Ölsuche Tauchfahrt in die Unterwelt

Mit 3-D-Simulatoren reisen Geologen neuerdings ins Innere der Erde, um verborgene Ölfelder zu erkunden. Trickreiche Computertechnik macht es möglich, bislang unzugängliche Vorkommen zu erschließen.

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Schöne Aussicht hier, kilometertief unter dem Erdboden. Golden glühen die Granitfelder. Darüber kobaltblaue Hügelketten aus Sandstein, die wie schwerelos schweben. Hier und da eine Lage grünen Tons.

1. Ortung: Erkundungsschiffe ziehen kilometerlange Schleppen von Messkabeln hinter sich her. Luftdruckkanonen an den Kabeln feuern im Gleichtakt nach unten. Der Schall dringt tief ins Gestein ein, das Echo wird von Mikrofonen aufgefangen. Daraus lassen sich Profile des Untergrunds gewinnen
DER SPIEGEL

1. Ortung: Erkundungsschiffe ziehen kilometerlange Schleppen von Messkabeln hinter sich her. Luftdruckkanonen an den Kabeln feuern im Gleichtakt nach unten. Der Schall dringt tief ins Gestein ein, das Echo wird von Mikrofonen aufgefangen. Daraus lassen sich Profile des Untergrunds gewinnen

Die Ausflügler ­ Geologen, Physiker, Bohringenieure ­ beäugen das Panorama auf einer Leinwand, die sich vor ihnen wölbt wie das Aussichtsfenster einer Tauchkapsel. So sinken sie gemächlich dem Mittelpunkt der Erde entgegen, vorbei an kunterbunten Gesteinsschichten: Ölsucher auf Dienstreise in die Unterwelt.

Bald tauchen wunderlich platte Schäfchenwolken aus der Tiefe empor, feuerrot leuchtend und ziemlich zerrupft: Das ist das gesuchte Ölfeld, eine Millionen Kubikmeter große Lagerstätte.

Die kleine Reisegesellschaft ist am Ziel. Jetzt können die Prospektoren in dem Feld herumkurven, ergiebige Kavernen ausloten, verlockenden Ausläufern folgen. Im Glücksfall sehen sie bald, wie das Vorkommen sich am besten anstechen lässt.

Das ist etwas anderes als die Diagramme, Datenblätter und Karten, über denen die Ölsucher bislang jahrein, jahraus brüteten, meist jeder für sich allein. Neuerdings gehen sie zusammen ins Datenkino, einer stellt sich ans Steuerpult, und schon fahren sie ein in die unterirdische Kunstwelt, die ein Computer ihnen vorspiegelt.

Vor drei Jahren nahm der Ölkonzern Texaco in Houston den ersten Ölfeldsimulator in Betrieb, ausgestattet mit Großleinwand und Spezialrechnern für räumliche Szenerien. Mittlerweile gibt es weltweit schon Dutzende solcher Zentren zur Visualisierung der Unterwelt, eines davon im britischen Cambridge. Die Firma Schlumberger erforscht dort für ihre Kunden ­ große Ölgesellschaften ­, wie sich das Unsichtbare am besten darstellen lässt.

2. Simulation: Neue Hochleistungscomputer errechnen daraus eine räumliche Szenerie und projizieren sie auf eine Großleinwand. Gesteinsschichten, kilometertief unter der Erdoberfläche, lassen sich nun nach Belieben erforschen. Die Ölsucher bewegen sich wie in einer Tauchkapsel durch die virtuelle Unterwelt. So können sie vor Ort über den besten Zugang zum Ölfeld beraten

2. Simulation: Neue Hochleistungscomputer errechnen daraus eine räumliche Szenerie und projizieren sie auf eine Großleinwand. Gesteinsschichten, kilometertief unter der Erdoberfläche, lassen sich nun nach Belieben erforschen. Die Ölsucher bewegen sich wie in einer Tauchkapsel durch die virtuelle Unterwelt. So können sie vor Ort über den besten Zugang zum Ölfeld beraten

Kürzlich trafen sich Ölsucher von BP bei Schlumberger vor einer Simulation des Mungo-Felds in der Nordsee, östlich von Schottland. Ihr Ziel: Pfade zu finden für neue Bohrungen um einen unterirdischen Salzdom herum. Am Fuß des Doms, der sich in Jahrmillionen aufgewölbt hat, gibt es Öl und Gas im Überfluss. Allerdings sind die Reichtümer verbarrikadiert unter heiklem Gestein. Verwerfungen lauern dort und Klüfte, in denen das Bohrgestänge im Nu zu Schanden geht.

Das Anzapfen der unterirdischen Vorkommen ist ohnehin heikel genug. Es ähnelt einer Operation am offenen Herzen: Eine Wasser führende Schicht dumm angebohrt ­ schon ist eine Menge Öl verpanscht. Manchmal schießen plötzlich Fontänen von Gas oder Sand aus dem Bohrloch empor. Und wenn der Druck des umliegenden Gesteins falsch berechnet wurde, kollabiert womöglich das ganze Loch, das etliche Millionen Mark gekostet hat. "Das können Sie dann vergessen", sagt Christoph Ramshorn, Spezialist für Visualisierung bei Schlumberger.

Die Bohrplanung auf hergebrachte Weise war deshalb ein Muster an Umständlichkeit: Sedimentologen studierten die Schichtenfolge von Kalk, Mergel und Sandstein; Geophysiker hockten in ihren Kämmerchen über Erdwärmekurven und Drucktabellen; Lagerstättenkundler schätzten die Ausbeute für diverse Anstiche. Unterdessen verwünschten die Bohrmeister, Männer der Tat, die Zögerlichkeit der Eierköpfe.

Das Treffen der BP-Leute am Salzdom dagegen ging rasch zu Ende. Alle Beteiligten erörterten quasi vor Ort gemeinsam die Lage. Probeweise verlegten die Techniker virtuelle Bohrkanäle durch das wilde Gelände. Danach zeigte eine Simulation des Bohrverlaufs, gespeist mit den Daten benachbarter Anstiche aus der wirklichen Welt, wo Gefahren lauern.

Nach sechs Stunden war das Werk getan ­ früher hätte es gut sechs Wochen gedauert. "Am Ende fragten die Männer, ob sie mal ihre Frauen mitbringen dürften", erzählt Ramshorn. "Hier könnten sie ihnen endlich zeigen, was sie eigentlich tun."

3. Bohrung und Förderung: Die neue 3-D-Technik erlaubt die Planung komplexer, gewundener Bohrpfade flach durch die Lagerstätten. Damit lassen sich auch Ölvorkomen weit unter dem Meeresspiegel effizient ausbeuten
DER SPIEGEL

3. Bohrung und Förderung: Die neue 3-D-Technik erlaubt die Planung komplexer, gewundener Bohrpfade flach durch die Lagerstätten. Damit lassen sich auch Ölvorkomen weit unter dem Meeresspiegel effizient ausbeuten

Bislang grübelten die Ölsucher vor großen Papierrollen, voll gestrichelt mit gewellten Riffeln und Rillen. Das waren senkrechte Schnitte durch den Untergrund, gewonnen aus den Messprotokollen von Schallsonden. Mit zugekniffenen Augen starrten die Exegeten von der Seite über das Gewimmel, bis sich Spuren verdächtiger Formationen offenbarten: Als "Ölfallen" gelten vor allem Verwerfungen oder Sättel mit undurchlässigem Gestein. Darunter sammelt sich in porösen Schichten häufig das Öl, das im Lauf der Zeit aus der Tiefe emporgepresst wird.

Selbst die erfahrensten Riffeldeuter vermochten aber am Ende bestenfalls eine Stelle auszumachen, an der sich Öl verbergen könnte. Unklar blieb, wie das ganze Lager beschaffen war, wie es sich in der Tiefe verzweigte. Die Suchteams mussten raten, peilen, schätzen. Und in den meisten Fällen lagen sie daneben.

"In den Siebzigern stieß nur eine von 20 Bohrungen überhaupt auf Öl", sagt Albrecht Glocke von der deutschen Schlumberger-Niederlassung in Hannover. Heute liegt die Erfolgsquote oft schon um das Vierfache höher.

Auch die halbwegs bekannten Vorkommen lassen sich mit der 3-D-Technik viel gründlicher ausbeuten. Die Firma Shell hat das norwegische Draugen-Feld für rund vier Millionen Dollar analysiert und dafür das 20fache an zusätzlichem Ertrag gewonnen.

Noch vor kurzem galten Ölfelder mit einer Förderquote von kaum 20 Prozent schon als erschöpft. Heute scheint das Doppelte möglich. Aus den gewaltigen Lagerstätten im Golf von Mexiko wollen die Ölfirmen mindestens 40 Prozent herausholen, sagt Gerd Städtler, Geologe bei Exxon Mobil in Celle.

Ehe der Computer aber die räumlichen Prachtbilder des Untergrunds zaubern kann, müssen Forschungstrupps das Gelände abkämmen und die nötigen Daten beschaffen.

Übers Land rollen Speziallastwagen, die möglichst alle 25 Meter Halt machen, einen tonnenschweren Stempel auf den Boden senken und in markerschütterndes Brummen verfallen. Viele Kilometer dringt der Schall in die Tiefe, und ringsum ausgelegte Erdmikrofone horchen auf das Echo aus der Unterwelt.

Und auf den Weltmeeren kreuzen Suchschiffe, die eine kilometerbreite Schleppe von Messkabeln hinter sich her ziehen. An den Kabeln hängt eine Batterie von Luftdruckkanonen. Alle paar Sekunden feuert der Bordcomputer im Gleichtakt eine Salve gepresster Blasen nach unten, die mit Getöse zerplatzen.

Der Widerhall gibt Aufschluss über den Untergrund. Wo Gesteinsschichten verschiedener Dichte aufeinander stoßen, werden die Schallwellen beim Übergang abgelenkt und zum Teil reflektiert. Diese schwachen Spiegelungen genügen, um ein dreidimensionales Bild des geologischen Aufbaus zu gewinnen.

Da kommt schnell eine beängstigende Datenmenge zusammen. Das größte der weltweit rund 50 Suchschiffe, die "Geco Eagle" von Schlumberger, hat Zehntausende Mikrofone in den Schleppkabeln eingebaut. Wenn das Schiff nach drei Monaten von einem Beutezug heimkehrt, könnte es mit den Seismogrammen rund 25 000 CDs füllen.

Erst seit kurzem stehen Supercomputer bereit, die solche Datenmassen verkraften. Nur das Bewusstsein des Menschen ist dummerweise ein Nadelöhr wie eh und je. Vor der Inflation seismischer Rohdaten müsste jeder Ölsucher verzweifeln. Nur vor der Großleinwand, am besten bewaffnet mit Stereobrille, kann er die Lage auf einen Blick bewerten.

Die US-Firma Magic Earth hat eine Software namens GeoProbe entwickelt, mit der sich ganze Kubikkilometer spielerisch examinieren lassen: Mit ein paar Handgriffen schneiden die Forscher gewaltige Würfel aus der simulierten Erdkruste und filetieren sie nach Belieben. Widerstandslos tauchen sie durch die mächtigen Schichten. Mit Schiebereglern heben sie die Temperaturverteilung farblich hervor, den Druck oder die Porosität. Zudem können sie das triviale Gestein nach und nach ausblenden, bis interessante Gebilde aus dem Nichts hervortreten, die nach Öl oder Gas aussehen.

"Alles eine Frage der Geschwindigkeit, der flüssigen Bewegung", meint Michael Zeitlin, der Gründer von Magic Earth. Er hat bei Texaco in Houston den ersten Ölfeldsimulator aufgebaut und sich danach selbständig gemacht. "Nichts darf ruckeln", sagt Zeitlin. "Das Auge ist am besten, wenn es Objekte in Bewegung erkennen und verfolgen kann."

Alle Ölfirmen arbeiten inzwischen mit räumlicher Visualisierung. Derart gerüstet, wagen sie sich an Vorhaben, die noch vor fünf Jahren undenkbar waren. Die gewaltigen Erdöllager in der Tiefsee lassen sich nun zum Beispiel so genau ausspähen, dass die teure Erschließung sich lohnt.

Im vergangenen Sommer nahm Exxon Mobil im Golf von Mexiko die zwei Milliarden Mark teure Bohrinsel Hoover-Diana in Betrieb. Dort fördern ferngesteuerte Pumpen am Meeresgrund, fast anderthalb Kilometer unter dem Wasserspiegel, das Öl aus der Tiefe.

Bohrer mit lenkbaren Köpfen erleichtern den Zugang zu den Vorkommen. Während früher das Bohrgestänge einfach pfeilgerade hinabgetrieben wurde, können die neuen Geräte dem windungsreichen Verlauf der Lagerstätten folgen: Wie Erdwürmer rüsseln sie sich flach durch den Untergrund, dirigiert von den Bohrmeistern, die in einer Art Pilotenkanzel vor einer Reihe von Monitoren sitzen. Mit dieser Technik lassen sich die verzweigten Ölfelder von einer einzigen Plattform aus in alle Richtungen ausbeuten.

Wenn die Schallmessungen alle paar Monate wiederholt werden, sehen die Forscher auf der Großleinwand sogar, wie das Öl im Untergrund nachsickert durch Spalten und Risse, ob Wasser eindringt ins Reservoir und wo ölgefüllte Taschen übrig bleiben, die anzustechen sich lohnt.

Bei genauer Kenntnis des Untergrunds können die Ölfirmen ihre Vorkommen regelrecht auspressen: Immer öfter pumpen sie an strategisch gewählten Punkten Wasser von oben hinab, um die letzten Reste Öl zu den Bohrlöchern zu treiben.

Auch einstmals unzugängliche Ölfelder kommen mit der neuen Technik in Reichweite. Die deutsche Bohrstation Dieksand zapft ein Ölvorkommen im Wattenmeer vom Land aus punktgenau an ­ über eine Entfernung von acht Kilometern. Den Weltrekord in Langstrecken-Akrobatik hält Schlumberger beim Lager Wytch Farm an der englischen Südküste: Dort drillten sich die Bohrer in 173 Tagen über mehr als elf Kilometer fast waagerecht auf eine Lagerstätte zu.



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