DE10117617A1 - System und Verfahren zum Speichern eines Fluides in einem unterirdischen Hohlraum - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zum Speichern eines Fluids in einem unterirdischen Hohlraum, mit einer Verdrängungsflüssigkeit zum Ausspeichern des Fluids, einer ersten Förderrohrtour für das Fluid, einer zweiten Förderrohrtour, die mittels einer Leitung mit einem Speicherraum für die Verdrängungsflüssigkeit verbunden ist und mit einer Pumpe, die mit der Leitung verbunden ist und die Verdrängungsflüssigkeit in oder aus dem Hohlraum fördert. DOLLAR A Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum (1b) für die Verdrängungsflüssigkeit (3) als unterirdischer Hohlraum ausgebildet ist, der eine erste Förderrohrtour (4b) für ein Treibgas (9) und eine zweite Förderrohrtour (6b) für die Verdrängungsflüssigkeit (3) aufweist, wobei die erste Förderrohrtour (4b) an eine Treibgasleitung (7) mit einem Verdichter (8) angeschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Speichern eines Fluides in einem unterirdischen Hohlraum, mit einer Verdrängungsflüssigkeit zum Ausspeichern des Fluides, einer ersten Förderrohrtour für das Fluid, einer zweiten Förderrohrtour, die mittels einer Lei­ tung mit einem Speicherraum für die Verdrängungsflüssigkeit verbunden ist und mit einer Pumpe, die mit der Leitung verbunden ist und die Verdrängungsflüssigkeit in oder aus dem Hohlraum fördert.

Unter Fluiden werden Flüssigkeiten oder Gase verstanden, die unter den Temperatur- und Druckbedingungen im unterirdischen Hohlraum flüssig sind oder die Eigenschaften eines überkritischen Gases annehmen. Die Lagerung von Fluiden, insbesondere Kohlenwasserstoffen in unterirdischen Hohlräumen ist bekannt. Bei diesen kann es sich um natürliche Hohlräume oder um Hohlräume in Salzablagerungen, d. h. Salzkavernen handeln, die durch Aussolen mit Wasser entstanden sind.

Zum Einlagern von Fluid in den unterirdischen Hohlraum wird dieses über die erste Förderrohrtour in die Kaverne gepumpt, wobei die Verdrängungsflüssigkeit über die zweite Förderrohrtour aus dem Hohlraum verdrängt wird.

Aus der Praxis ist bekannt, die Verdrängungsflüssigkeit in mindestens einem obertägigen Becken oder Behälter bereitzuhalten bzw. zu speichern. Das Becken bzw. der Behälter muss ein dem Hohlraumvolumen entsprechendes Fassungsvermögen haben und ist daher entsprechend platzaufwendig.

Das Becken ist in der Regel oben offen. Das hat den Nachteil, dass einerseits Verdrängungsflüssigkeit verdunsten kann und dass es anderseits durch Niederschläge zu einer Verdünnung der Verdrängungsflüssigkeit kommt. Wird als Verdrängungsflüssigkeit Sole eingesetzt, hat die Verdünnung der Sole zur Folge, dass die Sole in Salzkavernen unerwünschte Nachsoleffekte verursachen kann.

Bei der Speicherung von Kohlenwasserstoffen ist in der Sole, die aus dem Hohlraum in das Becken oder den Behälter zurückgepumpt werden, Gas, beispielsweise Methan gelöst,. Dieses entgast aus dem offenen Becken, wodurch die Umwelt belastet wird.

Von dem Becken bzw. Behälter mit großen Mengen von Salzlösung können vielfältige Gefahren ausgehen, so dass behördlicherseits strenge Auflagen für die Lagerung gemacht werden. Es kann auch vorkommen, dass die Lagerung aus Umweltge­ sichtspunkten überhaupt nicht erlaubt wird. Schließlich stören die großen Becken oder Behälter empfindlich das Landschaftsbild.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäss, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.

Diese Lösung wird durch ein System mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die untertägige Speicherung der Verdrängungsflüssigkeit zeichnet sich durch minimalen oberirdischen Flächenbedarf aus. Von der unterirdischen Lagerstätte sind keine Gefahren für die Umwelt zu erwarten, insbesondere wird bei der Speicherung von Kohlenwasserstoffen die Ausgasung von Methan vermieden. Die Verdrängungsflüssigkeit wird auf vorteilhafte Weise in einem geschlossenen Kreislauf verwendet. Vorteilhaft ist weiterhin, dass es bei der Verwendung von Sole als Verdrängungsflüssigkeit zu keiner Verdünnung durch Niederschläge kommt. Nachsoleffekte werden auf diese Weise vermieden. Schließlich wird das Landschaftsbild praktisch nicht beeinträchtigt.

Das Verfahren nach der Erfindung ist zur ganz besonders vorteilhaften Lösung der ge­ stellten Aufgabe dadurch gekennzeichnet, dass in den Speicherraum, der als unterirdischer Hohlraum ausgebildet ist, ein Treibgas unter erhöhtem Druck zum Ausspeichern der Verdrängungsflüssigkeit eingebracht wird, wobei die Verdrängungsflüssigkeit im wesentlichen zeitgleich in den ersten unterirdischen Hohlraum gepumpt wird.

Vorzugsweise wird als Treibgas Erdgas verwendet. Dieses geht bei der Verwendung als Treibgas nicht verloren und kann jederzeit zu Versorgungszwecken aus der Kaverne entnommen werden.

Vorteilhafterweise wird als Verdrängungsflüssigkeit Sole verwendet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 in schematischer Form ein erfindungsgemäßes System zum Speichern eines Fluides.

In einem unterirdischen Hohlraum 1a, im vorliegenden Fall eine Salzkaverne, wird ein Fluid 2, hier Kohlenwasserstoffe, gespeichert. Außerdem befindet sich in der Kaverne 1a eine Verdrängungsflüssigkeit 3, hier Sole. Weil die Sole eine höhere Dichte als das zu speichernde Fluid aufweist, befindet sich die Verdrängungsflüssigkeit im unteren Teil der Salzkaverne 1a.

Die Salzkaverne weist eine erste Förderrohrtour 4a auf, die mit einer Produktleitung 5 für das Fluid verbunden ist.

In einem weiteren unterirdischen Hohlraum 1b, ebenfalls in Form einer Salzkaverne, wird die Verdrängungsflüssigkeit 3 bereitgehalten bzw. gespeichert. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befindet sich in der Salzkaverne 1b ein Treibgas 9, im vorliegenden Fall Erdgas.

Eine erste Förderrohrtour 4b für das Treibgas 9 erstreckt sich von der Erdoberfläche in den Hohlraum 1b und ist an eine Gasleitung 7 angeschlossen, in der sich ein Verdichter 8 befindet.

Eine zweite Förderrohrtour 6b dient zum Transport der Verdrängungsflüssigkeit in oder aus der Kaverne 1b und ist über eine Leitung 10 an eine zweite Förderrohrtour 6a angeschlossen, die sich von der Erdoberfläche zu der Kaverne 1a erstreckt. Die Leitung 10 ist mit einer Pumpe 11 verbunden. Aus verfahrenstechnischen Gründen kann es sinnvoll sein, in die Leitung einen nicht dargestellten Ausgleichsbehälter einzubinden.

Alle Förderrohrtouren 4a, b, 6a, 6b sind wie üblich von einem im Erdboden einze­ mentiertes äußeren Rohr 12 konzentrisch umgeben, so dass ein Ringraum 13 entsteht. Das äußere Rohr 12 erstreckt sich von der Erdoberfläche bis zum Dachbereich der Salzkavernen 1a, 1b. Ein Packer 14 dichtet den Ringraum 13 ab. Wie üblich, endet jede Förderrohrtour Übertage mit einem Kavernenkopf 16.

Die zweite Förderrohrtour 6a, 6b ist zweiteilig ausgeführt, wobei ein Endstück 15 im unteren Bereich der Förderrohrtour 6a, 6b eingehängt ist. Das Endstück 15 erstreckt sich bis unter den Flüssigkeitsspiegel in der Kaverne. Die zweiteilige Ausführung der zweiten Förderrohrtour 6a, 6b hat den Vorteil, dass im Schadensfall das Endstück 15 leicht ausgetauscht werden kann.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren erläutert: Wenn in die Salzkaverne 1a das Fluid 2 eingespeichert werden soll, wird dieses aus der Produktleitung 5 über eine nicht dargestellte Pumpe über die erste Förderrohrtour 4a in die Kaverne 1a eingebracht. Gleichzeitig wird eine entsprechende Menge Verdrängungsflüssigkeit 3, hier Sole über die Förderrohrtour 6a und die Leitung 10 mittels der Pumpe 11 abgepumpt und der Salzkaverne 1b zwecks Lagerung zugeführt.

Wenn das Fluid ausgespeichert werden soll, wird Treibgas 9, hier Erdgas aus dem öffentlichen Gasversorgungsnetz oder einem Speicher von einem Verdichter 8 auf ei­ nen solchen Druck verdichtet, dass das Gas in die Kaverne 1b gepresst werden kann. Durch das Nachpressen von Treibgas wird die Verdrängungsflüssigkeit 3 Übertage gefördert und in die Kaverne 1a gepumpt. Die Verdrängungsflüssigkeit 3 verdrängt das Fluid 2, so dass dieses Übertage in die Produktleitung 5 gefördert wird.

Die untertägige Speicherung der Verdrängungsflüssigkeit zeichnet sich durch minimalen oberirdischen Flächenbedarf aus. Von der unterirdischen Lagerstätte sind keine Gefahren für die Umwelt zu erwarten. Schließlich wird das Landschaftsbild nicht beeinträchtigt.

Im Rahmen der Erfindung sind ohne weiteres Abwandlungsmöglichkeiten gegeben. So können die Förderrohrtouren 4 und 6 einer Kaverne als konzentrische Rohrtouren ausgebildet sein. Es ist auch möglich, das äussere Rohr 12 als Förderrohrtour zur Förderung des Fluides oder des Treibgases zu verwenden. In diesem Fall würde das Endstück 15 entweder im Kavernenkopf 16 oder in dem Packer 14 abgehängt. Weiterhin kann als Treibgas auch Stickstoff verwendet werden.

Claims (4)

1. System zum Speichern eines Fluides in einem unterirdischen Hohlraum mit

• - einer Verdrängungsflüssigkeit zum Ausspeichern des Fluides,
• - einer ersten Förderrohrtour für das Fluid,
• - einer zweiten Förderrohrtour für die Verdrängungsflüssigkeit, die mittels einer Leitung mit einem Speicherraum für die Verdrängungsflüssigkeit verbunden ist und
• - einer Pumpe, die mit der Leitung verbunden ist und die Verdrängungsflüssigkeit in oder aus dem Hohlraum fördert,

dadurch gekennzeichnet,
dass der Speicherraum (1b) für die Verdrängungsflüssigkeit (3) als unterirdischer Hohlraum ausgebildet ist, der eine erste Förderrohrtour (4b) für ein Treibgas (9) und eine zweite Förderrohrtour (6b) für die Verdrängungsflüssigkeit (3) aufweist, wobei die erste Förderrohrtour (4b) an eine Treibgasleitung (7) mit einem Verdichter (8) angeschlossen ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Förderrohrtour 6a, 6b zweiteilig ausgeführt ist, wobei ein Endstück 15 im unteren Bereich der Förderrohrtour 6a, 6b eingehängt ist, welches sich bis unter den Flüssigkeitsspiegel in den Hohlraum (1a, 1b) erstreckt.

3. Verfahren zum Speichern eines Fluides in einem unterirdischen Hohlraum, mit einer Verdrängungsflüssigkeit zum Ausspeichern des Fluides, welche aus einem Speicherraum in den unterirdischen Hohlraum gepumpt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in den Speicherraum (1b), der als unterirdischer Hohlraum ausgebildet ist, ein Treibgas (9) unter erhöhtem Druck zum Ausspeichern der Verdrängungsflüssigkeit (3) eingebracht wird, wobei die Verdrängungsflüssigkeit (3) im wesentlichen zeitgleich in den unterirdischen Hohlraum (1a) gepumpt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Treibgas (9) Erdgas verwendet wird.