Ölkatastrophe im Golf von Mexiko Die Suche nach der Nadel im Ozean

Entlastungsbohrung: Seit Wochen steht dieser Begriff für die Hoffnung, in nicht allzu ferner Zukunft den unkontrollierten Öl- und Gasfluss im Golf von Mexiko zu stoppen. Nach einer Explosion am 20. April, der ein Brand folgte, versank die Ölplattform Deepwater Horizon der BP plc rund 90 Kilometer von der Küste entfernt im an dieser Stelle 1600 Meter tiefen Meer. Elf der 126 Arbeiter verloren ihr Leben. Der Blow-out war Auslöser einer der größten und in ihren Ausmaßen noch lange nicht überschaubaren Umweltkatastrophen der Vereinigten Staaten. Seitdem sind Millionen Tonnen Öl und Gas unkontrolliert ins Meer geflossen und haben großflächig Flora und Fauna massiv geschädigt - und tun das weiter.

Zwar ist es richtig, dass seit Anfang Mai in unmittelbarer Nähe zum havarierten Bohrloch MC252 im Macondo-Ölfeld an zwei Bohrungen gearbeitet wird (zwei, sollte eine scheitern). Bei ihnen handelt es sich jedoch nicht um klassische Entlastungsbohrungen, denn man will mit ihnen nicht die Öl und Gas führende Gesteinsschicht „anstechen“, um durch zusätzlich niedergebrachte Rohrstränge Öl und Gas zu „entnehmen“ und so den Druck in der Lagerstätte zu verringern. Auch ist nicht beabsichtigt, den unteren Zugang zum Unglücks-Steigrohr zu verschließen, indem man Bohrschlamm und Zement an dieser Stelle in die ölführende Schicht presst.

Was BP vorhat, ist vielmehr mit der Suche nach der Nadel im Heuhaufen zu vergleichen. Denn das Ziel der Hilfsbohrungen ist das Unglücks-Bohrloch selbst, das die Techniker kurz oberhalb der Lagerstätte treffen und seitlich anbohren wollen. Hier, an seinem unteren Ende, hat die Bohrlocheinfassung (Casing) einen Durchmesser von nur 21,59 Zentimeter (8,5 Zoll). Höchste Präzision ist daher beim Annähern des Bohrmeißels an das Stahlrohr erforderlich, dessen Lage man mit Hilfe eines Magnetometers aufspüren will. Diese zum Beispiel in der Kampfmittelbeseitigung eingesetzte Technik hat bei der Suche nach dem Stahlrohr tief unter dem Golf von Mexiko den Nachteil, dass der Sensor nicht unmittelbar auf den Bohrkopf aufgesetzt werden kann. Vielmehr muss für jeden Messvorgang das komplette Bohrgestänge hochgezogen und das Hilfsbohrloch für das Magnetometer frei gemacht werden. Das kostet viel Zeit.

Durch den Hilfsstrang wird eine Fräse nach unten geschickt

Momentan ist man mit einer der Hilfsbohrungen bereits recht nahe an das Bohrloch herangekommen. Ab einer Tiefe von rund 5200 Meter soll sie dann ein Stück parallel verlaufen. So weit, bis man das schlanke 8,5-Zoll-Casing (Bohrlochverrohrung) erreicht hat, um dann mit den für den Erfolg der Aktion wesentlichen Teil der Rettungsaktion zu beginnen: Durch den Hilfsstrang wird eine Fräse nach unten geschickt. Sie schneidet ein Loch in das Steigrohr und anschließend, so der Plan, drückt man unter hohem Druck große Mengen durch die Zugabe von Schwerspat (Bariumsulfat) oder Hämatit (Eisenoxid) extrem schwer „eingestellten“ Bohrschlamms (und Zement) in das Bohrloch. Diesen Materialcocktail reißt das nach oben strömende Öl-Gas-Gemisch zunächst mit, und zwar so lange, bis sich im Bohrloch ein mehrere hundert Meter langer Pfropfen gebildet hat, der schwer genug ist, um dem mit einem Druck von rund 900 bar aus der Lagerstätte schießenden Öl und Gas Widerstand zu leisten.

Dieser extrem hohe Druck war der Auslöser, nicht die Ursache der Katastrophe. Die hat man mittlerweile in der Verkettung mehrerer Schwachpunkte erkannt, und der Kunde an der Tankstelle hätte es auch mit viel Phantasie nie für möglich gehalten, dass es ein nicht funktionierendes, liederlich gewartetes und mangelhaft dokumentiertes BOP-Sicherheitsventil (Blow-out Preventer) am oberen Ende des Bohrlochs geben könnte, mit dem im Notfall ausströmendes Öl und Gas gestoppt werden soll. Der haushohe BOP auf Bohrloch MC252 war von Anfang an zu schwach, um die dickeren Verbindungsstücke im Bohrgestänge (und damit rund zehn Prozent des Gestänges) „abkneifen“ zu können. Anders als international üblich, hatte das Notausventil keine automatische Steuerung, sondern war auf eine manuelle Auslösung ausgelegt. Mindestens einer der die redundant ausgeführten Schließmechanismen auslösenden Hydraulikakkus war leer. Und, wie man heute weiß, saß der BOP wohl auch nicht ganz richtig auf dem Bohrloch. Vor dem Unfall hatte man eine mächtige O-Ringdichtung beschädigt, als man versehentlich das Rohrgestänge einige Meter durch die geschlossene Dichtung schickte.

Noch Reste von „Spüli“ im Bohrloch

Die von einem defekten Ventil ausgehenden Gefahren versteht jeder. Deutlich schwieriger zu durchschauen sind die Konsequenzen, die aus Fehlern beim Einzementieren des Casings am unteren Ende des Bohrlochs resultieren. Helfen kann dabei jedoch die jedem Biertrinker geläufige Erfahrung, dass man in einem schlecht gewässerten (und daher noch mit Spülmittelresten „kontaminierten“) Glas keinen ordentlichen Schaum zustande bringt. Diese Parallele zu häuslichen Reinigungsstandards ist keineswegs abwegig. Denn anders als in so großen Tiefen, bei so hohen Drücken und Temperaturen (das austretende Öl ist rund 100 Grad heiß) üblich, hat man das unterste Stück des Casings mit einem sogenannten Schaumzement hinterfüllt.

Wie der Tiefbohr-Zementierungsexperte Professor Johann Plank von der TU München erklärt, hat man sich für dieses Material entschieden, da man seitlich vom Casing, unterhalb der Lagerstätte, Klüfte im Gestein entdeckt hatte, die man schließen wollte. Mit dem gut fließfähigen, aber „leichteren“ Schaumzement glaubte man, das schnell und zuverlässig erledigen zu können. Man hatte aber übersehen, dass sich noch Reste von „Spüli“ im Bohrloch befanden - und dem Schaumzement den Schaum nahmen. Er sackte zusammen, verlor rund 20 Prozent seines Volumens, und wie Plank vermutet, bildeten sich Hohlräume in der Zementauskleidung, so dass sich das nach oben strebende Öl-Gas-Gemisch einen Weg durch den Schaumzement bahnen konnte.

Im Bohrloch befand sich natürlich kein Spüli, sondern Reste einer mit synthetischen Ölen (internal olefin ester) angereicherten Spülflüssigkeit. Sie dient dazu, das vom Bohrmeißel gelöste Material nach oben zu schaffen und das Bohrloch bis zum Einbau des Casings zu stabilisieren. Vor dem Zementieren muss sie jedoch komplett mit einer Waschflüssigkeit (Spacer) entfernt werden, was nur gelingt, wenn sich zwischen Casing und Bohrlochwand keine „Olefin-Taschen“ bilden konnten. Das verhindern auf die Auskleidungsrohre gesteckte, kreisrunde Abstandshalter (centralizer), von denen im entscheidenden Moment auf der Deepwater Horizion nur sechs Stück (zu je 100 Dollar) vorhanden waren. Gebraucht hätte man mindestens ein gutes Dutzend, das haben Computersimulationen wenige Tage vor der Katastrophe ergeben. Mit 15 Stück, so die Kalkulation, hätte man das Loch zufriedenstellend von der Spülflüssigkeit befreien und das Risiko für einen Gasausbruch in „moderaten“ Grenzen halten können. Doch man ignorierte die Warnung. Für das Herbeischaffen der weiteren Centralizer wollte man keine Zeit vergeuden.

Fachwelt rechnet damit, dass dieser Weg funktioniert

Noch ist nicht abzusehen, wann man mit dieser als „Bottom Kill“ bezeichneten Methode die sprudelnde Ölbohrung wird stoppen können. Die Fachwelt rechnet jedoch fest damit, dass dieser Weg funktioniert. Denn es liegen Erfahrungen vor: An mehreren außer Kontrolle geratenen Bohrlöchern hatte man in der Vergangenheit mit dieser Technik Erfolg, während man das Gegenstück, die „Top Kill“-Methode, bei der man um schwere Brocken (geschredderte Reifen, Golfbälle) angereicherten Bohrschlamm von oben in das Bohrloch presst, in so großer Wassertiefe zuvor noch nie eingesetzt hatte - und scheiterte, wie man nach den Versuchen Ende Mai weiß.

Seitdem ist klar, von oben den Ölfluss stoppen zu wollen ist nicht möglich. Daher hat man bei BP aus der Flut mehrerer Tausend aus aller Welt eingegangener Rettungsvorschläge die „Korken“-Lösungen längst ausgeklammert. Auch die von dem einen oder anderen Herzchirurgen vorgetragene Idee, die Rohrleitung mit einem eingeschobenen, aufblasbaren Ballon zu verschließen, scheitert an der großen Fließgeschwindigkeit des Öls. Das gleiche gilt für den Vorschlag, über eine in das Bohrloch gesteckte Sonde flüssigen Stickstoff einzuleiten und so die Quelle einzufrieren. Alle diese Vorschläge funktionieren nicht, erklärt Bohrtechnik-Professor Matthias Reich von der TU Freiberg: „Das wäre so, als würde man versuchen, Sand in einen voll aufgedrehten Gartenschlauch streuen zu wollen.“

Genau das tut man seit Anfang Juni

Was bleibt, sind die Bemühungen, einen möglichst großen Anteil des austretenden Öls mit einem auf den BOP gesetzten „Hut“ (Lower Marine Riser Package - LMRP) einzusammeln und über eine Steigleitung zu einem über der Unglücksstelle bereitstehenden Tanker zu leiten. Genau das tut man seit Anfang Juni. Zudem ist es mittlerweile gelungen, ein zweites Steigrohr zu installieren, das man direkt mit dem BOP verbinden konnte. Nach BP-Angaben ist man darüber hinaus dabei, ein drittes, diesmal ein vertikal im Wasser schwimmendes Steigrohr (floating riser) in Betrieb zu nehmen. Man hofft, dann täglich weitere rund 2800 Tonnen Öl kontrolliert abführen zu können. Zusammen mit den beiden bereits funktionierenden Steigleitungen könnten dann, optimistisch gerechnet, täglich etwas mehr als 6000 Tonnen Öl aus dem Wasser geholt werden - bei derzeit etwa 8200 Tonnen, die täglich aus dem Bohrloch schießen.

Aus technischer Sicht ist das Aufbauen dieser komplexen Tiefsee-Infrastruktur wahrlich kein Pappenstiel. Mit einem nahezu fertiggestellten und offenbar besser passenden BOP-Hut will man die Absaugleistung noch deutlich steigern. Doch dürfen diese Erfolge nicht darüber hinwegtäuschen, dass fehlerhaft eingesetzte Technik diese Mammutkatastrophe ausgelöst hat.