Erdgasgewinnung: Was gibt es für Methoden?

Erdgasgewinnung: Was gibt es für Methoden?

Erdgas wird immer beliebter als Energieträger, da es viele Vorteile der Erdgasnutzung gibt: Es ist kostengünstig, flexibel einsetzbar und vor allem umweltfreundlich. Weltweit steigt der Erdgasverbrauch an und somit auch der Anteil an Erdgasförderstätten. Erdgasgewinnung findet hauptsächlich in Europa und Eurasien statt. Laut einer Studie von BP wurde hier 2016 rund 28 % des Erdgases gewonnen. Dicht gefolgt von Nordamerika mit fast 27 %.

Auch im Nahen Osten sowie in Asien wird Erdgas gewonnen und zu einem kleineren Teil in Afrika und Mittel- und Südamerika. Deutschland ist ebenfalls an der Erdgasgewinnung beteiligt. Allerdings sind die Zahlen deutlich rückläufig. In Niedersachsen wurden 2016 8,11 Milliarden Kubikmeter Rohgas produziert. 2010 waren es noch 12,7 Milliarden Kubikmeter. Aber wie findet man überhaupt geeignete Erdgasfelder? Und wie läuft die Erdgasgewinnung genau ab?

Wie entsteht Erdgas?

Erdgas ist ein sehr alter Energieträger. Es entstand bereits vor mehreren Millionen Jahren in tiefen Gesteinsschichten vor allem in küstennahen Regionen. Organische Substanzen wie Plankton, Algen oder andere Mikroorganismen starben in den Urmeeren und lagerten sich auf dem sauerstoffarmen Meeresboden ab. Nach und nach wurden diese Organismen von Gesteins- und Erdschichten überdeckt und so luftdicht eingeschlossen.

Mit steigendem Druck und einer Erhöhung der Temperatur wurden die organischen Substanzen in gasförmige Kohlenwasserstoffe umgewandelt und migrierten zu den sogenannten Speichersteinen. In diesen bildeten sich die heute bekannten Lagerstätten. Experten gehen davon aus, dass das heute verfügbare Erdgas vor über 600 Millionen Jahren gebildet wurde. Es gibt aber auch neuere Erdgasvorkommen, die „erst“ 20 Millionen Jahre alt sind. Das Besondere an diesem jüngeren Erdgas ist, dass der Verfall der Organismen an Ort und Stelle stattfand und das Gas nicht migriert ist. Ein solches Gasvorkommen findet man beispielsweise im Voralpenland.

Ermittlung geeigneter Erdgasfelder

Einem Boden sieht man nicht an, ob er genug Erdgas enthält. Deshalb muss vor der Erdgasgewinnung erstmal ermittelt werden, ob sich ein Boden dafür eignet, um nach Erdgas zu bohren. Hierzu wird mit physikalischen Seismographen die Erdbewegung an Ort und Stelle gemessen. Damit soll die Gefahr von Erdbeben in der Region durch die Bohrungen ausgeschlossen werden. Mithilfe von weiteren geochemischen Methoden wird die genaue Zusammensetzung des Bodens ermittelt. Hier kann festgestellt werden, ob Erdgas vorhanden ist. Um anschließend feststellen zu können, ob das Erdgasvorkommen ausreichend ist, werden Probebohrungen vorgenommen. Dabei wird nur einige Meter bis Hektometer tief gebohrt, um auf das tatsächliche Erdgasvorkommen schließen zu können. Außerdem gibt eine solche Probebohrung Aufschluss über:

  • Art und Lagerung der Gesteine
  • Zusammensetzung des Bodenwassers und des Grundwassers
  • Durchlässigkeit der Gesteine
  • Vorkommen anderer Gase

Mit diesen geophysikalischen Explorationen kann rasch abgeschätzt werden, ob eine umfangreiche Förderbohrung lohnenswert ist oder nicht. Das ist wichtig, da die Erdgasgewinnung einen hohen finanziellen Aufwand bedeutet, den man natürlich nicht unnötig in Kauf nehmen will.

Unterschiedliche Mittel zur Erdgasgewinnung

Es gibt unterschiedliche Bohrungsmöglichkeiten, um Erdgas freisetzen zu können. Das Gas steht bereits unter hohem Druck und wandert automatisch in die Bereiche, die unter weniger Druck stehen. Aus diesem Grund reicht eine Bohrung und das Setzen eines Steigrohrs aus, damit das Erdgas an die Erdoberfläche gelangt. Erdgasgewinnung hat damit viel mit der Erdölförderung gemeinsam.

Der große Unterschied liegt darin, dass das Erdgas in einem hermetisch abgedichteten System verbleibt. Anderenfalls würde das Gas in die Umgebungsluft abweichen. Erdgas ist in unterschiedlichen Tiefen zu finden – von 1000 Metern bis zu mehreren Kilometern. Ungefähr sechs bis acht Kilometer tief liegt das Gas normalerweise. Die Bohrart hängt von der jeweiligen Gesteinszusammensetzung ab und, ob das Gasfeld unter dem Meer oder auf dem Land liegt.

Erdgasbohrungen unter dem Meer

Liegt das Erdgasfeld unter dem Meer (beispielsweise in der Nordsee) werden Bohrinseln benötigt, um das Gas an die Oberfläche zu bringen. Diese künstlichen Standflächen werden durch feste Sockel auf dem Meeresboden befestigt oder sind durch spezielle Gerüste in ihrer Lage flexibel. Oder die Bohrinsel wird mithilfe von GPS-basierten Stahlrudern über dem Bohrloch stabilisiert. Bohrinseln werden an Land gefertigt und anschließend zu ihrem Bestimmungsort versetzt.

Eine zusätzlich angebrachte Förderplattform ermöglicht eine sofortige Aufbereitung des Erdgases sowie einen raschen Weitertransport. Von diesen Bohrplattformen aus kann nicht nur vertikal, sondern auch horizontal gebohrt werden. Durch schräge Bohrungen können Erdgasfelder auf ihrer gesamten Fläche durchbohrt und so der Gaszufluss deutlich erhöht werden.

Erdgasbohrungen zu Lande

Auch an Land sind nicht nur vertikale Bohrungen möglich. Hier werden allerdings keine ganzen Bohrinseln benötigt, sondern einfache Bohrtürme errichtet. Für die unterschiedlichen Gesteinsarten braucht es die richtige Bohrmethode. Dabei unterscheidet man z. B. zwischen einem schlagenden Bohren, bei dem das Gesteinsmaterial durch Keilwirkung zertrümmert wird und dem drehenden Bohren, bei dem der Bohrmeißel die Gesteine mit der Drehbewegung zerspant.

Um die Bohrlochwand ausreichend zu stabilisieren wird eine Röhre in das Bohrloch eingeführt. Bei der Bohrung selbst wird meist noch eine Spülflüssigkeit hinzugegeben, damit der Bohrer ausreichend gekühlt wird und nicht heiß läuft. Ist die Bohrung abgeschlossen, wandert das Erdgas von den druckreichen Gebieten in die eher drucklosen Gebiete an der Oberfläche.
Dieser Vorgang dauert so lange an bis der Druck in den tieferen Gesteinsschichten so weit abgenommen hat, dass kein Erdgas mehr nach oben gelangt. Um den Druck gleichmäßig absinken zu lassen, werden überall auf dem Erdgasfeld gleichzeitig Bohrungen vorgenommen.

Da das bei der Förderung gewonnene Erdgas noch zahlreiche Beimischungen enthält, wird es anschließend noch weiter aufbereitet und gereinigt. Dies geschieht in entsprechenden Aufbereitungsanlagen, die sich in der Nähe der Bohrinsel oder des Bohrturms befinden, oder das Gas wird zu speziellen Gasverarbeitungsanlagen weiter transportiert.

Zukünftige Erdgasgewinnung

Experten gehen davon aus, dass die Erdgasreserven noch bis zu 200 Jahre reichen werden. Dennoch erforscht man bereits jetzt, wie man Erdgas synthetisch herstellen kann, um auch in ferner Zukunft mit dem umweltfreundlichen Rohstoff Energie erzeugen zu können. Eine vielversprechende Methode ist Power-to-Gas. Bei dieser Methode wird aus ungenutztem Ökostrom durch Elektrolyse und Methanisierung synthetisches Erdgas hergestellt, welches dem natürlichen Erdgas in der Wirkungsweise in nichts nachsteht.

Erdgas aus Biomasse, das sogenannte Bio-Erdgas, entsteht bei der Vergärung von pflanzlichen Stoffen und landwirtschaftlichen Restprodukten. Darunter fallen beispielsweise tierische Abfälle oder Zwischenfrüchte, die angebaut werden, wenn die Haupternten eingefahren wurden. Das aus der Vergärung entstandene Gas ist allerdings noch nicht zur Einspeisung in das Erdgasnetz geeignet. Dazu muss es noch getrocknet und entschwefelt werden. Hierbei ist sichergestellt, dass  keine Energie verloren geht. Ohne weitere Aufbereitung kann das Biogas sofort zum Heizen durch Blockheizkraftwerke genutzt werden. Die verbleibenden Restabfälle werden anschließend als Dünger sinnvoll eingesetzt.

Erdgas ist ein sehr zukunftsorientierter Energieträger und wird mithilfe neuer ebenfalls umweltschonender Erzeugungsmethoden auch noch geraume Zeit verfügbar sein. PST Purenergy bezieht Erdgas auch konzerneigenen Felder im Norwegischen Kontintentschelf und unterstützt somit die Energiewende. Wollen Sie auch Ihren ökologischen Fußabdruck verkleinern? Dann lassen Sie sich von unseren Experten rund um die Themen Erdgas und Ökostrom beraten.