Erdöl Referat


Die gezielte Suche nach Erdöl- und Erdgasvorkommen bezeichnet man als geophysikalische Prospektion. Auch das Mississippi-Delta war davon betroffen. Jahrhunderts nicht mehr wegzudenken. Die Pyrolyse wird auch als Steam-Crackverfahren bezeichnet.

Öl wird zum globalen Geschäft


So bilden sich über einige Jahrmillionen hinweg mächtige Sedimentfolgen mit hohem Anteil an organischem Material. Im Laufe weiterer Jahrmillionen werden die biomassereichen Abfolgen, durch Überdeckung mit weiteren Sedimenten und der kontinuierlichen Absenkung der Sedimentstapel in etwas tiefere Bereiche der oberen Erdkruste Subsidenz , erhöhten Drücken und erhöhten Temperaturen ausgesetzt. Das meiste heute geförderte Erdöl ist stattdessen aus dem immer noch relativ lipidreichen Kerogentyp II Exinit hervorgegangen, der typisch für marine Ablagerungsräume ist.

Es entsteht zwar weiter Gas, aber kein Öl mehr, sondern ein fester Kohlenstoffrückstand. Bei der natürlichen Niedrigtemperatur-Reifung der Kerogene zu Kohlenwasserstoffen fungieren offenbar zudem die Tonminerale im Sediment als Katalysatoren. Dies entspricht im Regelfall einer Versenkungstiefe von bis Metern.

Somit ist aus dem einstigen biomassereichen Sediment ein kohlenwasserstoffführender Tonstein oder, im Fall dass ein relativ hoher Anteil des Planktons aus Kalkalgen bestand, ein kohlenwasserstoffführender Mergel oder Mergelkalkstein geworden. Solche feinkörnigen Gesteine, deren Kohlenwasserstoffgehalt auf einen ursprünglich hohen Gehalt an Biomasse zurückgeht, werden als Erdölmuttergesteine engl.: Die meisten Erdölmuttergesteine entstammen dem Zeitraum von bis Millionen Jahren vor heute Unterdevon bis Unterkreide.

Letztgenannte werden als unkonventionelle Lagerstätten bezeichnet, weil die Ölförderung aus diesen Gesteinen mit althergebrachten konventionellen Methoden nicht rentabel ist. Ab dem Austritt der Kohlenwasserstoffe in das Nebengestein, auch als primäre Migration bezeichnet, spricht man traditionell von Erdöl bzw. Innerhalb des Porenraumes des Nebengesteins wandern Öl und Gas dann aufgrund ihrer relativ geringen Dichte in Richtung der Erdoberfläche.

Grundwasserströme sorgen hierbei auch für einen seitlichen lateralen Transport. Öl und Gas können auf ihrem Weg nach oben auf undurchlässige, weil geringporöse, Gesteinsschichten treffen. Sind diese Teil einer geologischen Struktur, die aufgrund ihrer Form eine weitere Wanderung auch in seitlicher Richtung verhindert, reichern sich Öl und Gas unterhalb dieser abdichtenden Gesteinsschicht an.

Die entsprechende Struktur wird als geologische Falle bezeichnet. Solche Fallen entstehen beispielsweise durch den Aufstieg von Salzstöcken. In den höchsten Bereichen der Lagerstätte befindet sich aufgrund der geringsten Dichte das Gas. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einer Gaskappe. Unterhalb des ölgesättigten Bereiches der Lagerstätte wird der Porenraum des Speichergesteins von dem Grundwasser gefüllt, das ohnehin im Porenraum von Sedimentgesteinen stets vorhanden ist, und das von Öl und Gas aus dem Bereich der Lagerstätte verdrängt worden ist.

Ein geringer Wasseranteil ist jedoch auch im öl- und gasgesättigten Bereich der Lagerstätte noch vorhanden. Dieses wird als Lagerstättenwasser bezeichnet. Da das geringporöse Deckgestein engl.: Im Fall, dass Erdöl durch diese so genannte tertiäre Migration an oder bis dicht unter die Erdoberfläche gelangt, entstehen Ölsande sowie Asphalt - bzw. Bei untermeerischen Gasaustritten kann sich bei geeigneten Bedingungen an diesen Stellen im Meeresboden Methanhydrat bilden.

Nach Bildung einer Lagerstätte in einer Fallenstruktur kann das darin enthaltene Erdöl, z. Dabei wird das Öl in Gas vorwiegend Methan und Bitumen überführt. Alternative Hypothesen zur Entstehung von förderwürdigen Erdgas- und Erdölvorkommen verneinen, dass diese in geologischen Zeiträumen aus sedimentärer Biomasse hervorgegangen sind. Die deshalb auch unter der Bezeichnung abiotische oder abiogenetische Hypothesen zusammengefassten Ansätze gehen überdies davon aus, dass es sich bei Erdöl und Erdgas nicht um fossile Energieträger handelt, sondern um juvenile und regenerative Energieträger.

Frühe moderne abiogenetische Thesen wurden im Während Mendelejew annahm, dass das Erdinnere aus Eisencarbid bestehe, das mit Grundwasser zu Kohlenwasserstoffen reagiere, postulierten Humboldt und Gay-Lussac, dass Kohlenwasserstoffe aus vulkanischen Quellen stammten. In der zweiten Hälfte des Jahrhunderts lassen sich zwei Schulen unterscheiden: Beiden Schulen gemein ist, dass sie den Ursprung der Kohlenwasserstoffe im oberen Erdmantel verorteten, von wo aus diese entlang tiefreichender Störungen , wie sie beispielsweise in Grabenbrüchen auftreten, in die oberen Bereiche der Erdkruste einwanderten.

Hinzu kam, dass aus der Präsenz organischer Verbindungen in Chondriten und dem Nachweis geringer Mengen von kurzkettigen n-Alkanen Methan, Ethan, Propan, Butan in ultramafischen Gesteinen geschlossen wurde, dass im Erdinneren ein stark reduzierendes chemisches Milieu herrsche, das die Bildung von Kohlenwasserstoffen generell erlaube.

Jahrhunderts wurde von der nächsten Generation der Verfechter der russisch-ukrainischen Hypothese Jack F. Kenney, Wladimir Kutscherow zudem ins Feld geführt, dass einerseits die Umwandlung von Methan in längerkettige n-Alkane nach den Gesetzen der Thermodynamik nur unter den Druck- und Temperaturbedingungen des oberen Mantels günstig sei, andererseits die Umwandlung sauerstoffhaltiger organischer Verbindungen, wie Kohlenhydrate , die Hauptbestandteile pflanzlicher Biomasse, in längerkettige n-Alkane nach den Gesetzen der Thermodynamik generell ungünstig sei.

Einer Arbeitsgruppe um Kutscherow gelang zudem der experimentelle Nachweis, dass Methan unter den Druck- und Temperaturbedingungen des oberen Mantels teilweise zumindest in kurzkettige höhere n-Alkane überführt wird.

Das vermutlich wichtigste Argument gegen die abiogenetischen Thesen ist, dass der obere Mantel sehr wahrscheinlich kein reduzierendes, sondern ein schwach oxydierendes chemisches Milieu aufweist. Das Mengenverhältnis der verschiedenen Kohlenstoffverbindungen in Fluideinschlüssen in Mantelgesteinen zeigt, dass Kohlenstoff im oberen Mantel, wenn nicht in Reinform als Diamant , dann weit überwiegend in Form von Kohlendioxid bzw.

Karbonat vorliegt, und dass er auch in dieser Form in die obere Kruste und an die Erdoberfläche gelangt. Überdies erfolgt der Transport des Kohlendioxids nicht als reines Gas bzw.

Fluid, sondern stets gelöst in aufdringendem Magma. Die Präsenz wirtschaftlich förderbarer Kohlenwasserstoffvorkommen in Kristallingesteinen lässt sich mit modernen, erst in den er Jahren entwickelten Modellen zur Migration von Fluiden in Krustengesteinen erklären.

Hierbei spielt die Permeabilität der Kristallingesteine eine entscheidende Rolle. Ausreichend geklüftetes, relativ oberflächennah liegendes Kristallin im Randbereich eines Sedimentbeckens kann demnach sehr wohl als Speichergestein geeignet sein für biogenetisch entstandene Kohlenwasserstoffe, die aus tief versenkten Muttergesteinen in zentraleren Beckenbereichen stammen.

Auch besagt die biogenetische Hypothese, dass sich Erdöl und Erdgas nicht aus frischer, sondern aus bereits teilweise biotisch, teilweise diagenetisch veränderter Biomasse bilden, sogenannten Kerogenen. Insbesondere in diagenetisch veränderten, ursprünglich biomassereichen marinen Sedimenten , den wahrscheinlichsten Kandidaten für Erdölmuttergesteine, ist das Verhältnis von Sauerstoff zu Kohlenstoff wesentlich kleiner als das Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoff, sodass in diesen Sedimenten durchaus thermodynamisch günstige Bedingungen für die Entstehung von Kohlenwasserstoffen herrschen.

Nicht zuletzt sprechen auch Isotopenverhältnisse für die biogenetische These. Die von Kenney, Kutscherow und einigen wenigen weiteren Wissenschaftlern vertretene Ansicht, dass Erdöl- und Erdgaslagerstätten primär das Resultat der vertikalen Migration dynamic fluid injection juveniler Kohlenwasserstoffe aus dem Erdmantel in die obere Kruste seien, und den daraus folgenden Schluss, dass Erdöl und Erdgas keine endlichen Ressourcen seien, dass sich weitgehend ausgeförderte Lagerstätten sogar wieder auffüllten, entbehrt somit einer seriösen wissenschaftlichen Grundlage.

Grundlage für die Erdölsuche ist genaues Kartenmaterial. In bestimmten Gebieten z. Iran kann man Lagerformationen bereits an der Erdoberfläche mittels Luftbildkartierung erkennen.

In Gebieten mit mächtiger Überdeckung der tieferen Schichten durch junge Formationen oder im Offshore-Bereich genügt dies nicht. Auch lassen sich aus Luftfotos alleine keine genauen Gesteinstypen oder deren Alter bestimmen. Interessant sind Stellen, an welchen für darunterliegende Erdölvorkommen typisches Gestein an die Erdoberfläche tritt. Dort werden kleine Gesteinsstücke abgeschlagen und mit einer Lupe bestimmt.

Die gezielte Suche nach Erdöl- und Erdgasvorkommen bezeichnet man als geophysikalische Prospektion. Das sichere Aufspüren im Untergrund verborgener Strukturen, in denen sich Öl und oder Erdgas angesammelt haben können, ist in den letzten Jahrzehnten zur wichtigsten Voraussetzung einer erfolgreichen Suche nach Kohlenwasserstoffen Sammelbegriff für Erdöl und Erdgas geworden. So tritt aus seicht liegenden Lagerstätten ständig Erdöl in geringen Mengen aus. Ein Beispiel dafür ist die seit dem Jahrhundert bekannte, aber mittlerweile versiegte St.

Die Suche nach tief liegenden Ölvorkommen erfolgte früher durch eine eingehende Analyse der geologischen Verhältnisse eines Landstrichs. In der Folge wurden dann an ausgewählten Orten Probebohrungen niedergebracht, von denen ca. Am Beginn der Erkundung steht das Auffinden von Sedimentbecken. Das geschieht häufig durch gravimetrische oder geomagnetische Messungen.

Im nächsten Schritt kommt die Reflexionsseismik zum Einsatz. Dabei werden an der Erdoberfläche akustische Wellen erzeugt, die an den unterschiedlichen Bodenschichten reflektiert werden.

Je nach Einsatz an Land oder im Wasser werden unterschiedliche Verfahren verwendet. In der marinen Seismik werden die seismischen Wellen mit Airguns erzeugt. Die Aufzeichnung der Wellen erfolgt mit Hydrophonen , die entweder am Meeresboden ausgelegt oder hinter einem Schiff an der Meeresoberfläche im Schlepp gezogen werden.

Aus den Laufzeiten und Charakteristiken der reflektierten Signale lassen sich Schichtenprofile errechnen. In der frühen Phase der Prospektion werden 2-D-Messungen durchgeführt, in deren Ergebnis man Schichtenprofile entlang von sich kreuzenden Messlinien erhält. Basierend auf den seismischen Daten werden nun auch erste Erkundungsbohrungen getätigt. Im nächsten Schritt werden in ausgewählten Gebieten seismisch 3-D-Messungen durchgeführt.

Hierbei werden die Punkte zum Erzeugen und Messen seismischer Wellen so ausgelegt, dass man ein dreidimensionales Bild der Gesteinsschichten erhält. In Kombination mit bohrlochgeophysikalischen Messdaten kann nun ein quantitatives Modell der Erdöl- oder Erdgasreserven sowie ein Plan für weitere Bohrungen und zur Förderung erstellt werden.

Befindet sich eine Erdöllagerstätte nahe der Erdoberfläche, so kann das darin enthaltene, zu Bitumen verarmte Öl im Tagebau gewonnen werden. Aus tieferen Lagerstätten wird Erdöl durch Sonden gefördert, die durch Bohrungen bis zur Lagerstätte eingebracht werden. Nach Abschluss der Bohrarbeiten kann auch eine reine Förderplattform eingesetzt werden, Beispiel: Hierbei lösen sich Isotope des Radiums zusammen mit anderen Elementen im Tiefengrundwasser, das u.

Das Lagerstättenwasser steigt bei der Erdölförderung zusammen mit Öl und Gas in den Förderleitungen zur Erdoberfläche auf. In den dabei entstehenden Krusten, die als engl.

In anderen zur Ölförderung eingesetzten Gerätschaften, z. Wasserabscheidern , finden sich die ausgefallenen Sulfate und Karbonate in Schlämmen, die überwiegend aus Schweröl und ungewollt mitgeförderten, feinen mineralischen Bestandteilen des Speichergesteins bestehen.

In Ländern, in denen deutlich mehr Öl oder Gas gefördert wird als in Deutschland, entstehen auch deutlich mehr Abfälle, jedoch existiert in keinem Land eine unabhängige, kontinuierliche und lückenlose Erfassung und Überwachung der kontaminierten Rückstände aus der Öl- und Gasproduktion.

Die Industrie geht mit dem Material unterschiedlich um: Dort hatte das Unternehmen Ashland Inc. An einigen dieser zum Bau von Zäunen oder Klettergerüsten genutzten Rohre traten Strahlendosen von bis zu Mikroröntgen pro Stunde auf, so dass die Grundschule und einige Wohnhäuser nach Entdeckung der Strahlung sofort geräumt werden mussten. So wurde sie jeweils unmittelbar nach den beiden Weltkriegen auf 20 Jahre geschätzt. Trotz erheblich höherem Verbrauch und einer sehr dynamischen Wirtschafts- und Technikentwicklung ist sie danach jeweils angestiegen.

Nach einer Krise in den er Jahren wurde sie auf 25 Jahre angesetzt. Diese Konstanz der Reichweite wird auch mit dem Stichwort Erdölkonstante benannt. Weil aber mittlerweile die Kosten für die Förderung unkonventioneller Erdöllagerstätten, wie Ölsand oder Schweröl, so weit gesunken sind, dass sie annähernd im Bereich der Kosten der konventionellen Erdölförderung liegen, werden solche unkonventionellen Lagerstätten nunmehr den Ölreserven eines Landes hinzugerechnet.

Reserven nach Ländern für eine genaue Tabelle. Laut einem Arbeitsbericht des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie aus dem Jahr bzw. Dies sei an einer veränderten Preiselastizität der Förderung ablesbar. Die Reserven, die geortet sind und mit der heute zur Verfügung stehenden Technik wirtschaftlich gewonnen werden können, haben in den letzten Jahren trotz der jährlichen Fördermengen insgesamt leicht zugenommen.

Während die Reserven im Nahen Osten , Ostasien und Südamerika aufgrund der Erschöpfung von Lagerstätten und unzureichender Prospektionstätigkeit sanken, stiegen sie in Afrika und Europa leicht an. Für diesen Preissturz wurde von Fachleuten ein Angebotsüberhang verantwortlich gemacht.

Nach der Rückkehr Irans auf den Markt im Januar und dem Kampf um die regionale Vormacht durch Saudi-Arabien in diesem Zusammenhang sowie wegen der nicht gedrosselten Förderung Russlands war absehbar, dass das Überangebot bei einem Preis um mittlerweile 50 Dollar noch eine gewisse Zeit vorhalten würde.

In Österreich obliegt der Erdöl-Lagergesellschaft diese Aufgabe. Bei einem täglichen Verbrauch auf dem gegenwärtigen Niveau von ca.

Barrel [40] ergibt sich bei ,9 Mrd. Barrel eine Laufzeit von etwa 51 Jahren. Denn anders als aus einem Tank können den Erdöllagerstätten nicht beliebige Mengen an Öl pro Tag Förderrate entnommen werden. Vielmehr gibt es eine maximal mögliche Förderrate, die häufig dann erreicht ist, wenn die Quelle etwa zur Hälfte ausgebeutet ist.

Zum Schluss misst es nur noch zehn Zentimeter. Das Bohrgestänge wird mit Hilfe eines Bohrturmes in den Boden getrieben. Die neun Meter langen Gestänge-Rohre bestehen aus fingerdickem, hochwertigem Stahl. Spülpumpen drücken durch die innen hohlen Bohrgestänge Wasser, das sich mit dem zerschlagenen Gestein an der Spitze des Bohrers vermischt. Der entstandene Brei steigt in dem Hohlraum zwischen Bohrgestänge und Bohrloch auf. Bei Bohrungen am Meeresboden werden Bohrplattformen errichtet. Bei bis zu Meter Wassertiefe stehen die Plattformen auf Stelzen.

Dieser Plattform-Typ besitzt lange Beine, die nicht am Meeresgrund aufsetzen, sondern am Ende mit riesigen Ballasttanks versehen sind, so dass der Schwerpunkt der Bohrplattform tief unter der Wasseroberfläche liegt. Bohrschiffe können sogar in Meter Meerestiefe bohren. Ist eine Bohrung erfolgreich, wird eine fest installierte Förderplattform errichtet.

Die Erdöl- und Erdgasreserven sind nicht unbegrenzt, sie werden Mitte des Jahrhunderts zur Neige gehen. Der Mensch verbraucht in Jahren die natürlichen Ressourcen, die sich in Millionen Jahren gebildet haben! Bei der Erdölaufbereitung wird das zunächst anfallende Gemisch aus Erdöl, Erdgas und Salzwasser getrennt. Hierbei entweicht das Gas. Das Öl-Salzwassergemisch trennt sich im Nassöltank aufgrund der verschiedenen Dichten teilweise auf. Das unter dem Öl schwimmende Wasser wird abgepumpt und in einem weiteren Arbeitsverfahren von restlichem Öl getrennt.

Ein Teil des Erdöls bildet mit dem Wasser eine Emulsion. Diese Emulsion wird erhitzt und einem Wechselspannungsfeld ausgesetzt. Sie setzen sich am Boden ab und können erneut mit einer Dichtetrennung abgetrennt werden. Das entwässerte Rohöl wird zunächst in einem Tank gelagert und später zur Raffinerie transportiert. Der Transport über die Meere in Öltankern ist sehr kostenaufwendig und mit hohen Risiken verbunden. Derartige Supertanker können bis zu Tonnen Öl aufnehmen.

Ein riesiger Ölteppich trieb im Meer und verschmutzte mehr als Kilometer Küste. Es dauerte viele Jahre, bis sich die Küsten Alaskas von dieser Katastrophe erholten. Trifft das Rohöl in der Raffinerie ein, werden die einzelnen Bestandteile zunächst in einer fraktionierten Destillation abgetrennt.

Da das Rohöl ein Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffe mit unterschiedlichen Siedetemperaturen darstellt, kann man die Stoffe in die verschiedenen Siedebereiche, die Fraktionen , abtrennen. Diese gelangen in den Destillationsturm, der aus zahlreichen Glockenböden aufgebaut ist. In den Glockenböden sammeln sich die Destillate der einzelnen Fraktionen. Nach oben nehmen die Temperaturen der Glockenböden ab.

Der aufsteigende Dampf wird im Gegenstrom zur kondensierten Flüssigkeit in Kontakt gebracht. Dieses Verfahren nennt man Rektifikation. Dabei kondensieren alle Stoffe, die einen höheren Siedepunkt besitzen, als die Flüssigkeit im Glockenboden. Der Rückstand wird in einer Vakuumdestillation erneut bei niedrigem Druck fraktioniert. Der niedrige Druck bewirkt eine Siedepunkterniedrigung, so dass dies verhindert wird.

Das Heizöl wird zum Heizen in Ölbrennern oder als Dieselkraftstoff eingesetzt. Bei der nachfolgenden Vakuumdestillation des Rückstands erhält man weitere wichtige Erdölprodukte. Das schwere Heizöl dient als Brennstoff für Kraftwerke oder Schiffsmotoren.

Die Schmieröle eignen sich als Schmierstoffe für Motoren und Getriebe. Die aus dem Rohöl durch fraktionierte Destillation gewonnenen Mengen an Rohbenzin reichen nicht aus, um den Markt zu decken. Daher werden beim Cracken die anfallenden langkettigen Alkane in kurzkettige Alkane gespalten. Dabei verdampft das Gemisch vollständig und gelangt in den Reaktor. Bei dem folgenden Beispiel zerbricht Decan in zwei kleinere Moleküle: Der im Reaktor eingebaute Abscheider trennt die Crackprodukte von dem verbrauchten Katalysator ab.

Die gecrackten Kohlenwasserstoffe werden in einem nachfolgenden Destillationsturm in die einzelnen Fraktionen abgetrennt.

Beim Cracken scheidet sich auf der Oberfläche des Katalysators Kohlenstoff ab, wodurch der Katalysator unwirksam wird. Durch die Verdichtung und die Wärme in den Zylindern des Ottomotors kann es zu vorzeitigen Selbstzündungen des Benzin-Luftgemischs kommen.

Diese Frühzündung wird als Klopfen bezeichnet. Nicht verzweigte Kohlenwasserstoffe neigen gerne dazu, während verzweigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe , sowie Aromaten eine relativ hohe Klopffestigkeit besitzen. Je höher die Octanzahl ist, umso klopffester ist der Kraftstoff. Automotoren, die mit Superbenzin betrieben werden, halten aufgrund der hohen Klopffestigkeit deutlich länger.

Früher wurden dem Benzin zur Erhöhung der Klopffestigkeit bleihaltige, metallorganische Verbindungen wie Bleitetraethyl zugesetzt. Bei der Verbrennung zersetzte sich die Bleiverbindung thermisch, wobei Bleistäube in den Abgasen frei wurden. Heute ist kein verbleites Benzin mehr erhältlich.

Die Umwandlung erfolgt mit Hilfe eines Platin- Katalysators. Als Nebenprodukt entstehen Wasserstoff und gasförmige Alkane. Vor dem eigentlichen Reforming wird das Benzin zunächst entschwefelt, da der Schwefel den Katalysator zerstören würde.