| (19) |
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(11) |
EP 0 841 266 B1 |
| (12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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28.02.2001 Patentblatt 2001/09 |
| (22) |
Anmeldetag: 30.10.1997 |
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| (51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC)7: B65G 5/00 |
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Verfahren und Vorrichtung zum Fluten von Speicherkavernen
Method and device for flooding of gas storage caverns
Procédé et dispositif pour inonder des cavernes de stockage de gaz
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| (84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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DK FR GB NL |
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Priorität: |
11.11.1996 DE 19647706
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| (43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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13.05.1998 Patentblatt 1998/20 |
| (73) |
Patentinhaber: |
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- Untergrundspeicher- und Geotechnologie-Systeme GmbH
15749 Mittenwalde (DE)
- VNG - Verbundnetz Gas Aktiengesellschaft
04347 Leipzig (DE)
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Erfinder: |
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- Faske, Bernd, Ing.
15732 Schulzendorf (DE)
- Miersch, Detlef, Dipl.-Ing.
15831 Mahlow (DE)
- Jäpel, Gernot, Dipl.-Ing.
15711 Krummensee (DE)
- Heinze, Frank, Dr. Dipl.-Ing.
15711 Königs Wusterhausen (DE)
- Zipper, Helfried, Dipl.-Geol.
04317 Leipzig (DE)
- Arnold, Claudius, Dipl.-Ing.
04205 Leipzig (DE)
- Hänsler, Gerd, Dipl.-Ing.
04229 Leipzig (DE)
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| (74) |
Vertreter: Radwer, Dieter et al |
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Hübner - Neumann - Radwer
Frankfurter Allee 286 10317 Berlin 10317 Berlin (DE) |
| (56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A- 0 214 890 GB-A- 738 917
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DE-A- 1 924 942
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fluten von gasgefüllten
Speicherkavernen zur Durchführung von Sanierungs- oder Rekonstruktionsarbeiten.
[0002] Voraussetzung für die Durchführung von Reparaturarbeiten, Rekomplettierungen und
insbesondere Hohlraumvergrößerungen einer Gaskaverne durch weiterführende Solarbeiten
ist im allgemeinen ein Fluten des Kavernenhohlraumes.
[0003] An Kavernen zur Speicherung gasförmiger Medien, bei denen während und nach einer
vollständigen Auslagerung des Speichergutes zur Sicherung des anstehenden Gebirges
ein Mindestinnendruck weiter aufrechterhalten werden muß, ist ein Fluten mit den bisher
bekannten Verfahren und Einrichtungen aufgrund des vorhandenen Mindestinnendruckes
nicht ohne weiteres durchführbar.
[0004] Eine mögliche Lösung für dieses Problem könnte darin bestehen, eine Rohrtour bis
in den Bereich des soleüberfluteten Kavernensumpfes in die gasgefüllte Kaverne einzubauen
und anschließend die Kaverne vollständig zu fluten, wobei die unter dem Sicherheits-Mindestinnendruck
stehende Restmenge des gasförmigen Speichermediums während des Flutprozesses über
den Ringraum zwischen der eingebauten Rohrtour und der Förderrohrtour kontinuierlich
oder diskontinuierlich abfließen könnte.
[0005] Diese Lösungsvariante ist aber nicht uneingeschränkt anwendbar.
[0006] Einerseits besteht die Gefahr, daß die bis zum Kavernensumpf reichende Flutrohrtour
durch Gebirgsabschalungen während des Flutvorganges so schwer beschädigt wird, daß
das in der Kaverne unter Kaverneninnendruck anstehende gasförmige Speichermedium schlagartig
in die Flutrohr eindringt oder die Rohrtour vollständig abgeschlagen wird.
[0007] Diese nicht zu beherrschenden Vorgänge können zu kritischen Betriebszuständen führen
und erfordern nach einem Havariefall eine kosten- und zeitaufwendige Reparatur der
Flutrohrtour.
[0008] Andererseits ist das Eintauchen des Flutstrangschuhes in einen Flüssigkeitsspiegel
(Solespiegel) Voraussetzung für den Einsatz an sich bekannter autarker Sicherheitssysteme
auf der Basis von druckabhängig gesteuerten automatischen Schließarmaturen an den
Ein- und Ausgängen des Kavernenkopfes für das Gas und die Sole. Mit derartigen Sicherheitssystemen
wäre eine Beschädigung oder ein Abriß des Flutstranges auf einfache Weise sofort erkennbar
und ein sicherheitstechnischer Überwachungseinsatz mit Arbeitskräften vor Ort könnte
auf eine Tagesbefahrung reduziert werden.
[0009] Bei nicht auszuschließenden Gebirgsabschalungen ist aber eine Lösungsvariante, die
eine bis in den Kavernensumpf eingebaute Flutrohrtour vorsieht, aus den vorgenannten
Gründen nicht zu empfehlen.
[0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Fluten einer Kaverne zu entwickeln, die keiner Gefährdung durch Gebirgsabschalungen
ausgesetzt sind, den Einsatz druckabhängig gesteuerter Sicherheitsabsperrarmaturen
als Voraussetzung einer automatisierten Betriebsführung zum Fluten der Kaverne zulassen,
eine ständig hydraulische Sicherung gegenüber dem in der Kaverne unter Druck anstehenden
Gas gewährleisten und im Nennstrombereich den Abriß des Flutstromes vermeiden.
[0011] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren nach den Merkmalen des Anspruches
1 und durch eine Vorrichtung entsprechend den Merkmalen nach Anspruch 6 gelöst. Weitere
vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis
5 und 7 bis 11.
[0012] Gemäß den Merkmalen nach Anspruch 1 bis 5 wird die Kaverne geflutet und hierzu in
der Kavernenbohrung eine Flüssigkeitssäule vorzugsweise aus dem Flutmedium eingerichtet,
die während des gesamten Flutprozesses aufrechterhalten wird. Mit der von der Flüssigkeitssäule
erzeugten Druckwirkung wird während der gesamten Dauer des Flutprozesses eine hydraulische
Sicherung gegenüber dem Innendruck der Kaverne vorgenommen. Bei Flutstillstand wird
diese Säule zu einer hydrostatischen, den Kaverneninnendruck selbsttätig kompensierenden
Flüssigkeitssäule, die die Kaverne hydraulisch verschließt.
[0013] Zur Durchführung des Verfahrens und zur Errichtung der Flüssigkeitssäule wird eine
Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 11 eingesetzt, die gegen den Innendruck der
Kaverne in einem Bereich des Kavernendaches, der nicht durch Gebirgsabschalungen gefährdet
ist, eingebaut wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt einen Flutstrang aus
einem Außen- und einem Innenrohr, deren Rohrquerschnitte während des Einbaues in die
unter einem Innendruck stehende Kaverne gegen Gasdurchschlag gesichert sind. In das
Außenrohr, das am Rohrschuh durch einen vorzugsweise ziehbaren Stopfen verschlossen
ist und Überströmöffnungen zum äußeren Ringraum zwischen dem Außenrohr und der Verrohrung
der Kavernenbohrung aufweist, ist oberhalb der Überströmöffnungen das Innenrohr so
eingehängt, daß ein innerer Ringraum entsteht, der von dem Flutmedium in umgekehrter
Fließrichtung durchströmt werden kann.
[0014] Die Flüssigkeitssäule, die in einer unteren Sektion des Flutstranges zwischen dem
Rohrschuh des Außenrohres und dem Tubingstranghänger des Innenrohres entsteht, bildet
einen hydraulischen Verschluß gegenüber dem in der Kaverne anstehenden Innendruck
und verhindert so den Gaseintritt in den Flutstrang und über den Flutstrang in den
Kavernenkopf.
[0015] In einer oberen Sektion des Flutstranges, zwischen dem Tubingstranghänger und dem
Kavernenkopf, ist ein Rohrsegment angeordnet, das zur Einstellung der Strömungswiderstände
im gesamten Flutstrang dient. Durch Änderung der Rohrlänge und des Rohrquerschnittes
des Rohrsegmentes können die Fließwiderstände im Flutstrang auf die aktuellen Bedingungen
vor Ort abgestimmt und eine exakte Einstellung und Regelung der Flüssigkeitssäule
im Flutstrang vorgenommen werden. Vorzugsweise ist das Rohrsegment ebenfalls im Tubingstranghänger
des Innenrohres eingesetzt und mit Mitteln zum Anschluß weiterer Rohrsegmente ausgestattet.
[0016] Zur Einstellung höherer Fließwiderstände können auch Drosselelemente eingesetzt werden,
die vorzugsweise im Bereich des austauschbaren Rohrsegmentes anzuordnen sind.
[0017] Bei einer Flutunterbrechnung oder einem Flutabriß stellt sich selbständig eine Flüssigkeitssäule
ein, die von den Überströmöffnungen im Außenrohr und dem Spiegelstand des Flutmediums
im Flutstrang unterhalb des Kavernenkopfes begrenzt ist. Diese Flüssigkeitssäule kompensiert
selbständig den jeweiligen aktuellen Innendruck der Kaverne.
[0018] Gleichzeitig verhindern die Flüssigkeitssäule in den Rohren des Flutstranges zwischen
den Überströmöffnungen im Außenrohr und dem Kopf des austauschbaren Rohrsegmentes
das Durchschlagen des Flutmediums in die Kaverne bei einer Flutunterbrechung.
[0019] Das zum Fluten der Speicherkaverne einzubringende Flutmedium wird über das Innenrohr
des Flutstranges zugeführt, fließt aus dem Fußbereich des Innenrohres in den inneren
Ringraum zwischen dem Außen- und dem Innenrohr und steigt anschließend in diesem Ringraum
bis in Höhe der Überströmöffnungen des Außenrohres und gelangt von dort über den äußeren
Ringraum zwischen dem Außenrohr und der Verrohrung der Kavernenbohrung in die Kaverne.
[0020] Mit der vorliegenden Erfindung wird eine äußerst funktionssichere Lösung zum Fluten
von Kavernen vorgeschlagen, die auch bei einem unerwarteten Flutstopp eine hohe Betriebssicherheit
gewährleistet. Mit der vorgeschlagenen Lösung ist das Anfahren des Flutprozesses ohne
Einfluß des Kaverneninnendruckes jederzeit möglich. Das vom Flutmedium verdrängte
Restgas wird vollständig ausgelagert.
[0021] Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist in ihrer Ausführung keine mechanisch bewegten
Ausrüstungsteile auf und ist dadurch vollkommen reparaturunanfällig.
[0022] Der Flutstrang, mit dem die Flüssigkeitssäule in Abhängigkeit von dem sich während
des Flutprozesses ändernden Innendruckes der Kaverne selbsttätig eingerichtet wird,
bietet eine absolute Sicherheit gegen Gasrückschlag in den Kavernenkopf und gegen
Druckstoß in das gesamte Leitungssystem zum Fluten der Kaverne.
[0023] Strangabschläge durch Gebirgsabschalungen können die gesamte Flutstranganordnungen
nicht gefährden, da sich keine Rohrtouren im Kavernenhohlraum befinden.
[0024] Außerdem gewährleistet die erfindungsgemäße Lösung eine kontinuierliche Ausspeicherung
des in der Kaverne zur Herstellung und Aufrechterhaltung des geomechanisch bedingten
Mindestinnendruckes vorhandenen Gasvolumens, wodurch ein weiterer Vorteil erzielbar
ist.
[0025] Die Erfindung ermöglicht das Fluten der Kaverne mit einem flüssigen Medium, vorzugsweise
mit einer vollgesättigten Sole.
[0026] Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Die dazugehörige Zeichnung zeigt den erfindungsgemäßen Flutstrang zum Fluten einer
Speicherkaverne und zur Errichtung einer den Innendruck der Kaverne kompensierenden
Flüssigkeitssäule in schematischer Darstellung.
[0027] Zur Realisierung der Aufgabenstellung eines Rekonstruktionsprojektes ist die Kaverne
19 mit der Kavernenbohrung 16 und dem Kavernensumpf 20, die beispielsweise als Speicher
für ein gasförmiges Medium diente, vollständig zu fluten. Das gespeicherte gasförmige
Medium wurde auf bekannte Weise teilausgelagert. In der Kaverne 19 ist ein geomechanisch
notwendiger Innendruck verblieben.
[0028] Um die Kaverne 19 fluten zu können, ist erfindungsgemäß in die verrohrte Kavernenbohrung
16 ein Flutstrang 13 eingebaut, der aus einem Außenrohr 10, das am Rohrschuh 5 mit
einem geeigneten, ziehbaren Stopfen 4 hermetisch dicht verschlossen ist, und aus einem
Innenrohr 9 besteht, das mittels Tubingstranghänger 7 oberhalb von Überströmöffnungen
8 dicht im Außenrohr 10 eingesetzt ist.
[0029] In den Tubingstranghänger 7 ist ein weiteres, in seiner Länge und seinem Rohrquerschnitt
variierbares Rohrsegment 15 austauschbar angeordnet, mit dem der Fließwiderstand im
Flutstrang 13 zur Einrichtung einer Flüssigkeitssäule in Abhängigkeit von den tatsächlichen
Bedingungen vor Ort eingestellt und reguliert werden kann.
[0030] Vor dem Einbau des Flutstranges 13 in die mit Gas gefüllte und unter dem Innendruck
der Kaverne 19 stehende Kavernenbohrung 16 wird das Innenrohr 9 am Rohrschuh 6 mit
einem ziehbaren Stopfen 14 temporär verschlossen, um zu verhindern, daß während der
Installation gasförmiges Speichermedium am Kavernenkopf 17 austreten kann.
[0031] Das Außenrohr 10 des Flutstranges 13 wird in bekannter Weise durch die Stopfbuchse
einer zeitweilig am Kavernenkopf 17 montierten Hochdruckschleuse - nicht dargestellt
- in üblichen Rohrbaulängen bis in Teufe der Überströmbohrungen 8 in die Kavernenbohrung
16 eingebaut. Danach wird das Innenrohr 9 mit dem Tubingstranghänger 7, der das Innenrohr
9 gegenüber dem Außenrohr 10 abdichtet, in das Außenrohr 10 eingebracht. Anschließend
erfolgt der weitere Einbau des Außenrohres 10 mit Hilfe der Hochdruckschleuse bis
zur vorgesehenen Teufe des Rohrschuhes 5 innerhalb eines gegen Gebirgsabschalungen
ungefährdeten Bereiches des Kavernendaches 1.
[0032] Nachdem das Außenrohr 10 gasdicht am Kavernenkopf 17 der Kavernenbohrung 16 abgehangen
worden ist, wird das in seinen Abmessungen variierbare Rohrsegment 15 in das Außenrohr
10 eingebaut und von oben dicht in den Tubingstranghänger 7 gesteckt und abgestellt.
Vorzugsweise ist der Kopf 28 des Rohrsegmentes 15 mit an sich bekannten Mitteln für
den Anschluß weiterer Rohrsegmente zur Einstellung und Regulierung der Fließwiderstände
für die Einrichtung der Flüssigkeitssäule im Flutstrang 13 ausgestattet. Zu diesem
Zweck können auch Drosselelemente 30 vorgesehen werden, die oberhalb des Tubingstranghänger
7 im Rohrsegment 15 anzuordnen sind.
[0033] Abschließend wird die Hochdruckschleuse demontiert und der Kavernenkopf 17 gasdicht
mit der Solepumpleitung 23 und der Gasförderleitung 24 verbunden. Danach wird der
temporäre Stopfen 14 mit bekannten Mitteln aus dem Innenrohr 9 ausgebaut.
[0034] Das am Kavernenkopf 17 über die Solepumpleitung 23 in den oberen Abschnitt 31 des
Außenrohres 10 eingepumpte Flutmedium 26 fließt durch den Befüllraum 32 des Innenrohres
9 und gelangt über den Rohrschuh 6 in den inneren Ringraum 12 zwischen dem Innenrohr
9 und dem Außenrohr 10. Innerhalb des Ringraumes 12 steigt das eingepumpte Flutmedium
bis zu den Überströmöffnungen 8 des Außenrohres 10 und fließt von dort in den unter
dem Innendruck der Kaverne 19 stehenden gasgefüllten äußeren Ringraum 11 zwischen
der zementierten Verrohrung 3 der Kavernenbohrung 16 mit dem Rohrschuh 2 und dem Flutstrang
13 nach unten und anschließend in die Kaverne 19.
[0035] Im Gegenstrom 25 strömen die auszulagernden Restgasmengen über den äußeren Ringraum
11 zum Kavernenkopf 17 und werden über die mit einem Absperrventil 18 ausgestattete
Gasförderleitung 24 einer Trocknungsanlage und anschließend der bestimmungsgemäßen
Verwendung zugeführt.
[0036] Über die Einstellung der Fließwiderstände im Flutstrang 13 wird eine solche Drosselwirkung
im Flutstrom des Flutmediums hervorgerufen, daß sich im Nennratenbereich eine geschlossene
Flüssigkeitssäule ausbildet, die einen gleichmäßigen pulsfreien Einspeisedruck für
das Flutmedium am Kavernenkopf 17 gewährleistet.
[0037] Bei einer Unterbrechung des Flutprozesses fällt die Flüssigkeitsäule, gedämpft durch
die Drosselwirkungen des Rohrsegmentes 15 auf eine wirksame Säulenhöhe in einen Bereich
29 zwischen den Durchströmöffnungen 8 und dem Solespiegel 22 im Außenrohr 10, die
in ihrer statischen Druckhöhe den aktuellen Innendruck der Kaverne kompensiert und
gleichzeitig einen hydraulischen Verschluß der Kaverne 19 bewirkt.
[0038] Die sich im Ringraum 12 zwischen den Überströmbohrungen 8 und dem Rohrschuh 6 und
im Innenrohr 9 ausbildende Flüssigkeitssäule verhindert den Durchtritt des Gases aus
der Kaverne 19 bis in den Kavernenkopf 17.
[0039] Nach den allgemein geltenden Sicherheitsnormen sind die Ausrüstungen für Kavernen
am Kavernenkopf mit einem automatisch schließenden Sicherheitssystem auszustatten,
das bei Erreichen eines die Sicherheit gewährleistenden Grenzwertes abschaltet.
[0040] Mit der Erfindung werden die Voraussetzungen für den Einsatz einfacher Sicherheitseinrichtungen,
beispielsweise einem Sicherheitsabsperrventil 21 geschaffen, die ein wirtschaftliches
Abschalten der beim Fluten der Kaverne ablaufenden Prozesse über p
max- Grenzwerte gestatten und in sichere, oberhalb der Kavernenfirste befindliche Bereiche
einer zu flutenden Kaverne angeordnet werden können.
Bezugszeichenaufstellung
[0041]
- 1
- Kavernendach
- 2
- Rohrschuh (zementierte Produktionsrohrtour)
- 3
- zementierte Verrohrung
- 4
- Stopfen
- 5
- Rohrschuh
- 6
- Rohrschuh
- 7
- Tubinqstranqhänqer
- 8
- Überströmöffnungen
- 9
- Innenrohr
- 10
- Außenrohr
- 11
- äußerer Ringraum
- 12
- innerer Ringraum
- 13
- Flutrohrstrang
- 14
- Stopfen
- 15
- Rohrsegment
- 16
- Kavernenbohrung
- 17
- Kavernenkopf
- 18
- Absperrventil
- 19
- Kaverne
- 20
- Kavernensumpf
- 21
- Sicherheitsabsperrventil
- 22
- Solespiegel
- 23
- Solepumpleitung
- 24
- Gasförderleitung
- 25
- Gasgegenstrom
- 26
- Flutmedium
- 27
- Innenrohrlänge
- 28
- Kopf (Rohrsegment)
- 29
- wirksame hydraulische Säule
- 30
- Drosselelement
- 31
- Abschnitt
- 32
- Befüllraum
1. Verfahren zum Fluten von Speicherkavernen (19), insbesondere von Gaskavernen, die
unter einem geomechanisch notwendigen Mindestinnendruck stehen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kavernenbohrung (16) eine Flüssigkeitssäule aus einem Flutmedium eingerichtet,
die Flüssigkeitssäule während des gesamten Flutprozesses aufrechterhalten und die
Kaverne (19) über diese Flüssigkeitssäule geflutet wird, wobei mit dem Druck der Flüssigkeitssäule
der anstehende Kaverneninnendruck selbstregelnd kompensiert und die Kaverne bei einem
Abriß des Flutstromes selbsttätig verschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitssäule durch Einstellung der Fließwiderstände (15,30) in einem
Flutrohrstrang (13) eingerichtet und der Flutrohrstrang bis in gegenüber Gebirgsabschalungen
ungefährdete Bereiche der Kaverne eingebaut wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitssäule eine hydraulische Säule aus einem Flutmedium ist und als
Flutmedium vorzugsweise voll gesättigte Sole eingesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendruck der Kaverne (19) mit dem Druck einer hydrostatischen Flüssigkeitssäule
kompensiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwirkung der hydrodynamischen Flüssigkeitssäule kleiner als der Innendruck
der Kaverne (19) ist.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kavernenbohrung (16) ein Flutrohrstrang (13) aus einem Überströmöffnungen
(8) aufweisenden Außenrohr (10), das am Rohrschuh (5) verschlossen ist und einem Innenrohr
(9) eingebaut ist, wobei das Innenrohr (9) mittels Tubingstranghänger (7) dicht im
Außenrohr (10) eingesetzt und so angeordnet ist, daß zwischen dem Innenrohr (9) und
dem Außenrohr (10) ein innerer Ringraum (12), mit einer aufsteigenden Fließrichtung
für das von oben zugeführte Flutmedium (26), entsteht und im Tubingstranghänger (7)
ein weiteres Rohrsegment (15) austauschbar eingesetzt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (10) durch einen temporären Stopfen (4) und das Innenrohr (9) während
der Einbauphase durch einen temporären Stopfen (14) verschlossen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrschuh (5) des Außenrohres (10) im Bereich des Kavernendaches (1) so
angeordnet ist, daß sich der Austritt des Flutmediums (26) an den Überströmöffnungen
(8) und der Gasstrom (25) nicht gegenseitig beeinflussen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrschuh (5) des Außenrohres (10) in der Kavernenbohrung (16) liegt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenrohrlänge (27) und der Rohrquerschnitt des Innenrohres (9) von dem
zu Beginn des Flutprozesses in der Kaverne (19) anstehenden Innendruck bestimmt ist
und am Kopf (28) des Rohrsegmentes (15) Mittel für den Anschluß weiterer Rohrsegmente
vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Rohrsegment (15) oberhalb des Tubingstranghängers (7) Drosselelemente (30)
zur weiteren Anpassung und Regulierung der Fließwiderstände im Flutrohrstrang (13)
vorgesehen sind.
1. Method for flooding storage caverns, especially gas storage caverns, which are under
a minimum geomechanical internal pressure, as characterized by a liquid column of
a flooding medium being installed in the cavern bore, the liquid column is maintained
during the entire flooding process and the cavern is flooded above this liquid column,
whereby the internal cavern pressure is self-regulated with the pressure of the liquid
column and the cavern is automatically sealed when the flow of the liquid is cut off.
2. Process in accordance with claim 1, characterized by, the liquid column being installed
through adjustment of the flow resistance in a flood-pipe and the flood-pipe being
installed in a section of the cavern unendangered by splitting rock.
3. Process as in claims 1 and 2, characterized by the liquid column being a hydraulic column of a flood medium and preferably fully-saturated
brine will be used as the flood medium.
4. Process as in claims 1 to 3, characterized by the internal pressure of the cavern being compensated with the pressure of a hydrostatic
liquid column.
5. Process as in claims 1 to 3, characterized by pressure effect of the hydrodynamic liquid column being smaller than the internal
pressure of the cavern.
6. Device for performing the process in claim 1, characterized by the cavern bore (16) has a flood-pipe shaft (13) consisting of an external pipe (10)
with overflow openings (8) that is connected at the foot of the pipe (5) and has an
internal pipe (9), whereby the internal pipe (9) is sealed in the external pipe(10)
with tubing shaft hangers (7) and is attached in such a way that between the internal
pipe (9) and the external pipe (10) an inner space (12) is formed with an increasing
flow direction for the flood medium (26) entering from the top and in the tubing shaft
hangers (7) another segment of exchangeable pipe (15) can be placed.
7. Device as in claims 6, characterized by the external pipe (10) being sealed by a temporary stopper (4) and the internal pipe
(9) is sealed by a temporary stopper (14) during the insertion phase.
8. Device as in claims 6 and 7, characterized by the foot (5) of the external pipe (10) is attached in the area of the ceiling of
the cavern (1) so that the escape of the flooding medium (26) at the overflow openings
(8) and the gas flow (25) do not affect one another.
9. Device in accordance with claims 6 and 7, characterized by the foot (5) of the external pipe (10) being in the cavern bore (16).
10. Device in accordance with claims 4 to 6, characterized by the length of the inner pipe (27)and the diameter of the inner pipe (9) being determined
by internal pressure at the beginning of the flooding process in the cavern (19) and
a connection (15) at the head (28) of the pipe segment for the attachment of other
pipe segments.
11. Device in accordance with claims 4 to 6, characterized by choke elements (30) in the pipe segment (15) above the tubing shaft hanger (7) for
further adjusting and regulation of the flow resistance in the flood pipe (13).
1. Procédé de remplissage de cavernes, notamment de cavernes de gaz, se trouvant sous
une pression interne minimale nécessaire d'un point de vue géomécanique, caractérisé par le fait qu'une colonne de liquide composée d'un support de remplissage est mise en place
dans le trou de forage de la caverne, que la colonne de liquide est maintenue pendant
toute la procédure de remplissage et que la caverne est remplie par l'intermédiaire
de cette colonne de liquide, la pression interne en place de la caverne étant compensée
de façon autorégulatrice à l'aide de la pression de la colonne de liquide et la caverne
étant fermée automatiquement lors d'une rupture du flux de remplissage.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la colonne de liquide est mise en place dans un train de tubage de remplissage
en ajustant les résistances à l'écoulement et que le train de tubage est installé
jusque dans des zones de la caverne qui ne sont pas menacées par des décollements
de la roche.
3. Procédé selon la revendication 1 et 2, caractérisé par le fait que la colonne de liquide est une colonne hydraulique composée d'un support de remplissage
et que de la saumure, de préférence complètement saturée, est employée comme support
de remplissage.
4. Procédé selon la revendication 1 à 3, caractérisé par le fait que la pression interne de la caverne est compensée à l'aide de la pression d'une
colonne de liquide hydrostatique.
5. Procédé selon la revendication 1 à 3, caractérisé par le fait que l'action de la pression de la colonne de liquide hydrodynamique est moins importante
que la pression interne de la caverne.
6. Dispositif de réalisation du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un train de tubage de remplissage (13) composé d'un tube extérieur (10) présentant
des trop-pleins (8) et fermé au niveau du sabot du tube (5), et d'un tube intérieur
(9) est installé dans le trou de forage de la caverne (16), le tube intérieur (9)
étant inséré de façon étanche dans le tube extérieur (10) au moyen d'une suspension
de tubage (tubing) (7) et étant disposé de telle façon qu'il se forme, entre le tube
intérieur (9) et le tube extérieur (10), un espace annulaire intérieur (12), le sens
d'écoulement du support de remplissage amené par le haut étant ascendant, et un autre
segment de tube (15) étant placé dans la suspension de tubage (tubing) (7) de façon
interchangeable.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le tube extérieur (10) est fermé par un bouchon temporaire (4) et que le tube
intérieur (9) est fermé par un bouchon temporaire (14) pendant la phase d'installation.
8. Dispositif selon la revendication 6 et 7, caractérisé par le fait que le sabot de tube (5) du tube extérieur (10) est disposé dans la zone du toit
de la caverne (1) de telle façon que le débordement du support de remplissage (26)
au niveau des trop-pleins (8) et le flux de gaz (25) ne s'influencent pas mutuellement.
9. Dispositif selon la revendication 6 et 7, caractérisé par le fait que le sabot de tube (5) du tube extérieur (10) se trouve dans le trou de forage
de la caverne (16).
10. Dispositif selon la revendication 4 à 6, caractérisé par le fait que la longueur du tube intérieur (27) et la section transversale de tube du tube
intérieur (9) sont déterminées par la pression interne en place dans la caverne (19)
au début de la procédure de remplissage et que des moyens destinés au raccordement
d'autres segments de tube sont prévus à la tête (28) du segment de tube (15).
11. Dispositif selon la revendication 4 à 6, caractérisé par le fait que des éléments d'étranglement (30) destinés à adapter et à régler ultérieurement
les résistances à l'écoulement dans le train de tubage de remplissage (13) sont prévus
dans le segment de tube (15) au-dessus de la suspension de tubage (tubing) (7).
