf zeitweise decken könnte, ist die Kohle, die fast auf der ganzen Welt noch ausreichend vorhanden ist
• mit intensiverer Nutzung könnte sie vor allem den Industrieländern weiterhelfen
• als Grundstoff für die Gewinnung von Kraftstoff ist zur Zeit noch keine umfassende Alternative zum Erdöl in Sicht