DE19857447A1

DE19857447A1 - Anordnung und Verfahren zur Förderung, Speicherung und Verarbeitung von Kohlenwasserstoffen

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Publication number: DE19857447A1
Application number: DE19857447A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Muesig; Helmut Heinemann; Willem Heijnen; Stephen Richard Braithwaithe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-12-12
Filing date: 1998-12-12
Publication date: 2000-06-21
Also published as: WO2000036270A1; AU1975400A

Abstract

Bei einer Anordnung und einem Verfahren zur Förderung und Speicherung und/oder Verarbeitung und/oder Produktion von Kohlenwasserstoffen untertage ist zur Verminderung der Produktionskosten vorgesehen, daß zumindest eine Kaverne (17, 44) in einem Salzstock (16) oder einem anderen speicherfähigen Horizont durch mindestens eine Bohrung (18, 21, 2, 3, 4, 5) mit mindestens einer Erdgas- und/oder Erdöllagerstätte (6) verbunden ist, wobei das Erdgas aus der Lagerstätte (6) mit relativ geringer Förderleistung selbsttätig in die Kaverne (17, 44) des Salzstocks (16) gefördert und dort unter Druck zwischengespeichert wird und bei Bedarf aus der Kaverne mit relativ hoher Förderleistung selbsttätig zutage gefördert wird. Die Erfindung eignet sich weiterhin zum Untertageprocessing, insbesondere zur Untertageentschwefelung von Sauergas durch eine geeignete Waschflüssigkeit, zur Untertagereformierung von Methan in Wasserstoff oder als chemischer Reaktor zur Untertageerzeugung organischer Flüssigkeiten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Förderung und Speicherung von Kohlenwasserstoffen untertage sowie gegebenenfalls deren Verarbeitung oder Produktion untertage. Weiterhin betrifft die Patentanmeldung ein Verfahren zur Erzeugung einer erfindungsgemäßen Anordnung.

Bei der Ausbeutung von Erdgas- und Erdöllagerstätten mit 6 geringen Permeabilitäten, sogenannten Tight-Gas- Lagerstätten, ist die Produktionsleistung für Erdgas begrenzt. Wegen der hohen Produktionskosten können daher viele Lagerstätten nicht wirtschaftlich ausgebeutet werden. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die geringe Produktionsleistung es nicht erlaubt, das Erdgas mit der üblicherweise geforderten Förderleistung abzugeben. Es ist deshalb bekannt, das produzierte Erdgas in räumlich von den produzierenden Gasfeldern entfernte Erdgasspeicher einzuleiten und dort zwischenzuspeichern. Bei Bedarf kann dann das Erdgas aus den gefüllten Erdgasspeichern mit erhöhter Förderleistung abgegeben werden. Als Erdgasspeicher werden insbesondere große Kavernen in Salzstöcken verwendet. Nachteilig an dem bekannten Verfahren sind die hohen Betriebskosten für Feld, Transport und Speicherung sowie die Gasproduktion. Insbesondere muß das produzierte Gas über weite Entfernungen übertage bis zu den Erdgasspeichern transportiert und dort unter hohem Energieaufwand komprimiert werden, um die Erdgasspeicher zu füllen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung und ein Verfahren anzugeben, das eine wirtschaftliche Förderung und Speicherung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere von Erdgas aus Lagerstätten mit geringen Permeabilitäten ermöglicht.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch eine Anordnung, bei der zumindest eine Kaverne in einem Salzstock oder einem anderen speicherfähigen Horizont durch mindestens eine Bohrung mit mindestens einer Erdgas- und/oder Erdöllagerstätte verbunden ist.

Voraussetzung für die erfindungsgemäße Lösung ist eine Struktur, wo in weiten Bereichen der Erdgas- und Erdöllagerstätten auch Salzstöcke und speicherfähige Formationen vorhanden sind, die zur Speicherung, Verarbeitung und Produktion von Kohlenwasserstoffen eingesetzt werden können. Die räumliche Nähe von Salzstock und Lagerstätte ermöglicht die erfindungsgemäße Verbindung einer Kaverne mit der Lagerstätte durch eine Bohrung.

Das durch die Bohrung geförderte Erdgas kann dann gemäß der Lösung der Verfahrensaufgabe aus einer tiefergelegenen Lagerstätte mit relativ geringer Förderleistung selbsttätig über mindestens eine Produktionsbohrung in mindestens eine Kaverne eines Salzstocks oder eines anderen speicherfähigen Horizonts gefördert und dort zwischengespeichert werden, um bei Bedarf aus der Kaverne mit relativ hoher Förderleistung selbsttätig über mindestens eine Entnahmebohrung zur Erdoberfläche gefördert zu werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist die genannte Kaverne höher gelegen als die Lagerstätte. Durch diese Maßnahme werden die Gesamtkosten für die Erzeugung der Anordnung sowie die Produktionskosten verringert.

Eine weitere Verringerung der Erschließungskosten kann erzielt werden durch eine Anordnung, bei der eine von der Oberfläche ausgehende gemeinsame Hauptbohrung vorgesehen ist, die über eine weiterführende Produktionsbohrung mit der Lagerstätte verbunden ist, wobei von der Hauptbohrung eine Zweigbohrung zur Kaverne abzweigt, die zur Verbindung der Kaverne mit der Lagerstätte dient. Durch diese Maßnahme wird die für die Förderung ohnehin erforderliche Bohrung im Bereich der Hauptbohrung mehrfach ausgenutzt. Der Aufwand für die zusätzliche Zweigbohrung zur Kaverne kann geringer sein als der für eine ansonsten erforderliche Bohrung von der Erdoberfläche zur Kaverne.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung ist vorgesehen, daß zwei mit einer Verdrängungsflüssigkeit teilweise gefüllte Kavernen oder speicherfähige Formationen in verschiedenen Teufen angeordnet und mittels einer Verbindungsbohrung, die jeweils in den flüssigkeitsgefüllten unteren Kavernenbereich mündet, miteinander verbunden sind, daß der oberhalb der Verdrängungsflüssigkeit befindliche obere Kavernenbereich der höher gelegenen Sekundärkaverne mittels einer Bohrung mit der Erdoberfläche verbunden und die tiefer gelegenen Primärkaverne mit der Lagerstätte verbunden ist.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann das Gas aus der Lagerstätte über eine Verbindungsleitung in die Primärkaverne geleitet werden. Dies geschieht vorzugsweise selbsttätig aufgrund des Gasdrucks in der Lagerstätte. Bei steigendem Druck in der Primärkaverne wird die Verdrängungsflüssigkeit verdrängt und durch die Verbindungsbohrung in die höher gelegene Sekundärkaverne gepreßt. Die Sekundärkaverne wird dabei mit Verdrängungsflüssigkeit gefüllt, während das über der Flüssigkeit befindliche Gas durch die Bohrung entweichen kann. Das Gas in der Primärkaverne wird durch die Verdrängungsflüssigkeit stets unter einigermaßen gleichbleibendem Druck gehalten, der durch die Niveauunterschiede der Flüssigkeitsstände in den beiden Kavernen bestimmt ist. Die Anordnung sorgt daher bei der Entnahme des Erdgases aus der Primärkaverne für einen im wesentlichen gleichbleibenden Förderdruck. Dadurch wird die Handhabung des Erdgases insbesondere bei hohen Förderraten bei der Entleerung der Primärkaverne vereinfacht.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß in der Verbindungsbohrung zwischen der Primärkaverne und der Sekundärkaverne eine Flüssigkeitspumpe, vorzugsweise eine Tauchkreiselpumpe zur Förderung der Verdrängungsflüssigkeit der Primärkaverne in die Sekundärkaverne vorgesehen ist. Diese Maßnahme ermöglicht die Füllung der Primärkaverne mit Erdgas, welches aus der Lagerstätte strömt. Da die Lagerstätte somit auch bei geringem Gasdruck noch ausgebeutet werden kann, erhöht sich die insgesamt gewonnene Gasmenge, so daß sich die Gesamtkosten pro Fördereinheit noch weiter verringern. Nach dem Füllen der Primärkaverne wird die Gasleitung zur Lagerstätte verschlossen und die Verbindungsbohrung zwischen den beiden Kavernen freigegeben, so daß die Verdrängungsflüssigkeit das Gas in der Primärkaverne unter Tage komprimiert und zutage fördert.

Die Erfindung kann noch verbessert werden, indem eine höher gelegene Sekundärkaverne oder speicherfähige Formation über mindestens zwei Verbindungsbohrungen mit mindestens zwei tiefer gelegenen Primärkavernen verbunden ist. Durch diese Maßnahme kann die Wirkung der Sekundärkaverne mehrfach für zwei oder mehrere Primärkavernen ausgenutzt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Sekundärkavernen in Teufe von 700 m bis 1200 m und die Primärkaverne oder Primärkavernen in Teufe von 1700 m bis 2200 m angeordnet.

In einer einfachen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Verdrängungsflüssigkeit im wesentlichen aus Wasser besteht, in Salzstöcken vorzugsweise aus einer gesättigten Salzlösung oder einer anderen geeigneten Flüssigkeit. Diese Maßnahme ermöglicht die Verwendung des zusammen mit dem Erdgas geförderten Lagerstättenwassers untertage, so daß dieses nicht erst zur Erdoberfläche gefördert werden muß.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher vorgesehen, daß das Lagerstättenwasser bereits untertage abgetrennt und in eine aufnahmefähige Formation eingepreßt oder in eine Kaverne eingelagert wird. Dies schließt die besonders vorteilhafte Maßnahme mit ein, daß die Verdrängungsflüssigkeit für eine Anordnung mit Primär- und Sekundärkaverne zumindest teilweise aus dem untertage abgetrennten Lagerstättenwasser gewonnen wird. Dabei kann auch die für die Verwendung in Salzstöcken geeignete gesättigte Salzlösung auf einfache Weise durch Ausspülen des Salzstocks gewonnen werden.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens, möglichst viele der für die Speicherung und Verarbeitung des Erdgases erforderlichen Schritte bereits untertage durchzuführen, wird ein verbessertes Verfahren empfohlen, bei dem das geförderte Gas untertage getrocknet wird.

In Weiterbildung des Verfahrens kann auch eine Entschwefelung des geförderten Gases untertage mittels einer Waschflüssigkeit erfolgen.

Das Verfahren kann noch verbessert werden, indem die verbrauchte Waschflüssigkeit untertage in einer separaten Kaverne oder einem speicherfähigen Horizont endgültig deponiert wird. Diese Maßnahme löst das Entsorgungsproblem.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Verdrängungsflüssigkeit in der Primärkaverne als Waschflüssigkeit verwendet wird. Dies setzt selbstverständlich eine geeignete Verdrängungsflüssigkeit voraus.

In einer zur Durchführung dieses verbesserten Verfahrens geeigneten Weiterbildung der erfingungsgemäßen Anordnung ist vorgesehen, daß die Primärkaverne teilweise mit einer Schwefelwasserstoff aufnehmenden Flüssigkeit zur Untertageentschwefelung der in der Kaverne gespeicherten Gase gefüllt ist.

In einer solchen Anordnung wird das zu waschende Gas vorzugsweise in einem weiter verbesserten Verfahren von unten in die Primärkaverne eingefüllt, so daß es durch die Verdrängungsflüssigkeit nach oben perlt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist zur Verarbeitung des Erdgases vorgesehen, daß untertage bei erhöhter Temperatur durch Reformierung von Methan Wasserstoff gewonnen wird, aus dem vorzugsweise in einem weiteren Verfahrensschritt elektrische Energie gewonnen wird.

Eine für die Reformierung von Methan in Wasserstoff weitergebildete erfindungsgemäße Anordnung stellt in einer Kaverne die dafür erforderliche erhöhte Temperatur zur Verfügung. Weiterhin kann zumindest eine Brennstoffzelle zur direkten Umwandlung des gewonnenen Wasserstoffs in elektrische Energie vorgesehen sein. Dasselbe gilt für eine bei Bedarf untertage vorzusehende Vorrichtung zur Trocknung des Gases.

Schließlich kann in einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, daß die gasgefüllte Kaverne als chemischer Reaktor zur Erzeugung organischer Flüssigkeiten untertage verwendet wird.

Weiterhin umfaßt die Erfindung ganz allgemein die Verwendung von mindestens einer Kaverne in einem Salzstock oder einem anderen speicherfähigen Horizont, wobei die Kaverne durch mindestens eine Bohrung mit mindestens einer Erdgas- und/oder Erdöllagerstätte verbunden ist, zur Speicherung und/oder Verarbeitung und/oder Produktion von Kohlenwasserstoffen.

Schließlich umfaßt die Erfindung auch ein Verfahren zur Erzeugung einer erfindungsgemäßen Anordnung wie oben beschrieben, bei dem nach dem Aufschluß einer tieferen Lagerstätte Erdgas über eine eingebrachte Produktionsbohrung gefördert wird, wobei gleichzeitig über dieselbe Bohrung eine Zweigbohrung in einen Salzstock eingebracht und dort über diese Zweigbohrung eine Kaverne ausgespült wird, die nach ihrer Fertigstellung an die tiefer gelegene Lagerstätte angeschlossen wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß während der Aussolung der Kaverne bereits Erdgas zutage gefördert und damit die Wirtschaftlichkeit der Gesamtmaßnahme verbessert wird.

Das Verfahren kann dadurch noch verbessert werden, daß bei der Erschließung neuer Lagerstätten anfallender Abraum untertage in die Hohlräume ausgebeuteter Lagerstätten eingefüllt wird. Auf diese Weise tritt das Problem der Abraumlagerung übertage erst gar nicht auf.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Förderung und Speicherung von Erdgas;

Fig. 2 ein Detail einer speziellen Ausführungsform der Anordnung von Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Detailansicht als Erläuterung eines Verfahrens zur Erzeugung einer Anordnung nach Fig. 1.

In Fig. 1 erkennt man eine erste überirdische Bohrstelle 1, von der drei z. B. aus der Patentliteratur bekannte Produktionsbohrungen 2, 3, 4 ausgehen. Der Förderstrom kann durch Absperrventile 10, 11, 12 reguliert werden, die in den Produktionsbohrungen 2, 3, 4 angeordnet sind. Außerdem besitzen die Produktionsbohrungen 2, 3, 4 im Bereich einer Lagerstätte 6 noch jeweils ein Sicherheitsventil 13, 14, 15.

In einem benachbarten Salzstock 16 ist eine Primärkaverne 17 angeordnet, die durch eine Kavernenbohrung 18 mit einer zweiten Bohrstelle 19 an der Erdoberfläche verbunden ist. Die Bohrstellen 1, 19 sind durch eine Transferleitung 20 miteinander verbunden.

Das aus der Lagerstätte 6 geförderte Erdgas gelangt über eine der Produktionsbohrungen 2, 3, 4 und eine Bohrung 5 zur ersten Bohrstelle 1 und wird von dort mittels der Transferleitung unter Druck zur zweiten Bohrstelle 19 geleitet, von der aus es über die Kavernenbohrung 18 in die Kaverne 17 gelangt. In einer alternativen Ausführungsform ist eine von der Bohrung 5 der ersten Bohrstelle 1 abzweigende Zweigbohrung 21 vorgesehen, die in die Primärkaverne 17 mündet. In diesem Fall gelangt das Erdgas aus der Lagerstätte 6 über eine Produktionsbohrung 2, 3, 4 und die Zweigbohrung 21 direkt untertage in die Primärkaverne 17, so daß auf die zweite Bohrstelle 19 und die Kavernenbohrung 18 mit Vorteil verzichtet werden kann.

Eine dritte Bohrstelle 22 führt über eine Bohrung 23 in eine Sekundärkaverne 24, die vorzugsweise in Teufe von 700 m bis 1200 m angeordnet ist. Die Sekundärkaverne 24 ist über eine Verbindungsbohrung 25 mit der vorzugsweise in Teufe von 1700 m bis 2200 m gelegenen Primärkaverne 17 verbunden. Die Verbindungsbohrung ist im oberen Bereich mit einem Absperrventil 26 und im Bereich der Primärkaverne 17 mit einem Sicherheitsventil 27 versehen. Weiterhin ist in der Verbindungsbohrung 25 im Bereich der Primärkaverne 17 eine Tauchkreiselpumpe 28 angeordnet. Die Kavernen 17, 24 sind jeweils mit einer vorzugsweise gesättigten Salzlösung oder einer anderen geeigneten Verdrängungsflüssigkeit 29 gefüllt. Die Verbindungsbohrung 25 mündet jeweils in den flüssigkeitsgefüllten unteren Kavernenbereich der Kavernen 17, 24.

Das aus der Lagerstätte 6 über eine Produktionsbohrung 2, 3, 4 und die Zweigbohrung 21 oder alternativ über die Bohrung 5, die Transferleitung 20 und die Kavernenbohrung 18 in die Primärkaverne 17 eingeleitete Erdgas erzeugt entweder in der Primärkaverne 17 einen so hohen Druck, daß die Verdrängungsflüssigkeit 29 durch die Verbindungsbohrung 25 hindurch in die Sekundärkaverne 24 nach oben gedrückt wird. Bei niedrigem Gasdruck wird die Verdrängungsflüssigkeit 29 mittels der Tauchkreiselpumpe 28 aus der Primärkaverne 17 in die Sekundärkaverne 24 nach oben gepumpt, wobei das Erdgas in die Primärkaverne 17 einströmen kann. Die oberhalb der Verdrängungsflüssigkeit 29 in der Sekundärkaverne 24 befindliche Gas kann über die Bohrung 23 entweichen und an der dritten Bohrstelle 22 austreten. Im Entnahmefall setzt bei abgestellter Tauchkreiselpumpe 28 die Verdrängungsflüssigkeit 29 aufgrund des Höhenunterschieds zur Sekundärkaverne 24 das Erdgas in der Primärkaverne 17 unter Druck, um es somit über die Zweigbohrung 21 und die Bohrung 5 oder alternativ über die Kavernenbohrung 18 zutage zu fördern. Bei abnehmendem Gasvorrat in der Primärkaverne 17 nimmt das Gasvolumen ab und das Flüssigkeitsvolumen zu, wobei sich der Gasdruck bis zur vollständigen Entleerung der Primärkaverne 17 nur unwesentlich ändert. Dies hat den Vorteil, daß für eine gleichmäßige Förderung des Erdgases kein zusätzlicher apparativer Aufwand erforderlich ist.

In einer nicht gezeigten Alternative könnte auch die Sekundärkaverne 24 über eine nicht gezeigte Zweigbohrung mit der Bohrung 5 der ersten Bohrstelle 1 verbunden sein, so daß auf die dritte Bohrstelle 22 und die Bohrung 23 verzichtet werden kann. Weiterhin kann die Sekundärkaverne 24 in einer alternativen Anordnung zur Versorgung einer weiteren Primärkaverne 30 mit Verdrängungsflüssigkeit 29 dienen. Diese weitere Primärkaverne 30 kann in analoger Weise über eine weitere Verbindungsbohrung 31, in der ein weiteres Absperrventil 32, ein weiteres Sicherheitsventil 33 und eine weitere Tauchkreiselpumpe 34 angeordnet sind, mit der Sekundärkaverne 24 verbunden werden.

In einer für die Förderung von Sauergas geeigneten Ausführungsform kann die Verdrängungsflüssigkeit 29 aus einer Schwefelwasserstoff aufnehmenden Flüssigkeit bestehen. In diesem Fall wäre es besonders vorteilhaft, wenn eine zum Einleiten des Gases in die Primärkaverne 17 dienende Bohrung, insbesondere die Zweigbohrung 21 oder die Kavernenbohrung 18 zumindest vorübergehend in den flüssigkeitsgefüllten, unteren Kavernenbereich mündet, so daß das Sauergas durch die Schwefelwasserstoff aufnehmende, regenerierbare Flüssigkeit hindurch nach oben steigt und dabei entschwefelt wird. Verbrauchte Waschflüssigkeit kann über eine geeignete Verbindungsleitung untertage in einer separaten Kaverne endgültig deponiert werden, beispielsweise kann sie über die Verbindungsleitungen 25, 31 in die Kaverne 30 eingefüllt werden.

In der Detaildarstellung von Fig. 2 erkennt man die Bohrung 5. In der Mitte zweigt eine Seitenbohrung 35 ab. Unterhalb der Seitenbohrung 25 ist ein Packer 36 angeordnet, von dem aus ein Rohr 37 zu einem oberhalb der Seitenbohrung 35 angeordneten Gas/Wasser-Trenner 38 führt. Der Gas/Wasser-Trenner 38 umfaßt eine nicht gezeigte Verpressungspumpe, die vorzugsweise über ein elektrisches Kabel 39 mit Energie versorgt wird.

Aus der Produktionsbohrung 4 gelangt das Gas/Wasser- Gemisch 40 aus der Lagerstätte über das Rohr 37 in den Gas/Wasser-Trenner 38. Das dort abgetrennte Wasser 41 wird über die Seitenbohrung 35 in eine Lagerstätte oder in eine zur Gasspeicherung verwendete Primärkaverne 17 beziehungsweise eine Sekundärkaverne 24 eingepreßt. Das getrocknete Gas 42 wird über ein weiteres Rohr 43 nach oben aus dem Gas/Wasser-Trenner 38 heraus zur Speicherung in eine Primärkaverne 17 oder direkt zutage gefördert. Mittels dieser Anordnung kann das geförderte Gas einerseits untertage getrocknet und andererseits das abgetrennte Lagerstättenwasser untertage entsorgt werden. Mit besonderem Vorteil kann das abgetrennte Lagerstättenwasser als Verdrängungsflüssigkeit 29 verwendet werden.

Fig. 3 erläutert ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erzeugung einer Kaverne 44 untertage, die dann als Primär- oder Sekundärkaverne verwendet werden kann. In die Bohrung 5 ist ein Arbeitsstrang 45 eingelassen, der ein flexibles Rohr 46 enthält. Der Arbeitsstrang 45 ragt in die Zweigbohrung 21, die zur Kaverne 44 führt. Am Ende der Zweigbohrung 21 ist der Arbeitsstrang 45 mittels einer Dichtung 47 gasdicht ausgeführt. Die Zweigbohrung 21 mündet in einen Salzstock, welcher durch Wasser ausgesolt wird. Das Wasser wird über das flexible Rohr 46 herangeführt. Das Salzwasser strömt über den Ringraum 48 zwischen dem flexiblen Rohr 46 und dem Arbeitsstrang 45 zutage. Während der Aussolung kann das Gas 49 aus der Lagerstätte über den Ringraum 50 zwischen der Bohrung 5 und dem Arbeitsstrang 45 gefördert werden. Dies ermöglicht die Errichtung der Kaverne 44 ohne Produktionseinbuße, so daß die Investitionen für die Produktionsbohrung während der Aussolung bereits zurückverdient werden können.

Nachdem die Kaverne 44 in der gewünschten Größe errichtet worden ist, wird das flexible Rohr 46 und der Arbeitsstrang 45 ausgebaut. Danach wird in die Zweigbohrung 21 ein Sicherheitsventil eingebaut. Wenn der Durchfluß für das Gas 49 durch die Bohrung 5 mittels eines Absperrventils verhindert wird, so wird das Gas 49 in die Kaverne 44 umgeleitet, die solange mit Gas gefüllt wird, bis der Druck in der Kaverne 44 gleich dem Druck des ausströmenden Gases 49 ist.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die im Detail beschriebenen Ausführungsformen, sondern umfaßt alle sinnvollen Kombinationen der in der vorangegangenen Beschreibung und den Patentansprüchen genannten Ausgestaltungen, sofern sie dem allgemeinen Erfindungsgedanken unterzuordnen sind, der darin besteht wesentliche Anordnungen und Verfahrensschritte für die Förderung, Speicherung, Verarbeitung oder Produktion von Kohlenwasserstoffen untertage vorzunehmen, wobei übertage im Wesentlichen kundengerechte, verkaufsfähige Rohstoffe anfallen, beispielsweise Erdgas, Schwefelsäure, Methanol oder elektrische Energie.

Bezugszeichenliste

1

erste Bohrstelle

2

Produktionsbohrung

3

Produktionsbohrung

4

Produktionsbohrung

5

Bohrung

6

Lagerstätte

7

8

9

10

Absperrventil

11

Absperrventil

12

Absperrventil

13

Sicherheitsventil

14

Sicherheitsventil

15

Sicherheitsventil

16

Salzstock

17

Primärkaverne

18

Kavernenbohrung

19

zweite Bohrstelle

20

Transferleitung

21

Zweigbohrung

22

dritte Bohrstelle

23

Bohrung

24

Sekundärkaverne

25

Verbindungsbohrung

26

Absperrventil

27

Sicherheitsventil

28

Tauchkreiselpumpe

29

Verdrängungsflüssigkeit

30

weitere Primärkaverne

31

Verbindungsbohrung

32

Absperrventil

33

Sicherheitsventil

34

Kreiselpumpe

35

Seitenbohrung

36

Packer

37

Rohr

38

Gas/Wasser-Trenner

39

elektrisches Kabel

40

Gas/Wasser-Gemisch

41

Wasser

42

getrocknetes Gas

43

Rohr

44

Kaverne

45

Arbeitsstrang

46

Rohr

47

Dichtung

48

Ringraum

49

Gas

50

Ringraum

Claims

1. Anordnung zur Förderung und Speicherung und/oder Verarbeitung und/oder Produktion von Kohlenwasserstoffen unter Tage, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Kaverne (17, 24, 30, 44) in einem Salzstock (16), einer Salzformation oder einem anderen speicherfähigen Horizont durch mindestens eine Bohrung (2, 3, 4, 5, 18, 21) mit mindestens einer Erdgas- und/oder Erdöllagerstätte (6) verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß eine von der Erdoberfläche ausgehende gemeinsame Bohrung (5) vorgesehen ist, die über eine weiterführende Produktionsbohrung (2, 3, 4) mit der Lagerstätte (6) verbunden ist, und daß von der Bohrung (5) eine Zweigbohrung (21) zur Kaverne (17, 44) abzweigt, die zur Verbindung der Kaverne (17, 44) mit der Lagerstätte (6) dient.

3. Anordnung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit einer Verdrängungsflüssigkeit (29) teilweise gefüllte Kavernen (17, 24) oder speicherfähige Formationen in verschiedenen Teufen angeordnet und mittels einer Verbindungsbohrung (25), die jeweils in den flüssigkeitsgefüllten unteren Kavernenbereich mündet miteinander verbunden sind, daß der oberhalb der Verdrängungsflüssigkeit (29) befindliche obere Kavernenbereich der höher gelegenen Sekundärkaverne (24) mittels einer Bohrung (23) mit der Erdoberfläche verbunden und die, vorzugsweise tiefer gelegene, Primärkaverne (17) mit der Lagerstätte (6) verbunden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Verbindungsbohrung (25) eine Flüssigkeitspumpe (28), vorzugsweise eine Tauchkreiselpumpe zur Förderung der Verdrängungsflüssigkeit (29) von der Primärkaverne (17) in die Sekundärkaverne (24) vorgesehen ist.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine höher gelegene Sekundärkaverne (24) oder speicherfähige Formation über mindestens zwei Verbindungsbohrungen (25, 31) mit mindestens zwei tiefer gelegenen Primärkavernen (17, 30) verbunden ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß die Sekundärkaverne (24) in Teufe von 700 m bis 1200 m und die Primärkaverne (17) in Teufe von 1700 m bis 2200 m angeordnet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß die Verdrängungsflüssigkeit (29) im wesentlichen aus Wasser besteht, in Salzstöcken (16) vorzugsweise aus einer gesättigten Salzlösung oder einer anderen geeigneten Flüssigkeit.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärkaverne (17) teilweise mit einer Schwefelwasserstoff aufnehmenden Flüssigkeit zur Untertageentschwefelung der in der Kaverne (17) gespeicherten Gase gefüllt ist.

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kaverne bei erhöhter Temperatur zur Reformierung von Methan in Wasserstoff vorgesehen ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß zumindest eine Brennstoffzelle zur direkten Umsetzung des gewonnenen Wasserstoffs in elektrische Energie vorgesehen ist.

11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß untertage eine Vorrichtung (38) zur Trocknung des Gases vorgesehen ist.

12. Verfahren zur Erzeugung einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufschluß einer tieferen Lagerstätte (6) Erdgas (49) über eine eingebrachte Produktionsbohrung (5) gefördert wird, daß gleichzeitig über dieselbe Bohrung (5) eine Zweigbohrung (21) in eine höher gelegene Salzformation oder Salzstock eingebracht und dort über diese Zweigbohrung (21) eine Kaverne (44) ausgespült wird, die nach ihrer Fertigstellung an die tiefer gelegene Lagerstätte (6) angeschlossen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß bei der Erschließung neuer Lagerstätten anfallender Abraum untertage in die Hohlräume ausgebeuteter Lagerstätten eingefüllt wird.

14. Verfahren zur Förderung und Speicherung und/oder Verarbeitung und/oder Produktion von Kohlenwasserstoffen untertage, insbesondere zum Betrieb einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß Erdgas aus einer tiefer gelegenen Lagerstätte (6) mit relativ geringer Förderleistung selbsttätig über mindestens eine Produktionsbohrung (2, 3, 4, 5) in mindestens eine höher gelegene Kaverne (17) eines Salzstocks (16) oder eines anderen speicherfähigen Horizonts gefördert und dort zwischengespeichert wird und daß das Erdgas bei Bedarf aus der Kaverne (17) mit relativ hoher Förderleistung selbsttätig über mindestens eine Entnahmebohrung (18, 21, 5) zur Erdoberfläche gefördert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch ge kennzeichnet, daß das Lagerstättenwasser (41) untertage abgetrennt und in eine aufnahmefähige Formation eingepreßt oder in eine Kaverne (17, 24, 30) eingelagert wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungsflüssigkeit (29) für eine Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7 zumindest teilweise aus untertage abgetrenntem Lagerstättenwasser (41) gewonnen wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die gesättigte Salzlösung der Anordnung nach Anspruch 7 durch Ausspülen von Salz aus dem Salzstock (16) gewonnen wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das geförderte Gas (40) untertage getrocknet wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das geförderte Gas untertage mittels einer regenerierbaren Waschflüssigkeit entschwefelt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch ge kennzeichnet, daß die verbrauchte Waschflüssigkeit untertage in einer separaten Kaverne endgültig deponiert wird.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungsflüssigkeit (29) in der Primärkaverne (17) als Waschflüssigkeit verwendet wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß untertage bei erhöhter Temperatur durch Reformierung von Methan Wasserstoff gewonnen wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch ge kennzeichnet, daß aus dem Wasserstoff untertage elektrische Energie gewonnen wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die gasgefüllte Kaverne (17) als chemischer Reaktor zur Erzeugung organischer Flüssigkeiten untertage verwendet wird.

25. Verwendung von mindestens einer Kaverne (17, 44) in einem Salzstock (16) oder einem anderen speicherfähigen Horizont, wobei die Kaverne (17, 44) durch mindestens eine Bohrung (18, 5, 21, 2, 3, 4) mit mindestens einer Erdgas- und/oder Erdöllagerstätte (6) verbunden ist, zur Speicherung und/oder Verarbeitung und/oder Produktion von Kohlenwasserstoffen.