Pressure coring, in-situ cores, core transfer under pressure
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In neuerer Zeit wurden Druckkernbohrgeräte im wesentlichen nur für die Erforschung von Gashydraten eingesetzt; einzelne Proben wurden auch der mikrobiologischen Forschung zur Verfügung gestellt. Diese Druckkernbohrsysteme sind seit den 1990er Jahren entwickelt worden und wurden auch erfolgreich auf vielen Forschungsexpeditionen zur Beprobung von Gashydrat-Vorkommen in der Tiefsee eingesetzt. Insbesondere die Geräte zum Einsatz auf Bohranlagen sind jedoch noch relativ unzuverlässig und können nur kleine Probenvolumina gewinnen. Die Transfersysteme zum Verarbeiten der Bohrkerne unter Druck sind unhandlich und unflexibel. Im Rahmen von APRECOS wurden daher sowohl neue Kernbohrsysteme als auch ein neues Transfersystem entwickelt. Einige Grundprinzipien konnten weiterentwickelt werden, für die Gewinnung von wesentlich größeren Druckbohrkernen war jedoch ein völlig neues Konzept erforderlich. Für die Druckprobennahme auf Bohranlagen stehen damit ein verbessertes kabelgeführtes und ein völlig neuentwickeltes bohrstranggeführtes Kernbohrgerät zur Verfügung. Beide Geräte sind sowohl offshore als auch onshore einsetzbar. Verbesserungen gegenüber den bisher eingesetzten Geräten sind insbesondere das erheblich größere Kernvolumen und der höhere Arbeitsdruck und damit eine größere Einsatztiefe. Weitere Fortschritte betreffen die verbesserte Handhabung und die Kompatibilität zu anderen Transfersystemen. Besonders berücksichtigt wurden bei der Konstruktion die Anforderungen an erweiterte Einsatzmöglichkeiten über die bisherige Anwendung zur Erforschung der Gashydrate hinaus. Das neuentwickelte Transfersystem kann Bohrkerne aus den o. g. Kernbohrgeräten und aus verschiedenen anderen Druckprobenahmesystemen verarbeiten und verfügt über Schnittstellen für den Anschluss von zukünftigen Analysegeräten. Dabei ist es relativ kleiner gebaut und für höhere Arbeitsdrücke ausgelegt. Schon im Forschungsantrag zu diesem Projekt wurde die Erweiterung des Anwendungsspektrums der Druckkernbohrtechnik genannt. Bereits jetzt gibt es intensive Kontakte zu Erdöl- und Erdgasfirmen, die unsere Systeme zur Exploration von Kohlegaslagerstätten (coalbed methane) und konventionellen Erdöl- und Erdgaslagerstätten nutzen möchten. Im Sommer (2012) soll ein Prototyp zur Erforschung der CO2-Speicherung im Rahmen eines Forschungsprojektes des Geoforschungszentrums Potsdam (GFZ) eingesetzt werden. Gemeinsam mit der Universität Aberdeen entwickelt das LKM im Rahmen eines von der britischen NERC geförderten Forschungsprojekts ab 2012 Geräte zur Gewinnung von Proben unter Insitu-Druck aus dem oberen Teil des tiefen Meeresbodens für die Erforschung der Mesofauna. Druckbohrkerne aus Kohleflözen können den gesamten Inhalt des Gesteinsmaterials inklusive aller Gase und Flüssigkeiten zu Tage fördern. Daraus lassen sich erheblich genauere Abschätzungen der vorhandenen Reserven an Methan ableiten, während konventionelle Bohrkerne nur sehr eingeschränkte Aussagen dazu erlauben. Für die Untersuchung von Erdöl- und Erdgaslagerstätten werden heute standardmäßig konventionelle Bohrkerne herangezogen. Insbesondere für die Exploration von unkonventionellen Lagerstätten wie Schiefergas (shale gas), Erdgas aus wenig permeablen Gesteinen (tight gas) und aus besonders tiefen Lagerstätten sind präzisere Informationen über die Inhalte und die In-situ-Bedingungen von großer Bedeutung. Die neu entwickelten Geräte lassen sich mit vertretbarem Aufwand auch für noch größere Tiefen von über 5000 m umbauen. Damit könnten Bereiche der Tiefsee und der tiefen Landmassen erschlossen werden, aus denen nur wenige Forschungsergebnisse über z. B. die Mikrofauna vorliegen und die daher insbesondere für Mikrobiologen von besonderem Interesse sind. Weiterentwicklungen sind im Hinblick auf die Anpassung der Geräte an die besonderen Bedingungen der jeweiligen Anwendungsgebiete und auf die Entwicklung von Analysekammern zur Untersuchung der Proben unter In-situ-Druck geplant.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Dissertation: Theorie und Praxis der „In-Situ“ Probennahme in der maritimen Technik (2009)
E. Anders
