Monitoring von Bodenbewegungen, die durch Erdölförderung verursacht werden

Zuverlässige Bewertung der Bodenverschiebungen im Burghan Ölfeld mit TerraSAR-X

Die Spezialisten von Airbus Defence and Space überwachen mithilfe der Daten des hochauflösenden Radarsatelliten TerraSAR-X Bodenbewegungen im Burghan Ölfeld in Kuwait. Im Rahmen dieser Kampagne wurden im Hauptfördergebiet erhebliche Bodenabsenkungen von bis zu 10 mm pro Jahr festgestellt.

Oil field Kuwait

Die bekannten Ölreserven von Kuwait werden auf 96,5 Milliarden Barrel geschätzt, die aus 1.600 Ölquellen gefördert werden. Dies macht etwa 8% der gesamten Weltreserven aus. Das bedeutendste Ölfeld des Landes ist das Gebiet “Greater Burghan”, das als das zweitgrößte Ölfeld der Welt gilt.

Die Förderung von Öl / Gas kann aufgrund der Verringerung des Porendrucks Bodenbewegungen zur Folge haben. Es wurde bereits in der Vergangenheit deutlich, dass die Ölförderung auf den kuwaitischen Ölfeldern Burghan und Minagish erhebliche Absenkungen des Bodens verursacht.

Monitoring des Burghan Ölfelds mit TerraSAR-X

Mithilfe der weltraumgestützten Radarinterferometrie können Hebungen oder Absenkungen des Bodens millimetergenau festgestellt werden.

Die Spezialisten von Airbus Defence and Space führten mithilfe der Daten, die vom hochauflösenden Radarsatelliten TerraSAR-X erfasst wurden, eine Messkampagne im Burghan Ölfeld in Kuwait durch. Aus dem verfügbaren Datenpaket des Zielgebiets wurden 16 TerraSAR-X StripMap Szenen mit einer Bodenauflösung von 3m ausgewählt, die den Zeitraum von Januar 2008 bis Februar 2011 umfassen. Diese Datensätze wurden mithilfe des Small Baseline Subset (SBAS) Ansatzes im Rahmen der Radarinterferometrie verarbeitet.

Bodenverschiebungen von bis zu 10mm

Surface Movement Map Burghan Oilfield, Kuwait

Für das Burghan Ölfeld wurde eine Karte der Bodenverschiebungen erstellt, die ausgewählte Zeitreihen der Bewegungen enthält. Der orangefarbene Bereich zeigt eine erhebliche Bodenabsenkung von ungefähr 10mm pro Jahr im Hauptfördergebiet.

Im Rahmen dieser Studie wurden im Hauptfördergebiet von Burghan erhebliche Bodenabsenkungen von bis zu 10mm pro Jahr festgestellt (in der Abbildung orangefarbig hervorgehoben).
Im nördlichen Teil des Ölfelds konnten, verursacht durch die Ölförderung, jedoch auch durch die Errichtung kleinerer Abfallhalden, weitere Absenkungen beobachtet werden. Im nordöstlichen Teil des beobachteten Gebiets konnten auch nichtlineare Bodenhebungsmuster festgestellt werden, die eventuell durch verschiedene Flutungsmaßnahmen verursacht worden sein könnten.

Die Eignung der TerraSAR-X Daten für das Bodenbewegungsmonitoring auf diesem Ölfeld kann als sehr gut bezeichnet werden. Es ist eine sehr dichte Abdeckung der Pixel zu erkennen, aus der sich die Informationen zu den Bodenbewegungen ableiten lassen (farbige Pixel in der Abbildung). Des Weiteren hat sich gezeigt, dass sich lineare Strukturen wie Straßen, Zäune und elektrische Leitungen gut zur Ableitung der Informationen zu Bodenbewegungen eignen. Dies ist dank der hohen räumlichen Auflösung ein einzigartiges Merkmal des TerraSAR X Sensors.

 

Zeitnahe und zuverlässige Informationen für das Management des Ölfelds

Surface Displacement Map Burghan oilfield to geological structure

Karte der Bodenverschiebungen für das Burghan Ölfeld in Kuwait mit Darstellung des geologischen Aufbaus der betreffenden Mauddud Struktur.

Das Bodenbewegungsmonitoring mit TerraSAR-X Daten stellt dem Managementpersonal des Ölfelds zeitnahe und zuverlässige Informationen über Bodenabsenkungen oder -hebungen auf dem Ölfeld zur Verfügung. Dank der hohen räumlichen Auflösung der Informationen können auch kleine Bodenverschiebungen erkannt werden, die normalerweise eher auf ebenen Flächen auftreten (z. B. nicht funktionstüchtige Injektionsbrunnen und eine damit verbundene Hebung der Umgebung).

Großflächige Bodenbewegungen sind stark mit der geologischen Struktur des tief liegenden Speichers verbunden (siehe Abbildung rechts). Aus diesem Grund eignet sich das Monitoring zum Beispiel auch zur Identifizierung von Druckkammern.

Regelmäßige Aktualisierungen des Status der Bodenbewegungen werden mithilfe häufiger Erfassungen der Verschiebungen gewährleistet. Im Fall von TerraSAR-X kann dies in einem Intervall von 11 Tagen erfolgen. Auf diese Art und Weise können bevorstehende Bodenbewegungen, die auf die Förderaktivitäten zurückzuführen sind, schnell erkannt und rechtzeitig Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um Zeit und Kosten zu sparen (z. B. Stilllegung eines nicht funktionstüchtigen Injektionsbrunnens) und einen sicheren Betrieb des Ölfelds zu gewährleisten.

[1] Petrat, L., and Al-Enezi, A., 2006: “Monitoring Oil Field-Induced Subsidence Using Satellite-Based Radarinterferometry”, in proceedings of GEO 2006 Middle East Conference and Exhibition, 27-29 March 2006, Manama, Bahrain

Monitoring von Ölfeldern mit TerraSAR-X