Nach der heutzutage allgemein anerkannten Theorie der Erdöl Geologie entwickelt sich Erdöl unter bestimmten natürlichen geologischen Bedingungen aus toten Meeresorganismen, die absinken und auf dem Meeresboden zusammen mit Sand, Ton und Schluff einen Faulschlamm bilden. Dieser Faulschlamm wird später zu einem Sedimentgestein ( poröser Sandstein, „Erdölmuttergestein“). Durch hohen Druck und hohe Temperaturen enstehen im Laufe der Zeit als Zwischenprodukt auf dem Weg zum Erdöl „Kerogene“. Aus Kerogenen bildet sich schließlich durch chemische Umwandlung das dichtere Erdöl.
Zeit ist ein wesentlicher Faktor bei der Entwicklung von Erdöl. Normalerweise dauert die Entwicklung von Erdöl sehr lange. Auch aus Sicht der Geologie schnell verlaufende Erdölentwicklungsprozesse dauern immer noch mindestens 15.000 Jahre.
Die Kerogene bzw. die teilweise bereits zu Erdöl abgebauten Substanzen wandern („Erdöl Migration“) im Laufe der Jahrtausende. Förderbares Erdöl ensteht dann, wenn sich bei dieser Wanderung in „Erdölfallen“ große Mengen Erdöl ansammeln. Erdölfallen sind erdölundurchlässige Gesteinsschichten, die den Weg nach oben begrenzen und gleichzeitig ein Ausweichen zur Seite verhindern.
Eine Erdöl Lagerstätte besteht aus Speichergestein, in deren Poren sich Erdöl und Wasser befindet, unterhalb einer undurchlässigen, abdichtenden Gesteinsschicht. Unterhalb dieser Gesteinsschichten kann sich zusätzlich ein Erdgaslager befinden. Erdgas entsteht unter ähnlichen Bedingungen wie Erdöl.
Die anerkannte ( organische ) Theorie der Erdöl Geologie setzt bestimmte Bedingungen für die Entwicklung von Erdöl voraus: Typische Bedingungen für die Entwicklung von Erdöllagerstätten ergeben sich zum Beispiel in abgeschlossenen Meeresbecken. Durch Süßwasserzuflüsse bildet sich an der Oberfläche eine Schicht von sauerstoffreichem und salzarmem Wasser, in der sich ein reiches Planktonleben entwickelt. Abgestorbene Organismen sinken in eine tiefere Wasserschicht, die salziger ist. Durch das Salz werden die organischen Reste konserviert.
Am Meeresgrund lagert sich Faulschlamm an, der aus aus Proteinen, Kohlenhydraten und Fetten vermischt mit feinem Sand, Schluff und Ton besteht. Dieses Gemisch ist die Grundlage für die Entstehung eines porenhaltigen Sedimentgesteins („ Erdölmuttergestein“).
Der organische Anteil des Erdölmuttergesteins beträgt wenige Prozent. Durch weitere Sedimentation gelant das Erdölmuttergestein allmählich in größere Tiefen, wodurch Druck und Temperatur stark steigen. Bei der folgenden bakteriellen Umwandlung der organischen Bestandteile zu Erdöl wirken auch Metalle mit, die als chemische Katalysatoren wirken. Als Zwischenstufe entsteht „Kerogen“, das sich aus organischen Verbindungen zusammensetzt. Die organischen Substanzen des Kerogens werden schließlich zu einfacheren Kohlenwasserstoffen, die Hauptbestandteil von Erdöl sind, abgebaut.
Durch den zunehmenden Druck beim Absinken des Sedimentgesteines werden die Poren wie ein Schwamm ausgedrückt. Wasser, Erdöl und Erdgas werden dabei herausgequetscht und steigen nach oben. Diesen Vorgang bezeichnet die Erdöl Geologie als Migration. Grobkörnige und durchlässige Gesteine mit Poren oder Klüften die sogenannten Speichergesteine. Hier sammeln sich die Substanzen an. Die Migration kann für verschiedene Bestandteile wie Schweröl, Leichtöl oder Gas unterschiedlich sein, da die Viskosität und Dichte unterschiedlich ist. Dadurch kann es zu verschiedenen, auch räumlich getrennten Lagerstätten, der einzelnen Bestandteile kommen.
Die Erdöl Geologie kennt im wesentlichen folgende Typen von Erdöllagerstätten:
- Sättel und Verwerfungen ( 80 % Anteil )
- Fazielle Gesteinsunterschiede ( 11 % Anteil )
- Salzstöcke ( 3 % Anteil )
Der Weg von der Ölförderung zu den Endprodukten
Der Weg von dem Rohstoff Erdöl zu den benötigten Endprodukten besteht in mehreren Schritten.
Um die Diskussion über Peak Oil nachvollziehen zu können, sind hier die wesentlichen Info’s rudimentär zusammengestellt.
Exploration ist die Voraussetzung für die Ölförderung
Die Aufgabe der Erdölgeologie ist das Auffinden von Erdöl und Erdgas Lagerstätten. Hierzu werden verschiedene Techniken eingesetzt. Bekannt sind seismische Verfahren, die unterschiedliche Signalreflexionszeiten der verschiedenen Gesteinsschichten ausnutzen.
Quelle: Elf Aquitaine
Eine weitere Möglichkeit sind Probebohrungen. Die Kunst besteht darin, aus diesen 1 dimensionalen Daten einen 3D Eindruck zu gewinnen. Aus dieser 3D Sicht kann dann auf Gesteinsformationen geschlossen werden, die potentielle Erdöllager sein können. Fortschritte wurden in den letzten Jahren auf dem Gebiet der Reflexions Seismologie gemacht, die es computergestützt erlaubt, immer bessere 3D Ansichten zu erhalten.
Eine detaillierte Erdölsuche ist natürlich nur da sinnvoll, wo aus grober geologischer Sicht überhaupt Chancen auf die typischen geologischen Verhältnisse von Erdöllagerstätten bestehen.
Bohrung und Aufbau von Fördersystemen für die Ölförderung
Die Ölförderung findet durch die bekannten Produktionsbohrungen statt. Charakteristisches Merkmal sind die Bohrtürme oder Bohrinseln.
Das Erdöl steht zu Anfang unter Druck und kann so ohne weitere Maßnahmen gefördert werden ( Primärförderung ).
Mit zunehmender Förderdauer machen sich zwei prinzipielle Probleme der Ölförderung bemerkbar, die die Lebensdauer eines Ölfeldes einschränken:
- Der Druck läßt nach.
- Das Erdöl im Speichergestein „fließt“ nur sehr langsam Richtung Bohrloch; ein Teil des Öles bleibt im Speichergestein „kleben“.
Ein Ausweg der Ölförderung bei geringem Druck ist der Einsatz von Tiefenpumpen, die die charakteristische „Pferdekopf Form“ haben ( Sekundärförderung ). Der Druck läßt sich durch Wassereinspeisung über sekundäre Bohrungen erhöhen. Der Nachteil ist eine zunehmende Wasserförderung zum Ende der Lebenszeit des Feldes.
Mit Ende der Möglichkeiten der Sekundärförderung sind typischerweise ca. 50% des vorhandenen Erdöles gefördert worden.
Das zweite Problem läuft darauf hinaus, daß die Viskosität ( d.h. die „Dünnflüssigkeit“) des Erdöles erhöht werden muß. Hier setzt die Tertiärförderung an, die typischerweise auf chemischen Wege versucht, das Erdöl zu lösen und gleichzeitig Druck aufzubauen. Beispiele sind Einleitung von Kohlendioxid, Benzinen, Lösungsmitteln etc.
Transport des Rohöl
Der Transport von Rohöl nach der Ölförderung erfolgt über Land meistens durch Pipelines. Diese spielen letztendlich eine geostrategische Rolle, da diese zum Teil auch durch politisch instabile Länder laufen.
Bekanntermaßen sind Tankschiffe das zweite wesentliche Transportmedium.
Verarbeitung in den Raffinerien
Erdöl wird in Raffinerien zu den bekannten Endprodukten verarbeitet ( sortiert nach Dichte ):
- Flüssiggas
- Benzin
- Kerosin
- Diesel
- Heizöl
- Bitumen
- Schmierstoffe
Die Raffinierung besteht aus den Phasen Destillation, Entschwefelung und Veredelung.
Die Funktionsweise einer Raffinerie beruht grob gesagt darauf, daß die Siedetemperatur des Erdöl von der Länge der Kohlenwasserstoffmolekülen abhängt. Dieses Verhalten wird in der Destillation ausgenutzt. Hierzu wird eine „Kolonne“ benutzt. Das sind die charkteristischen ca. 50 Meter hohen Türme in den Raffinerien. In ihnen wird das Erdöl auf 400 Grad erhitzt und die einzelnen Bestandteil setzen sich je nach Dichte ( in der obigen Reihenfolge ) auf den verschiedenen Ebenen ab.
Die Ausbeute an Produkten hängt von der Qualität des Erdöls aus der Ölförderung ab.
Um die Ausbeutung an Benzin und Heizöl zu verbessern, werden weitere Verfahren wie „Cracking“ oder „katalytisches Reformieren“ eingesetzt. Ziel aller dieser Verfahren ist im Prinzip die langkettigen Kohlenwasserstoffmoleküle der minderwertigeren Produkte ( z.B. Bitumen ) aufzuspalten und die Ausbeute an wertvollen Produkten wie Benzin oder Diesel zu erhöhen.
Transport der Endprodukte
Der Transport zu den industriellen Abnehmern, Tankstellen, Endkonsumenten, etc. erfolgt über Binnenschiffe, Tanklastwagen oder auch über Eisenbahnanbindungen.
