de.wedoany.com-Bericht: Traditionelle maritime Abbautechnologien haben in den letzten 40 bis 50 Jahren Systeme für den Flachwasserbaggerbau und den Tiefsee-Meeresbodenbergbau entwickelt. Diese Systeme zielen jedoch nur auf Lagerstätten an der Meeresbodenoberfläche ab, können die Mineralressourcen unter dem Meeresboden nicht erreichen und sind nicht umweltfreundlich für Wasserorganismen. Forschungen des U.S. Geological Survey und des Bureau of Ocean Energy Management zeigen, dass der Meeresboden innerhalb der 200-Seemeilen-Ausschließlichen Wirtschaftszone der USA reich an Mineralien ist, darunter Schwermineralsande mit Titan und Zirkon, phosphatreiche Sedimente, metallhaltige Sedimente und marine Seifenlagerstätten. Die Bohrbergbautechnologie bietet eine Lösung, die über bestehende Offshore-Bohrinfrastruktur ferngesteuert betrieben werden kann.
Bohrbergbau ist ein Verfahren des hydraulischen Abbaus durch Bohrlöcher und verrohrte Bohrungen. Das Werkzeug besteht in der Regel aus einer Doppelwand-Gestängerohrreihe nach API-Standard. Hochdruckwasser wird über den Ringraum zur Bohrlochsohle gefördert, während die fördergutbeladene Trübe über das innere Gestänge an die Oberfläche zurückkehrt. Das System basiert auf einem Wasserkreislauf, ist mit der Standardbohrinfrastruktur kompatibel, erfordert keinen Tagebau, verwendet keine Chemikalien, kann von Land, auf See oder von Eisdecken aus eingesetzt werden und ist bei Temperaturen von bis zu minus 30 Grad Celsius betriebsfähig. Zu den Schlüsselparametern des Bohrbergbaus gehören: Abbauteufe 40 Meter bis 1 Kilometer, Mächtigkeit der Förderzone 1 Meter bis 400 Meter, Werkzeugdurchmesser 140 bis 273 Millimeter, Wasserdruck 70 bis 150 bar bei einer Durchflussrate von 150 bis 200 Kubikmetern pro Stunde, Pumpenmotorleistung 700 bis 800 Kilowatt, Werkzeugförderleistung 35 bis 90 Kubikmeter pro Stunde, Schnittdurchmesser 13 bis 17 Meter, erforderliche Personalstärke 5 bis 8 Personen. Je nach Formationseigenschaften kann der Durchmesser des ausgehobenen Hohlraums über 14 Meter betragen.
In einem Projekt zur Steigerung der Kohleflözgasförderung im San-Juan-Becken hat ein von der Phillips Petroleum Company betriebenes Bohrbergbausystem erfolgreich Kohleflöze aus einer Tiefe von fast 1000 Metern abgebaut. Sonarmessungen bestätigten die Bildung unterirdischer Hohlräume, und die Erdgasproduktion verdoppelte sich im Vergleich zur Zeit vor der Behandlung. Dies beweist, dass die Technologie über konventionelle Ölfeldinfrastruktur in großen Tiefen betrieben werden kann.
Die Einsatzweise des marinen Bohrbergbaus ist der an Land weitgehend ähnlich. Hubinseln bieten eine relativ direkte Einsatzmöglichkeit, jedoch muss das Risiko einer Meeresbodensenkung berücksichtigt werden; Kammerpfeiler- oder Versatzbergbautechniken können zur Minderung der Auswirkungen eingesetzt werden. Der Einsatz von schwimmenden Schiffen ist technisch ebenfalls machbar. Schiffsbewegungen können ein Kompensationssystem oder flexible Steigleitungen erfordern, bieten aber den Vorteil der Sicherheit, hohen Manövrierfähigkeit und geringeren Kosten bei Meeresbodensenkungen. Ein typischer mariner Bohrbergbaubetrieb würde Geräte wie Oberhantel-Drehantriebe, Verrohrungen und Rohre, Schlammpumpen und Bohrlochkontrollausrüstung verwenden, die Offshore-Bohrpersonal vertraut sind. Der wesentliche neue Bestandteil ist das Bohrlochwerkzeug für den hydraulischen Abbau.
Bohrbergbau unterscheidet sich grundlegend vom Tiefseebergbau oder Baggerbau. Es handelt sich nicht um einen kontinuierlichen Durchzug durch den Meeresboden, sondern um einen stationären Betrieb über längere Zeiträume, um Ressourcen unter dem Meeresboden zu fördern, die mit konventionellen Techniken nicht erreichbar sind. Derzeit gibt es keine operative Datenbank für marinen Bohrbergbau. Wirtschaftlichkeitsbewertungen müssen den Marktwert der gewonnenen Mineralprodukte mit den Gesamtförderkosten vergleichen. Basierend auf jahrzehntelanger Erfahrung an Land liegen die Kosten für die Förderung eines Kubikmeters Erz zwischen 30 und 80 US-Dollar, abhängig von Faktoren wie Lagerstätteneigenschaften, Abbauteufe und Energiepreisen.
Nach Untersuchungen des U.S. Geological Survey und des Bureau of Ocean Energy Management umfassen für den Bohrbergbau geeignete Lagerstätten unter dem Meeresboden: Schwermineralsande mit Zirkon, Titan, Rutil, Thorium, Wolfram und Seltenen Erden; phosphatreiche Sedimente mit strategischen Mineralnebenprodukten; marine Seifenlagerstätten mit Gold, Silber, Titan, Platin und Seltenen Erden; metallhaltige Sedimente mit Aluminium, Eisen und Mangan; sowie für Lösungsbergbau geeignete Formationen mit Lithium, Magnesium und Strontium.
Ein idealer Kandidat für die erste maritime Bohrbergbau-Demonstration sollte Merkmale wie flaches Wasser (15 bis 20 Meter), einen Erzkörper 60 bis 80 Meter unter dem Meeresboden mit einer Mächtigkeit von 3 bis 5 Metern, Nähe zu einem Hafen und weiche Mineralisation aufweisen. Der atlantische Festlandsockel vor der Küste Südgeorgiens gilt als attraktiver Standort; Arbeitsboote vom Hafen Brunswick aus könnten das Gebiet in 1 bis 1,5 Stunden erreichen. Ein erster Pilotversuch könnte eine Hubinsel oder ein Schiff, eine Hochdruckpumpe mit einer Nenndurchflussrate von 200 Kubikmetern pro Stunde, ein Bohrbergbauwerkzeug mit einem Außendurchmesser von 8 5/8 Zoll sowie Schlammsammeltanks umfassen. Das Hauptziel wäre der Nachweis, dass die Technologie unter realen Betriebsbedingungen sicher, zuverlässig und effizient ist.
Der Bohrbergbau baut auf weit verbreiteten, ausgereiften Technologien des Offshore-Bohrens, der Fluidzirkulation und der Fernsteuerung auf und wird als Erweiterung der bestehenden marinen Bohrtechnologie auf die Erschließung von Ressourcen jenseits von Öl und Gas betrachtet. Die Technologie unterstützt erweiterte Überwachung, Echtzeitoptimierung und prädiktiven Betrieb. Ihr Anwendungsbereich könnte von der Steigerung der Öl- und Gasreservoirförderung bis hin zum Mineralienabbau reichen und möglicherweise die kommerzielle Erschließung mariner Methanhydrate umfassen.
