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Kohlenwasserstoffe by Mind Map: Kohlenwasserstoffe
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Kohlenwasserstoffe

Speichergestein

Reserve: bekannte, natürliche Erdöl- und Erdgaslagerstätte, die sich momentan wirtschaftlich fördern lässt

Allgemein, konventionelle Reserve: Erdöllagerstätte, welche mit heutiger Technologie großmassstäblich wirtschaftlich nutzbar ist, Beispiel: mittlerer Osten, nichtkonventionelle Reserve: Erdöllagerstätte, bei der das Erdöl zähflüssig oder fest im Gestein gebunden ist und sich nur mit großem Aufwand gewinnen lässt, Teersande, Alberta/Kanada, Ölschiefer, Estland, Schweröle

weltweit, strategische Ellipse: ein Gebiet, das sich vom Nahen Osten über den Kaspischen Raum bis in den Hohen Norden Russlands erstreckt, in dem sich etwa zwei Drittel der weltweit bekannten natürlichen Erdöl- und Erdgaslagerstätten befinden, die sich momentan wirtschaftlich fördern lassen, die günstigsten Bedingungen für die Bildung von heutigen Erdöl befanden sich vor Jahrmillionen im Bereich der strategischen Ellipse, besonders Saudi-Arabien mit allein 1/4 der weltweiten Vorräte, weitere wichtige Erdölreserven, Venezuela, Mexiko, Libyen, Nigeria, Kanada, Russland, USA, Golf von Mexiko, Alaska

Deutschland, Wie kann man rausfinden, ob es lohnenswerte KW-Lagerstätten gibt?, Gibt es im Bereich Oberrheingraben eher große oder eher kleine Lagerstätten?, Lagerstätten, für Erdöl, in Schichten des Jura-Unterkreide, 600 - 1500 m Tiefe, für Erdgas, überwiegend Erdgas in Deutschland im Bereich des Norddeutschen Becken, in Schichten des Rotliegenden-Zechstein & des Bundsandsteins, 3000 - 5000 m Tiefe, Verbrauch von Primärenergie, davon, 39% Erdöl, 23% Edgas, Allgemein, 48 deutsche Ölfelder, hauptsächlich im Bereich des Norddeutschen Beckens, 51% in Niedersachsen, 49% in Schleswig-Holstein, kaum offshore, zum 1. Mal 1984 in der Kieler Bucht, Ölfördermengen, Offshore - 43%, Entenschnabel, 300 km vor der Küste, 1966 erste Probebohrungen, 1969 zuerst Erdgas angebohrt, damals eines der 20 weltweit größten Erdölfelder, Transport über Pipeline am Meeresgrund nach Holland, 2002 erste Förderung aus insgesamt 3 Bohrungen, von den insgesamt 450 Bohrinseln weltweit sind nur 2 auf deutschem Gebiet, Mittelplate, Wattenmeer nördlich der Elbmündung, Entdeckung 1980, Bau der Förderinsel 1985, erste Produktion 1987, Felderschließung, Allgemein, 18 Bohrungen insgesamt [on- & offshore], das direkt am Sondenplatz Dieksand geförderte Öl und das von der Plattform per Pipeline werden beide im Förderbetrieb Dieksand gesammelt und aufbereitet [Abtrennung von Wasser, Sand und anderen Fremdstoffen], anschließend per Pipeline weiter nach Brunsbüttel in den Ölhafen Brunsbüttel bzw. zur Erdölraffinerie nach Hemmingstedt, Offshore: Teilfeld Mittelplatte, Erschließung durch Offshore-Bohrinsel, bis 2005 Abtransport des Öls mit Leichtern zu Ölhaven nach Brunsbüttel, seitdem mit einer 25cm-Pipeline nach Dieksand, dadurch eine Förderkapazität von bis zu 1,6 Millionen Tonnen/Jahr, die Pipeline ersetzt jährlich 2000 Schiffsbewegungen & ist sicherer/umweltschonender für das Wattenmeer als der Transport per Schiff, es wurde auch ein Stromkabel gelegt, sodass das anfallende Naturgas vor Ort auf der Plattform direkt verstromt & dieser dann ins Stromnetz eingespeist werden kann, Onshore: Teilfeld Dieksand, Erschließung von Land durch ERB [Extended Reach Bohrtechnologie] von Dieksand aus, seit 2000 7 stark abgelenkte Bohrungen von Land aus mit einer Länge zwischen 7727 bis 9275m, über 4 km durchqueren diese Bohrungen direkt den Büsumer Salzstock, Kapazität von 100 Millionen Tonnen Öl "in place", davon gelten 40 Millionen als Reserven [also unter dem heutigen Stand der Technik auch abbaubar], 2/3 der deutschen Reserven, davon 20 Millionen bereits gefördert, Produktion 2000: 1,3 Millionen Tonnen, machte 2006 ca. 60% der gesamtdeutschen Erdölförderng aus, Geologie:, Doggersandsteine in 2000-3000m Tiefe, genauer:, Dogger beta, Mächtigkeit: 15m, Porosität: ro=20%, Permeabilität: K= [20-2000]mD, mD: Millidarcy, K: Permeabilität, Dogger epsilon, Mächtigkeit: 50m, Porosität: ro=20%, Permeabilität: K=500mD, Ankippung an den Salzstockflanken des Büsumer Salzstocks, größtes Ölfeld Deutschlands, betrieben von, 50% RWE DEA AG, 50% Wintershall, Weser-Ems - 16%, Elbe-Weser - 9%, Dolumer Moor - 26%, 1942 entdeckt, Oberrheintal - 3%, Landauer Ölfeld [Rheinland-Pfalz], lokalisiert auf der Westseite des nordlichen Oberrheingrabens [dort asymmetrische Halbgrabengeometrie, Alpenvorland - 1%, Bayern, 2 Ölfelder seit 1982 erschlossen, RWE-DEA AG ist der größte deutsche Erdöl- und Erdgasproduzent, deutsche Produzenten decken ca. 1/5 des deutschen Erdgasbedarfs, 53% der deutschen Haushalte heizen mit Erdgas, Peak Oil, Peak Oil: Zeitpunkt des Ölfördermaximums, dargestellt in einer Glockenkurve, der sogenanten Hubbert-Kurve [nach M. King Hubbert, 1956], nach dem Peak Oil beginnt die global geförderte Ölmenge unweigerlich zu schrumpfen, es kan nie mehr die Gesamtmenge wie am Peak gefördert werden, globale, totale Ölreserven, 30% Ölsande & Bitumen, 30% konventionelles Öl, 15% Schweröl, 25% "extra heavy oil", Peak Oil hat offenbar 2003 stattgefunden!, Deutschland, die deutsche Erdölförderung ist bereits 1966-1968 "gepeaked", Förderung 1968: 8,2 Millionen Tonnen, Förderung 2006: 3,5 Millionen Tonnen, die deutsche Erdgasförderung ist 1996 "gepeaked", Förderung 1996: 22 Milliarden m3, Förderung 2005: 19,7 Millianrden m3, Welt

Europa, Erdgasproduzenten, 32% Russland, 26% Norwegen, 19% Niederlande, Lagerstätten in der Nordsee, Grabensystem im Zentrum, Kippschollen

Porosität & Permeabilität, Porosität, primäre Porosität, übrige Porosität am Ende der Kompaktion, sekundäre Porosität, durch sekundäre Prozesse veränderte primäre Porosität, das Porenvolumen verringernd, Zementation [Calcit, SiO2], das Porenvoluem vergrößernd, Fluidlösungen, Tektonik, nur die durchflusswirksame Porosität ist entscheidend für die Gesamtporosität des Gesteins, typische Porositätswerte für Speichergesteine: 1-30% Porenvolumen, Permeabilität, New node

Kerogentypen

van-Krevelen-Diagramm: das van-Krevelen-Diagramm dient der Bestimmung der Abbauwürdigkeit von Erdölvorkommen.

Warum sind es Linien und keine Punkte?, die Entwicklung, die Spur einzelner Punkte ergeben eine Linie

Achsenbeschriftung?, Es wird das atomare O/C-Verhältnis [Sauerstoff zu Kohlenstoff] in der X-Achse und das H/C-Verhältnis [Wasserstoff zu Kohlenstoff] in der y-Achse zur Bestimmung der Reife und Qualität des Erdöls herangezogen.

Kerogen: polymeres, organisches Grundmaterial, aus dem bei zunehmender geologischer Versenkung und Aufheizung Kohlenwasserstoffe gebildet werden - bestehen aus einzelnen, fein verteilten Mazeralen

Aufteilung der Kerogene in 4 Mazeraltypgruppen, Typ-1-Kerogen (Liptinit-Typ): lipidreiche, im Durchlichtmikroskop durchsichtige, im Fluoreszenzmikroskop gelbe bis rote Mazerale, die aus der Diagenese von Naturharzen, Wachsen, Sporen und Pollen sowie Algenkörpern hervorgehen., hohes Erdölbildungspotenzial, hohes H/C-Verhältnis (>1,5) und niedriges O/C-Verhältnis (<0,1), hoch-niedrig!, In seiner Zusammensetzung weist er hohe Beiträge von Lipidstoffen aus Algenmaterial [Phytoplankton] und Bakterienresten auf, dagegen wenig Aromate und NSO-Komponenten., In feinkörnigen marinen und lakustrinen Schlämmen wird er als Ölschiefer gebildet., Beispiele, Ölschiefer der Grube Messel, schwäbischer Posidonienschiefer, Liptinit ist relativ selten, Typ-2-Kerogen (Exinit-Typ): Marine Ablagerungen aus autochthonem Phytoplankton, Zooplankton und bakteriellem Material, die unter reduzierenden Bedingungen abgelagert wurden. Zum Teil kann es auch allochthone Sporen, Pollen und Harze von höheren Pflanzen des Festlandes enthalten, das am weitesten verbreitete Kerogen, hohes H/C-Verhältnis und hohen O/C-Verhältnisse, hoch-hoch!, enthält viel Aromate und Carbonsäuren und bis zu 8 bis 14 % sulfidischen Schwefel, Kerogene diesen Typs bilden weniger Öl, sind aber häufig wegen ihrer weiten Verbreitung die Quellen großer Öl- und Gasfelder., Beispiel, Posidonienschiefer des Pariser Becken, Typ-3-Kerogen (Vitrinit-Typ): Hauptbestandteil der Humuskohlen. Sie gehen aus der Humifizierung holzigen Materials hervor, sind von dunkelbrauner bis schwarzer Eigenfarbe, im Durchlichtmikroskop opak, und zeigen einen bei hohem Inkohlungsgrad (ab der Hartbraunkohle) zunehmenden Glanz., niedriges H/C-Verhältnis und ein hohes O/C-Verhältnis, niedrig-hoch!, Quellen sind grundsätzlich höhere Pflanzen, es enthält oft verholzte Pflanzenreste. Es ist hinsichtlich seines Verhaltens bei zunehmender Versenkung Kohle sehr ähnlich. Es ist ein schlechter Erdölproduzent und ein hinreichender Gasproduzent (insbesondere Methan), Beispiel, Sedimente des Douala-Beckens in Kameroun, Typ-4-Kerogen (Inertit-Typ): nicht mehr brennbare Mazerale, die aus bereits verbranntem Pflanzengewebe und Asche entstehen (bei den Resiniten und Fusiniten ist, ähnlich wie bei Holzkohle aus dem Kohlemeiler, die charakteristische Zellstruktur noch immer unter dem Mikroskop zu erkennen, z. B. von polymerisierten Pflanzenharzen oder Pilzresten)., Dieses Kerogen besteht primär aus schwarzen opaken Teilchen aus reinem Kohlenstoff, die in Form von Inertit vorliegen., Da es keine Kohlenwasserstoffe bilden kann, wird es oft nicht als echtes Kerogen betrachtet., Quelle: Im terrestrischen Milieu stark oxidiertes Material höherer Pflanzen, die allochthon abgelagert wurden

Mazeral: die organischen gesteinsbildenden Komponenten der Kohlen und Kerogene, bestehen größtenteils aus Pflanzenresten, die unter dem Druck überlagernder Gesteinsablagerungen, durch die erhöhte Temperatur und das Wirken fluider Phase chemisch umgewandelt wurden [siehe Diagenese], Bei Steinkohlen variiert das makroskopische Erscheinungsbild (die Streifenart) in Abhängigkeit vom Anteil der einzelnen Mazerale:, Allgemein, Im Laufe der zunehmenden Inkohlung gleichen sich die verschiedenen Streifenarten durch Vitrinisation immer mehr an. Die Kohle wird immer härter und glänzender., Vitrinitreflexion: zeigt den Reifegrad von Kohlen und anderen Gesteinen, die organischen Kohlenstoff enthalten, am Grad ihrer Lichtreflexion an - abhängig Verhältnis von Vritrinit bebenüber den anderen Mazeralen, Vitrit (Glanzkohle): vitrinitreiche Humuskohle, Durit (Mattkohle): harte, aber nur matt glänzende, liptinitreiche Humuskohle., Clarit (Halbglanzkohle): glänzende Vitrit- und matte Duritagen in einem engen, abwechselnden Abstand, Fusit (Faserkohle): weicher, besteht zu einem hohen Anteil aus Fusinit, und färbt bei der Berührung schwarz ab. Vermutlich ist sie ein Produkt von Waldbränden.

Kerogen ist bei weitem die häufigste Form von organisch gebundenem Kohlenstoff in der Erdkruste.

Muttergesteine

Muttergesteine in Deutschland?

für Erdöl

für Erdgas

Allgemein

Was passiert, wenn das Erdöl/Erdgas im Muttergestein gebildet ist?

Wo befindet sich das Erdöl im Muttergestein?, in den Porenzwischenräumen

Wann wurde Erdöl in der Erdgeschichte gebildet?, 350-250 Ma [Karbon-Perm] & 150-20 Ma [Jura-Tertiär], die ältesten sind 500 Millionen Jahre alt, die jüngsten 4000 Jahre

Genese, Woraus bzw. wie bildet sich Erdöl?, Microplankton aus der photischen Zone sinkt ab und bildet Tiefseeschlamm unter anaeroben Bedingungen, Überlagerung mit wasserundurchlässigem Material - Umwandlung in den Poren des umgebenden Sediments bei Temperauten zwischen 65 - 120°C durch Bakterien in Erdöl, daher Erdöl im Muttergestein stets im Porenraum und nicht in zusamenhängenden "Erdölseen], Unter welchen Bedingungen wird Erdöl gebildet?, anorganisch, Meteoriten, organisch, organisches Ausgangsmaterial wird unter anaeroben Bedingungen nicht zersetzt, Erdölbildungsfenster zwischen 65°C - 120°C und Tiefen zwischen 2 - 4 km Versenkungstiefe, Genese, Diagenese, 0-60°C, Katagenese, 60-120°C, Metagenese, Metamorphose, die relative Häufigkeit an Kohlenwasserstoffen nimmt nach rechts hin im Erdölbildungsfensterdiagramm zu, ausgehend vom Versenkungspfad kann aus einem gleichen Kerogen entweder, erst Erdgas [nass], dann Erdöl und schließlich wieder Erdgas [trocken] gebildet werden, direkt Erdgas [erst nass, dann trocken] gebildet werden, gar kein Kohlenwasserstoff sondern Graphit gebildet werden, Wie ändern sich die molekularen Bindungen der Kohlenwasserstoffe im Durchgang durch das Erdölbildungsfenster?, ausgehend vom Kerogen ändern sich ab dem Eintritt in das Erdölbildungsfenster mit zunehmender Versenkungstiefe die Koordinationen der Kohlenwasserstoff-Paare, bis mit Verlassen des Erdölbildungsfensters bzw. dem Erreichen des Erdgasbildungsfensters nur noch das einfachste Alkan-Paar Methan [CH4] übrig ist, mit zunehmender Versenkungstiefe sind immer mehr Wasserstoffatome um ein Kohlenstoffatom koordiniert bis das Schwerölstadium erreicht ist, danach verkleinern sich wieder die Verhältnisse beim Methan, ausgehend von C34H54 bei Leichtölen, über Schweröle von C3H16 bei Schwerölen, zu CH4 bei Methan, ist das Erdölbildungsfenster noch nicht erreicht, reichen die Temperaturen nicht aus um den Kohlenstoff aus dem organischen Material zu cracken - nach Durchgang des Erdölbildungsfensters sind die Temperaturen zu hoch und die Erdölmoleküle werden zu Methan zerlegt, sind die Temperaturen im Erdölblidungsfenster über einige Millionen Jahre stabil und ein "coffee pot"-level wird innerhalb einer Erdölfalle aufrechterhalten, wird das Kerogen zu Erdöl umgewandelt, Wo wird Erdöl gebildet?, marin, Schwarzel Meer, anoxische Bedingungen, ozeanische Upwelling-Bereiche, kontinental, Seen, Tanganjikasee, sechstgrößter See der Erde, grenzt an die Demokratischen Republik Kongo im Westen, Zambia im Süden, Tansania im Osten & Burundi im Norden, liegt im westlichen Teil des Ostafrikanischen Grabens (Great Rift Valley) und wird von dessen Wänden begrenzt, ist der größte Grabenbruch-See Afrikas und zugleich der tiefste und der zweitgrößte des ganzen Kontinents. Er besitzt mit 18.880 km³ Volumen das größte Süßwasservorkommen Afrikas und das zweitgrößte weltweit nach dem Baikalsee., Erdbeben Mag. 6.8 im Dezember 2005, maximale Tiefe beträgt 1.470 m (im nördlichen Teil), Damit befindet sich der Grund des zweittiefsten Sees der Erde 688 m unter dem Meeresspiegel, was die vierttiefste Kryptodepression der Erde ergibt., Seine enorme Tiefe bedeutet auch, dass es sich in den tieferen Schichten des Sees um fossiles Wasser [nicht in den temperaturabhängigen Wasserkreislauf einbezogen] handelt., Vergleich Tanganjikasee vs. Baikalsee!, Baikal-See: Sibirien - borreal, Kommt es auch im Bailkal-See zur Erdölbildung?, nein, wegen der Klimazone und der alljährlichen Wassersäulendurchmischung bzw. dem Zufrieren, keine geschichtete Wassersäule, Was ist die oceanic midwater minimum layer?, Wann gab es Verschneidungen von dieser Schicht mit dem Schelfbereich?, Zone zwischen -200 bis ca. -1000 Meter Tiefe, mehr Sauerstoffverbrauch als Zufuhr, durch die darunterligende Tiefenströmung nimmt dann der Sauerstoff mit der Tiefe hin wieder zu, größte Grabenbruch-See der Welt mit dem meisten Wasservolumen, Tanganjikasee: Afrika - tropisch, Unterhalb einer Tiefe von 200 Metern ist das Wasser des Tanganjikasees wegen der fehlenden Wasserumwälzung nahezu ohne Sauerstoff (anaerob) und ohne höheres Leben., Woraus & wie wird Erdgas gebildet?, Erdgas entsteht meist durch ähnliche Vorgänge wie Erdöl und wird daher auch oft mit diesem zusammen gefunden. Es bildet sich unter Luftabschluss, erhöhter Temperatur und hohem Druck aus abgestorbenen und abgesunkenen marinen Kleinstlebewesen (Mikroorganismen, Algen, Plankton). Herrschen in der betreffenden Meeresregion sauerstoffarme Bedingungen nahe dem Meeresgrunde, so bilden sich im Laufe der Zeit mächtige Sedimentfolgen mit hohem Anteil biogenen Materials. Die Abwesenheit von Sauerstoff in diesem Ablagerungsmilleu verhindert die vollständige Wiederaufarbeitung der Biomasse durch Bakterien, ein Faulschlamm entsteht. Im Laufe von Jahrmillionen wird dieser durch Überdeckung mit weiteren Sedimenten hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzt., Unter welchen Bedingungen wird Erdgas gebildet?, Erdgasbildungsfenster zwischen 120°C - 180°C und Tiefen zwischen 4000 - 6000m, allgemeine Summenformel der Alkane: CnH2n+2, 1. Methan [CH4], 2. Ethan [C2H6], 3. Propan [C3H8], 4. Butan [C4H10], 5. Pentan [C5H12], 6. Hexan [C6H14], 7. Octan [C6H18], die zuerst unter niedrigen Temperaturen gebildeten Erdgase sind "nass", sind also komplexe, gesättigte Kohlenwasserstoffe [Alkane]

Was sind die Grundvorraussetzungen bzw. Kontrollfaktoren für die Bildung von Muttergestein?, TOC, 0,5%, 0,5-4% ist es ok, über 4% ist es top, Kontrollfaktoren: anoxische Bedingungn

Beispiele für Muttergesteine?, Kimmeridge-Kalk in der Nordsee

Migration

Wann bedingt die Migration?

sobald KW produziert wurden, bzw. sobald in das Erdölbildungsfenster eingetreten wird

Allgemein

durch die geringere Dichte des Erdöl im Vergleich zum umgebenden Gestein beginnt das Erdöl in Richtung Oberfläche zu migrieren

größere Erdgasmengen entstanden auch in Folge einer bakteriellen Zersetzung organischer Stoffe an Ort und Stelle, also ohne wesentliche Migration.

bei der Bildung von Kohlenwasserstoffen aus Kerogenen kommt es zu einer VolumenZUnahme um 10-20%, daher kommt es zu Phasenübergängen in den flüssigen- bzw. gasförmigen Zustand

Drücke im Sedimentbecken, mit zunehmender Tiefe kommt es zur Druckzunahme in beiden Grenzberechen [lithostatischer Druckberech; hydrostatischer Druckbereich], Druckbereiche, lithostatischer Druckbereich, pr = pr x z x g, hydrostatischer Druckbereich, pw = pw x z x g, Unterkompaktion: bei feinklastischen Gesteinene [Tonen] ist die Abgabe von Porenwässern mit fortschreitenden Versenkung nicht schnell genug, es kommt zur Unterkompaktion mit erhöhtem Porenwasserdruck [Grenzbereich zum hydrostatischen Druckbereich], Kann das Speichergestein stratigraphisch tiefer liegen?, ja, bei sehr schneller Versenkung feiner Sedimente und einhergehender Unterkompaktion, durch Unterkompaktion auch mögliche Migration vom Hangende ins Liegende durch die Druckdifferenz zwischen Muttergestein und Trägergestein

bei der Erdölbildung kommt es zur Ansammlung von aus Kerogenen gebildeten Kohlenwasserstoffen in Mikroporen. Weiterhin diffundieren, desorbieren, aggredieren und beginnen schließlich zu fließen., durch lokale Druckerhöhungen entstehen Mikrorissen, welche sich aber anch abgabe der entweichenden Kohlenwasserstoffe in der Trägergestein wieder schließen, dazu sind mindestens 0,5% TOC nötig

Migrationsklassifizierung

primäre Migration: Transport aus dem Muttergestein ins Trägergestein, die Expulsion aus dem Muttergestein und Migration verläuft senkrecht zu den lithologischen Grenzen

sekundäre Migration: Transport durch das Trägergestein zum Speichergestein an der Abdeckung, Migration verläuft parallel zu den lithologischen Schichten

tertiäre Migration: durch Erosion hervorgerufener weiterer Transport in ein noch höheres Stockwerk oder sogar Ausfließen bis an die Erdoberfläche

Wieviel Zeit/Temperatur wird benötigt um eine Migration auszulösen?

das Gestein muss im Erdölbildungsfenster gelegen haben um dann auch ein Erdöl gebildet zu haben, was dann migrieren kann

Migrationsunterstützenden Prozesse

Seismogenic Pumping, seismische Bewegungen

Topography Driven Flow, ermöglicht höhergelegenen Muttergesteinen, nach unten zu migrieren - unter besonderen stratigraphischen Bedingungen

Density Driven Flow, Dichteunterscheid

Compaction Driven Flow: Schwammausdrücken durch Kompaktion

Fallen

Fallentypen

Beispiele, Nordsee, Bruchschollen bzw. Grabenrandbrüche

strukturelle Fallentypen, 1. Ränder von Salzdomen, deutsches Ölfeld Mittelplate nord-westlich des Randes des Büsumer Salzstocks, 2. Antiklinalen, typischste & häufigste Faltenform, 3. Störungen

sedimentologische Fallentypen, Diskordanzen

Allgemein

stößt das Erdöl bei seiner Migration auf eine undurchlässige Schicht und kann lateral nicht weiter migrieren, samelt es sich unterhalb diese Falle

meist wird das Erdöl in Fallen von Erdgas überlagert [wegen dessen geringerer Dichte

passive Kontinentalränder

Profil

Wo kann man da Erdöl finden?

Fördermethoden

Primärförderung

Eigendruck, anfänglich reicht die lithostatische Auflast aus um das Öl zu fördern, später muß mit Tiefpumpen aktiv gefördert werden, der selbstständige Aufstieg hängt mit dem Anteil gelöster Gase, der Auflast und der Viskosität zusammen [welche widerrum temperaturabhängig ist], im mittleren Osten reicht der natürliche Auflastdruck aus, um Ölfelder ohne zusätzlichen Druck jahrelang zu betreiben

Plungerpumpen, reicht der natürliche Druck nicht mehr aus um das Öl von selbst an die Oberfläche zu befördern, wird mit Plungerpumpen das Öl hochgepumpt

Naturgas, existiert keine nötige Infrastruktur um das Erdgas abzutransportieren, wird es ins Gestein rund um das Förderrohr gepresst, erhöht somit den Porendruck und erzeugt einen selbstständig im Bohrloch aufsteigenden Ölschaum

Sekundärförderung

Wasser, bei einem weiteren Druckabfall kann zudem Wasser eingepresst werden, welches dadurch einen erhöhten Randwasserdruck produziert und durch seine höhere Dichte im Gegensatz zum Öl letztes in das Förderrohr verdrängt

CO2

Tertiärförderung

Dampf bzw. Chemikalien, verringern die Oberflächenspannung des Öls, sodass sich das Gestein besser entölt und die Ausbeute dadurch steigt, jedoch bleiben aufgrund der "Porensackgassen" wegen starker Oberflächenbindungskräften ca. 50% des Öls im Gestein, vor 20 Jahren war man noch mit einer Ausbeute von ca. 25% zufrieden

Allgemein

Exploration, Reflexionsseismik: seismische Wellen werden an Grenzflächen anhand des Dichtesprunges gebeugt oder reflektiert und von Geophonen registriert, Versuchsbohrungen: Probebohrung, mit der eine vermutete Lagerstätte überprüft wird und deren wirtschaftliche Ausbeute errechnet weren kann, erst danach begint man mit mehreren Produktionsbohrungen

Produktion, Bohrtechnik, die meisten Bohrungen werden senkrecht in die Tiefe abgetäuft, mit schrägen oder abgeknickten Bohrungen lassen sich auch schwer zugängliche Bereiche erreichen, das Bohrklein wird mittels einer Bohrspülung abtransportiert, die Bohrspülung dient:, der Bohrwerkzeugspülung, der Kühlung, dem Verhinderun von Wassereintritten in die Bohrung, die Bohrspülung wird an der Oberfläche vom Bohrklein gereinigt und dann erneut in die Bohrung gepumpt, um einen Druckausgleich zu verhindern werden Bohrungen mit einer Abschlußvorrichtung versehen [blow-out-preventer], Allgemein, eine durchschnittliche Bohrung fördert jährlich ca. 4000 Tonnen Erdöl, Förderung, on-shore, in einem erschlossenen Ölfeld wir aus wenigen Produktionsbohrungen die Lagerstättenreserve gefördert, Möglichkeit der Förderung bis in 10 km Tiefe, off-shore, am Rande des Kontinentalschelfs, Beispiele, Nordsee, Golf von Mexiko, Alaska, Bohrplattformen entweder schwimmend [GPS-referenziert] oder verankert

Transport, per Mineralöltanker, weltweite Flotte ca. 7400 Mineralöltanker, Unterschiedung in der Ladekapazität, ultra large crude carriers, bis zu 400000 Tonnen Ladekapazität, Verkehr ausschließlich zwischen der Arabischen Halbinsel und USA bzw. Ostasien, very large crude carriers, bis zu 300000 Tonnen Ladekapazität, Belieferung vom Rest der Welt, Unterscheidung nach Inhalt, Rohöl [crude], Produkte, Gasöl aka Mitteldestillate, Heizöl, Diesel, Benzin, Schweröl, wichtigster europäischer Ölhafen & Umschlagsplatz: Rotterdam, von hier Weitertransport zu Raffinerien per, Pipeline, Binnenschifffahrt, zum Verbraucher gelangen die fertig raffinierten Produkte ausschließlich per Eisenbahn oder LKW, per Pipeline, sicherer als per Schiff, jedoch höhe Investitionen und geringere Flexibilität

Raffination, Raffination: Trennung und Veredelung, Destillation, Allgemein, dabei wird das Erdöl stark erhitzt und aufgrund der unterschiedlichen Siedetemperaturen der einzelnen Bestandteile destilliert, so können Flüssiggas, Benzin, Petrol, Mitteldestillate [Heizöl und Diesel], Schweröl und Bitumen sauber voneinander getrennt werden, Koppelproduktion: es werden keine neuen Verbindungen erzeugt, sondern lediglich mache [flüchtigen] vom übrigen [nicht-flüchtigen] Rest getrennt, Was sind Kondensate?, Kondensate: als physikalische Kondensation bezeichnet man das Übergehen eines Stoffes vom gasförmigen in den flüssigen Aggregatzustand. Als Produkt entsteht das Kondensat. Dieser Prozess erfolgt unter bestimmten Druck- und Temperaturbedingungen, die man als Kondensationspunkt bezeichnet. Während des Übergangs bleibt die Temperatur konstant, sämtliche entzogene Wärme wird in Form der Kondensationswärme in die Zustandsänderung investiert. Das Gegenteil der Kondensation ist das Verdampfen, Die Destillation ist ein wichtiges Verfahren zur Stofftrennung. Dabei werden die unterschiedlichen Kondensationstemperaturen verschiedener Stoffe ausgenutzt, nachdem sie verdampft wurden., 1. Destillationsstufe: atmosphärische Destillation, das Rohöl wird in einen ersten Destillationsturm geleitet - die Temperatur darf dabei nicht 350° übersteigen, sonst würde sich die Kohlewasserstoffverbindungen zuersetzen, die flüchtigen Bestandteile verdampfen und kühlen dabei ab - je tiefer die Siedetemperatur einer entsprechenden Verbindung, desto höher steigt sie im Destillationsturm ehe sie sich wieder verflüssigt, Zwischenböden im Destilationsturm fangen so die getrennten Verbindungen einzeln auf, Flüssiggase, Benzin, Petrol, Gasöl [Mitteldestillate], Diesel, Heizöl, Heizöl EL, Heizöl L, Gase durchströmen den gesamten Turm und werden oben abgefangen, die schwersten Bestndteile bleiben flüssig und sammeln sich am Boden des Destillationsturms, 2. Destillationsstufe: Vakuumdestillation, bei der Vakuumdestillation wird der flüssige Rückstand aus der 1. Destillationsstufe erneut unter einem Teilvakuum erhitzt, wodurch die Siedetemperatur um ca. 100°C sinkt, Heizöl, Heizöl M, Heizöl S, Schmiermittel, Bitumen, Cracking, Cracking: komplexe und schwere Kohlenwasserstoffketten werden in leichtere, kürzere Molekülketten aufgespalten, Thermocracken, katalytisches Cracken, Hydrocracken, Veredelung, auf Destillation und Cracking folgt die Veredelung, die eigentliche Raffination, Konversion: Umwandlung, Spaltung oder Neuzusammensetzung von Kohlenwasserstoffen in höherwertige Verbindungen, Entfernung unerwünschter Inhaltsstoffe, Beispiel: Schwefel, unter hohen P/T-Bedingungen und Beimengung von Wasserstoff durch Umleitung über einen Katalysator, der dadurch gebildete Schwefelwasserstoff [H2S] wird abgefangen, in elementaren Schwefel umgewandelt und als Industrierohstoff weiterverwendet, so sind die meisten Kraftstoffe nahezu schwefelfrei, Reforming bzw. Isomerisation: bestimmte Kohlenwasserstoffverbindungen werden chemisch umgebaut, dient der Erhöhung der Oktanzahl [Maß der Klopffestigkeit] bei Benzin, Rohölbestandteile, Normal-Paraffine, = Normal-Alkane, Beispiel: Oktan, C8H18, verzweigte Paraffine, = Iso-Alkane, Beispiel: Isooktan, C8H18, Cycle-Paraffine, = Cyclo-Alkane, Beispiel: Cyclehexan, C6H12, Olefine, = Alkene, Beispiel: Penten, C5H10, Aromaten, Beispiel: Benzol, C6H6

Maturität

Wie kann man die Maturität bestimmen/modellieren?

Vitrinitreflektivitäten, unreif: R0 < 0,5 - 0,7, Erdöl/Erdgasbildung: 0,7 - 1,1/1,3, Cracking von Öl zu Gas: 1,1/1,3 - 2, Trockengasbildung : R0 < 2, Allgemein, alles im Bereich der Katagenese

Was ist der Unterschied zwischen TTI und EASY%R0?

RO = Vitrinitreflektivität, gemessen an polierten Dünnschliffen

TAI = Thermal Alteration Index, Farbveränderung von z.B. Pollen

LOM = Level of Organic Metamorphism, Feststellung des Reifegrades aufgrunf der Metamorphose

EASY%RO?

Was ist der Time-Temperatur Index?

Time-Temperatur Index [TTI]:, Zahlenwert im Subsidenzdiagramm mit Beginn der Erdölbildung, TTI: 15 - Beginn der erdölbildung, TTI: 75 - Peak der Erdölbildung, TTI: 160 - Ende der Erdölbildung, Maturitätsmodellierung

Kontrollfaktoren für die Maturität

Temperatur

Zeit, schnell & sehr heiß, durch einen intrudierenden Basaltgang, führt zu einer unreinen Produktion, langsam & wenig heiß

Energie

Energieklassen

Primärenergie: Energieträger, die in der Natur vorkommen und noch nicht durch technologische Prozesse umgewandelt und veredelt worden sind, Steinkohle, Braunkohle, Holz, Erdgas, Erdöl, Uran, Wasserkraft, Windkraft, Sonnenstrahlung

Nutzenergie: Strom, Wärme odr mechanische Arbeit; zur Gewinnung der Nutzenergie sind vorwiegend Verbrennungsprozesse erforderlich, Umwandlungswirklungsgrad [in%]: beschreibt die Effizienz des jeweiligen Umwandlungsprozesses von Primärenergie in Nutzenergie, in neuen Kraftwerken max. 40%

Verbrennung

Phasen des Verbrennungsprozesses, 1. Phase - Trocknung: es wird fast ausschließlich Wasserdampf freigesetzt, 2. Phase - Pryolyse: brennbare Gase [Kohlenwasserstoffe, Wasserstoff] & Kohlenmonoxid werden freigesetzt, 3. Phase - Oxidation: die in der Pryolyse freigesetzten Gase werden verbrannt

Verbrennungsgrad, vollkommen, hohe Ausnutzung der Brennstoffenergie & geringe Emission, Emissionen:, CO2, H2O, unvollkommen, hohe Emissionen von noch brennbaren Gasen und staubförmigen Brennstoffaerosolen, CO2, Kohlenwasserstoffe, Ruß, Teer

Glühverlust: Anteil an verbrennbarer, organischer Substanz, welche bei der Verbrennung entweicht und den Glührückstand zurücklässt

Flammpunkt: Mindesttemperatur, ab der Heizöl [bzw. dessen Dämpfe] unter Fremdzündung entflammt, selber aber nicht weiterbrennt, Maß für die Feuergefährlichkeit flüssiger Brennstoffe, Diesel hat mindestens 55°C

Energiequellen

chemische Energie: freigesetzt durch Verbrennung fossiler Brennstoffen [Oxidationsmittel: Sauerstoff/O2], Kohle, Entstehung aus Biomasse, Torf, C-Gehalt: 55%, Alter: 10 Ma, Braunkohle, C-Gehalt: 72%, Alter: 50 Ma, Steinkohle, C-Gehlat: 85%, Alter: 200 Ma, Gaskohle, C-Gehalt: 86%, Fettkohle, C-Gehalt: 88%, Esskohle, C-Gehalt: 90%, Magerkohle, C-Gehalt: 91%, Antharzit, C-Gehalt: 92%, Allgemein, Verbrennung stellt indirekte Form der Sonnenenergienutzung dar [Startpunkt immer Photosynthese - bei Verbrennung Rückumwandlung der biochemischen Bindungsenergie in Wärmeenergie], Entstehung der Sonnenstrahlung [Massenbilanz], mittlere, elementare Planzentrockenmassenzusammensetzung, 45% Kohlenstoff, 42% Sauerstoff, 6% Wasserstoff, Allgemein, mit progressivem Verkohlungsgrad, der Gehalt an Kohlenstoff steigt, der Gehalt an Schwefel und Sauerstoff bleibt konstant, der Gehalt an Stickstoff sinkt, Kohlevorkommen in Europa, Peak Coal: globale Kohlefördervorkommen, dargestellt in einer Glockenkurve, der sogenanten Hubbert-Kurve [nach M. King Hubbert, 1956], Rohkohle enthält die brennbaren und unbrennbaren Bestandteile [wie Asche, Wasser und nichtbrennbare Base [N2, CO2]], flüchtige Bestandteile: entsprechen denjenigen Anteilen der organischen Brennstoffsubstanz, welche beim Erhitzen auf 900°C entweichen, Asche: Verbrennungsrückstand der Kohle bei der Veraschungstemperatur nach Ausgasen aller flüchtigen Bestandteile, Schlacke: geschmolzene Asche nach übersteigen des Ascheerweichungspunktes [AEP], Erniedrigung des AEP druch: Kalk, Eisenoxide, Alkalisalze, Erhöhung des AEP druch: Tonerde, Kieselsäure, typische Aschezusammensetzung, 30-50% SiO2, 14-30% Al2O3, 2-30% Fe2O3, 1-15% CaO, Inkohlung: der natürliche Prozess der Entstehung von Kohle, Kohlearten, Braunkohle, Allgemein, besitzt im Vergleich zur Steinkohle mehr flüchtige Elemente und aufgrund der größeren Porosität auch mehr Wasser, Braunkohle wird im Gegensatz zu Steinkohle fast nur im Tagebau gewonnen, Braunkohlereviere in Deutschland, Ruhrgebiet, Abbau seit 300 Jahren, Verhältnis [Abraum : Kohle] ist [4,6 : 1], Kohle wird zu 85% verstromt, chemische Zusammensetzung von Holz, Holozellulose, Lignin, Braunkohlearten, Lignit, faserige Beschaffenheit, Weichbraunkohle, Holzstruktur mit blosem Auge noch erkennbar, Hartbraunkohle, Holzstruktur mit blosem Auge nicht mehr erkennbar, Glanzbraunkohle, stellt eine Übergangsform zur Steinkohle dar, Steinkohle, Allgemein, Struktur der Steinkohle, SKE [Steinkohleinheit]: Referenzmenge an Energie, die beim Verbrennen von 1kg Steinkohle [Petrokoks] frei wird, entspricht 7000 kcal, Vergleiche eines kg eines Brennstoffes in SKE/kg, Helium = 14126000 SKE/kg, durch Kernfusion, 235-Uran = 2700000 SKE/kg, durch Kernspaltung, Natur-Uran = 15000 SKE/kg, durch Kernspaltung, Flüssiggas = 1,6 kg SKE/kg, Benzin = 1,5 kg SKE/kg, Petrolkoks = 1kg SKE/kg, Steinkohlekoks = 0,97 kg SKE/kg, Braunkohlebriketts = 0,66 kg SKE/kg, 1 kg Brennholz = 0,5 kg SKE/kg, Umrechnung, 1 kWh = 0,123 kg SKE, Erdöl, Heizöle, Heizöl EL [extra leichtflüssig], reines Destillat, hell und ähnlich dünnflüssig wie Wasser, entspricht dem Dieselkraftstoff, dieser ist aus Zollgründen eingefärbt, schwefelarm, Heizöl L [leichtflüssig], Heizöl M [mittelflüssig], Heizöl S [schwerflüssig], "Schweröl", Wie ist Schweröl charakterisiert?, Wie wird es abgebaut?, Wo kommt es vor?, Destillationsrückstand der Rohölverarbeitung, zähflüssig und dunkebraun, erst ab 50°C pumpfähig, nur in der Industrie eingesetzt, da es auf 120°C erhitzt werden muß, um es für die verbrennung zerstäubungsfähig machen zu können, enthält aromatische und polyaromatische Kohnelwasserstoffe sowie Schwefel- Stickstoff- und Sauerstoffverbindungen, Allgemein, werden nach ihrem spezifischen Gewicht und ihrer Viskosität eingeteilt, Kennwerte für Heizöle, Dichte, Viskosität, Flammpunkt, Stockpunkt, Koksrückstand, Heizwert, Sediment, Aschegehalt, Wassergehalt, Schwefelgehalt, Stockpunkt: Temperatur, ab der Heizöl bei Neigung nicht mehr fließt, je niedriger der Stockpunt, umso pumpfähiger ist ein Öl, Viskosität: Maß der Zähflüssigkeit des Heizöls, je viskoser, desto zähflüssiger, bestimt entscheidend die Pumpfähigkeit und Zersteubung des Heizöls in einem Ölbrenner, Schweröl muß auf mindestens 50°C erhitzt werden um pumpfähig zu werden, auf mindestens 100°C um zerstäubt werden zu können, Schwefelgehalt, je nach Herkunft des zugrundeliegenden Heizöls zwischen 0,7 - 4%, Verbrennungsprodukt des Schwefels ist Schwefeldioxid [SO2] & dampfförmige Schwefelsäure [H2SO4], bei Unterschreitung des Säuretaupunktes @ ca. 130°C entsteht Schwefelkorrosion [Niedertemperaturkorrosion] an den kälteren Kesselwänden, Koksrückstand: ermittelt die Verkoksungsneigung eines Heizöles, gibt also Aufschluß über die nichtdestillierbaren Rückstände eines Heizöles, bereits bei 200°C bilden sich Koksrückstände welche die Heizölweiterleitung und Zersteubung mindern, Aschegehalt: Maß für die im Brennstoff enthaltenen & organisch gebundenen Mineralstoffe, Hochtemperaturkorrosion: Verbindung von Vanadiumpentoxid [V2O5] mit dem Rohrmaterial, wirkt als Katalysator und erhöht die S03-Konzentration im Rauchgas, Heizwert: Energieabgabe eines Heizöls die frei wird, wenn 1kg Brennstoff mit chemisch ungebundenem Sauerstoff verbrannt wird und die Reaktionsprodukte wieder auf die Bezugstemperatur von 25°C abgekühlt werden - gemessen in MJ/kg, der Schwefelanteil verringert den Heizwert, je höher die Dichte, desto höher der Heizwert, der Heizwert schwankt zwischen den Heizölsorten EL - S nur sehr unwesentlich [ ca. 40 MJ/kg], Heizwert [unterer Heizwert; - Verdampfungswärme] & Brennwert [oberer Heizwert; + Verdampfungswärme] unterscheiden sich um die Verdampfungswärme des ursprünglich vorhandenen und gebildeten Wassers, Beispiele:, Steinkohle: 25 MJ/kg, Braunkohle: 10 MJ/kg, Holz: 14 MJ/kg, Heizöl: 42 MJ/kg, Erdgas: 31 MJ/m3, Allgemein, ÖE [Öleinheit]: Energiemenge, die beim Verbrennen von 1kg Erdöl frei wird, physikalische Eigenschaften von Erdöl, Dichte: zwischen 0.73 - 1 g/cm3, API gravity: relative Dichte des Rohöls bei 60° Fahrenheit [aka 15°C] bezogen auf Wasser, °API = [141,5/phi] - 131,5, API gravity nimmt mit sinkender Dichte zu, Leichtöl-°API > 30, Brent-Crude: 37°API bzw. hat eine Dichte von 0,85g/cm3, Brent: Europas wichtigste Rohölsorte - leichtes, süßes [schwefelarmes] Rohöl aus der Nordsee zwischen den Shetland-Inseln und Norwegen aus den Ölfeldern Brent & Ninian, beide Ölfelder haben ihr Fördermaximum bereits erreicht, sind also gepeaked, Western Texas Intermediate [WTI]: Americas wichtigste Rohölsorte - leichtes, süßes [schwefelarmes] Rohöl, die Preise von Brent und WDI sind gekoppelt, Dubai Fateh: Asiens wichtigste Rohölsorte, Mittelschwertöl-°API zwischen 22 - 30, Schweröl-°API < 22, spezifisches Gewicht: Verhältnis von Dichte einer Substanz zur Dichte von Wasser, daher dimensionslos --> spezifisches Gewicht von Erdöl zwischen 0.73 - 1, Viskosität: Maß für die Zähflüssigkeit, abhängig von Dichte, Zusammensetzung & Gasgehalt, Leichtöl hat eine Viskosität geringer 30 mPa/s, typischerweise sogar zwischen 0.6 - 5 mPa/s [Wasser bei 20°C: 1; bei 5°C 1,52], Schweröl hat eine Viskosität von einigen 1000 mPa/s, Ölsande sogar 10hoch5 - 10hoch6, wichtig für die Fördertechni, da hochviskose Öle spezielle Verfahren wie die Wasserdampfeinpressung [steam injection] erfordern, Erdgas, Allgemein, Gasparameter, Herzwert, Zündgrenze, bzw. Explosionsgrenze: stellt die obere und untere Grenze der explosionsfähigen Mischung 2er Gase dar [üblicherweise ist das 2. Gas Sauerstoff oder Luft], explosionsfähige Atmosphäre: ein zündfähiges Gasgemisch innerhalb der beiden limitierenden Grenzen, Man bezeichnet den Bereich unterhalb der unteren Explosionsgrenze auch als mageres Gemisch und den Bereich oberhalb der oberen Explosionsgrenze als fettes Gemisch, Dabei kann ein fettes Gemisch unter weiterer Luftzufuhr verbrennen, es kommt jedoch zu keiner Explosion, Ein mageres Gemisch kann jedoch nicht zünden, Zündgeschwindigkeit, Zündverhalten, Dichteverhältnis, Wobbe-Index, ist bis vor 20 Jahren noch abgefackelt worden, Handelsklassen bzw. Erdgasqualitäten, Erdgas „L“ besteht aus ca. 85 % Methan, 4 % weiteren Alkanen (Ethan, Propan, Butan, Pentan) und 11 % Inertgasen [Stickstoff & Kohlendioxid], Erdgas H besteht aus ca. 89-99% Methan [Nordsee 89%, Russland 9%], 1-8 % weiteren Alkanen (Ethan, Propan, Butan, Pentan) und 1-3 % Inertgasen., Verbrennung von 1 m³ Erdgas werden ungefähr 10 m³ Luft benötigt, Gase, Erdgas, Naturgas, Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, Methangehalt [CH4] bis zu 90%, Heizwert 48 MJ/m3, Koksofengas, entsteht bei der Koksherstellung durch Entgasung backender Steinkohle @ 800°C, Heizwert 17 MJ/m3, Gichtgas, Hochofengas, entsteht bei der Eisenverhüttung @ 250°C, hohe Anteile an CO & CO2, daher sehr giftig, Heizwert 3 MJ/m3, Schwelgas, entsteht bei der Teilentgasung von Braun- & Steinkohle @ 400°C, Heizwert 13 MJ/m3, Raffineriegas, aus Rohöl, besteht aus gasförmigen Kohlewasserstoffen, Butan, Propan, Heizwert 40-100 MJ/m3

nukleare Energien: freigesetzt durch Fusion oder Spaltung von Atomkernen, Kernspaltung schwerer Atomkerne, Uran, Thorium, Kernfusion leicher Atomkerne, Wasserstoff, Lithium

Zusammensetzung

Wie ist Erdgas zusammengesetzt?

molekular, Bei Erdgas handelt es sich um ein Gasgemisch [Zusammensetzung je nach Fundstätte unterschiedlich], Der Hauptbestandteil [bis zu 90%] ist immer Methan [CH4], Methan [CH4]: einfachstes Alkan und einfachster Kohlenwasserstoff:, Hauptbestandteil von Erdgas [85–98%], durch beim Inkohlungsprozess entstandenes Grubengas enthält hauptsächlich Methan, bei der Verbrennung [Oxidation] von Methan wird das Molekül auseinandergerissen und es entstehen zwei Wasser- und ein Kohlenstoffdioxidmolekül, Methanhydrat: besteht aus Methan, das im Schelfbereich der Kontinente in gefrorenem Wasser eingelagert ist, wobei die Wassermoleküle das Methan vollständig umschließen, Mit geschätzten zwölf Billionen Tonnen Methanhydrat ist darin möglicherweise mehr als doppelt so viel Kohlenstoff gebunden wie in allen Erdöl-, Erdgas- und Kohlevorräten der Welt., austretendes Methan am Meeresgrund wird durch den hohen Druck und die tiefe Temperatur zu Methanhydrat umgewandelt, Erstmals wurde Methanhydrat 1971 im Schwarzen Meer entdeckt, Auf ein Mol Methan kommen 5,75 Mol Wasser - Dichte von 0,9 g/cm3, kubisches Kristallsystem, Das Methan liegt in einer hoch verdichteten Form vor, denn ein Liter festes Methanhydrat enthält eine Methanmenge, die unter Normalbedingungen 168 Liter einnimmt., Methanhydrat bildet sich aus Wasser und Methangas bei einem Druck ab ca. 20 bar - dieser Druck wird ab etwa 190 Meter Wassertiefe erreicht (19 bar Wasserdruck plus 1 bar Luftdruck) und bei Temperaturen von zwei bis vier Grad Celsius, Methanhydrat kommt gewöhnlich in Tiefen von 500 bis 1000 Metern vor, Methanhydrat bildet teilweise auch einen Anteil der Zwischenräume in Sanden und Kiesen [Japan - Nangkaigrabens [20%]; Kanada: Mallik-Bohrstelle [85%], Genese, Der geringe Anteil an C13 legt eine mikrobielle Entstehung nahe. Organische Substanzen in Meeressedimenten können von Mikroorganismen unter anaeroben Bedingungen unter anderem zu Methan umgesetzt werden, das mit dem umgebenden Wasser Methanhydrat bildet., Im Paläozän ["Late Paleocene Thermal Maximum" vor rund 55 Millionen Jahren], als die Temperaturen vier bis fünf Grad wärmer waren als heute, sid im Meer große Mengen organischen Planktons gebildet wurden - vermutlich der Ursprung des Methanhydrats., Auf dem Saturnmond Titan herrscht bei −180 °C und ca. 1,6 Bar Atmosphärendruck fast der Tripelpunkt des Methans. Methan kann deshalb auf diesem Mond in allen drei Aggregatzuständen auftreten., Alkane: gesättigte Kohlewasserstoffe, Häufig enthält Erdgas auch größere Anteile höherer, komplizierterer Kohlenwasserstoffe wie Ethan, Ethen, Butan, Propan & Pentan., Unterschiede zwischen Nassgas und Trockengas?, Was ist Nassgas?, Nassgas: Anteil höherer Kohlenwaserstoffe [Ethan, Ethen, Butan, Propan & Pentan] wird nasses Erdgas genannt [was nichts mit dem meist auch vorhandenen Wasserdampfanteil zu tun hat] da diese Gase unter Druck leicht verflüssigbar sind, Weitere Nebenbestandteile sind Schwefelwasserstoff, der durch Entschwefelung des Erdgases entfernt wird, Stickstoff und bis zu 9% Kohlenstoffdioxid., Was ist Sauergas bzw. wie ist Sauergas charakterisiert?, Sauergas: ein Erdgas mit hohen Anteilen an kohlenwasserstofflosem, saurem Kohlendioxid [C02] und Schwefelwasserstoff [H2S] gilt als "sauer", CO2 gilt als Ballast, da es den Brennwert herabsetzt, H2S führt zur Korrosion der Anlage und weiterhin zu saurem Regen, Mit Verfahren wie Gaswäsche werden diese schwefelhaltigen Erdgasbegleiter weitgehend entfernt, aus denen bei Verbrennung schädliches Schwefeldioxid entstehen würde., Wie kann man es nutzen?, der bei der Gaswäche anfallende elementare Schwefel kann in der chemischen Industrie eingesetzt werden, Schwefelwasserstoff [H2S], Hydrodesulfurierung [HDS]: Entschwefelung von Mineralölprodukten durch Hydrierung (Reaktion der Schwefelverbindungen mit Wasserstoff), ss werden Komponenten für die Herstellung von Gasölen (Dieselkraftstoff, Heizöl EL) hydriert, es werden aber auch Zwischenprodukte (Naphtha) für die Weiterverarbeitung (Katalytischen Reforming, Isomerisierung) behandelt, um empfindliche, platindotierte Fahrzeugkatalysatoren vor Schwefelkontamination zu schützen, Naphta, Katalytischen Reforming, Isomerisierung, Wo kommt das CaSO4 her?, Wo kommt es her?

elementar, Kohlenstoff C: 85%, Wasserstoff H: 12%, Stickstoff N: 1%, Sauerstoff O: 0,5%, Schwefel: variabel --> 0-8%, weiterhin kleine Menge von Metallen, Helium, Mache Erdgase haben bis zu 7% Prozent Helium und stellen die Hauptquelle der Heliumgewinnung dar, entsteht durch Stauung von in der Erde nach oben diffundierenden Heliumatomen aus radioaktivem Alpha-Zerfall darunter liegender Mineralien

Wie ist Erdöl zusammengesetzt?

molekular, mittlere Zusammensetzung von Normalcrude, Allgemein, Erdöl ist kein einheitliches Produkt, sondern ein komplexes Gemisch aus verschiedensten Kohlenwasserstoffen, geringen Schwefelanteilen und Spuren von Sauerstoff, Stickstoff & Metallen, Alkane: gesättigte Kohlenwasserstoffe - 57,2%, Allgemein, besitzen ausschließlich Einfachbindungen zwischen den verschiedenen Kohlenstoffatomen eines Moleküls, alle Valenzen der Kohlenstoffatome sind ausgeschöpft, dadurch stabiler & weniger reaktiv, teilen sich weiter auf in, Ketten-Alkane, unverzweigt-kettige Alkane [N-Alkane], verzweigt-kettige Alkane [ISO-Alkane], Cyclo-Alkane, Beispiele, Cycloalkane, Cyclopentan C5H10, Cyclohexan C6H12, Aromate: aromatische Kohlenwassertoffe - 28,6%, Aromaten sind planare, cyclische [besitzen eine Ringverbindung] Moleküle mit konjugierten Doppelbindungen, Benzol [C6H6] ist das einfachste und zugleich klassische Beispiel für aromatische Kohlenwasserstoffe., Aromaten sind dem Benzol verwandte Verbindungen mit oft angenehmem, aromatischem Geruch. Von diesem typischen Duft kommt die Bezeichnung Aromat, Benzol ist krebserregend, Benzol kommt in Steinkohlenteer und Erdöl vor. Beim Rauchen von Zigaretten werden kleine Mengen Benzoldampf (10–100 µg pro Zigarette) freigesetzt, auch bei Vulkanausbrüchen und Waldbränden entstehen Spuren von Benzol., In der Atmosphäre wird nach zwei bis fünf Tagen die Hälfte des vorhandenen Benzols abgebaut, da dieses mit Hydroxyl-Radikalen (freie OH-Gruppen) reagiert. Auch bei unvollständigen Verbrennungen von organischem Material entsteht Benzol, hauptsächlich wird es jedoch aus Benzin durch Autoabgase emittiert, 75 % der Emissionen gehen auf Kraftfahrzeuge zurück., das Molekül von Benzol besteht aus einem Ring, Benzol kann durch Steamcracken oder katalytischem Reforming von Naphtha gewonnen werden. Hierbei wird meist Hexan zu Cyclohexan und dann zu Benzol dehydriert., Benzol erhöht die Klopffestigkeit von Benzin, als erdölbedingter Begleitstoff darf es in Deutschland immer noch bis zu 1 % im Autokraftstoff Benzin enthalten sein, in den USA ist es komplett verboten, Klopffestigkeit: ist die Eigenschaft des verwendeten Treibstoffes (Benzin, Gas), in einem Ottomotor nicht unkontrolliert durch Selbstentzündung zu verbrennen („Klopfen“), sondern ausschließlich präzise durch den Zündfunken, Einspritzung oder Kompression gesteuert., Die Klopffestigkeit wird bei Benzin durch die Oktanzahl und bei gasförmigen Treibstoffen durch die Methanzahl ausgedrückt, Unverzweigte Kohlenwasserstoffe neigen zu dieser Frühzündung, während verzweigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe sowie Aromaten eine relativ hohe Klopffestigkeit besitzen., Früher wurden dem Benzin zur Erhöhung der Klopffestigkeit bleihaltige, metallorganische Verbindungen wie Bleitetraethyl zugesetzt., NSO-Compounds: Heteroaromate, HeteroKomponenten - 14,2%, Hererogenkomponenten wie Harze & Asphalte, insbesondere Stickstoff, Schwefel und Sauerstoff, daher der Name NSO

elementar, bis zu 80% Kohlenstoff, 10-15% Wasserstoff, geringe Anteile an Schwefel, metallische Komponenten, Vanadium, Nickel

Wie kann man die Zusammensetzung von Erdöl darstellen?, Darstellung der Zusammensetzung in Dreiecksdiagrammen [nach Tissot & Welte, 1978], Dreieck mit NSO-Kompoenten, Aromaten [aromatische Kohlenwasserstoffe] & Alkanen [gesättigte Kohlenwasserstoffe], Wie verschiebt sich der Bereich bei Schweröl?, nach rechts unten, in Richtung NSO-Compounds, mittlere Zusammensetzung von degradiertem Schweröl, gesättigte Kohlenwasserstoffe: 20%, aromatische Kohlenwassertoffe: 30%, NSO-Compounds: 50%, Unterschiede zw. Normal Crude zu Schweröl?, Normalcurde hat 3 mal soviele gesättigte Kohlenwasserstoffe wie Schweröl, Normalcrude hat geringfügig mehr Aromate wie Schweröl, Normalcrude hat weniger als 1/3 NSO-Compounds wie Schweröl, Dreieck ohne NSO-Komponenten, dafür Aromate und die Aufsplittung der Alkane [gesättigten Kohlenwasserstoffe] in Ketten- & Cyclolkane, aromatische Kohlenwasserstoffe, Kettenalkane, Paraffine, Cycloalkane, Naphthene, Allgemein, Öle mit einem hohen Wachsanteil befinden sich unten links, nahe dem Kettenalkanen-Eck [über 80% Kettenalkane, 20% Cycloalkane & maximal 10 % aromatische Kohlenwasserstoffe], Normalcrude hat ein ebenmäiges Verhältnis an Ketten- und Cycloalkanen, dagegen nur ca. 30% aromatische Kohlenwasserstoffe], biodegradierte Schweröle sind depleted an Kettenalkanen [maximal noch 20%] und liegen ca. auf halber Strecke zwischen den Cycloalkanen und den aromatischen Kohlenwasserstoffen

Subsidenzanalyse

Allgemein

Rekonstruktion der Versenkungsgeschichte im Becken, Diagramm [Zeit X] vs. [Tiefe Y], durch Backstripping werden die Bottom-Layer einzelner Horizonte rückwärts wieder emporgehoben und an der Oberfläche [negative Zeitachse] festgepinnt, man bekommt heraus, wann jeder einzelne backgestrippte Horizont im Bereich der Katagenese, also des Erdölbildungsfensters mal war, Sedimentationslücken ergeben Zacken in der Kurve wenn dabei wieder Sediemtiert und dann abgetragen wurde, oder aber es passiert im Hiatus nichts, heutiges Resultat ist dasselbe, die Kompaktion [Volumenverlust] muss herausgerechnet werden durch die Rückrechnung auf die Originalporosität, herausgerenet anhand der Porositäts-Tiefenfunktion: phi = phi0 mal e hoch minus cy, phi = heutige Porosität, phi0 = Porosität zum Zeitpunkt der Ablagerung an der Oberfläche, e = Eulerzahl [E-Funktion], c = Koeffizient [gemessen im heutigen Bohrloch], y = heutige Tiefe, die Matrixfraktion bleibt dabei konstant, eine anormale Temperaturverteilung pro Zeitpunkt muss noch zusätzlich reingerechnet werden [die Subsidenzkurven bleiben dabei an Ort und Stelle], erst werden die Kurven konstruiert, dann wird das Temperaturprofil darübergelegt

Grundvorraussetzungen

1. Muttergestein

2. Maturität

3. Migration

4. Speichergestein

5. Fallen