Tiefbohrzement

Schematische Darstellung der Auskleidung einer Erdölbohrung

Nicht genormter Zement, der zum Auskleiden von tiefen Bohrlöchern, z. B. bei der Erdölgewinnung verwendet wird. Es handelt sich dabei um Portland- und Puzzolanzemente, die aufgrund ihrer Zusammensetzung auch bei höheren Temperaturen normal erstarren. Die Umgebungstemperatur kann je nach Tiefe der Bohrung bis auf etwa 200 °C ansteigen. Sie werden, je nach Tiefe des geplanten Verwendungsbereichs, in verschiedenen Typen hergestellt.
Der Zement wird als Suspension durch die Rohrauskleidung des Bohrlochs (casing) von unten in den Ringraum zwischen Rohr und umgebendem Gestein gepumpt. Diese sogenannte Ringraumzementation soll über die gesamte Lebensdauer einer Bohrung (etwa 20 bis 25 Jahre) öl- und gasführende Gesteinsschichten gegeneinander und gegen wasserführende Schichten abdichten und das Futterrohr, durch das Erdöl und -gas gefördert werden, verankern und vor dem meist angreifenden Wasser schützen.
Von den Tiefbohrzementen wird dementsprechend erwartet, dass sie unter den anzutreffenden Temperatur- und Druckbedingungen in wässriger Suspension mit Wasserzementwerten von etwa 0,4 bis 0,6 vom Boden des Bohrlochs aufsteigend in den Ringraum eindringen, ihn vollständig ausfüllen und danach schnell erstarren und erhärten. Bei höheren Sulfatgehalten im anstehenden Wasser (Formationswasser) sind Zemente mit hohem Sulfatwiderstand zu verwenden. In Deutschland ist überwiegend mit hohen Salzgehalten in den Wässern zu rechnen, die den Zementstein stark angreifen und besondere Maßnahmen erfordern.
Tiefseebohrungen gelten allgemein als technologisch besonders anspruchsvoll, da sie in Wassertiefen von über 500 m erfolgen. Die Zementsuspension erfährt zunächst beim Pumpen zum Meeresboden eine starke Abkühlung, um sich anschließend im Borhrloch deutlich zu erwärmen. Viele Tiefseebohrungen liegen in den Mündungsbereichen großer Flüsse, deren Wassermassen noch weit vom Mündungsbereich entfernt unterhalb des Meeresbodens durch sehr poröse Sedimente geringer Festigkeit fließen. Diese oberflächennahen Bereiche können nur mit speziellen Schaumzementen (gebildet durch die Zugabe von Tensiden als Schaumbildner und einem Gas, üblicherweise Stickstoff) abgedichtet werden. Tiefseebohrungen erschließen zudem häufig Öl- und Gaslagerstätten mit äußerst hohen Drücken.

Siehe auch

• Spezialzemente

Literatur

• Locher, Friedrich W.: Zement – Grundlagen der Herstellung und Verwendung. Verlag Bau+Technik GmbH, Düsseldorf 2000
• Plank, Johann: Fehlgeschlagene Zementierung löste Umweltkatastrophe auf der Ölbohrung von BP aus - Unfallhergang und Ursachenanalyse. In: beton 1+2/2011 S. 20f