Förderung und Herstellung von Erdöl und Gas

Das Erdöl, auch schwarzes Gold genannt, ist ein der meist erwünschten natürlichen Rohstoffe. Daraus entsteht ein breites Spektrum von Produkten, mit Gasen, Benzin, Petroleum, Treibstoff  beginnend und mit Asphalt endend. Das Förderungsverfahren vom Erdöl ist äußerst kostbar und zeitaufwendig. Es bedarf Durchführung von einer Reihe der Bemessungen, Forschungen, Probenentnahme und endlich Ausführung von Tiefbohrungen, um das Vorhanden vom Rohstoff zu bestätigen. Natürlich stößt man dabei auf eine Reihe von Schwierigkeiten wie z. B. Porösität des Felsens oder auch Viskosität des Grundbodens selbst. In der Vergangenheit wurden aus einer entdeckten Lagerstätte lediglich 10% des Rohstoffes gefördert und der Rest wurde unter der Erde bleiben gelassen. Durch die modernen Förderungstechnologien ist die Stufe des Ertrags von Erdöl und gas auf mehr als 60% gestiegen.

Förderung von Erdgas

Das Erdgas tritt in der äußersten Schicht der Erdkruste, also der Lithosphäre, auf. Es ist infolge der Verwandlungen von organischen Substanzen in den verschiedenen Druck- und Temperaturbedingungen entstanden, die viele Millionen Jahre lang vorgekommen sind. Das Erdgas besteht hauptsächlich aus Methan (CH4) und seinen Homologen (C3-C4). Seine Zusammensetzung ist stark von der Art der Lagerstätte abhängig, aus der es gefördert wird. Natürlich außer Methan und seinen Homologen enthält das Erdgas auch eine Reihe von unerwünschten Komponenten wie Stickstoff, Wasser, Schwefelwasserstoff oder auch Kohlendioxid.

In der Natur kann das Erdgas das Erdöl begleiten oder separat auftreten. Es tritt vor allem in zwei Formen auf: als ein Gas, das frei im Wasser oder Erdöl gelöst ist oder in der absorbierten Form in Felsen oder in Kohle.

Gas, das mit industriellen Methoden erzeugt wird

Mit industriellen Methoden können einige Arten von Gasen gewonnen werden:

a) Flüssiggase – populär als LPG (Liquefied Petroleum Gas) genannt. Ihre Hauptkomponenten sind Propan (C3H8) und Butan und Isobutan (C4H10). Sie werden vor allem durch Stabilisation der rohen Gasolin, des Erdöls oder durch Verarbeitung von Raffienriegasen gewonnen, die aus Reforming-, Craking- und Pyrolyseverfahren kommen.
b) Stadtgas – wird unter Bedingungen der Schwelung bei niedriger und mittlerer Temperatur gewonnen.
c) Kokereigas – wird beim Verfahren der Kohlenentgasung bei hoher Temperatur hergestellt.
d) Gas aus Kohlevergasung – wird durch Wirkung mit Gemisch von Wasserdampf und Sauerstoff auf Braun- oder Steinkohle bei Temperaturen von mehr als 900°C gewonnen. Seine Zusammensetzung ist von der verwendeten Vergasungstechnologie abhängig. Die größte wirtschaftliche Bedeutung hat die Erzeugung des Gesmisches von CO und H2 (so genanntes Synthesegas).

Verwendung und Vorteile von Gasbrennstoffen

Gasbrennstoffe besitzen eine Menge von Vorteilen. Sie charakterisieren sich vor allem mit hoher Energieeffizienz. Darüber hinaus sichern sie eine feste Verbrennungstemperatur, bedürfen keiner Lagerung beim Verbraucher und brennen rauchfrei (ohne Asche und Emmission von Schwefelmonoxiden). Das Erdgas ist ein wertvoller Energieträger und ein wichtiger Rohstoff in der chemischen Industrie (Erzeugung von Synthesegas), energetischen Industrie (Kolbenverbrennungsmotoren, Gasturbinen, Generatoren), Bauindustrie (Herstellung von Glas, Zement und Baukeramik) und in der Hüttenindustriei (Heizöfen).

Förderung von Erdöl

Auswahl und Lokalisierung eines neuen Erdölfeldes ist ein sehr kompliziertes und kostbares Verfahren. Es beginnt mit der Durchführung von seismischen Untersuchungen zwecks der Suche von entsprechenden geologischen Strukturen, die Erdölfelder bilden können. Es werden zwei Untersuchungsmethoden dazu benutzt. Die erste umfasst Durchführung von unterirdischen Explosionen in der Nähe des Feldes und Beobachtung von seismischen Reaktionen, die Informationen über Lage und Größe des Feldes zu gewinnen erlauben. Die andere Methode beruht auf Gewinnung der Daten aus den natürlich auftretenden seismischen Wellen.

Die erste Etappe der Förderung von Erdöl beruht auf Durchführung einer langen Tiefbohrung in der Erde. Dann wird in der Bohrung ein Gehäuse (eine Stahlrohr) gelegt, das die Stabilität der ganzen Konstruktion sichert. In der weiteren Etappe werden mehr Tiefbohrungen durchgeführt, um den erhöhten Ausfluss des geförderten Erdöls zu ermöglichen. Um die Schadstoffe im Brunnen aufzulösen, wird oft Salzsäure verwendet, die die Karbonat- und Kalkbildung effektiv ansäuert und Ablagerungen von Kesselstein, Rost und Carbonit entfernt. Chlorwasserstoffsäure wird auch zwecks der Beseitigung von Zementrückständen verwendet, die nach dem Abschliessen des Bohrungsverfahrens geblieben sind. In der wieteren Etappe wird in dem oberen Teil der Bohrung  eine spezielle Konstruktion, manchmal „ein Eruptionskreuz” (englisch Christmas Tree) genannt, gestellt.  Das ist eine Reihe der verbundenen Ventile, Rohre und Armatur, deren Zweck es ist, den Druck und Ausfluss von Erdöl und Gasen zu regulieren.

Nachdem die ganze Anlage angeschlossen worden ist, folgt die Etappe der Primärförderung.  Um das Erdöl zu fördern, werden viele natürliche Mechanismen wie z. B. Schwerkraftdrainage bei dem Verfahren benutzt. Die Wiederfindungsrate in der Primärstufe überschreitet gewöhnlich nicht 15%. Zusammen mit der weiteren Förderung senkt der Druck unter der Erde und reicht nicht mehr, um Erdöl auf die Erdoberfläche zu verdrängen. Mit diesem Zeitpunkt beginnt der sekundäre Wiederherstellungsschritt.

Es werden viele Technologien für die sekundäre Gewinnung von Erdöl. Sie beruhen gewöhnlich auf Zulieferung der Außenenergie in den Feld, indem Flüßigkeiten (z. B. Wasser) oder Gasen (z. B. Luft, Kohlendioxid) zwecks der Erhöhung vom Druck unter der Erde gespritzt werden. Die durchschnittliche Verwertungsrate nach primären und sekundären Förderungsverfahren von Erdöl überschreitet gewöhnlich 45% nicht. Die letzte Stufe des Abbauprozesses ist die Wiederherstellung der dritten Ordnung. Es wird dank der Verwendung verschiedener Techniken erhalten. Die Gewinnung kann man erreichen, indem verschiedene Technologien benutzt werden. Die erste davon verringert die Viskosität von Erdöl durch thermische Heizung. Die andere beruht auf Gaseinspritzung in die Lagerstätte (Injektion von Kohlendioxid). Die letzte Methode bilden die so genannten chemischen Flute. Sie beruhen auf Vermischen von dichten unlösbaren Polymeren mit Wasser und deren Einspritzung unter die Erde. Die Tertiärförderung erlaubt zusätzliche 15% der Ausbeute von Erdöl aus der Lagerstätte zu erreichen.

Im Bezug auf endende Vorräte der Landlagerstätten von Erdöl wurde mit der Suche dieser Vorräte unter dem Meeresboden begonnen. Zu diesem Zweck werden Bohrplattformen eingerichtet, was ein kompliziertes, kostbares und zeitaufwendiges Verfahren ist – der Bau von einer Bohrplattform dauert meistens 2 Jahre. Sie können fest zum Boden (Tiefe bis 90m) befestigt werden oder auf speziellen Schwimmern abtreiben, die mit Ankersystemen befestigt werden. Seebohrplattformen werden gewöhnlich mit einem Netz von einigezehnten Bohrungen verbunden, die das in porösen Felsen vorhandene Erdöl fördern. Außer der Erdölförderung kommt es auch auf der Bohrplattform zu Abtrennung des Erdöls vom Gas. Der auf diese Weise gewonnene Rohstoff wird mit einem Rohrleitungssystem zur Raffinerie oder zum Förderungs-Umladeschiff transportiert. Dann wird Erdöl zum Tanker zugeliefert, der das Erdöl zum Land befördert.

Natürlich hängt die Menge vom gewonnenen Erdöl nicht nur von den verwendeten Bohrungstechnologien ab. Entscheidend bei diesem Fall sind geologische Faktoren wie Durchlässigkeit der Felsen, Kraft der natürlichen Antriebe, Porösität der Lagerstätte oder die Erdölviskosität selbst.

Verarbeitung von Erdöl

Das extrahierte Rohöl wird in Raffinerien verarbeitet und liefert Kraftstoffe, Öle, Schmierstoffe, Asphalte und andere Produkte. Am häufigsten wird Erdöl in Fraktionen ohne chemische Zusammensetzung deren Komponenten getrennt. Auf diese Weise werden flüchtige Raffineriegasen in der Zimmertemperatur, Petrolether  mit Siedepunkt 35-60°C, Leicht- und Schwerbenzin, Petroleum, Treibstoffe mit verschiedenen Siedepunkten und Masut, also Rückstand mit Siedepunkt von über 350°C gewonnen.

Das Erdöl wird in vielen verschiedenen Verfahren verarbeitet, wie:

a) Craking – beruht auf Zersetzung von langen aliphatischen Kohlenwasserstoffen, die in schweren Fraktionen von Masut und Ölen vorhanden sind, in die Verbindungen mit kürzeren Ketten, die in Benzin und Dieselkraftstoff vorhanden sind. Außer aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit kürzeren Ketten entstehen auch: Methan, LPG, ungesättigte Kohlenwasserstoffe und Koks in dem Verfahren. Craking kann mit thermischen, katalytischen oder Radiationsmethoden ausgelöst werden,
b) Reforming – ist ein Verfahren, das für leichte Erdölfraktionen oder auch für Produkte aus Cracken zwecks der Gewinnung von Brennstoffen mit hoher Oktanzahl verwendet wird. Das Verfahren wird im Vorhanden des Wasserstoffs mit Verwendung von sehr kostbaren Platinkatalysatoren geführt. Beim Reforming-Verfahren werden Wasserstoff, Raffineriegas, LPG und auch Isobutan und n-Butan gewonnen,
c) Destilation – hat ein Ziel, das Erdöl in Siedefraktionen bei verschiedenen Temperaturbereichen zu trennen. Durch dieses Verfahren werden Grundfraktionen wie trockenes und feuchtes Gas, Leicht- und Schwerbenzin, Petroleum, Dieselkraftstoff, Masut und Goudron gewonnen,
d) Alkylierung – das ist eine Reaktion von Olefinen mit Isobutan, infolge der Isoparafine mit höherer Molekülmasse und höherer Oktanzahl entstehen. Beim Alkylierungsverfahren kann Schwefelsäure die Funktion des Katalysator erfüllen,
e) Pyrolyse – Abbauverfahren unter Sauerstoffausschluss bei sehr hohen Temperaturen durchgeführt. Es wird zwecks der Zersetzung der schweren Fraktionen von Erdöl in pyrolytisches Benzin, Öle und Teer verwendet.

Angebot der PCC-Gruppe für Förderungsindustrie

Um das Förderungs- und Verarbeitungsverfahren von Erdöl zu verbessern, ist es entscheidend verschiedene Hilfzsubstanzen zu verwenden. Natronlauge wird bei dem Raffinationsverfahren von Erdöl, Mineralölen, Pechen und Asphalten und bei der Förderung von Gas aus Schiefern benutzt.. Natriumhydroxid wird in der PCC-Gruppe im Verfahren der  Membranelektrolyse hergestellt und in der Form von der Lösung mit Konzentration von etwa 50% geliefert. Eine weitere Verwendung von Natriumhydroxid ist eine Verarbeitung der Abwässer und der flüssigen Verkokungsprodukte in der Förderungsindustrie.

Eine wichtige Gruppe von Produkten, die eine riesige Verwendung bei der Förderung und Herstellung von Erdöl und Gas haben, bilden Tenside. Oberflächenaktive Mittel verringern die Grenzflächenspannung zwischen Erdöl und Felsen. Dadurch verringern sich die Adhäsionskräfte und zusätzliche Portionen von Erdöl können von der Lagerstätte befreit werden. Tenside haben auch eine Verwendung als Mittel zur Verringung von ökologischen Schäden, die infolge Ausflüsse von Erdöl und erdölähnlichen Substanzen verursacht wurden. Oberflächenaktive Mittel werden auch zum Reinigen von Zisternen und Schiffen benutzt, die den geförderten Rohstoff befördern.

Eine der wichtigsten Gruppen der oberflächenaktiven Mittel, die in Reinigungspräparaten verwendet werden, sind Alkylethersulfate, die durch die PCC-Gruppe in der Form von der Serie SULFOROKAnol angeboten werden. Die Produkte bewähren sich hervorragend hinsichtlich ihres Anioncharakters bei Formulationen mit anderen oberflächenaktiven  Anionverbindungen, nichtionischen und amphoteren oberflächenaktiven  Verbindungen. Ihre Wasch-, Emulgierungs- und Schaumbildungseigenschaften verursachen, dass sie als Komponente der Formulationen verwendet werden, die verschiedene Oberflächen reinigen. Eine ähnliche Verwendung hat auch Alkylbenzolsulfonsäure (ABS) und ihre Salze z. B. ABSNa. Die Säure ABS/1 gehört zur Gruppe von oberflächenaktiven  Anionverbindungen. Durch ihre Löslichkeit in Erdöl kann sie eine Komponente von Hilfsmitteln bilden, die zur Förderung und Verarbeitung von Erdöl verwendet werden. Zusätzlich wird die Säure ABS/1 durch ihre Detergenzeigenschaften bei Wasch- und Entfettverfahren von z. B. Zisternen und Schiffen benutzt werden. Zu Reinigungsformulationen, die in der Erdölindustrie verwendet werden, gehören auch Produkte aus der Serie ROKAmid. Sie charakterisieren sich mit Fähigkeit, sogar in geringer Konzentration, einen dichten und stabilen Schaum zu bilden. Durch ihre flüssige Form erleichtern ROKAmid wesentlich alle Verfahren, die mit deren Lagerung, Transport und auch Dosierung verbunden sind.

Eine weitere Gruppe von Produkten, die bei Verfahren der Förderung von Erdöl und –gas unentbehrlich sind, sind Emulgatoren. Sie finden eine Verwendung bei industriellen Methoden der Entwässerung und der Entsalzung von Erdöl. Die Verfahren beruhen auf Erhitzung von Erdöl zusammen mit einem Zusatz von Emulgatoren in Einrichtungen, die Elektrodehydratoren genannt werden. Die auf diese Weise erhitzte Mischung wird durch einen Raum mit konzentrischen Elektrodensystem durchgepumpt. Die mit Ladung geschenkten Wassertropfen unterliegen einer Deformation, verlieren ihre Ladung und verbinden sich leichter miteinander und dadurch trennen sie sich vom Erdöl ab. Das entwässerte und entsalzte Erdöl kann weiteren Verarbeitungen unterlegen warden. Ideal als Emulgator in industriellen Entwässerungs- und Entsalzungsverfahren ist ROKAnol. Das sind nichtionische oberflächenaktive Mittel, die zur Gruppe von alkoxilierten Fettsäuren gehören. ROKAnol können in einem sehr breiten Spektrum von Temperaturen und auch in einer sauren, neutralen und schwach alkalischen Umgebung verwendet werden. Die Produkte aus der Serie ROKAnol können auch in Zusammensetzung von fettabscheidenden Reinigungsmitteln kommen, die in der Erdölindustrie verwendet werden.

Die sehr guten Emulgierungseigenschaften zeigen auch etoxilierte Derivate von Sorbitanestern wie ROKwinol 60 und ROKwinol 80. Die Produkte können Komponenten von Bohrspülungen sein, die bei der Förderung von Erdöl verwendet werden.  Sorbitanester wiederum, wie ROKwin 60 und ROKwin 80, können beim Ausfluss von erdölähnlichen Substanzen in Gewässer als Dispergierungsmittel verwendet werden.

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