Stahl „schlucken“! Öl- und Gasfelder haben großen Appetit

Jeder Mensch auf der Erde weiß, dass man zur Förderung des in der Erdkruste gespeicherten Öls und Erdgases sehr tiefe Löcher bohren und Hunderte oder sogar Tausende Meter dicke Gesteinsschichten durchdringen muss, um an die Schätze zu gelangen, die für die Ernährung, Kleidung, Behausung und Fortbewegung der Menschen unverzichtbar sind. Wussten Sie, dass die Öl- und Erdgasproduktion auf Kosten hochwertiger Stahlrohre erfolgt? Wenn wir den allgemeinen Ablauf des Brunnenbaus kurz erklären, werden wir verstehen, dass dies kein Trugschluss ist.

Nehmen wir als Beispiel die Ölbohrungen an Land. Ganz zu schweigen von der riesigen Bohranlage und den Bohrwerkzeugen. Das Bohrloch, das zum Ölreservoir führt, ist ein großes Loch, das Stahl „verschluckt“. Um den Einsturz ungleichmäßig harter und weicher Bohrlochwände zu verhindern, müssen wir zunächst nahtlose Stahlrohre mit hoher Druck-, Zug- und Korrosionsbeständigkeit in das Bohrloch absenken, das die Öl- und Gasschicht erreicht, um diese freizuhalten. Mit anderen Worten: Je tiefer das Bohrloch, desto länger muss das Stahlrohr sein, und der Durchmesser von oben nach unten sollte von dick nach dünn reichen, und die Rohrwand sollte von dick nach dünn reichen. Um Blowout-Unfälle während des Bohrens zu verhindern, sind aus Sicherheitsgründen manchmal mehrere Stahlrohre erforderlich. Diese Art von Rohr, das im Bohrloch dauerhaft mit Zement abgedichtet wird, wird als Verrohrung bezeichnet.

Inländische Futterrohre für Öl- und Gasfelder werden gemäß den API-Standards der American Society of Petroleum Engineers hergestellt und in mehrere Stahlsorten unterteilt. Das häufig verwendete normale J-55-Gehäuse hat eine hellgrüne Ringmarkierung und das N-80-Gehäuse mit einer höheren Festigkeitsstufe hat eine rote Ringmarkierung. Nach der theoretischen Massenberechnung eines Nenndurchmessers von 140 mm, einer Wandstärke von 7 bis 10 mm und einer 10 Meter langen Verrohrung mit Gewindemuffe beträgt die kumulierte Masse der Verrohrung, die zum Bohren eines Brunnens bis zu einer Tiefe von 1 km erforderlich ist, mindestens 30 Tonnen. Unter den bislang in meinem Land entdeckten Öl- und Gasfeldern gibt es nicht viele mit einer Grabungstiefe von weniger als 1.000 Metern. Die meisten von ihnen erfordern die Bohrung mitteltiefer Brunnen von 1.500 bis 2.500 Metern zur Förderung von Öl und Gas. Die Tiefe der Gasquellen im Tarimbecken in Xinjiang hat 8.000 Meter erreicht. Es ist denkbar, dass mindestens zehn bis hundert Tonnen an Verrohrung nötig sind, um den „Appetit“ eines Tiefbrunnens zu stillen.

Sobald ein Bohrloch gebaut und durch eine Verrohrung geschützt ist, kann es nicht direkt zur Öl- und Gasförderung genutzt werden. Um den aus der Formation austretenden Öl- und Gasstrom zum Boden zu leiten, muss ein Liner mit verschiedenen Bohrlochwerkzeugen in das Gehäuse abgesenkt werden, um die Öl- und Gasproduktion künstlich zu kontrollieren und in einem vernünftigen Rahmen zu halten. Dieser Liner, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Gehäuses, ist nicht fixiert und kann jederzeit herausgenommen werden, um die für die Wartung mitgeführten Bohrlochwerkzeuge auszutauschen. Da es sich um den Kanal für die Öl- und Gasproduktion handelt, wird es in der Branche als Ölleitung bezeichnet. Üblicherweise wird dabei ein nahtloses Stahlrohr mit einem Außendurchmesser von 73 mm und Gewindeanschluss in eine Verrohrung mit einem Nenndurchmesser von 140 mm eingehängt, um dem Öl und Gas den Austritt aus dem Bohrloch zu ermöglichen. Spezielle Ölrohre für inländische Öl- und Gasfelder werden ebenfalls gemäß den international anerkannten API-Standards hergestellt. Nach der theoretischen Massenberechnung einer Gewindekupplung pro 8 Meter Länge beträgt die Gesamtmasse einer bis zu einer Tiefe von etwa 1 km abgesenkten Ölleitung etwa 9 Tonnen. Wenn das Bohrloch besonders tief ist, kann ein hochfestes Ölrohr mit größerem Durchmesser und größerer Dicke aufgehängt werden, wenn der Innendurchmesser des Gehäuses dies zulässt. Die Tiefe des Brunnens wird durch die Stärke des Rohrkörpers und der Verbindungsgewinde bestimmt und kann maximal etwa 50 Tonnen betragen.

Mit einer Schutzhülle und hängenden Rohrleitungen kann eine reine Gasquelle in Betrieb genommen werden. Dies ist bei Ölquellen nicht der Fall, da diese nicht auf den Verbrauch natürlicher Energie zur langfristigen Ölförderung durch Selbstströmung angewiesen sind. Wenn der Ölfluss nicht von selbst zum Boden aufsteigen kann, müssen Maschinen installiert werden, die für die Hebekraft sorgen. Außerdem müssen zwei Arten von Tiefbrunnenpumpen, mit oder ohne Stangen, in die Ölleitung abgesenkt werden. Die am häufigsten verwendete Ausrüstung auf Ölfeldern ist die Stangenpumpe, eine Kolbenpumpeneinheit, die an der Bohrlochmündung installiert wird. Eine dünne Stahlstange ist aufgehängt, um eine Tiefbrunnenpumpe anzutreiben, die unter der Flüssigkeitsoberfläche eingetaucht ist, um zu pumpen und Arbeit zu verrichten. Diese Art von stangenförmigem Bohrlochwerkzeug, das durch Gewinde verbunden ist, wird als Pumpengestänge bezeichnet. Ihr Durchmesser beträgt 16–25 mm, und der maximale Außendurchmesser der Kupplung überschreitet 36 mm nicht, sodass sie sich in der Ölleitung mit einem Innendurchmesser von 62 mm frei auf und ab bewegen kann. Am Beispiel einer Rohrpumpe mit einer Pumpeneinhängetiefe von 900 Metern, einem Pumpengestänge-Nenndurchmesser von 22 mm und einem Anschlussinnendurchmesser von 44 mm beträgt die in den Brunnen abgesenkte Gesamtmasse etwa 3 Tonnen. Rechnet man das Gewicht der am Boden installierten Ölpumpe hinzu, das etwa 10 Tonnen beträgt, beträgt die Gesamtmasse dieses mechanischen Hebesystems mindestens 15 Tonnen.

Die oben genannte Menge stellt nur die Grundmenge an Stahl dar, die zum Bau einer Öl- und Gasquelle benötigt wird. Beim Bau eines mittelgroßen Öl- und Gasfeldes mit einer jährlichen Produktion von einer Million Tonnen ist es oft notwendig, Hunderte von Produktionsbohrungen niederzubringen. Für ein großes Öl- und Gasfeld mit einer jährlichen Produktion von mehreren zehn Millionen Tonnen müssen Zehntausende Produktionsbohrungen unterschiedlicher Tiefe gebohrt werden. Wenn man die verschiedenen horizontal im Boden verlegten Pipelines zum Transport von Öl, Gas und Wasser außer Acht lässt, wird die Gesamtzahl der unsichtbaren, vertikal in den Boden gebohrten Rohre und Stangen eine erschreckende Zahl sein. Wie wir alle wissen, verwendeten die Franzosen für den Bau des 324 Meter hohen Eiffelturms nur 7.000 Tonnen Stahl. Würde man den gesamten Stahl zusammenrechnen, der in den unterirdischen Rohren, Stangen, Maschinen und Pumpen eines mittelgroßen Öl- und Gasfeldes verbaut ist, könnte man damit Dutzende oder gar Hunderte von Eiffeltürmen bauen. Daher ist es keine Übertreibung zu sagen, dass Öl- und Gasfelder Monster sind, die große Mengen Stahl verschlingen. Da große Mengen Stahl im Untergrund verborgen sind und nicht sichtbar sind, haben Menschen, die die Wahrheit nicht kennen, oft die Illusion, dass es bei der Erschließung von Öl- und Gasfeldern lediglich darum geht, Ölquellen vertikal zu bohren und Pipelines horizontal zu verlegen. Sie wissen nicht, dass jede Produktionsbohrung ein Öl- und Gasflusskanal ist, der aus Dutzenden oder sogar Hunderten Tonnen Stahl gebaut ist. Nur durch die Lösung dieses verwirrenden Rätsels können wir ein umfassendes Verständnis der Öl- und Gasfelder erlangen.

Autor: Gong Ke