Wie bohrt man tiefe Löcher? Teil 3

21Jun/10Off

Wie bohrt man tiefe Löcher? Teil 3

So, kommen wir zum dritten und letzten Teil der Serie. Hier findet ihr den ersten und dort den zweiten Teil.
Dieses mal geht es darum was man tut, sollte etwas schief gehen und warum es schief geht. Besonderes Augenmerk legen wir dabei auf den BOP-Stack.
Viel Spaß!

Ich hatte ja geschrieben, dass die Bohrflüssigkeit mit ihrem Gewicht (genauer mit ihrem Hygrostatischen Druck) auf den Boden der Bohrung drückt. Stößt man jetzt auf eine Ölblase, kann das Öl nicht nach oben steigen, die Flüssigkeit ist schwerer als der Öldruck. Soweit die Theorie. Ist das Bohrloch aber nicht tief genug oder die Ölblase hat einen höheren Druck als erwartet, kommt es zu einem Blowout. Solltet ihr euch fragen warum da überhaupt Druck drauf ist, auf so einer Ölblase, das ist ganz einfach. Über der Ölblase befinden sich meist große Mengen Erdgas. Dieses liegt in komprimierter Form vor, sobald ein Loch in die Blase kommt, dehnt es sich aus und drückt das Öl nach oben. Klassischer PET-Flaschen Aufschraub Effekt. Wie das ausschaut, könnt ihr im Golf von Mexiko oder dem folgenden Video sehen.

Früher war das ein noch größeres Problem, es gab keine Möglichkeit den Blowout zu verhindern. So kam es oft zu tragischen Unfällen. Das Öl / Gasgemisch kommt mit hoher Geschwindigkeit aus dem Bohrloch und wird an der Austrittsöffnung zerstäubt. Dabei bildet sich ein hochexplosives Gas-Sauerstoffgemisch. Ein kleiner Funke genügt und die Quelle fängt Feuer. Schafft man es nicht, dieses Feuer so schnell wie möglich zu löschen, bricht oft innerhalb von kürzester Zeit ein Inferno los.

Lange gab es keine Möglichkeit so ein Feuer zu löschen. Es strömen gigantische Mengen brennbares Material aus dem Bohrloch, die Hitze ist unerträglich. Sie kann locker 1200grad betragen und wie wir alle wissen, ist es nicht möglich ein Ölfeuer mit Wasser zu löschen. Dazu kommt noch, dass in vielen Regionen, in denen nach Öl gebohrt wird, kaum Wasser verfügbar ist. Mir sind drei Lösungsansätze bekannt solch ein Feuer zu löschen.

Man bohrt ein zweites Loch, das sogenannte Relief Well, etwas entfernt vom Feuer, in den ersten Bohrkanal. Jetzt pumpt man dort das nachströmende Öl ab. Die Flamme bekommt keinen Ölnachschub mehr und erlischt. In manchen Staaten ist es gesetzlich vorgeschrieben ein solches Loch von Anfang an mit zu bohren.
Man platziert eine Bombe neben der brennenden Quelle. Die anschließende Sprengung entzieht der Umgebung den Sauerstoff, die Flamme erstickt. Das wurde bei den brennenden Ölquellen in Kuwait eingesetzt. Saddam Hussein hatte damals die Ölfelder angezündet (naja, anzünden lassen).
Man benutzt einen Turbinenlöscher (Die BASF nennt das Teil Turbolöscher), was wohl die modernste Methode sein dürfte. Schaut euch einfach das Video an, sehr spektakulär Hab ich sogar schon einmal live gesehen. Allerdings etwas kleiner als der im Video gezeigte.

Jetzt haben wir einige Möglichkeiten durch, wie man mit so einem Problem umgeht. Dabei ist es doch so einfach, man lässt es gar nicht erst so weit kommen. Dazu haben sich einige schlaue Leute Gedanken gemacht und schließlich den BOP-Stack entwickelt. Wird in den Nachrichten von dem "blowout preventer" oder dem "Christmastree" gesprochen handelt es sich um genau dieses Teil. Man spricht vom BOP-Stack, weil er in Wirklichkeit aus mehreren verschiedenen blowout preventern besteht, welche übereinander geschraubt werden. Lasst euch von dem Bild nicht täuschen, das Ding ist 15 Meter hoch und 200 Tonnen schwer. Er sitzt am Anfang jeder Bohrung und besteht aus folgenden Teilen:

Annular BOP
Im Falle eines blowouts, schieben sich von unten Gummimuffen nach oben und dichten den Bereich um das Bohrgestänge ab. Kennt ihr PG-Verschraubungen oder diese Verlängerungen für Staubsaugerrohre? Es handelt sich um das selbe Prinzip. Das geniale dabei ist, um so stärker der Druck gegen die Muffe, um so fester drückt sie sich an das Rohr. Das alles bringt aber nichts, wenn das Bohrgestänge gebrochen ist, da er ja nur den Bereich um das Gestänge abdichtet.
Mehrere Ram Type BOPs
Dabei handelt es sich um gewaltige Zylinder, ihr könnt sie rechts und links vom BOP sehen. Innen befinden sich Scherblätter ("shear rams"), welche mit immensem Druck das Bohrgestänge einfach durchtrennen. Der Untere hat die Aufgabe, das Rohr zu zentrieren. Die beiden Oberen trennen es ab. Leider hat auch dieser Plan eine Schwachstelle, befindet sich an der Stelle, an der das R0hr eigentlich abgetrennt werden soll, ein Verbindungsstück (wir erinnern uns, das Bohrgestänge besteht aus mehreren aneinander geschraubten Rohren), hat der Ram Type BOP nicht genügend Kraft es zu durchtrennen. Genau das ist im Golf von Mexiko passiert. Laut Wikipedia gibt es eine Studie, dass nur 4 von 14 Ram Type BOPs in der Lage sind das Rohr zu cutten. Lässt sich ja auch schlecht ausprobieren ... Zum besseren Verständnis, gibts auch hier wieder ein Video:
Kill Line Valve
Das Kill Line Ventil wird für den sogenannten Top Kill benötigt. Ein Verfahren um die Bohrung im Notfall zu verschließen.
Dazu wird das Loch oben verschlossen und durch das Ventil wird eine Flüssigkeit mit hoher Dichte gepumpt. Diese ersetzt die Spülflüssigkeit in der Bohrung. Da ihre Dichte noch höher ist, verschließt sie hoffentlich die Bohrung. Das Choke line Venil dient dem Druckausgleich (wo was reingepumpt wird, kommt auch wieder was raus ). Ist das geglückt, wird der Rest des Lochs mit Beton gefüllt und das wars.

Im aktuellen Fall haben leider alle diese Sicherheitsmaßnahmen versagt. Es ist eben "nur" Technik. Hoffentlich haben die Hersteller etwas daraus gelernt und es werden wieder größere Summen in die Hand genommen, um das Bohren nach dem "schwarzen Gold" noch sicherer zu machen.

Ich hoffe die Artikelserie hat euch gefallen, auch wenn es Besucherzahlen und Feedbackmäßig nicht danach aussah Es hat auf jeden Fall viel Spaß gemacht sie zu schreiben.

thinkJD

Quellen für diesen und die vorherigen Artikel:

http://de.wikipedia.org/wiki/Blowout-Preventer#Blowout-Preventer
http://www.osha.gov/SLTC/etools/oilandgas/drilling/drilling.html
http://de.wikipedia.org/wiki/Rotary-Bohrverfahren
http://de.wikipedia.org/wiki/Geothermiekraftwerk_Landau
http://www.unki.de/schulcd/ek/kuwait.htm
http://de.wikipedia.org/wiki/Blowout_%28Tiefbohrtechnik%29

Falls ihr noch mehr über das Thema erfahren wollt, kann ich euch empfehlen, das Deutsche Museum in München zu besuchen. Dort könnt ihr euch das alles live anschauen. Sie haben sogar einen kompletten Rotary Table am Start.
http://www.deutsches-museum.de/ausstellungen/werkstoffe-produktion/erdoel-erdgas/