2022 | Book

Auf Jagd im Untergrund

Mit Hightech auf der Suche nach Öl, Gas und Erdwärme

Author: Prof. Dr. Matthias Reich

Publisher: Springer Berlin Heidelberg

Part of: Springer Professional "Business + Economics & Engineering + Technology" , Springer Professional "Engineering + Technology" , Springer Professional "Business + Economics"

Table of Contents

About this book

Der ideale Einstieg in die faszinierende Welt der Tiefbohrtechnik

Rohstoffe sind die Basis unseres Wohlstandes. Aber hätten Sie gewusst, dass Sie in Ihrem Leben statistisch gesehen zum Beispiel 460 Tonnen Sand verbrauchen oder dass in Ihrem Handy dutzende Elemente des Periodensystems verbaut sind, die alle mit großem Aufwand aus der Erdkruste gewonnen werden mussten?

Das vorliegende Buch zeigt Ihnen, wie die fließfähigen Rohstoffe aufgesucht und erschlossen werden. Dazu zählen immer noch Erdöl und Erdgas, aber auch in zunehmendem Maße heißes Wasser, das als umweltfreundlicher geothermischer Energieträger eingesetzt wird. Die Suche nach flüssigen Rohstoffen ist ein Abenteuer der Superlative. Einige tausend Meter tief in der Erde herrschen extreme Bedingungen. Hier ist die moderne Tiefbohrtechnik zu Hause.

Das Buch erklärt Ihnen in leicht verständlicher und anschaulicher Weise, wie moderne Tiefbohrungen „abgeteuft“ werden und welche enormen Anstrengungen dabei unternommen werden, um die Umwelt so wenig wie möglich zu belasten.

>>Professor Dr. Reich ist es gelungen, ein Buch zu schreiben, das die Vielfältigkeit der „Oil and Gas Industry“ einem breiten Publikum zugänglich macht. Das Werk überzeugt durch seine verständlichen Begriffserklärungen und die Leichtigkeit der Darstellung komplexer Inhalte. Der Titel ist gerechtfertigt, es liest sich wie ein „Technik-Krimi“ – und lässt den Leser bis zum Ende nicht mehr los. Die begleitenden, vom Autor gezeichneten Karikaturen, helfen dem Leser auf unterhaltsame Weise, diese Technik intuitiv zu verstehen. Für alle, die einen Einstieg in die Welt der Tiefbohrtechnologie suchten und bisher ein Buch in deutscher Sprache vermissten!<<
Prof. Dr. Dr. Ing. habil. Catalin Teodoriu, Institute of Subsurface Energy Systems der TU Clausthal und Drilling Simulation Center der University of Oklahoma

>>Wie wunderbar! Endlich ein Buch, das die komplexe Tiefbohrtechnik dem Laien verständlich und spannend zugleich erklärt! Nicht jeder, der aufklärt, verfügt über diese besondere Begabung wie Prof. Dr. Reich, denn er kann komplexe Themen wirklich einfach vermitteln. Ich denke, dass dieses Buch behilflich sein kann, besorgten Menschen die Angst vor Bohrtürmen zu nehmen, denn es zeigt auch, wie groß Sicherheit und damit Umweltschutz geschrieben werden.<<
Jürgen Lorenz, Tiefbohrtechniker

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung – Warum dieses Buch?

Zusammenfassung

Guten Tag! Die Öl- und Gasindustrie hat schon deutlich bessere Zeiten erlebt! Seit 2014 kämpft sie mit einem gewaltigen Preisverfall und der Dieselskandal, der Klimawandel, die Fridays-for-Future-Demonstrationen und jetzt auch noch die Coronapandemie machen es ihr nicht gerade leichter. Die ganze Branche steht im Verdacht, aus reiner Profitgier die Umwelt zu zerstören.

Matthias Reich

Kapitel 2. Die Geschichte der Öl- und Gasbohrtechnik

Zusammenfassung

Die Ölindustrie ist heute groß und mächtig, so viel ist allgemein bekannt. Dass die intensive Suche nach dem schwarzen Gold aber erst vor 150 Jahren begann, ist dagegen kaum jemandem bewusst. Öl war natürlich auch schon lange zuvor als äußerst nützliche Substanz erkannt worden. Bereits im Altertum hat man die klebrige Masse aus Teerkuhlen gewonnen und zum Beispiel dazu benutzt, Schiffe abzudichten oder Pfeile so zu präparieren, dass man sie anzünden und den Feinden in die Burg schießen konnte. Von einer echten Ölindustrie war damals aber noch lange nicht die Rede. Man nutzte lediglich das Öl, das man zufällig an der Erdoberfläche fand, suchte aber nicht aktiv danach.

Matthias Reich

Kapitel 3. Ölfirmen, Auftragnehmer und Servicefirmen – Wer macht was?

Zusammenfassung

Wer vorhat, sich eine Bohranlage anzusehen oder sogar dort zu arbeiten, sollte zunächst grob mit den Zuständigkeiten und Aufgaben der dort anwesenden Interessengruppen und Personen vertraut sein.

Matthias Reich

Kapitel 4. Wo findet man Öl?

Zusammenfassung

Bevor wir uns damit beschäftigen, wie Bohrungen zur Förderung von Öl oder Gas hergestellt werden, wollen wir zunächst einmal darüber nachdenken, wo es überhaupt Öl und Gas gibt, wo man es also finden kann.

Matthias Reich

Kapitel 5. Wie funktioniert eine Tiefbohranlage?

Zusammenfassung

Wenn die Messungen der Geologen und Geophysiker auf mögliche Öl- oder Gasfunde in der Erde hinweisen, ist die einzig wirklich verlässliche Methode festzustellen, ob dort wirklich eine Lagerstätte existiert, eine Erkundungsbohrung abzuteufen. Die Ölfirma lässt also einen Bohrplatz anlegen und sucht sich einen Contractor, der den passenden Bohrturm und eine Bohrmannschaft zur Verfügung stellen kann.

Matthias Reich

Kapitel 6. Wie entsteht eine Tiefbohrung?

Zusammenfassung

Eine Tiefbohrung kostet viel Geld. Ganz grob über den Daumen gepeilt kann man sagen, dass man für jeden Meter ungefähr 1500 bis 2000 € investieren muss. Für eine 5000 m tiefe Bohrung wird man also mit etwa 7,5 bis 10 Mio. € zur Kasse gebeten. Dass der mächtige Bohrturm mitsamt Zubehör und Bohrmannschaft dabei mit beträchtlichen Mietkosten zu Buche schlägt, ist nachvollziehbar. Dass aber etwa ein Drittel der gesamten Investition für eine Bohrung in Form von Stahlrohren und Zement im Untergrund verschwindet, die man im Normalfall niemals wieder zu Gesicht bekommt, ist dagegen weitgehend unbekannt.

Matthias Reich

Kapitel 7. Wie sieht ein einfacher Bohrstrang für eine Vertikalbohrung aus?

Zusammenfassung

Ein Bohrstrang für eine Tiefbohrung ist eine aus einzelnen Rohren zusammengeschraubte, viele Kilometer lange Hohlwelle, die den Bohrmeißel tief in der Erde hydraulisch und mechanisch mit dem Bohrturm verbindet (Abb. 7.1). Aus der Sicht eines Maschinenbauers ist so ein Bohrstrang ein äußerst unangenehmes Gebilde. Die Länge übersteigt den Durchmesser ohne Weiteres um den Faktor 30.000 oder mehr. Insofern hat man es mit einem wirklich extremen Bauteil zu tun. Und über diese wackelige Hohlwelle wollen wir nun mehrere Hundert PS Antriebsleistung zum Bohrmeißel am unteren Ende schicken. Gleichzeitig wollen wir durch das Innere des Gestänges pro Minute mehrere Kubikmeter zähflüssiger Bohrspülung nach unten pumpen und außerdem mit dem stählernen Strang tief unten in der Erde auch noch Kurven in beliebige Richtungen bohren.

Matthias Reich

Kapitel 8. Sieht ein Bohrstrang für eine gerichtete Bohrung anders aus?

Zusammenfassung

Ein Bohrstrang für eine Bohrung mit geneigten Tangenten, Kurvenabschnitten und eventuell sogar einer Horizontalstrecke besteht prinzipiell aus denselben Komponenten wie ein Bohrstrang für eine Vertikalbohrung. Allerdings müssen noch weitere Elemente hinzugefügt werden. Beispielsweise braucht man zum Richtbohren zunächst einmal einen sogenannten Steuerkopf, also eine Bohrstrangkomponente, mit der man eine Kurve in eine gezielte Richtung initiieren kann.

Matthias Reich

Kapitel 9. Wohin führt unsere Bohrung?

Zusammenfassung

Wie Bohrstränge aussehen und welche Bohrstrangelemente sie enthalten, haben wir nun gelernt. Aber wie sieht ein Bohrpfad aus? Bisher sind wir ja bis auf ein paar vage Andeutungen meist davon ausgegangen, dass eine Bohrung senkrecht nach unten in die Tiefe geht. Aber oft bohren wir ja gar nicht geradeaus nach unten, sondern um die Kurve.

Matthias Reich

Kapitel 10. Wie tief ist unsere Bohrung?

Zusammenfassung

Die Bohrstangen und sonstigen Elemente, aus denen der Bohrstrang zusammengeschraubt wird, befinden sich zu Beginn der Bohrarbeiten auf den Böcken des Gestängelagers auf dem Bohrplatz. Dort werden sie zunächst vermessen. Die Länge der einzelnen Rohre ist nämlich nicht konstant, sondern ändert sich im Lauf ihrer Lebensdauer.

Matthias Reich

Kapitel 11. Wie bohrt man eine Kurve?

Zusammenfassung

Sie fragen sich inzwischen bestimmt schon, wie das mit dem Kurvenbohren überhaupt funktionieren soll, das in Kap. 9 beschrieben wurde. In Kap. 7 haben wir ja bereits gelernt, aus welchen Komponenten ein Bohrstrang aufgebaut ist, und irgendwie können wir uns gar nicht vorstellen, dass man mit dieser Ausrüstung Kurven bohren können soll.

Matthias Reich

Kapitel 12. Messgeräte im Bohrstrang

Zusammenfassung

Wer eine Bohrung gezielt um eine Kurve führen will, kann sich nicht damit zufriedengeben, erst nach Beendigung der Bohrarbeiten nachzusehen, ob die Kurve tatsächlich in die geplante Richtung verläuft oder nicht. Nein, zum Richtbohren müssen die Sensoren direkt in die Bohrgarnitur integriert werden. Und alle Daten müssen während des Bohrprozesses an die Oberfläche übertragen werden, sonst nützen sie nichts.

Matthias Reich

Kapitel 13. Sonderbohrverfahren

Zusammenfassung

Das Buch bezog sich bisher in erster Linie auf das Rotary-Bohren, also das Bohren mit einem sich drehenden Bohrstrang, der aus vielen zusammengeschraubten Bohrstangen besteht. Meist ging es in den Kapiteln um die Suche nach Öl und Gas. In diesem Kapitel soll es dagegen um ein paar relativ neue und aufstrebende Bohrverfahren gehen, die ein wenig neben den typischen Einsatzgebieten der Öl- und Gasbohrtechnik liegen.

Matthias Reich

Kapitel 14. Anwendungs- und Planungssoftware

Zusammenfassung

In den vorangehenden Kapiteln haben wir gelernt, dass in der modernen Tiefbohrtechnik eine Vielzahl komplexer Bohr- und Messwerkzeuge eingesetzt wird. Alle diese Systeme werden immer leistungsfähiger, bohren immer schneller und weiter und helfen auf diese Weise, die Lagerstätten immer effektiver zu nutzen.

Matthias Reich

Kapitel 15. Wie lange brauchen wir noch Öl und Gas?

Zusammenfassung

Die große Suche nach Öl und Gas begann im Jahr 1859, also etwa vor 160 Jahren. Seitdem ist unser Hunger nach den begehrten Rohstoffen ständig gewachsen. Öl und Gas haben unser Leben und unsere Gesellschaft nachhaltig verändert, nahezu alle unsere Aktivitäten hängen inzwischen vom ausreichenden Nachschub von Kohlenwasserstoffen ab. Auf die Dauer können wir uns das natürlich nicht leisten, denn wir sehen ja heute schon überall, wie sich das Klima verändert. Und selbstverständlich sollten wir lieber heute als morgen auf das weitere Verbrennen wertvoller Kohlenwasserstoffe verzichten.

Matthias Reich

Kapitel 16. Nachwort

Zusammenfassung

So, damit ist unsere Einführung in die Welt der Tiefbohrtechnik zu Ende. Natürlich konnten nicht alle Bohr- und Messgeräte, Prozeduren, Technologien und Arbeitsschritte im Detail vorgestellt werden. Ich hoffe aber, dass Sie durch dieses Buch zumindest ein paar neue Einblicke in die Tiefbohrtechnik nach Öl, Gas und Erdwärme und vielleicht sogar Appetit auf tiefer gehende Literatur bekommen haben.

Matthias Reich

Backmatter

Title: Auf Jagd im Untergrund
Author: Prof. Dr. Matthias Reich
Publisher: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-662-64151-4
Print ISBN: 978-3-662-64150-7
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-64151-4