Hochdruckluft Hochdruckluft unterstützt die seismische Suche nach Erdöl- und Erdgasvorkommen

Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Ludwig Kühlwein / Marion Wiesmann

Internationalen Erdölgesellschaften erschließen fortlaufend neue Energieressourcen. Dabei unterstützt die Hochdruckluft das seismische Verfahren, die Erdkruste mittels Schallwellen zu erforschen und grafisch abzubilden. Bauer Kompressoren mit Sitz in München liefert als Spezialist auf dem Hochdrucksektor maßgeschneiderte Anlagen für seismische Anwendungen an international arbeitende Erdölservicegesellschaften.

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Containerversion mit Schrauben-/Boosterkombination, Turbo-Diesel-Antrieb;Volumenstrom 7 m³/min, 250 bar.
Containerversion mit Schrauben-/Boosterkombination, Turbo-Diesel-Antrieb;Volumenstrom 7 m³/min, 250 bar.
( Archiv: Vogel Business Media )

Die verwendete Methode gehört zur angewandten Geophysik und beruht auf der Ausbreitung seismischer Wellen im Untergrund. Die von einer seismischen Quelle (wie zum Beispiel Luftpulser,Vibrator etc.) ausgehenden Wellen breiten sich durch die Erde aus. An Schichtgrenzen – also dort, wo verschiedene Materialien mit unterschiedlichen elastischen Parametern aufeinander liegen – werden Anteile der Wellen reflektiert und laufen dann an die Oberfläche zurück. An der Oberfläche befindliche Geophone oder Hydrophone (Seeseismik) empfangen die reflektierten Wellen; ein Seismograph zeichnet die Signale der Geophone auf und speichert sie. Die Auswertung dieser seismischen Daten ergibt dann ein Tiefenmodell. Aus Seismogrammen (graphische Darstellungen der Messergebnisse) oder aus daraus abgeleiteten Modellrechnungen werden dann Aussagen über die Untergrundstrukturen getroffen.

Generell unterscheidet man zwischen:

  • Landseismik: Als Anregung dienen beispielsweise Knallpatronen, Fallgewichte oder Druckluft. Geophone zeichen die Signale auf.
  • Seeseismik: Für den Schiffseinsatz auf Gewässern kommen so genannte Airguns (Luftpulser arbeiten mit 140 bar Hd-Luft) zum Erzeugen von Schallwellen zur Anwendung. Diese sind in Reihe, drei bis fünf Meter unter Wasser, achtern am Messschiff angeordnet. Die Messung erfolgt durch Hunderte von Hydrophonen, die in einem mit Öl gefüllten, bis zu 2000 m langen Schlauch (Streamer) eingebaut sind. Der Streamer ist am Heck des Vermessungsschiffes befestigt.

Warum kommt Seismik zur Anwendung?

Die Suche nach Erdgas- und Erdöllagerstätten ist mit hohen Kosten und wirtschaftlichen Risiken verbunden. Daher kommt es darauf an, die Gebiete einzugrenzen, in denen gute Erfolgschancen für das Auffinden von Lagerstätten bestehen. Aufgrund dessen werden geophysikalische Untersuchungen durchgeführt, die der eigentlichen Bohrtätigkeit vorausgehen. Mit der 3D-Seismik zum Beispiel, die in den letzten 15 bis 20 Jahren entwickelt wurde, ist es möglich, den Aufbau des Untergrundes bis in Tiefen von 5000 m mit einer vorher nicht erreichbaren Genauigkeit dreidimensional zu erkunden. Ob eine messtechnisch gefundene Lagerstätte auch tatsächlich wirtschaftlich ausbeutbar ist, lässt sich nicht immer sicher beantworten. Endgültige Klarheit hierüber kann nur eine Bohrung bringen.

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Maßgeschneiderte Hochdruckanlagen für seismische Anwendungen

Das englische Tochterunternehmen Bauer Kompressoren UK, konfiguriert und baut mit Hilfe der Kompressorenblöcke von Bauer, München, die maßgeschneiderten dieselgetriebenen Hochdruckanlagen nach individuellen Kundenwünschen. Als Abnehmer solcher Anlagen rangieren hier unter anderem Firmen wie Schlumberger, Baker Hughes oder das französische Unternehmen Sercel. Das Lieferspektrum auf diesem Sektor umfasst Anlagen, deren Liefermengen sich zwischen 1,47 m3/min und 3,5 m3 /min freie Luft bewegen. Die Betriebsüberdrücke sind auf maximal 350 bar eingestellt.

Für noch höhere Verbrauchsanforderungen bietet Bauer UK nun ein neu konfiguriertes Anlagenkonzept mit einer Lieferleistung von max. 7 m3/min freier Luft. Diese neue und robuste Version wurde bereits zum Testen von Erdölleitungen entwickelt und befindet sich in der Zwischenzeit erfolgreich im Einsatz. Die höhere Förderleistung basiert auf einer Schrauben-/Kolben-Kompressorversion.

Als Vorstufe bis 12 bar fungiert ein einstufiger Schraubenkompressor. Den Enddruck von 250 bar übernimmt ein neu entwickelter und erprobter dreistufiger, luftgekühlter Booster. Die Zwischen- und Nachkühler sind wassergekühlt und haben einen geschlossenen Kühlkreislauf. Der Antrieb des Ventilators für den Wasserkühler und die Umwälzpumpe erfolgt hydraulisch über einen Hydraulikmotor. Mechanisch angetrieben wird das System mit einem leistungsstarken Deutz Turbodiesel.

Die Anlagen fördern die erzeugte Hochdruckluft in Speicherbatterien (350 bar), deren geometrischer Gesamtinhalt zwischen 150 und 600 Liter, je nach Kompressorlieferleistung, variieren kann. Die daraus entnommene Hochdruckluft gelangt in eine Druckreduzierstation mit Domdruckminderer in dualer Ausführung. Der hohe Luftdurchsatz des Druckminderers (eingestellt auf ca. 137 bar) verteilt sich dann auf vier gleiche Luftausgänge. Diese sind über flexibele Leitungen mit den Luftpulsern (Airguns) am Heck des Messschiffes verbunden.

Vollautomatische Steuer- und Kontrolleinheit

Um das Einfrieren der Luftpulser zu verhindern, können auch Ausführungen mit Regenerationstrocknern geliefert werden, die die geförderte HD-Luft auf einen Drucktaupunkt von –20 °C trocknen. Die Kompressoren mit niedrigem Volumenstrom werden angetrieben durch Dieselmotoren der Marke Caterpillar-Perkins. Alle Anlagen werden von einer frei programmierbaren Steuer-und Kontrolleinheit vollautomatisch ein- und ausgeschaltet und überwacht. Fehler an Kompressor und Dieselmotor werden auf einem Display angezeigt. Wenn keine Druckluft aus dem System entnommen wird, sorgt eine pneumatische Entlastungseinrichtung hinter der vierten Stufe des Verdichters dafür, dass die Druckluft über einen Schalldämpfer ins Freie gelangt und der Kompressor mit konstanter Drehzahl weiterläuft. Erst bei erneuter Druckanforderung schließen sich die Entlastungsventile und die Anlage geht wieder auf ihre ursprüngliche Förderleistung.

Die Anlagen können als Einbaueinheit in einer robusten und verlastbaren Stahlrahmenkonstruktion geliefert werden oder als Containerausführung für den Offshore Einsatz, mit allen dafür notwendigen Hilfseinrichtungen. Alle Anlagen sind nach höchsten Standards gefertigt und werden für die Seeseismik von Det Norske Veritas zertifiziert.

Der Autor ist Mitarbeiter bei Bauer Kompressoren

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