DE2126823A1

DE2126823A1 - Verfahren zur Speicherung von in Kohlenwasserstoffen löslichen Gasen

Info

Publication number: DE2126823A1
Application number: DE19712126823
Authority: DE
Inventors: Gerhard 2080 Pinneberg P Kühne
Original assignee: Edeleanu GmbH
Current assignee: Edeleanu GmbH
Priority date: 1971-05-29
Filing date: 1971-05-29
Publication date: 1972-12-07
Also published as: NL7207069A; FR2143677A1; FR2143677B1; GB1393994A; DE2126823B2; DE2126823C3; US3807181A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Speicherung von Gasen durch Einpressen dieser Gase _w ,^ onlenwasserstoffe enthalten, in denen diese Gase löslich sind.

In unterirdischen Hohlräumen werden sowohl Gase und Flüssiggase für die Spitzenbedarfsdeckung als auch Kohlenwasserstoffe, insbesondere Rohöle sowie Mitteldestillate und leichtere Kohlenwasserstoffe für die Bevorratung gespeichert, Die Speicherung und die Entnahme von Gasen, vor allem von Erdgasen, aus den Speichern erfolgt durch Kompression und Expansion des Inhalts der "trockenen" Kavernen, wobei wegen der erforderlichen Standfestigkeit Mindest-

j-T · , . . -, -, ,beschränkten

drucke nicht unter- und wegen der/Pestigkeit des Gebirges gegen Aufreißen Höchstdrücke nicht überschritten werden dürfen. Beide sind von der gegebenen Teufe abhängig.

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Als Folge der plastischen Eigenschaften der Salzformationen hat ein Hohlraum, insbesondere eine Salzkaverne, um so mehr das Bestreben zu schrumpfen, je geringer der von seinem Inhalt auf die Gebirgswandungen ausgeübte Gegendruck ist. , Die Dauer der Konvergenz, also die Lebensdauer, ist somit·

von dem Verhältnis des Innendruckes zum Gebirgsdruck abrietst eren. hängig. Dabei wirkt sich, die- Sehwankungsbreite des/nacnteilig aus, indem die Schrumpfungsschübe während einer teilweisen Entlastung größere .Werte annehmen. Dieser Vorgang verläuft träge, v/eil nach einer Wdsäeranhebung des Innendruckes dieser Bewegungsimpuls nicht sofort verkleinert wird, sondern erst über einen längeren Zeitraum abklingt.

Diesen die Konvergenz beschleunigenden Tendenzen unterliegt die ständig mit einer Flüssigkeit gefüllte Kaverne in wesentlich geringerem Maße. Die .Schrumpfung läßt sich sogar praktisch völlig unterbinden, wenn der Druck der die Kaverne ausfüllenden Flüssigkeit bis zur Größenordnung des Ge- · birgsdruckes ansteigt. Dazu kommt es automatisch, wenn die •mit Flüssigkeit gefüllte Kaverne mittels der am Kopf des Bo-hrloches befindlichen Absperreinrichtungen gegen Flüssigkeitsaustritt abgesperrt wird. Der Kaverneninnendruck, durch eine Eestschrumpfung hervorgerufen, nähert sich asymptotisch dem Gebirgsdruck. ..-.-- '

Methan löst sich leicfcfc in höheren Kohlenwasserstoffen, wobei die Löslichkeit von der Temperatur und von dein Druck abhängig ist, und es ist bereits vorgeschlagen worden. Erdgas in tiefgekühltem flüssigen Propan zu speichern. Dieses Verfahren erfordert aber·, soll es praktische Bedeutung erlangen, wegen der erforderlichen Wärmeisolierung einen hohen Kostenaufwand für die Inve-stition und beträchtliche Betriebskosten für die ständige Aufrechterhaltung der tiefen Temperatur im Behälter. Auch wird mit diesem Verfahren der Zweck verfolgt, Erdgas und Propan bzw. Butan evtl. unter

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Zumischung von Luft in die für den Verbraucher geeignete !Brennqualität zu verwandeln und darzubieten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein wirtschaftliches Verfahren zur Untertagespeicheruiig von in Kohlenwasserstoffen löslichen Gasen, insbesondere Methan und methanreichen Gasen, bevorzugt Erdgas, in einem beständigen, sich praktisch nicht deformierenden Speicherraum zu schaffen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Speicherung von in Kohlenwasserstoffen löslichen Gasen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß diese Gase in Untertagespeicher, insbesondere in Salzkaveriien, eingepreßt werden, die flüssige Kohlenwasserstoffe enthalten. Bevorzugt werden Methan und methanreiche Gase, insbesondere Erdgas, in unterirdische Hohlräume eingepreßt, die Rohöl oder Mitteldestillate bzw. leichtere Ölfraktionen enthalten.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der zusätzlichen Nutzbarmachung der in großer Zahl zur Zeit entstehenden großräumigen Untertagespeicher in Salzlagerstätten zur Absorption entsprechend großer Erdgasmengen.

Dieser Vorteil liegt insbesondere in der Einsparung der sonst erforderlichen kostspieligen Großraumbehälter und der Nutzung vorhandener Kaverneneinrichtungeii bei geringfügiger Ausweitung der Kavernenvolumina, sowie in der praktischen Ausschaltung der Verkleinerung des Kavernenraumes durch natürliche Schrumpfung.

Die hier in Frage kommenden Speicher enthalten insbesondere Rohöl, das unter-Normalbedingungen gasfrei· ist, oder dessen

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gasfreie Raffinate, ζ. B. Gasöl. Zwar wird beispielsweise Methan bei niedrigeren Temperaturen leichter absorbiert als bei Temperaturen, die den gegebenen Lagerstättentemperaturen entsprechen, jedoch stehen diese Flüssigkeiten durch das Gewicht der bis zutage reichenden Salzwassersäule .unter einem hohen Druck, z. B. bei 1000 m Teufe unter 120 at.-Die Löslichkeit steigt mit dem Druck direkt proportional. Sie beträgt für Methan in Gasöl etwa 40 Nur Gas/nr⁵ GasÖl bei 35° C und 120 at. Das bedeutet, daß 200.000 m^ Gasöl 8 Mio Nm*Gas absorbieren, wobei das Gesamtvolumen nur geringfügig ansteigt. Durch Druckanhebung in der Kaverne -sie läßt sich bei 1000 m Teufe bis etwa 200 at treiben- sind etwa bis zu 14- Mio Nnr Gas speicherbar. ·

Dieses Gas läßt sich in beliebigen Zyklen durch Entspannung praktisch restlos, d. tu' ohne den Verbleib von Kissengas im Speicher, zurückgewinnen. Zur restlosen Rückgewinnung wird eine dementsprechende Menge Flüssigkeitsgemisch dem Speicher entnommen und in einer Abscheideanlage auf nahezu atmosphärischen Druck entspannt. Das Gas kann ohiie weitere Nachbehandlung über eine Niederdruckkoiapressoranlage dem Verbrauch wieder zugeführt werden, während das Speicherprodukt, z. 'B. Gasöl, in die Kaverne zurückgepumpt wird. · 0^;:

Umgekehrt wird für die Speicherung von Gas dieses über einen Hochdruckkompressor in den unteren Teil der Kaverne gepreßt. Es löst sich beim Aufsteigen in der den Kaverneninhalt darstellenden Flüssigkeit. Die damit verbundene Volumenvergrößerung" ' ·

wird über die Salzwasserleitung in herkömmlicher Weise ausgeglichen.

Der Speicher- und Entnahmeνorgang gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird im Folgenden anhand der beigefügten

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Zeichnung beispielsweise beschrieben:

Gas wird durch die Leitung 1 über einen Hochdruckkompressor 2 in den Ringraum 3 des bis in den unteren Teil der Kaverne 4 reichenden Rohrstranges 5, den dieser mit dem innersten konzentrisch angeordneten Rohr 6 bildet, eingepreßt. Die Kaverne '4- ist im wesentlichen mit Rohöl gefüllt; nur der unterste Teil, in den das Rohr 6 hineintaucht,/mit Salzwasser, das mit dem Öl nicht mischbar und spezifisch schwerer als dieses ist, gefüllt.

Beim Aufsteigen des.eingepreßten Gases in der ölfüllung der Kaverne wird dieses vom öl absorbiert, ein Vorgang, der bis zur Sättigung fortgesetzt werden kann.

Entsprechend den stetig mit der Teufe sich verändernden Druckzuständen in der Kaverne und der ihr zugeordneten Bohrung 8' wird sich an deren oberem Ende, der Stelle des geringsten Druckes, bei 9 eine Gaskappe ausbilden, die im Bedarfsfalle, d. h. wenn das Gas aus dem Speicher wieder entnommen werden soll, über.einen Abscheider 10 abgelassen werden kann. Das den Abscheider verlassende trockene Gas wird alsdann mittels eines Niederdruckkompressors 11 wieder dem Gasnetz über die Leitung 1 zugeführt. Das im Abscheider 10 sich vom Gas trennende Öl wird mittels der Pumpe 12 wieder in den Ringraum 3 und somit in den unteren Teil der Kaverne zurückgeführt.

Bei der Absorption des Gases wird sich das Volumen des ölinhaltes .4- um einen geringfügigen Betrag vergrößern. Zum Ausgleich dient das bis in das Salzwasser 7 tauchende Rohr 6, das den Volumenüberschuß in Form von Salzwasser über eine Rohrleitung 13 einem nicht dargestellten Salzwasserbehälter zuführt und bei Volumensminderung im Falle einer Gasentnahme aus der Kaverne wieder in diese zurück-

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leitet. Durch das Gewicht dieser Salzwassersäule in dem . Rohr strang 6, der vom Bohrlochskopf 14- bis in den untersten, das Salzwasser enthaltenden Teil der Kaverne reicht, wird der für die Speicherung des Gases durch Lösung im Öl erforderliche Druckaustand hervorgerufen. Der Volumenausgleich ist nicht erforderlich, wenn ei" durch die ■ ■ .. Kompressibilität der in der Kaverne enthaltenen !Flüssigkeiten in Form eines Druckanstiegs ohne ein Aufreißen der Kavernenwandungen aufgefangen werden kann, was von der Teufenlage der Kaverne, also den geologischen Bedingungen, abhängig ist.

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Claims

E 71 002 Patentansprüche

1. Verfahren zur Speicherung von in Kohlenwasserst of fen löslichen Gasen, dadurch gekennzeichnet , daß diese Gase in untertage in Hohlräuiagigespeicherten flüssigen Kohlenwasserstoffen gelöst werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e ~

k en η ζ ei c h η. e t , daß diese Gase in flüssige Kohlenwasserstoffe eingepreßt werden, die in Salzkavernen gespeichert sind.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß Methan oder methanreiche Gase, insbesondere Erdgas, in iinterirdische Hohlräume eingepreßt werden, die Erdöl oder Erdölraffinate enthalten.

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