Eine neue Pumpentechnik könnte Öl- und Gasbohrungen zukünftig sicherer machen. Gasausbrüche wie bei der Bohrplattform Elgin in der Nordsee ließen sich dadurch besser vermeiden. Forscher der Universität Kassel haben dafür neuartige sogenannte Mehrphasenpumpen entwickelt. Diese Pumpanlagen fördern nicht wie die bisherigen Gas und Öl getrennt an die Oberfläche, sondern verflüssigen das aufsteigende Gas und leiten dann Öl und Gas gemeinsam nach oben. Dadurch könne man auch stark schwankende Gemische aus Öl und Gas besser beherrschen und plötzliche Gasblasen lösen. „Das Öl-Gas-Gemisch wird dadurch deutlich homogener und ist einfacher zu fördern“, sagt Andrea Luke, Leiterin des Fachgebiets Technische Thermodynamik an der Universität Kassel. Die Explosionsgefahr werde deutlich reduziert.
„Erdöl- und Erdgasvorkommen stehen in aller Regel unter einem gewaltigen Druck“, erklärt Luke. Diesen Druck bei der Förderung zu beherrschen sei immer noch eine technische Herausforderung. Werde eine neue Lagerstätte angebohrt, sei es nicht ungewöhnlich, dass ein Gemisch aus Erdöl und Erdgas mit einem Druck von 200 bar in das Fördersystem von Rohrleitungen und Pumpen schieße. Plötzliche Gasausbrüche waren sowohl bei der Plattform Elgin als auch bei der Havarie der Ölbohrplattform Deepwater Horizon im Golf von Mexico die Unglücksursachen.
Doch nicht nur der hohe Druck, auch die wechselnde Zusammensetzung aus flüssigen und gasförmigen Bestandteilen sowie rasante Temperaturschwankungen bei einer zu raschen Druckentlastung seien problematisch: „Es kann vorkommen, dass ein Bohrloch schlagartig vereist oder dass ein Erdölpfropfen mit der Geschwindigkeit eines ICE durch die Rohre jagt.“
Aufgelöstes Erdgas gemeinsam mit Öl nach oben gepumpt
Eine Lösung für diese Probleme könne in Zukunft die vom Fachgebiet Technische Thermodynamik eingesetzte Mehrphasentechnologie sein. „Der Clou ist, dass diese Pumpen das Erdgas im Erdöl bis auf einen Rest von etwa zehn Prozent auflösen“, erklärt Luke. Dabei wird das Gemisch aus flüssigen und gasförmigen Kohlenwasserstoffen in nur einer Strömungslinie bis zur Verarbeitungsplattform abtransportiert. Dort werden dann Erdgas und Erdöl voneinander getrennt und der Verwertung zugeführt. Bisher wird die konventionelle Erdölförderung zumeist einphasig durchgeführt. Die aus der Lagerstätte aufsteigenden Begleitgase werden dabei vor der Förderung vom Rohöl getrennt und abgefackelt.
Weniger Energieverlust
Ein weiterer Vorteil sei, dass mit der neuen Fördertechnik weniger Energie verloren gehe. Denn durch das Abfackeln werden allein in Russland jährlich rund 40 Milliarden Kubikmeter Erdgas bei der Erdölförderung verbrannt. „Das entspricht mehr als 40 Prozent des jährlichen deutschen Erdgasverbrauchs“, sagt Luke. Das belaste auch das globale Klima. „Durch das Abfackeln von Erdgas gelangen weltweit bis zu 400 Millionen Tonnen Kohlendioxid in die Atmosphäre“, erklärt die Forscherin. Bei der Mehrphasentechnologie entfalle das Abfackeln, das gelöste Erdgas könne abgetrennt und genutzt werden.
Bereits seit 2003 wurden die Mehrphasenpumpen für das neue Fördersystem in einer Versuchsanlage im Emsland getestet. Forscher mehrerer Universitäten sowie Partner aus der Industrie entwickelten dort die Technologie weiter. Inzwischen werden die Pumpsysteme in zwei russischen Versuchsanlagen installiert. Im Rahmen des aktuellen Verbundprojektes „VMPT – Vernetzte Mehrphasentransporttechnik, Sub Sea, Off- und Onshore“ erforschen die Wissenschaftler nun, wie sich diese Pumpen so vernetzen lassen, dass der gesamte Transport der geförderten Öl-Gasgemische optimiert werden kann.
(Universität Kassel, 30.03.2012 – NPO)
