DD275718A1

DD275718A1 - Verfahren zur gewaehrleistung der standsicherheit von heisssolkavernen

Info

Publication number: DD275718A1
Application number: DD32004788A
Authority: DD
Inventors: Botho Saalbach; Dietrich Fulda; Norbert Grueschow; Lothar Achtzehn; Juergen Krumbein
Original assignee: Kali Veb K
Priority date: 1988-09-23
Filing date: 1988-09-23
Publication date: 1990-01-31

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewaehrleistung einer dauernden Standsicherheit von Kavernen, die bei der solenden Gewinnung von Carnallititlagerstaetten unter Einsatz von heissem Loesemittel und gasfoermigem Sperrmittel hergestellt werden. Erfindungsgemaess wird nach Abschluss der Produktionsphase ein Austausch der heissen Kavernenloesung gegen kalte, gesaettigte Abstossloesung vorgenommen und nach Abschluss des eigentlichen Austauschvorganges solange weiterhin Abstossloesung in die Kaverne eingepumpt, bis ein Betriebsdruck erreicht ist, der zwischen hydrostatischem und petrostatischem Druck liegt, wodurch eine dauerhafte Standfestigkeit der Salzkaverne gewaehrleistet wird und landwirtschaftliche Nutzflaeche nicht mehr ueber Jahre hinaus beansprucht werden muss.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewährleistung einer dauernden Standsicherheit von Kavernen, die bei der solenden Gewinnung von Carnallititlagerstätten unter Einsatz von heißem Lösemittel und gasförmigem Sperrmittel hergestellt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Gegenwärtig werden weltweit zahlreiche Kavernen im Salinar ausgesolt, um flüssige oder gasförmige Medien zu speichern bzw. Abprodukte zu deponieren. In geringerem Umfang werden derartige Kavernen zur Produktion des Salzgesteins angelegt. Für die Dimensionierung der Kavernen und Kavernenfelder unter den entsprechenden Betriebsbedingungen bestehen verschiedene Berechnungsverfahren, so von HARDY, DREYER, SROKA oder LUX. Bei diesen Berechnungsverfahren wird eine hohe Langzeitstabilität unter Inkaufnahme verhältnismäßig großer Lagerstättenverluste erreicht.

Eine heiße Soluny der anstehenden Salzminerale und anschließende Abkühlung der Hohlraumflüssigkeit und Kavernenkontur wird bei den genannien Berechnungsverfahren nicht in die Betrachtungen einbezogen.

Bei der solenden Gawinnung von Carnallititlagerstatto.i zur MgClj/KCL-Produktion ist es dagegen erforderlich, ein modifiziertes Dimensionierungekonzept zu verwenden, um die Lagerstättenverluste möglichst gering zu halten. Das wird durch ein speziell entwickeltes Dimensionierungsverfahren nach SCHR'.iNER und KAMLOT erreicht, bei dem davon ausgegangen wird, daß der Innendruck der Hohlraumflüssigkeit ständig erhalten bleibt oder weiter ansteigt, so daß dauerhaft ein triaxialer Spannungszustand erhalten bleibt. Das ermöglicht eine wesentlich günstigere Dimensionierung im Vergleich zur Annahme deutlicher Druckabsenkungen in der Kaverne. Bei der Heißsolung von Carnallitit ist die Kaverne am Ende der produktiven Solphase mit einer heißen Lösung erfüllt, die sich in der Folgezeit auf die nurmale Gebirgstemperatur abkühlt. Dad rch entsteht elm Volume.ⁿkontraktion, welche zu einem erheblichen Rückgang des Kaverneninnendruckes und damit zu einer \ irletzung der bei u'?r Dimen.«lonie.'ungskon ieption getroffenen Grundannahme führt. Daraus können unzulässige Senkungen des Hangenden einschließlich der Tagesobenläche resultieren. Um diesen Effekt zu vermeiden, kann nach dem Stand der Technik das entstehende Volumendifizit in kurzen zeitlichen Abständen durch Nachpu npen von Salzlösungen ausgeglichen werden. Das erfordert jedoch ein langzeitiges Offenhalten der Kaverne sowie die Erhaltung der Zugänglichkeit des Bohrlochkopfes, was mit technischem Aufwand und Inanspruchnahme landwirtschaftlicher Nutzfläche verbunden ist.

Nach DD WP 150097 wird vorgeschlagen, die heiße Lösung gegen festen, feinkörnigen Rückstand auszutauschen, der in benachbarten Kaliwerken bei der Produktion anfällt. Dieses Verfahren erfordert jedoch einen zusätzlichen Transport- und Verspülaufwand, wobei die vollständige Hohlraumverfüllung nicht erreicht wird.

Ziel dar Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die dauernde Standsicherheit von heißgesolten Salzkavernen zu gewährleisten und landwirtschaftliche Nutzfläche nach Abschluß des Solprozesses nicht mehr über Jahre hinaus zu beanspruchen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, oin Verfahren zu entwickeln, mit dem die Standsicherheit von durch Heißsolung und ; unter Einsatz von gasförmigem Sperrmittel hergestellten Kavernen dauerhaft gewährleistet wird. Erfindungsgemäß wird diese { | Aufgabe durch zwei zeitlich aufeinander folgende Verfahrensschritte gelöst. > !

Der erste Verfahrensschritt schließt sich unmittelbar an die Produktionsphase der Kaverne an. In diesem Schritt wird die im j ι

Kavernenhohlraum befindliche heiße Sole vollständig gegen kalte, gesättigte Abstoßlösung ausgetauscht. Für den '

Verfahrensschritt des Lösungsaustausches wird eine Rohrtour unmittelbar über den Rückstand in der Kaverne, eine zweite <

Rohrtour im Bereich der Kavernenfirste positioniert. Durch die tiefgestellte Rohrtour wird die kalte, gesättigte Abstoßlösung eingepumpt und die heiße Hohlraumlösung aus der oberen Rohrtour entnommen. ; !

Durch die Verwendung von gasförmigem Sperrmittel bei der Kavernensolung verbleiben nach Abschluß der Produktionsphase j Gaspolster an der Kavernenfirste. Dadurch ist es möglich, weitere Austauschlösung gegen diese Gaspolster, aber auch die j

Hohlraumlösung selbst, einzupumpen. Dabr«i wird die Kompressibilität des Gases und der Flüssigkeit, die bei den vorliegenden großen Kavernenvolumina bedeutsam wird, ausgenutzt. Die Kaverne wird bis auf einen Druck aufgepumpt, der unterhalb des petrostatischen, aber deutlich über dem hydrostatischen Druck liegt. ! |

Durch die Druckerhöhung und zusätzlich eingepumpte Lösungsmenge wird das Volumendefizit aus der Abkühlung der aufgewärmten Austauscherlösung ausgeglichen. Es wird gesichert, daß der Kaverneninnendruck nach Abschluß der Abkühlungsvorgänge nicht unter den hydrostatischen Druck sinkt, wodruch eine dauerhafte Standfestigkeit der Salzkaverne gewährleistet wird und landwirtschaftliche Nutzfläche nicht mehr über Jahre hinaus beansprucht werden muß.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll im nachstehenden Beispiel sowie anhand Figur 1 erläutert werden.

Eine durch Heißsolung von Carnallit entstandene Kaverne weist ein Volumen von 150000m³ auf, wovon 10000Om³ mit Rückstand verfällt sind, die restlichen 50000m³ sind mit KCI-haltiger Lösung von etwa 70°C gefüllt. Um die Kaverne (Stöße, Firste, Rückstand) hat sich ein Wärmemantel aufgebaut. Die KCI-haltige Hohlraumlösung wird gegen gesättigte Austauschlösung von 2O⁰C ausgetauscht. Durch den Wärmemantel kommt es zu einer sekundären Erwärmung der Austauschlösung auf etwa 40°C. An der Kavernenfirste befinden sich Restmengen des verwendeten Sperrmittels Luft von etwa

Als Volumenkontraktion durch Abkühlung der Hohlraumlösung sind etwa 400m³ zu erwarten (GeLirgstemperatur 20⁰C).

Diese Volumenkontraktion soll durch Einpumpen weiterer Austauschlösung in die Kaverne gegen Hie Hohlraumlösung und die verbliebenen Luftpolster kompensiert werden.

Der vorhandene Kaverneninnendruck beträgt 5,0 MPa, der geomeclianische zulässigo maximale Betriebsdruck liegt bei 9 MPa.

Damit können verpreßt werden:

1. in die Luftpolster: 333 m³

2. gegen die Hohlraumlösung: 110m³

Dadurch ergibt sich ein Gesarntverpreßvolumen von 443m³ bei einer Volumenkontraktion von 410 m³, das heißt, daß mehr als die gesamte zu erwartende Volumenkontraktion in die Kaverne verpreßt werden kann. Zum Verpressen ist dabei technologisch wie folgt zu vorfahren:

Eine im Carnallit im Heißsolverfahren angelegte Kaverne, bestehend aus dem Rückstand 1 und der Hohlraumlösung 2, weist an der Firste Luftpolster 3 auf. Die Kavernenbohrung ist mit einem Tubingstrag 4 installiert, der in einer Zementbrücke 5 fixiert ist.

Im Tubingstrang sind ein Llnks-Rechts-Verbinder 6 sowie ein Kegelrückschlagventil 7 angeordnet.

Durch den Tubingstrag wird weitere Flüssigkeit in den freien Hohlraum der Kaverne verpreßt. Nach Erreichen des zulässigen Druckes verhindert das Rückschlagventil eine Rückströmung aus der Kaverne. Der Tubingstrang wird am Links-Rechts-Verbinder gelöst und ausgebaut. Damit kann die Endrohrtour bis nach über Tage mit Zement verfüllt und endverwahrt werden.

Claims

Verfahren zur Gewährleistung der Standsicherheit von Heißsolkavernen im Salzgestein, die unter Verwendung von gasförmigem Sperrmittel hergestellt wurden, gekennzeichnet dadurch, daß nach Abschluß der Produktionsphase die heiße Lösung aus der Kaverne abgezogen wird und gleichzeitig kalte, gesättigte Abstoßlösung in die Kaverne eingepumpt wird und daß nach Abschluß des eigentlichen Austauschvorganges solange weiterhin Abstoßlösung in die Kaverne eingepumpt wird, bis ein Betriebsdruck erreicht ist, der zwischen hydrostatischem und petrostatischem Druck liegt.

Hierzu 1 Seite Zeichnung