DE1222696B - Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens zur Bestimmung der Hoehenlage des Fluessigkeits-Kontaktspiegels in unterirdischen Gas- und Fluessiggasspeichern - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens zur Bestimmung der Hoehenlage des Fluessigkeits-Kontaktspiegels in unterirdischen Gas- und Fluessiggasspeichern

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DE1222696B DED42844A DED0042844A DE1222696B DE 1222696 B DE1222696 B DE 1222696B DE D42844 A DED42844 A DE D42844A DE D0042844 A DED0042844 A DE D0042844A DE 1222696 B DE1222696 B DE 1222696B
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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung der Höhenlage des Flüssigkeits-Kontaktspiegels in unterirdischen Gas- und Flüssiggasspeichern Seit einigen Jahren bekommt die Speicherung von Gasen oder Flüssigkeiten in ausgehöhlten Salzlagerstätten, beispielsweise als Ausgleichsmöglichkeit für eine Abstimmung von Produktion und Verbrauch, in zunehmendem Maße in Benutzung. Vornehmlich unter Druck verflüssigte Gase, wie Propan oder Butan, werden bei dieser Verfahrensweise in Höhlungen eingebracht, die vorher durch Ausspülen von Steinsalz oder ähnlichen Mineralien mit Wasser unterirdisch geschaffen werden. Der dann mit Salzwasser gefüllte Raum wird allmählich unter Verdrängung der Sole mit der zu speichernden Flüssigkeit angefüllt, die in der Regel spezifisch leichter als das Salzwasser und mit diesem nicht mischbar ist. An Stelle von Flüssigkeiten können auch Gase gespeichert werden, die ebenfalls in Wasser oder Salzwasser praktisch nicht lösbar sein sollten. Umgekehrt wird bei der Entnahme von Speichergut der frei werdende Raum durch Verdrängungssalzwasser, das von über Tage durch sein Eigengewicht nachströmt, wieder ausgefüllt.
  • Für die Bestimmung der Gesamtgröße des zur Verfügung stehendes Raumes wird die beim Auswaschen herausgelöste Salzmenge ermittelt. Eine Vermessung der Höhlung nach dem Echolotverfahren wird außerdem angewendet und dient zur Bestimmung ihrer Form und der Kontrolle ihres aus der zutage gebrachten Salzmenge errechneten Inhaltes. Ein Verfahren zur praktischen Bestimmung des Salzwasserspiegels bzw. der Kontaktfläche zwischen beiden Flüssigkeiten (Salzwasser und z. B. Flüssiggas) ist bisher in der Öffentlichkeit nicht bekanntgeworden, ist aber von erheblichem Wert, damit der Füllungsstand des Speichers festgestellt werden kann, der bisher lediglich durch Messung der eingefüllten und wieder entnommenen Flüssigkeits- oder Gasmengen abschätzbar ist.
  • Dabei können auch schon Fehler in den Meßgeräten - falls sie sich summieren - zu erheblichen Abweichungen von den wahren Werten führen und zu einer unsicheren Kenntnis des Füllungszustandes Anlaß geben.
  • Theoretisch wäre auch durch eine Messung des Druckes an der Oberfläche des leichteren Mediums ein Rückschluß auf den Spiegelstand der Salzwasserfüllung denkbar. Leichte Abweichungen in den zugrunde gelegten spezifischen Gewichten, die beispielsweise durch Temperaturunterschiede hervorgerufen sein können oder andere Ursachen haben, führen aber in der Praxis selbst bei der Anwendung von sehr empfindlichen Manometern zu übermäßigen Fehlern, zumal bei den in der Regel sehr großen Hohlraumquerschnitten auch geringe und nicht mehr mittels Druckmessung feststellbare Niveauänderungen verhältnis- mäßig große Volumenunterschiede ergeben würden.
  • Diese Fehler wirken sich deswegen so entscheidend aus, weil der Abstand von der Erdoberfläche bis zur Oberkante des Speicherraumes, also die Höhe des Bohrlochs, meistens um ein Vielfaches größer ist als die nutzbare Höhe des Speicherraumes.
  • Ziel der Erfindung ist es, den Einfluß der Höhe des Bohrloches auf die Meßgenauigkeit auszuschalten, d. h. die Meßfehler, die aus dem Produkt dieser Höhe multipliziert mit dem spezifischen Gewicht des Salzwassers bzw. des Flüssiggases herrühren können, zum Verschwinden zu bringen.
  • Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Druckdifferenz zwischen dem Kontaktspiegel und der oberen Begrenzung des Speicherraumes gemessen wird.
  • Die absolute Druckmessung an der Erdoberfläche wird also durch eine am höchsten Punkt des Speicherraumes erfolgende Messung ersetzt.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch ein Rohr, das in dem die Verdrängungsflüssigkeit leitenden Rohr angeordnet ist und darin von über Tage bis zur Höhe der oberen Begrenzung des Speicherraumes reicht und das über Tage über ein Absperrventil an die Speichergut-Austrittsleitung angeschlossen ist, ein über Tage angeordnetes Differenzmanometer, das mit seiner Hochdruckseite über ein Ventil an das Rohr zwischen dessen Austritt aus dem die Verdrängungsflüssigkeit leitenden Rohr und. dem Absperrventil und mit seiner Niederdruckseite über ein Ventil an die Speichergut-Austrittsleitung angeschlossen ist, sowie je ein Absperrventil in der Speichergut-Austrittsleitung vor und hinter der Abzweigung zum Rohr und zum Differenzmanometer.
  • In der Abbildung ist die Vorrichtung für eine derartige Messung in einer unterirdischen Speicheranlage schematisch dargestellt. Dabei ist 1 die Wandung des Hohlraumes gegen das umliegende Salzgebirge, 2 die aus Stahlrohren bestehende Ausmantelung des von über Tage zur Kaverne führenden Bohrloches 3, die gegen das Gebirge mit Zement abgedichtet ist. Konzentrisch innerhalb dieser Mantelrohre ist ein Rohr 4 angeordnet, das von über Tage bis nahezu zum Grunde des Hohlraumes reicht und den Zweck hat, beim Befüllen des Speichers mit Flüssiggas 5 der spezifisch schwereren und dabei verdrängten Salzlauge 6 die Möglichkeit zu geben, nach über Tage abzufließen.
  • Umgekehrt fließt beim Entnehmen von Flüssiggas aus dem Speicher durch die Leitung 7 aus einem nicht gezeigten Behälter Salzsole durch die Rohrleitung 8 nach und nimmt den frei werdenden Raum des entweichenden Flüssiggases ein. Dementsprechend ist der Spiegel 9 zwischen beiden Medien Höhenänderungen unterworfen.
  • In das Rohr 4 hinein ist entsprechend der Erfindung konzentrisch ein enges Rohr 10 verlegt, das ebenfalls bis zur oberen Begrenzung des Hohlraumes reicht und damit in Höhe des unteren Endes 11 der Verrohrung 2 endet. Das obere Ende dieses Rohres 10 ist mit der Niederdruckseite eines Differenzmanometers 12 verbunden, dessen Hochdruckseite an die Flüssiggasaustrittsleitung 7 angeschlossen ist. Werden bei geschlossenen Ventilen 13, 15 und 16 die Absperrventile 14 eund 17 geöffnet, so tritt Flüssiggas aus dem Raum 3 durch das über Tage befindliche Leitungssystem in das Rohr 10 ein, verdrängt das ursprünglich hierin enthaltene Salzwasser und strömt aus dem unteren Ende in den Innenraum des Rohres 4, von wo es infolge seines geringeren spezifischen Gewichtes gegenüber dem im Rohr 4 befindlichen Salzwasser in Blasen durch das Rohr 8 austritt und hier leicht festgestellt werden kann. Danach wird das Ventil 17 geschlossen, und das Rohr 10 ist in seiner ganzen Länge mit Flüssiggas gefüllt. Hierbei herrscht an seinem oberen Ende ein Druck, der sich aus der Länge des Rohres 10, multipliziert mit der Differenz der spezifischen G ewichte von Salzwasser und Flüssiggas, ermitteln läßt.
  • Da am oberen Ende des Bohrloches 3 ein Druck herrscht, der sich aus dem Produkt der Entfernung vom oberen Bohrlochsende bis zur Kontaktfläche zwischen Flüssiggas und Salzwasser in der Kaverne, multipliziert mit der Differenz der beiden genannten spezifischen Gewichte, ergibt, wird das Differenzmanometer 12 nach dem Öffnen der Ventile 15 und 16 den Druckunterschied entsprechend der Höhe h, also entsprechend dem Abstand des Spiegels 9 von dem unteren Rohrende bei 11, anzeigen, der sich wiederum aus dem Produkt - dieses Mal der Höhe h multipliziert mit der Differenz beider spezifischer Gewichte, ergibt.
  • Da sich Temperaturunterschiede zwischen dem Raum 3 und -dem Inneren des Rohres 10 in den einzelnen Teufenlagen infolge des günstigen Wärmeleitvermögens der aus Stahl bestehenden Rohrwandungen und des fast ebenso günstigen des zwischen denselben befindlichen Salzwassers nach Befüll- oder Entnahmeoperationen schnell ausgleichen, sind fehlerhafte Differenzdruckmessungen aus derartigen Temperatureinflüssen nicht zfl erwarten. Es sind also nur die wesentlich geringeren Fehler aus dem der Höhe h entsprechenden Bereich für die spezifischen Gewichte sowie die Meßgerätfehler des Manometers 12 in einer Fehlerrechnung zu berücksichtigen. Da aber die Hilfsleitung 10 bis zur Teufe des Spiegelstandes des leeren, also vollständig mit Salzwasser gefüllten Speichers führt, geht die Differenzdruckmessung von Null aus. Diese Messung ist daher mit den kleinstmöglichen Fehlern behaftet.
  • Die beschriebene Vorrichtung ist überdies dazu geeignet, die eingangs erwähnte Vermessung nach dem Echolotverfahren zu ersetzen, indem der Hohlraum schrittweise unter Verdrängung von Salzwasser mit Flüssiggas befüllt wird. Jeder in den Speicher eingepumpten Flüssiggasrate ist ein bestimmter Druck-bzw. Höhenunterschied zugeordnet, der nach Unterbrechung des Befüllvorganges und nach entsprechender Wartezeit für das Angleichen der Temperaturen im Raum 3 und im Rohr 10 mit dem Differenzmanometer 12 gemessen werden kann. Aus diesen Angaben ist nach Berücksichtigung der spezifischen Gewichte für das Flüssiggas und das Salzwasser die Errechnung des mittleren Querschnittes innerhalb des zur Flüssiggasrate gehörenden Höhenbereiches möglich.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Bestimmung der Höhenlage des Flüssigkeits-Kontaktspiegels in unterirdischen Gas- und Flüssiggasspeichern, die durch eine über Tage an eine Speichergutaustrittsleitung angeschlossene und bis zur Höhe der oberen Begrenzung des Speicherraumes reichende Bohrung sowie durch ein innerhalb der Bohrung angeordnetes, eine Verdrängungsflüssigkeit leitendes und bis nahezu zum Grunde des Speichers reichendes Rohr mit der Erdoberfläche verbunden sind, d a -durch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz zwischen dem Kontaktspiegel und der oberen Begrenzung des Speicherraumes gemessen wird.
  2. 2. Verfahren zur Bestimmung des Volumens und der Abmessungen von unterirdischen Gas-und Flüssigkeitsspeichern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß abgemessene Speichergutmengen portionsweise in den Speicherraum hineingepumpt werden und die sich danach jeweils einstellende Druckdifferenz zwischen dem Kontaktspiegel und der oberen Begrenzung des Speicherraumes gemessen wird.
  3. 3. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch ein Rohr (10), das in dem die Verdrängungsflüssigkeit leitenden Rohr (4) angeordnet ist und darin von über Tage bis zur Höhe der oberen Begrenzung (11) des Speicherraumes reicht und das über Tage über ein Absperrventil (17) an die Speichergut-Austrittsleitung (7) angeschlossen ist, ein über Tage angeordnetes Differenzmanometer (12), das mit seiner Hochdruckseite über ein Ventil (15) an das Rohr (10) zwischen dessen Austritt aus dem die Verdrängungsflüssigkeit leitenden Rohr (4) und dem Absperrventil (17) und mit seiner Niederdruckseite über ein Ventil (i6) an die Speichergut-Austrittsleitung (7) angeschlossen ist, sowie je ein Absperrventil (13 und 14) in der Speichergut-Austrittsleitung (7) vor und hinter der Abzweigung zum Rohr (10) und um Differenzmanometer (12).
DED42844A 1963-11-02 1963-11-02 Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens zur Bestimmung der Hoehenlage des Fluessigkeits-Kontaktspiegels in unterirdischen Gas- und Fluessiggasspeichern Pending DE1222696B (de)

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