Erdöl aus der Tiefsee – eine technische Herausforderung

Schematische Darstellung einer Tiefseebohrung: Um zu verhindern, dass Öl oder Gas noch oben schießen können, drückt der Bohrschlamm von oben auf das Öl und Gas in der Lagerstätte. Wenn er abgepumpt und durch Wasser ersetzt wird, verhindern Barrieren aus Zement einen Blowout.

In 1.500 Meter Wassertiefe ein 5.000 Meter tiefes Loch zu bohren, ist auch mit moderner Technik ein risikoreiches Unterfangen. Die folgenden Erläuterungen gehen auf einige technische Schwierigkeiten ein, die im Film DEEPWATER HORIZON eine wichtige Rolle spielen.

Das Grundproblem:

Der Druck In einem Öl-Reservoir unter dem Meeresboden herrscht ein enormer Druck, der sich durch die Last der darüber liegenden Sedimente und des Wassers ergibt. Unter festem Deckgebirge können die Druckwerte noch höher liegen. Wenn man in solch einen Untergrund ein Loch bohrt, ohne gleichzeitig einen starken Gegendruck aufzubauen, schießen Öl und Gas mit großer Kraft nach oben (Blowout). Um das zu verhindern, werden verschiedene Gegenmaßnahmen ergriffen: So wird das Röhrensystem für die Bohrung durch eine Zementverkleidung fixiert. Diese Zementierung war im Fall der Deepwater Horizon fehlerhaft, sodass Öl und Gas eindringen konnten. Beim Bohren befindet sich in den Rohren Bohrschlamm, der schwerer ist als der Gegendruck im Öl-Reservoir. Wenn die Bohrarbeiten abgeschlossen sind, wird der Bohrschlamm allerdings durch das wesentlich leichtere Meerwasser ersetzt. Dies ist ein heikler Moment. Es kann dabei leicht zum Blowout kommen. Deshalb werden vor dem Ersetzen des Bohrschlamms durch Meerwasser Zementstopfen in die Bohrung eingesetzt. Zusätzlich können auch mechanische Barrieren eingebaut werden, z.B. so genannte Packer aus elastischem Material. Die Barrieren hielten bei der Deepwater Horizon-Katastrophe dem hohen Druck nicht stand. Als die Arbeiter den Bohrschlamm durch Meerwasser ersetzten, kam es zum Blowout.

Aufbau eines Blowout Preventers – er sitzt am
Meeresboden direkt über dem Bohrloch.

Der Blowout Preventer

Direkt am Meeresboden, wo das Bohrloch beginnt, sitzt der Blowout Preventer (BOP), ein etwa zehn Meter hoher Stahlkoloss, der mitdem Austrittsrohr fest verbunden ist. Der BOP ist die wichtigste Absicherung gegen Unfälle am Bohrloch. Er verfügt über mehrere Ventile, die Techniker von der Plattform aus öffnen und schließen können. Bei Tiefseebohrungen kann wegen des hohen Drucks nur mit Unterwasserrobotern am Meeresgrund gearbeitet werden. Wenn die manuelle Steuerung des BOP versagt, riegeln Scherverschlüsse den Durchfluss automatisch ab. Bei der Deepwater Horizon versagten diese Systeme.

Unterdruck- und Überdrucktests

Um die Qualität der Bohrung zu überprüfen, werden verschiedene Tests durchgeführt. So können die Techniker im Bohrgestänge in der Bohrung beispielsweise den Druck auf Null verringern (Negativtest). Wenn die Rohre und ihre Verbindungen dicht sind, bleibt der Druck konstant. Steigt er an, bedeutet das, dass von außen Flüssigkeit oder Gas in die Bohrung eindringt. Beim Überdrucktest wird Flüssigkeit mit hohem Druck in die Rohre der Bohrung gepresst. Bleibt der Druck anschließend konstant, ist die Bohrung dicht. Der Druck kann an verschiedenen Stellen gemessen werden. Im Falle der Deepwater Horizon zeigten diese Messungen an verschiedenen Punkten widersprüchliche Ergebnisse, die falsch gedeutet wurden.

Kommunikation und wirtschaftlicher Druck (siehe hierzu auch Arbeitsmaterial H 4)

Nach der Katastrophe im Golf von Mexiko analysierte eine Untersuchungskommission Ursachen und Verlauf des Unglücks. Neben zahlreichen technischen Mängeln an der Plattform und am Blowout Preventer bemängelte der Bericht, dass die Kommunikation zwischen den beteiligtenTechnikern nicht funktioniert habe. Das ist deshalb von größter Bedeutung, weil nicht alle Arbeiten von einem Team durchgeführt werden, sondern verschiedene Firmen jeweils für einen Bereich zuständig sind (siehe Grafik). Die Techniker kennen sich untereinander nicht und die Unternehmen haben verschiedene Interessen. Während die Dienstleister ihren Auftrag vollständig abarbeiten wollen, liegt es im Interesse des Auftraggebers BP, dass möglichst schnell alles fertig wird, weil die Nutzung der Bohrplattform an jedem Tag 533.000 Dollar Leasinggebühr kostet, dazu kommen 500.000 Dollar für Verbrauchsmaterial und Dienstleistungen.

Aufgaben

  • Lest den Text und sammelt Gründe, warum Tiefseebohrungen nach Öl riskant sind. Unterscheidet dabei geologische/physikalische Gründe und wirtschaftliche/institutionelleGründe.
  • Welche Absicherungen gegen einen Blowout versagten im Fall der Deepwater Horizon?
  • Stellt Überlegungen an, wie Tiefseebohrungen sicherer gemacht werden könnten.