DE1197410B

DE1197410B - Process for creating cavities in salt deposits

Info

Publication number: DE1197410B
Application number: DEC21326A
Authority: DE
Original assignee: Continental Oil Co
Current assignee: ConocoPhillips Co
Priority date: 1959-05-07
Filing date: 1960-04-29
Publication date: 1965-07-29

Description

Verfahren zur Anlage von Hohlräumen in Salzlagerstätten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anlage in einem vorgegebenen Abstand übereinander befindlicher, im wesentlichen zylindrischer Hohlräume vorgegebenen Durchmessers in unterirdischen Salzlagerstätten durch Aussolung.Method for creating cavities in salt deposits The invention relates to a method for planting at a predetermined distance one above the other, substantially cylindrical cavities of predetermined diameter in underground Salt deposits by leaching out.

Das Verfahren der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine vorzugsweise konzentrische Anordnung von Einleitungs- und Auslaßrohr in üblicher Weise bis zur gewünschten Tiefe in das Salzlager eingeführt und durch diese Anordnung eine in Abhängigkeit vom erwünschten Hohlraum gewählte Wassermenge bis zu deren vollständiger Sättigung zirkuliert wird, worauf unter einstweiliger Belassung der gesättigten Sole im erzeugten Hohlraum die Rohranordnung auf das vorgegebene Niveau für den vertikal nächst überzuordnenden Hohlraum gehoben und von diesem Niveau aus durch Aussolen nach oben mit einer weiteren Wassermenge in der gleichen Weise mindestens ein weiterer Hohlraum angelegt wird.The method of the invention is characterized in that one preferably concentric arrangement of inlet and outlet pipe in the usual way up to the desired depth is introduced into the salt deposit and this arrangement creates an in Depending on the desired cavity, selected amount of water up to its complete Saturation is circulated, whereupon leaving the saturated Brine in the cavity created the pipe arrangement to the specified level for the lifted vertically next cavity to be assigned and from this level through Bring out upwards with a further amount of water in the same way at least another cavity is created.

Aussolverfahren zur Herstellung unterirdischer Hohlräume in Salzlagerstätten wurden bereits zur Anwendung gebracht, jedoch sind die gebildeten Hohlräume im allgemeinen ziemlich groß und von unkontrollierbarer Abmessung. Der Durchmesser einer derartigen Höhle ist viel größer als ihre Höhe. Zur Beseitigung radioaktiver Abwässer aus dem Betrieb von Reaktoren lassen sich solche Hohlräume nicht verwenden, da diese Abwässer sich erhitzen, wenn sie in derartigen Mengen gelagert werden, die solchen Hohlräumen entsprechen. Geeigneter wäre ein Hohlrum von begrenztem Durchmesser und relativ unbeschränkter Länge, beispielsweise von 3 m Durchmesser und 30 m Länge. Mit Hilfe der üblichen Auslaugetechnik lassen sich solche Hohlräume jedoch nicht herstellen.Aussol process for the creation of underground cavities in salt deposits have already been used, but the voids formed are generally rather large and of uncontrollable dimensions. The diameter of such a Cave is much larger than its height. To remove radioactive waste water from the Operation of reactors can not use such cavities, as this wastewater heat when stored in quantities such as to cause such voids correspond. A cavity of limited diameter and relative would be more suitable of unlimited length, for example 3 m in diameter and 30 m in length. With help However, such cavities cannot be produced using the usual leaching technique.

Die Verwendung nichtlösender Mittel zur Aussolblockierung, wie z. B. Luft oder Benzin, war bekannt. Die bekannten Mittel blockieren gewöhnlich die Aussolung nach oben. Ebenso ist die gesättigte Lösung des Solvenden ein nichtlösendes Mittel. Die Verwendung eines a priori nichtlösenden Mittels würde aber das Verfahren nach der Erfindung unmöglich machen. Beim Verfahren der Erfindung entsteht das nicht lösende Mittel erst durch die besondere Ausführung des Verfahrens und wirkt als Aussolblockie- , rang wiederum nur in dieser besonderen Ausführung. Wichtig ist ebenfalls, daß die gesättigte Sole während der Anlage des darüberbefindlichen Hohlraumes einstweilig in dem schon erzeugten Hohlraum verbleibt.The use of nonsolvent blocking agents such as B. air or gasoline was known. The known means usually block them Bringing out the top. Likewise, the saturated solution of the solvent is a nonsolvent Middle. The use of an a priori nonsolvent would however stop the procedure make impossible according to the invention. This does not arise in the method of the invention Solvent only through the special execution of the procedure and acts as Aussolblockie-, again only in this particular version. Important is also that the saturated brine during the installation of the cavity above it temporarily remains in the cavity already created.

Das Verfahren nach der Erfindung ist also durch ; die besondere Kombination der Verfahrensschritte gekennzeichnet, und zwar 1. Einführung des Lösungsmittels in die lösliche Formation, 2. Aussolung der Formation zur Bildung des gewünschten Hohlraumes unter Sättigung des Lösungsmittels, 3. Belassung des gesättigten Lösungsmittels im gebildeten Hohlraum und Einführung neuen Lösungsmittels an eine Stelle oberhalb dieses Hohlraumes zur Bildung eines weiteren Hohlraumes, wobei der zuerst gebildete Hohlraum gegen eine weitere Aussolung geschützt bleibt.The method according to the invention is thus through; the special combination of the process steps, namely 1. Introduction of the solvent into the soluble formation, 2. solubilization of the formation to form the desired one Cavity with saturation of the solvent, 3. leaving the saturated solvent in the cavity formed and introduction of new solvent at a point above this cavity to form a further cavity, the first formed Cavity remains protected against further solubilization.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung ist es damit erstmals gelungen, praktisch zylindrische Hohlräume unter Blockierung der Aussolung nach unten zu bilden. Bisher war es lediglich möglich, kegel- und glockenförmige Hohlräume zu erzeugen unter Blokkierung der Aussolung nach oben. Bei dem Verfahren nach der Erfindung besteht außerdem der Vorteil, ein so billiges Material wie Wasser als Aussol- und Blockierungsmittel zu verwenden.With the method according to the invention, it has been possible for the first time to to form practically cylindrical cavities with blocking of the brine at the bottom. Until now it was only possible to create conical and bell-shaped cavities blocking the brine upwards. In the method according to the invention there is also the advantage of using such a cheap material as water as the brine and Use blocking agents.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich durch Verlegung von Einleitungs- und Auslaßrohrleitungen in das unterirdische Salzlager und anschließende Anwendung der besonderen Arbeitsweise, mit deren Hilfe sich eine oder mehrere Hohlräume kontrollierter Abmessung herstellen lassen, ausführen Dies geschieht durch Einleiten von Wasser in das Salzlager durch das Einleitungsrohr. Das Wasser löst Salz und bildet eine Sole. Aus dem entstehenden Hohlraum wird die Sole durch das Auslaßrohr abgezogen. Durch das Einleitungsrohr wird diese Sole dann wiederholt in den entstehenden Hohlraum zurückgeleitet. Zur Bildung der Höhle wird insgesamt so viel Wasser eingeleitet, daß eine Höhlung von bestimmtem oder gewünschtem Durchmesser entsteht. Nach Einleitung der gesamten Wassermenge und nach Rezirkulation der Sole (man leitet der Bequemlichkeit halber gewöhnlich Wasser und Sole gleichzeitig ein) bis zum Erreichen der Sättigung mit Salz wird die Rezirkulation abgebrochen. Die gesättigte Sole wird in der Höhle belassen. Die Einleitungs- und Auslaßrohre werden bis zu einem Punkt oberhalb des Spiegels der gesättigten Sole angehoben und der zuvor beschriebene Prozeß wiederholt. Auf diese Weise werden in dem Salzlager mehrere miteinander verbundene, übereinanderliegende und mit Sole gefüllte Höhlen angelegt. Schließlich wird die gesättigte Sole entfernt, und die Höhlen können für Lagerungszwecke verwendet werden.The method according to the invention can be carried out by laying initiation and outlet pipelines into the underground salt store and subsequent application the special way of working, with the help of which one or more cavities can be controlled Have dimensions established, carry out This is done by introducing water into the salt store through the inlet pipe. The water dissolves salt and forms one Brine. The brine is withdrawn from the resulting cavity through the outlet pipe. This brine is then repeatedly fed through the inlet pipe into the resulting cavity returned. For the formation of the cave it will be like this much water initiated that a cavity of a certain or desired diameter is created. After introducing the entire amount of water and after recirculating the brine (one conducts for the sake of convenience, usually water and brine at the same time) until it is reached the saturation with salt stops the recirculation. The saturated brine becomes left in the cave. The inlet and outlet pipes are up to a point raised above the level of the saturated brine and that previously described Process repeated. In this way, several interconnected, One on top of the other and filled with brine caves. Eventually the saturated brine removed, and the caves can be used for storage purposes.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Form die Anwendung der erfindungsgemäßen Arbeitsweise zur Anlage einer Reihe verbundener, übereinanderliegender Hohlräume in einer unterirdischen Salzformation.The drawing shows in schematic form the application of the invention Working method for creating a series of connected, superimposed cavities in an underground salt formation.

In der Zeichnung sind die in der Salzformation bereits ausgelaugten Hohlräume 1 und 2 gezeigt. Hohlraum 3 läßt erkennen, wie die einzelnen Hohlräume der Serie entstehen, und die Ziffer 4 gibt an, wo beim nächsten Arbeitsgang der Hohlraum 4 der Serie entstehen soll. Die Hohlräume 1 und 2 enthalten eine gesättigte Salzlösung. Beim Auslaugen des Hohlraumes 3 sind die Einleitungs- und Auslaßrohre (deren untere Öffnungen sich ursprünglich in den Hohlräumen 1 und 2 befanden) wie in der Zeichnung gezeigt angeordnet. Durch das mit Ventil versehene Einleitungsrohr 11 und die an seinem unteren Ende angeordneten Auslaß- oder Sprühöffnungen 12 wird Frischwasser zugeführt. Diese Auslaßöffnungen 12 sind in größerer Zahl rund um das Einleitungsrohr 11 nahe an dessen unterem Ende angeordnet. Der Boden des Einleitungsrohres 11 ist verschlossen. Bei Berührung des Frischwassers mit der Salzformation wird Salz gelöst. Die Fortsetzung des Wasserstroms durch das Einleitungsrohr vergrößert den um die Auslaßöffnungen herum sich bildenden Hohlraum. Die gebildete Sole wird mittels (hier nicht gezeigter) Vorrichtungen durch das Auslaßrohr 12 heraufgepumpt. Diese im allgemeinen noch nicht mit Salz gesättigte Sole wird durch das Rückleitungsrohr 13 in das Einleitungsrohr 11 gepumpt, durch welches die Sole in den entstehenden Hohlraum zurückgeführt wird. Im allgemeinen wird der zurückgeleiteten Sole Frischwasser zugesetzt und mit diesem zusammen durch das Einleitungsrohr 11 abwärts geleitet. Das Frischwasser wird so lange kontinuierlich eingeleitet, bis die gesamte Wassermenge zugeführt ist. Zur Herstellung eines zylindrischen Hohlraumes von etwa 3m Durchmesser und 3 m Höhe werden etwa 137 m3 Frischwasser beseitigt.In the drawing are those that have already been leached out in the salt formation Cavities 1 and 2 shown. Cavity 3 shows how the individual cavities of the series, and the number 4 indicates where the Cavity 4 of the series is to be created. The cavities 1 and 2 contain a saturated one Saline solution. When leaching the cavity 3, the inlet and outlet pipes (whose lower openings were originally in cavities 1 and 2) like arranged shown in the drawing. Through the inlet pipe provided with a valve 11 and the outlet or spray openings 12 arranged at its lower end Fresh water supplied. These outlet openings 12 are in greater number around the Inlet pipe 11 arranged close to the lower end thereof. The bottom of the inlet pipe 11 is locked. When the fresh water comes into contact with the salt formation Dissolved salt. The continuation of the flow of water through the inlet pipe is enlarged the cavity formed around the outlet openings. The brine formed is pumped up through the outlet pipe 12 by means of devices (not shown here). This brine, which is generally not yet saturated with salt, is passed through the return pipe 13 is pumped into the inlet pipe 11, through which the brine is pumped into the resulting Cavity is returned. In general, the returned brine becomes fresh water added and passed down with this together through the inlet pipe 11. The fresh water is continuously introduced until the entire amount of water is fed. For the production of a cylindrical cavity with a diameter of about 3m and a height of 3 m, around 137 m3 of fresh water are removed.

Nach Zusatz des gesamten Frischwassers zur Sole läßt man diese noch so lange zirkulieren, bis sie mit Salz gesättigt ist. Bei der üblichen Betriebswassertemperatur lösen sich etwa ƒ,35 kg Salz pro Liter Wasser. Nach Erreichen der Sättigung der Lösung nsit Salz wird nicht weiter umgepumpt und die Sole in dem gebildeten Hohlraum belassen. Einleitungs-und Auslagrohr werden daraufhin bis über den Spiegel der im Hohlramm befindlichen Sole angehoben und das beschriebene Verfahren wird zum Auslaugen eines weiteren, oberhalb des Hohlraumes 3 gelegenen Hohlraumes wiederholt. Die Höhe der Hohlräume soll etwa das Einhalb- bis Einfache ihres Durchmessers betragen. Die beim Anheben der Einleitungs-und Auslaßrohre im Salzlager gebildeten Kanäle (zur Anlage des nächsthöheren Hohlraumes bilden einen Verbindungsweg zwischen den einzelnen übereinanderliegenden Hohlräumen. Durch Wiederholung der Verfahrensschritte läßt sich eine Vielzahl von übereinander angeordneten und miteinander verbundenen Hohlräumen anlegen. Die Anwendung der geeigneten Wassermenge zum Auslaugen jedes einzelnen Hohlraumes bestimmt deren Durchmesser. Wie ersichtlich, läßt sich auf diese Weise ein Hohlraum bzw. eine Serie davon bestimmter Größe anlegen. Bei dem in Verbindung mit der Zeichnung 1 beschriebenen Verfahren wurde ein Test in verkleinertem Maßstab ausgeführt, wobei sich eine Reihe von miteinander verbundenen und übereinander angeordneten Hohlräumen der in der Zeichnung wiedergegebenen Art und Abmessungen bildete.After all the fresh water has been added to the brine, it is left in place circulate until it is saturated with salt. At the usual operating water temperature dissolve about ƒ, 35 kg of salt per liter of water. After reaching saturation the solution with salt is no longer pumped around and the brine in the formed Leave a cavity. The inlet and delivery pipe are then up over the mirror the brine located in the hollow ram is raised and the process described is carried out repeated to leach out a further cavity located above cavity 3. The height of the cavities should be about one-half to one-half of their diameter. The channels formed in the salt store when the inlet and outlet pipes were raised (to create the next higher cavity form a connecting path between the individual superimposed cavities. By repeating the process steps can be a variety of stacked and interconnected Create cavities. Applying the appropriate amount of water to leach each individual cavity determines its diameter. As can be seen, can be in this way create a cavity or a series thereof of a certain size. In which In the procedure described in connection with the drawing 1, a test was carried out on a reduced scale Scale executed, with a number of interconnected and stacked arranged cavities of the type and dimensions shown in the drawing formed.

Während die zurückgeleitete Sole und das Frischwasser in nicht horizontaler Richtung in das Salzlager eingeleitet werden können, läßt sich durch eine horizontal gerichtete Einleitung der Hauptmenge des Wassers in das Lager eine etwas bessere Kontrolle der Auslaugung erzielen. Vorteilhaft ist eine horizontale Einleitung, wenn die einzelnen Hohlräume sehr dicht übereinanderliegen, so daß zwischen ihnen nur eine sehr geringe, wenn überhaupt vorhandene Verengung besteht. In diesem Fall tritt bei der Anwendung der horizontalen Einleitung Bewegung und Vermischung von eintretendem Wasser und Sole mit der gesättigten Sole des nächsttieferen Hohlraumes ein. Da die gesättigte Sole spezifisch schwerer ist und sich ohne Anwendung von Rührvorrichtungen nicht ohne weiteres mit dem eintretenden Wasser und der ungesättigten Sole mischt, läßt sich durch Anwendung der horizontalen Einleitung ein Durchrühren vermeiden, wodurch sich die Gestalt und die Abmessungen des Hohlraumes besser kontrollieren lassen. Die Auslaßöffnungen, durch welche das Wasser und die rückgeführte Sole eingeleitet werden, können in horizontaler Richtung in Drehung versetzt werden, wodurch sich, falls gewünscht, die Unebenheit der Höhlenwand verringern läßt. Dies läßt sich durch Verwendung eines rotierenden Sprühkopfes am Boden des Einleitungsrohres oder durch Rotation des Einleitungsrohres selbst bewirken. Eine bessere Kontrolle der Abmessungen läßt sich auch durch allmähliches Anheben der Einleitungs- und Auslaßrohre mit konstanter Geschwindigkeit während des Auslaugens eines Hohlraumes erreichen. Die Verengungen zwischen den einzelnen übereinanderliegenden Hohlräumen lassen sich durch Anheben der Einleitungsöffnungen in etwa dem Maße, wie sich in dem unteren Hohlraum die Lösung sättigt, beseitigen. Auf diese Weise läßt sich ein langer zylindrischer Hohlraum anlegen, der eigentlich aus einer Serie von übereinanderliegenden Hohlräumen ohne dazwischenliegende Verengungen besteht. Die Zeichnung zeigt die Verwendung von konzentrisch angeordneten Einleitungs- und Auslaßrohren. Diese konzentrische Anordnung ist jedoch nicht wesentlich; die Rohre können auch mit horizontalem Abstand voneinander angeordnet werden. Bei nichtkonzentrischer Anordnung sind dann die einzelnen übereinanderliegenden Hohlräume durch zwei Kanäle an Stelle von einem miteinander verbunden. Die Anordnung der Einleitungsöffnungen für das Wasser und die zurückgeleitete Sole unterhalb der Stelle, an der die Sole aus dem Hohlraum abgeleitet wird, läßt sich wunschgemäß auch umgekehrt gestalten, ohne daß der Erfindungsgedanke verlassen wird.While the returned brine and the fresh water in non-horizontal Direction into the salt store can be initiated by a horizontal directed introduction of the bulk of the water into the camp a slightly better Achieve control of leaching. A horizontal introduction is advantageous, when the individual cavities are very close together, so that between them there is only a very small, if any, constriction. In this case occurs when applying the horizontal initiation movement and mixing of entering water and brine with the saturated brine of the next deeper cavity a. Since the saturated brine is specifically heavier and can be used without the use of Stirrers do not readily deal with the incoming water and the unsaturated Mixing brine, it can be stirred by using the horizontal introduction avoid, whereby the shape and dimensions of the cavity better control permit. The outlet openings through which the water and the recirculated brine are introduced can be set in rotation in the horizontal direction, whereby if desired, can reduce the unevenness of the cave wall. This lets through Use of a rotating spray head at the bottom of the inlet pipe or through Cause rotation of the inlet pipe itself. Better dimensional control can also be achieved by gradually raising the inlet and outlet pipes at a constant rate Reach speed while leaching a cavity. The constrictions between the individual superimposed cavities can be lifted of the inlet openings approximately to the extent that the Solution saturates, eliminate. In this way a long cylindrical cavity can be created create, which actually consists of a series of superimposed cavities without there are intervening constrictions. The drawing shows the use of concentric arranged inlet and outlet pipes. However, this concentric arrangement is not essential; the tubes can also be arranged at a horizontal distance from one another will. In the case of a non-concentric arrangement, the individual ones are superimposed Cavities connected by two channels instead of one. The order the inlet openings for the water and the returned brine below the Place, at which the brine is derived from the cavity, can Conversely, as desired, without departing from the inventive concept.

Claims

Claims: 1. A method for planting at a predetermined distance of substantially cylindrical cavities located one above the other Diameter in underground salt deposits by brining, characterized in that a preferably concentric arrangement of inlet and outlet pipe in Usually introduced into the salt water to the desired depth and through this arrangement a selected amount of water depending on the desired cavity is circulated until it is completely saturated, whereupon under temporary Leaving the saturated brine in the cavity created, the pipe arrangement to the specified Level for the next vertically to be assigned hollow space raised and from this level by brining upwards with another amount of water in the same way at least one further cavity is created.

2. The method according to claim 1, characterized characterized in that the bulk of the water and the recirculated saline solution in a known manner in a practically horizontal direction through nozzle openings into the Salt bearing is injected.

3. The method according to claim 2, characterized in that that the nozzle openings rotate in a horizontal plane.

4. The method according to claim 1, characterized in that after the plant of a single, with saturated Brine-filled cavity the Einleitungs- and Auslaßrohrleitungeri by about the equal to the radius of the cavity created.

5. Procedure according to claim 1, characterized in that inlet and outlet pipelines are slowly raised in the course of the formation of a given cavity. In Documents considered: German Patent No. 619 241; U.S. Patents No. 2,251,916, 2,618,475, 2,772,868, 2,787,455; S p a c k 1 e r, »Textbook of Potash Mining«, 1957.