Besonderheiten der Seegewinnung

Die Erdgasvorkommen befinden sich nicht nur auf dem Festland. Es gibt auch Seevorkommen – Erdöl und Gas kommen manchmal auch im mit Wasser bedeckten Inneren vor.

Küste und Schelf

Die Geologen erforschen sowohl das Festland als auch die See- und Ozeangewässer. Wird ein Vorkommen in der Küstennähe – im Küstenbereich – gefunden, werden von der Küste aus seegerichtete Schürfbohrungen gebaut. Die weiter von der Küste entfernt liegenden Vorkommen gehören schon zum Schelfbereich. Schelf ist die Bezeichnung für den unter dem Meeresspiegel liegenden Festlandsockel, der den gleichen geologischen Aufbau wie das Festland aufweist und durch eine Schelfkante – einen steilen Tiefenabfall des Meeresbodens – abgegrenzt wird. Für solche Vorkommen werden schwimmende Plattformen und Bohranlagen verwendet, und bei kleineren Tiefen – einfach hohe Pfahle, von denen aus die Bohrarbeiten erfolgen.

Für die Gewinnung von Kohlenwasserstoffen kommen bei Seevorkommen schwimmende Bohranlagen zum Einsatz – spezielle Plattformen von hauptsächlich drei Arten: Gravitations- und halbtauchfähige Plattformen und Hubinseln.

Für kleinere Tiefen

Die Hubinseln sind Schwimmpontone mit einem Bohrturm in der Mitte und Säulenstützen an den Ecken. Vor Bohrungsort werden die Säulen auf den Boden abgelassen und in den Grund vertieft, die Plattform erhebt sich über dem Wasser. Diese Plattformen können riesengroß sein: mit Wohnräumen für die Arbeiter und die Besetzung, einem Hubschrauber-Landeplatz und einem eigenen Kraftwerk. Sie werden aber nur bei kleineren Tiefen eingesetzt, und ihre Standfestigkeit hängt von der Beschaffenheit des Meeresgrundes ab.

Für größere Tiefen

Die halbtauchfähigen Plattformen kommen bei großen Tiefen zum Einsatz. Sie erheben sich nicht über dem Wasser, sondern schwimmen über dem Bohrungsort, indem sie von schweren Ankern festgehalten werden.

Die Bohrungsplattformen vom Gravitationstyp sind besonders stabil, weil sie einen massiven Betonunterbau haben, der sich auf den Seegrund stützt. In diesem Unterbau sind die Bohrlochsäulen, die Lagerungsbehälter für gewonnene Rohstoffe sowie die Rohrleitungen eingebaut, und oberhalb des Unterbaus ist der Bohrturm untergebracht. Auf solchen Plattformen können Dutzende und sogar Hunderte Arbeiter wohnen.

Der von der Plattform aus gewonnene Gas wird zur Verarbeitung entweder mit speziellen Tankern oder durch die Unterwasser-Gasleitung (wie zum Beispiel im Projekt Sachalin II) befördert

Offshore-Förderung in Russland

Da Russland den weltumfangreichsten Schelf mit vielen Vorkommen besitzt, ist die Entwicklung der Offshore-Förderung äußerst aussichtsreich für die Öl- und Gasbranche. Die ersten Offshore-Bohrungen für die Gasgewinnung in Russland begann 2007 Sakhalin Energy auf dem Gasfeld Lunskoje in Sachalin niederzubringen. 2009 begann die Gasgewinnung von der Plattform Lunskaja A. Heute ist das Projekt Sachalin II eines der größten Gazprom-Projekte. Zwei aus drei Plattformen vom Gravitationstyp, die im Schelf von Sachalin installiert sind, gehören zu den massivsten Konstruktionen auf See in der Geschichte der internationalen Öl- und Gasbranche.

Außerdem verwirklicht Gazprom das Projekt Sachalin III im Ochotskischen Meer, in Vorbereitung ist die Erschließung des Stockmann-Vorkommens in der Barenzsee und des Vorkommens Priraslomnoje in der Petschorasee. Geologische Erkundungsarbeiten werden in den Gewässern von Ob- und Tasabucht durchgeführt.

Gazprom arbeitet auch an Schelfen von Kasachstan, Vietnam, Indien und Venezuela.

Unterwasser-Gasförderungskomplexe

Heutzutage zählt man über 130 Seevorkommen, in denen verfahrenstechnische Prozesse zur Kohlwasserstoff-Gewinnung auf dem Meeresboden eingesetzt werden.

Die Geographie der Unterwasser-Förderung ist umfangreich: die Schelfe der Nordsee und des Mittelmeers, Indien, Südostasien, Australien, Westafrika, Nord- und Südamerika.

In Russland wird der erste Förderungskomplex von Gazprom am Schelf der Sachalin im Rahmen der Einrichtung des Vorkommens Kirinskoje installiert. Es ist vorgesehen, die Unterwasserverfahren auch im Projekt zur Erschließung des Stockmann-Gaskondensat-Vorkommens einzusetzen.

Förderungs-Spinne

Der Unterwasser-Förderungskomplex mit mehreren Bohrlöchern ähnelt äußerlich einer Spinne, deren Körper ein Manifold ist.

Ein Manifold ist ein Element einer Ölgasarmatur bestehend aus mehreren Rohrleitungen, die gewöhnlich an einem Unterbau befestigt, für hohen Druck vorbereitet und nach einem bestimmten Schema miteinander verbunden sind. Am Manifold werden die Kohlenwasserstoffe gesammelt, die aus mehreren Bohrungen gewonnen wurden. Die Einrichtungen, die über der Bohrung installiert sind und deren Arbeit steuern, heißen Springbrunnen-Armaturen, in der ausländischen Literatur Christmas tree (bzw. X-tree) – Weihnachtsbaum – genannt. Einige solche „Weihnachtsbäume“ können miteinander verbunden und mit einem Propfen (einer Bodenplatte) wie Eier im Eierkorb befestigt werden. An Unterwasser-Förderungskomplexen werden auch Kontrollanlagen installiert.

Die Unterwasserkomplexe können je nach Schwierigkeitsgrad variabel sein: von einer separaten Bohrung bis zu mehreren Bohrungen im Propfen bzw. als Gruppe am Manifold. Die Produkte aus den Bohrungen können entweder zum verfahrenstechnischen Seeschiff, wo zusätzliche verfahrenstechnische Prozesse durchgeführt werden, oder direkt zur Küste befördert werden, wenn diese nicht so weit entfernt ist.

Höhe der Manifold-Schutzkonstruktion — 5 m

Die Säulen des Manifolds werden in den Meeresboden 0,5 m tief eingeschnitten

Hydrofone zur dynamischen Stabilisierung des Schiffs

Auf dem Schiff gibt es Tauch-Ausrüstungen

Ein mitteltiefer Bogen stützt die Raiser vor der Beförderung zum Schiff

Das gewonnene Gas wird durch flexible Gewinnungsraiser von der Bodenplatte zur Schwimmanlage befördert

Raiser-Durchmesser — 36 cm

Die Unterwasser-Förderungskomplexe werden mit Hilfe spezieller Schiffe installiert, die mit Tauch-Ausrüstungen für kleinere Tiefen (bis zu einigen Dutzend Meter) und mit Robotertechnik für große Tiefen ausgestattet werden.

Historie

Die Entwicklung der Unterwassertechnologien für die Gewinnung von Kohlenwasserstoffen begann Mitte der 70-er Jahre. Zum ersten Mal wurde die Unterwasser-Bohrlochkopfausrüstung im Golf von Mexiko betrieben. Heute produzieren weltweit ca. 10 Unternehmen Unterwasser-Ausrüstungen zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen.

Ursprünglich war nur das Auspumpen von Öl die Aufgabe der Unterwasser-Ausrüstungen. In den ersten Projekten wurde der Rückdruck (Gegendruck) im Behälter mittels einer Unterwasser-Druckanlage reduziert. Gas wurde unter Wasser von flüssigen Kohlenwasserstoffen getrennt, dann wurden die flüssigen Kohlenwasserstoffe zur Oberfläche gepumpt, das Gas stieg infolge des eigenen Drucks hoch.

Bei Gazprom ist man sich sicher, dass der Einsatz von Unterwasser-Förderungskomplexen gefahrlos ist. Jedoch ist für die modernen, komplizierten Technologien ein besonders hochqualifiziertes Personal notwendig; deswegen werden bei der Personalauswahl für die Projekte zur Erschließung von Seevorkommen Ingenieure mit großer Erfahrung im Arbeiten auf Bohrfeldern bevorzugt. Ein solches Herangehen verringert die Risiken für Zwischenfälle, die mit der Havarie auf der Bohrungsplattform von BP im Golf von Mexiko vergleichbar wären, deren Ursache in vieler Hinsicht das „Human Capital“ war.

Heute lassen die Unterwasser-Förderungstechnologien unter Wasser die Kohlenwasserstoffe auspumpen, Gas und Flüssigkeit trennen, Sand separieren, das Wasser ins Lager zurückpumpen, Gas aufbereiten, Gas verdichten sowie Monitoring und Kontrolle dieser Prozesse durchführen.

Wo sind Förderungs-Spinnen notwendig?

Zuerst wurden die Unterwasserverfahren nur an reifen Vorkommen eingesetzt, weil sie den Abgabekoeffizient von Kohlenwasserstoffen steigern ließen. Für reife Vorkommen sind gewöhnlich der niedrige Lagerdruck und die hohe Verwässerung (der hohe Wassergehalt im Kohlenwasserstoffgemisch) kennzeichnend. Zur Erhöhung des Lagerdrucks, durch den die Kohlenwasserstoffe an die Oberfläche kommen, wird ins Lager dasjenige Wasser eingepumpt, das aus dem Kohlenwasserstoffgemisch separiert wurde.

Aber auch bei neuen Vorkommen kann ein anfänglich niedriger Lagerdruck auftreten. Deswegen hat man begonnen, die Unterwasserverfahren sowohl an neuen als auch an reifen Vorkommen einzusetzen.

Die Verlagerung eines Teils der Prozesse unter Wasser lässt den Aufwand für den Bau riesengroßer Stahlkonstruktionen reduzieren. Es ist in einigen Regionen sinnvoll, die komplette technologische Kette zum Ausbringen der Kohlenwasserstoffe unter Wasser unterzubringen. Diese Variante kann zum Beispiel in der Arktis verwendet werden, wo Eisberge die Überwasser-Stahlkonstruktionen beschädigen können. Wenn das Meer zu tief ist, kann die Verwendung von Unterwasserkomplexen anstelle riesengroßer Stahlkonstruktionen schlicht unentbehrlich sein.