Erdöl- und Erdgasgeologie: Entstehung, Lagerung und Verarbeitung
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Erdöl- und Erdgasgeologie: Entstehung und Lagerung
Die Entstehung von Erdöl: Lagerung und Methanfreisetzung
In den ersten Metern der Sedimentation befinden sich Reste von Bakterien, die durch anaerobe Prozesse die Freisetzung von Methan provozieren. Mit steigendem Druck und zunehmender Temperatur (T°) setzt eine Reihe von Reaktionen ein, die organisches Material (Kerogen) in ein organisches Polymer umwandeln. Diese feste, kohlenstoff- und wasserstoffreiche Schicht bildet sich über Hunderte von Metern.
Mit zunehmendem Druck und steigender Temperatur beginnt sich das Kerogen zu zersetzen (Destillation), wobei Öl entsteht, das in den Poren des Gesteins eingeschlossen wird. Bei weiterer Zunahme der Tiefe und der Bestattungstemperatur beginnen sich Kerogen und Öltröpfchen in Gas umzuwandeln.
Geologische Voraussetzungen für die Ölansammlung
Die Bildung und Anreicherung von Erdöl erfordert vier spezifische geologische Voraussetzungen:
Das Muttergestein (Source Rock)
Sedimentgestein, das Kerogen enthält, kann Öl produzieren, wenn es tief genug und bei geeigneter Temperatur (T°) vergraben liegt. Dieses feine, dunkle Gestein, das nun mit mikroskopisch kleinen Öltröpfchen imprägniert ist, wird als Muttergestein bezeichnet. Während der Sedimentation neigt der Druck dazu, das Muttergestein zusammenzupressen, was die primäre Migration eines Teils des Öls aus dem Gestein heraus verursacht.
Das Speichergestein (Reservoir Rock)
Sedimentgesteine, deren große Poren miteinander verbunden sind und eine einfache Durchfahrt von Flüssigkeiten ermöglichen (wie z. B. Sandstein), werden als Speichergestein bezeichnet. In der Nähe des Muttergesteins reichert sich das Öl in diesem Speichergestein an.
Das Deckgestein (Cap Rock) und Sekundärmigration
Das Deckgestein verhindert, dass das Öl aufgrund seiner geringen Dichte an die Oberfläche steigt und entweicht. Da das Öl im Speichergestein dazu neigt, in einer Aufwärtsbewegung zu steigen, wird dies als sekundäre Migration bezeichnet. Bei der Suche nach Öl ist es daher notwendig, dass ein Deckgestein vorhanden ist, das den Aufstieg des Öls verhindert.
Migration und Erdölfalle
In der Erdölgeologie steigt das Öl im Speichergestein (durch sekundäre Migration) weiter auf, bis es eine Struktur erreicht, die als Erdölfalle (petrolifera) bezeichnet wird. Innerhalb dieser Fallen sind die Fluide nach Dichte geschichtet: Wasser unten, darüber Öl und Gas oben. Die häufigste Art der Falle ist die Antiklinale.
Transformation und Verarbeitung
Transformation und Verarbeitung von Rohöl
Rohöl, das aus den Lagerstätten gewonnen wird, ist eine rohe Mischung von Kohlenwasserstoffen, die keine direkte Anwendung findet. Für seine Nutzung muss es eine Reihe von Prozessen der fraktionierten Destillation durchlaufen. Dabei werden die Bestandteile durch progressive Erhöhung der Temperatur (T°) getrennt, wobei Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe gewonnen werden.
Die resultierenden Kohlenwasserstoffe sind oft noch nicht direkt verwendbar und müssen weiteren Veredelungsverfahren unterzogen werden. Zu den wichtigsten Endprodukten gehören Benzin, Kerosin und Diesel. Der Hauptzweck dieser Kraftstoffe ist der Transport.
Erdgas
Erdgas: Entstehung und Gewinnung
Erdgas entsteht durch die Vergärung organischer Stoffe, die sich in Sedimenten angesammelt haben. Es besteht aus einer Mischung von Methan, Ethan, Propan, Butan und anderen Gasen in variablen Proportionen. Die Gewinnung ist relativ einfach, da das Gas aufgrund des Drucks, der von den umgebenden Sedimenten ausgeübt wird, ohne Probleme fließt.
Der Transport erfolgt über Pipelines, was zwar hohe Anfangsinvestitionen erfordert, aber als sehr einfach und risikoarm gilt. Erdgas wird direkt in Haushalten, in der Industrie und in Kraftwerken verwendet und beginnt, Kohle zu ersetzen. Beide (Erdgas und Kohle) emittieren CO2, jedoch enthält Erdgas im Gegensatz zu Kohle keine Schwefelverunreinigungen.