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Wissen

IN EINER WELT VOR UNSERER ZEIT Exploration Lange bevor die ersten Bohrungen nach Erdöl und Erdgas erfolgen, müssen sich Geologen mit Gesteinsschichten, Seismik-Daten und Urzeit-Fossilien auseinandersetzen. Ein Blick in die Vergangenheit offenbart mitunter große Potenziale für die Zukunft.

Innerer Äußerer

KERN

Kern

Mantel Kruste Text Anja Müller

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in Blick in die Geologie ist immer ein Blick zurück, sagt Werner Dauben, Leiter Exploration und Reservoirentwicklung bei der VNG AG. Sein Forschungsumfeld sind Erdzeitalter, die unvorstellbar weit zurückliegen. „Das, was wir Geowissenschaftler heute in der Erde finden und fördern, kann zu einer Zeit entstanden sein, in der die größten Landwirbeltiere der Erdgeschichte lebten“, so Dauben. Für seine Arbeit und die seines Teams heißt das: die Gesetzmäßigkeiten der Geologie beherrschen und anwenden und dabei eine enorme Vorstellungskraft für die mehrere hundert Millionen Jahre umfassende Erdgeschichte entwickeln. 18

Asthenosphäre Lithosphäre

ERDÖL/ERDGAS


medium gas 2 | 2012

Ausgangsmaterial für Erdöl und Erdgas sind organische Materialien. Sie setzen sich in feinen tonigen Gesteinen ab, müssen von O2 abgeschirmt und hohen Temperaturen und Druck ausgesetzt sein.

UT HE E Im Jahr 2011 wurden weltweit

3.276,2 Milliarden m³ Erdgas gefördert.

6 größte Förderländer Russland, USA, Kanada, Katar, Iran, Norwegen Quelle: IEA

EXPLORATION & PRODUKTION 19


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BOHRKERN Jede 5. Bohrung ist erfolgreich In Norwegen sogar jede 3.

Indiziensuche nach Öl und Gas Wenn die Geologen, Geophysiker und Reservoiringenieure der VNG-Gruppe nach Erdgas und Erdöl suchen, stammt ihr Objekt der Begierde nicht nur aus einer längst vergangenen Zeit, sondern liegt häufig auch mehrere Kilometer unterhalb des Meeresbodens. In den lässt sich aber wie in Jules Vernes berühmter Reise zum Mittelpunkt der Erde nicht einfach so hineinschauen. Allerdings gibt es eine Vielzahl an Anhaltspunkten, die auf Gas und Öl schließen lassen. Am Anfang steht ein Becken, das sich meist aufgrund tektonischer Prozesse eingesenkt und mit Gesteinen und organischem Material, den Sedimenten, gefüllt hat. Experten sprechen vom so genannten Muttergestein, das in immer größere und wärmere Tiefen absank und zur „Hexenküche“ für die Entstehung von Erdöl und Erdgas wurde. Je nach Versenkungstiefe der Sedimente und je nach Druck- und Temperaturbedingungen konnten hier im Verlauf von hunderten von Millionen Jahren Erdöl und Erdgas heranreifen. Dieser Prozess ist im Übrigen auch heute noch nicht abgeschlossen: In manchen Gebieten der USA wird Erdgas aus Schiefergestein gewonnen, in dem sich fortlaufend Gas „nachbildet“ – wenn auch lange nicht mit der Geschwindigkeit, mit der es gefördert wird. Weitere wichtige Hinweise auf Erdölund/oder Erdgaslagerstätten sind poröse Speichergesteine 20

wie Sandstein oder Kalkstein sowie undurchlässige Gesteinsschichten wie Salz oder Ton, die verhindern, dass Öl und Gas nach oben entweichen. Die Aufmerksamkeit von Rohstoff- und Explorationsexperten für eine Region steigt besonders dann, wenn alle Indizien – sedimentäre Becken, Speicher- und Abdeckgestein, hoher Druck und Hitze – zusammen auftreten. Um die begehrten Energieträger in den Speichergesteinen tief unter der Erde aufzuspüren und ihre Lage zu konkretisieren, kommen Geologen um den Einsatz hochmoderner Technik nicht herum. In der Regel nutzen sie das „bildgebende“ Verfahren der Seismik. Dabei wird die Erdkruste mit Hilfe seismischer Wellen „durchleuchtet“. An Land wird der Erdboden beispielsweise durch Sprengungen oder mithilfe schwerer Fahrzeuge in Schwingung versetzt. Auf hoher See, wie in Norwegen, setzen Geologen dagegen auf Wasserschallgeräte. In beiden Fällen ist das Prinzip gleich: Die erzeugten seismischen Wellen reflektieren im Erdinneren an den unterschiedlichen Gesteinsgrenzen, kehren an die Erdoberfläche zurück und werden hier von Geräten aufgenommen. „Weil die seismischen Messungen mitunter bis in Tiefen von 6.000 Metern reichen und eine riesige Fläche abdecken, dauern sie manchmal mehrere Monate“, erzählt Werner Dauben, wobei er gleich einschränkt: „Natürlich fahren wir nicht


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Gesteinskorn CH4

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selber hinaus aufs Meer und messen, sondern überlassen das international anerkannten Firmen.“ Die Spezialisten der VNGGruppe wandeln die gewonnenen Daten anschließend mithilfe modernster Software in komplexe zwei- oder dreidimensionale Bilder des Untergrundes um und werten sie aus. „Anhand der Daten erstellen wir Profile des Untergrundes, grenzen die einzelnen Schichten voneinander ab und modellieren mögliche Lagerstätten, auch Reservoire genannt“, erklärt Dauben. Dem Laien mögen die seismischen Bilder wie ein TV-Sendeausfall erscheinen, dem Fachmann liefern sie wertvolle Erkenntnisse etwa über die Tiefe und Ausdehnung von möglichen Speichergesteinen. Am Ende haben Geologen ein umfassendes Bild, in welcher Sequenz die Gesteine im Untergrund auftreten, wo es Störungen in den Gesteinsabfolgen gibt und wo Öl und Gas zu vermuten sind. Übrigens: Auch aus der Gegenüberstellung mit vergleichbaren Gebieten, in denen bereits Öl und Gas gefunden wurden, können Geologen Rückschlüsse auf etwaige Vorkommen in den Forschungsregionen ziehen. Zusätzlich sind auch Analogien über Tage, so genannte Aufschlüsse, hilfreich, um sich eine Vorstellung von der Beschaffung des Untergrunds zu machen. Die geologische Indizienkette verdichtet sich damit immer weiter.

CH4

Erdgas

Bohrkerne bringen Realität ans Tageslicht Seismische Daten liefern zwar Anhaltspunkte für den Aufbau der Gesteinsschichten im Erdinneren, geben aber noch keine Sicherheit über die Existenz etwaiger Gesteinsabfolgen und damit von Lagerstätten. Bedeutend mehr Klarheit erlangt man durch Bohrungen und weitere geologische Untersuchungen. Deshalb bestimmen Geologen und Reservoiringenieure am Ende der seismischen Interpretationsarbeit gemeinsam geeignete Stellen für Explorationsbohrungen, die das Vorhandensein von Öl und/oder Gas deutlicher belegen sollen, verbunden mit einer sehr groben Reservenabschätzung. „Wie bei einem Käse, dessen Reifegrad bestimmt werden soll, entnehmen wir während der Bohrung Gesteinsproben. Das ist die eigentliche Stunde der Wahrheit – zumindest aus geologischer Sicht“, erklärt Werner Dauben. Die Bohrkerne machen sichtbar, ob die Prognosen über die Zusammensetzung des Untergrundes auch eingetroffen sind. Ein fachmännischer Blick auf die Probe legt offen, um welche Gesteine es sich handelt, wann sie entstanden sind und welche Speichereigenschaften sie aufweisen. Mineralogen kommen dem Gestein am nächsten: Aus so genannten Plugs – kleinen aus dem Bohrkern entnommenen Zylindern – werden hauchfeine Scheiben für mikroskopische Analysen geschnitten. Diese Dünnschliffe sind höchstens 21


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CAROL BAUNACK

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ALEXANDER WUNDERLICH WERNER DAUBEN

Seit sechs Jahren sammeln die Explorationsspezialisten der VNGGruppe aus Leipzig, Stavanger und Oslo mit neuester Technologie, modernen Geräten und einer großen Portion Spürsinn Daten über Gesteinszusammenhänge und -strukturen und fügen sie zu einem geologischen Puzzle zusammen. 22


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Mächtigkeit des Speichergesteins

Durchlässigkeit

seitliche Abgrenzungen

Fallen

Migration

Kohlenwasserstoffproduktionsfähigkeit

POS

Porosität

Zeitfaktor

Probability of Success

Präsenz potenzieller Muttergesteine

Abdeckungsdichte

„Faktor Unbekannt“

Die Erfolgswahrscheinlichkeit (POS) einer Bohrung ist das Produkt vieler Faktoren.

0,03 mm „dick“ und lassen erkennen, woraus das Gestein besteht, wie groß die Poren im Speichergestein sind, wie viele Poren es gibt und ob sie miteinander verbunden sind, so dass Öl und Gas im Gestein auch fließen können. Besonders spannend wird es, wenn die Proben Lebenszeichen aus der Erdgeschichte enthalten. Sie sind nicht nur ein perfekter Indikator für das Zeitalter, in dem das Gestein entstanden ist, sondern lassen auch die geographischen und klimatischen Bedingungen erkennen, unter denen es abgelagert wurde. Laboruntersuchungen zeigen, ob das Muttergestein in das richtige „Druck- und Temperaturfenster“ abgesenkt wurde, damit sich Erdöl und Erdgas bilden konnten. Manchmal finden sich auch Reste von Ölen in den Proben, die auf die begehrenswerten Rohstoffe schließen lassen. Auch Glück muss man haben Am Ende der geologischen Arbeit steht für die Experten der wohl wichtigste Teil an: Sie müssen möglichst exakte Vorhersagen machen über die zu vermutenden Erdöl- und Erdgasmengen im Untersuchungsgebiet. Dabei präsentieren sie die so genannte Probability of Success (POS). Sie bezeichnet die Wahrscheinlichkeit, mit der eine Bohrung öl- und/oder gasfündig wird. Das norwegische E&P-Unternehmen VNG Norge bohrt in diesem Jahr

in der Produktionslizenz PL 457 in der norwegischen Nordsee. Mehr als zwei Monate dauern die Arbeiten bereits, das Zielgebiet liegt in knapp 2.100 Metern Tiefe. „Wir haben eine vergleichsweise hohe POS errechnet, jetzt hoffen wir auf entsprechend positive Bohrergebnisse“, erzählt Anton Irmen, Leiter des E&P-Portfoliomanagements bei der VNG AG und Spezialist für die Bestimmung von geologischen und wirtschaftlichen Chancen und Risiken. Öl- und Gasbohrungen sind teuer und nicht immer von Erfolg gekrönt. „Je zuverlässiger die Prognosen unserer Geologen über das Vorhandensein der Rohstoffe sind, desto größer sind unsere Erfolgschancen“, sagt Anton Irmen und schaut dabei in Richtung seines Geologenkollegen Werner Dauben. Der lächelt und versichert: „Im Bergbau heißt es zwar ‚Vor der Hacke ist es duster‘. Durch unsere sorgfältigen geologischen und geophysikalischen Analysen versuchen wir aber, Licht in die Tiefen des Dunkels zu bringen und damit den ‚Faktor Unbekannt‘ für unser Explorationsgeschäft zu minimieren.“

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