BMWi-Projekt SUGAR

Verbundprojekt:
SUGAR - Submarine Gashydrat-Ressourcen
SUGAR-B: Submarine Gashydrat-Lagerstätten - Erkundung, Abbau und Transport


SUGAR Teilprojekt A3 (Prof. Dr. Gerhard Bohrmann):

Entwicklung eines Druckkern-Probennehmers und Anpassung der Apparatur an das Meeresboden-Bohrgerät (MeBo)

Gashydrate im Meeresboden enthalten wesentlich mehr Methan als alle bekannten konventionellen Erdgas-Lagerstätten. Die globale Menge von Methan-Kohlenstoff in submarinen Hydraten liegt bei ca. 1000 – 10.000 Gt C und damit in der gleichen Größenordnung wie die C-Menge in bekannten Kohlevorkommen. Das SUGAR Verbundprojekt zielt darauf ab, neue Technologien zur Erkundung und zum umweltfreundlichen Abbau submariner Hydrat-Lagerstätten und neue Konzepte für den Gastransport zu entwickeln. Die möglichen Umweltauswirkungen des Hydratabbaus werden in dem Projekt berücksichtigt. So wird der Hydratabbau mit einer Deponierung (Sequestrierung) von CO2 in Meeressedimenten gekoppelt.

Im Teilprojekt A3 sollen Bohrgeräte mit Autoklav-Technologie zur Beprobung von Hydratvorkommen entwickelt und eingesetzt werden.

Zur Bewertung der Qualität einer Gashydrat-Lagerstätte, die die Verteilung der Gashydrate innerhalb der Vorkommen sowie die zu ermittelnden Gashydratkonzentrationen berücksichtigt, ist der Einsatz von Bohrtechnologie unerlässlich. Da Gashydrate sich bei der Druckentlastung und Erwärmung im Bohrstrang zersetzen und das frei werdende Gas sich verflüchtigt, ist zur Druckerhaltung der Gashydratproben eine spezielle Autoklav-Bohrtechnologie notwendig, die eine Quantifizierung des Methanhydrats ermöglicht.

Zwei Entwicklungslinien, mit denen Gashydrat-Bohrkerne mit Autoklav-Technologie unter in-situ Bedingungen gewonnen werden sollen, werden im Rahmen von SUGAR verfolgt. Die Linien zielen auf unterschiedliche Einsatzbedingungen:

In der ersten Linie soll für das am MARUM in Bremen entwickelte, transportable Meeresboden-Bohrgerät (MeBo) eine Autoklav-Technologie entwickelt und in das System integriert werden. Das MeBo, das von konventionellen Schiffen ohne Bohrturm in Wassertiefen von bis zu 2000 m eingesetzt wird, kann zurzeit Kerne aus Lockersedimenten und Festgestein von bisher 50 m Länge gewinnen.

Die zweite Linie zielt auf die Entwicklung eines vorschubkontrollierten, in weichen Sedimenten und in Gashydraten einsetzbaren Autoklav-Kernbohrsystems mit zugehöriger Bohr-Technologie zur formationsunabhängigen Beprobung. Dieses System unterliegt weder bei der Wassertiefe noch bei der Mächtigkeit der zu beprobenden Schichten irgendwelchen Limitierungen. Der Einsatz dieses Systems wird an ein Bohrschiff gebunden sein.

Die Entwicklung beider Linien ermöglicht es, bei der Gashydratbeprobung über jeweils auf die Bedingungen und Anforderungen der Sedimente und Gashydrate angepasste Technologien zu verfügen.

Baueinheiten des MeBo

Eine wichtige Voraussetzung für die Untersuchung natürlicher Gashydrate unter in-situ-Bedingungen ist der Erhalt der am und im Meeresboden herrschenden Druck- und Temperaturverhältnisse. Um diese Bedingungen zu konservieren, werden Autoklav-Kerngeräte eingesetzt. Die Bearbeitung der gewonnenen Druckkerne umfasst:

- non-destruktive Visualisierung des Sediments mittels computertomographischer Analyse

- kontrollierte Druckentlastung zur Quantifizierung des realen Gasinventars

- Entnahme von Gasproben für weiterführende Analysen

Im Rahmen der Vorläuferprojekte OMEGA (2000 - 2003) und METRO (2004 - 2007) wurden die beiden Kerngeräte, das MultiAutoklav Corer (MAC) und das Dynamische Autoklav-Kolbenlot (Dynamic Autoclave Piston Corer; DAPC), entwickelt. Die Geräte wurden auf mehreren Expeditionen erfolgreich eingesetzt.

Computertomographische Analyse einer Sedimentkern-Hälfte

Ergebnisse der CT-Analyse eines Sedimentkerns

Arbeitsgebiet Schwarzes Meer

Prakla Bohrtechnik GmbH
Technische Universität Clausthal
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. (FhG)

GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ)
Wirth Maschinen- und Bohrgeräte-Fabrik GmbH
BASF Aktiengesellschaft