DE2621142A1

DE2621142A1 - Underground cavity blanket medium interface depth indicator - with capacitance probe lowered inside plastic leaching pipes

Info

Publication number: DE2621142A1
Application number: DE19762621142
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Greiner
Original assignee: KAVERNEN BAU BETRIEBS GmbH
Current assignee: KAVERNEN BAU BETRIEBS GmbH
Priority date: 1976-05-13
Filing date: 1976-05-13
Publication date: 1977-11-17
Also published as: DE2621142C3; DE2621142B2

Abstract

The depth of the interface between a blanket medium and brine is measured during mfr. of underground cavities in rock salt strata for the storage of oil, gas or nuclear waste by a probe. The concentric pipes are made of a plastic material in the proposed cavity section and the probe is lowered down inside them on a depth measuring cable. The probe responds to capacitance changes caused by the change of the dielectric constant when passing the interface between blanket medium and brine. This produces exact continuous readings of the depth of the interface. The instrumentation and expenses for the measurement re much less than is required for gamma/gamma, ultrasonic reflections, radioactive tracer system or for systems which require extn. of the string of pipes.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Procedure and device for determining the

Teufe des Trennspiegels Blanketmedium-Salzsole bei der Herstellung von Kavernen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Teufe des Trennspiegels Blanketmedium-Salzsole bei der Herstellung von Kavernen bei Verwendung von Rohrtouren, die sich in die Kaverne erstrecken, durch Abtasten des Trennspiegels mit einer Sonde, die in die zum Solen dienenden Rohrtouren an einem Meßkabel herabgelassen wird, dessen bis zum Trennspiegel herabgelassene Länge gemessen wird. Depth of the blanket medium salt brine separating mirror during manufacture of caverns The invention relates to a method for determining the depth of the separating mirror Blanketmedium brine in the creation of caverns when using pipe tours, which extend into the cavern, by scanning the separating mirror with a probe, which is lowered into the pipes used for brine on a measuring cable, whose length lowered to the separating mirror is measured.

Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Bestimmung der Teufe des Trennspiegels Blanketmedium-Salzsole bei der Herstellung von Kavernen bei Verwendung von Rohrtouren, die sich in die Kaverne erstrecken,mittels einer den Trennspiegel abtastenden Sonde, die in die zum Solen dienenden Rohrtouren an einem Meßkabel herabgelassen wird, dessen bis zum Trennspiegel herabgelassene Länge der zu messenden Teufe entspricht. The invention also relates to a device for determining the Depth of the blanket medium salt brine separating mirror in the construction of caverns when using pipe tours that extend into the cavern by means of a the probe scanning the separating mirror, which is inserted into the Solen serving Pipe tours is lowered on a measuring cable, its lowered to the separating mirror Length corresponds to the depth to be measured.

In den letzten Jahren hat die Herstellung von Salzkavernen große Bedeutung erlangt. Die Kavernen dienen der Einlagerung von geeigneten Gütern, beispielsweise Gas, Erdöl, Flüssiggas - auch Atommüll. In recent years, the manufacture of salt caverns has grown tremendously Gained importance. The caverns are used to store suitable goods, for example Gas, oil, liquid gas - including nuclear waste.

Die Salzkavernen werden bekanntlich durch Aussolen um eine Bohrung herum geschaffen, In die bis ins Salz hinein verrohrte Bohrung werden zwei Rohrtouren eingehängt, zuerst ein Schutzrohr, darin konzentrisch und tiefer endend ein Spülrohr. Diese beiden Rohrtouren ermöglichen die Führung des Wasser- und Solestromes. Das Frischwasser tritt durch das Spülrohr in den unteren Teil der Kaverne ein, salzt sich dort auf und tritt durch den Ringraum zwischen dem Schutzrohr und dem Spülrohr im oberen Teil der Kaverne wieder aus. Die umgekehrte Zirkulationsrichtung, die sogenannte inverse, ist ebenso möglich. As is well known, the salt caverns are created by soling a borehole created around, Two pipe tours are made into the bore, which is cased down to the salt hooked in, first a protective tube, in it a flushing tube that ends concentrically and deeper. These two pipe tours enable the water and brine flow to be guided. That Fresh water enters the lower part of the cavern through the flushing pipe, it adds salt occurs there and passes through the annular space between the protective tube and the flushing tube in the upper part of the cavern. The reverse direction of circulation, the so-called inverse, is also possible.

Der Spülprozeß wird nach oben durch ein Schutz-oder Blanketmedium begrenzt. Als Blanketmedium sind beispielsweise Rohöl, Heizöl, Flüssiggas oder Leichtbenzin verwendbar. The flushing process is carried out upwards by a protective or blanket medium limited. The blanket medium are, for example, crude oil, heating oil, liquid gas or light petrol usable.

Nun erfordern soltechnische und betriebstechnische Gründe bei der Herstellung einer Salzkaverne eine kontinuierliche genaue Kenntnis der Teufe des Blanketspiegels. Das Blanketmedium dient zur Begrenzung des Solprozesses nach oben. Durch eine gezielte Blanketspiegel-Teufenveränderung kann die Kavernenform gesteuert werden und eine den Festigkeitsanforderungen entsprechende Kavernendachausbildung erreicht werden. Now, technical and operational reasons require the Making a salt cavern a continuous accurate knowledge of the depth of the Blanket mirror. The blanket medium serves to limit the brine process upwards. The shape of the cavern can be controlled by means of a targeted change in the depth of the blanket level and a cavern roof design that corresponds to the strength requirements can be achieved.

Den Trennspiegel kann man feststellen, wenn die Trennfläche zwischen Blanketmedium und Sole direkt zugänglich ist. Derartige direkte Messungen sind jedoch in künstlichen unterirdischen Kavernen während des Solebetriebes nicht möglich, da die Verbindung nach über Tage nur durch mehrere, ineinander angeordnete Rohrtouren hergestellt wird, von denen die beiden inneren stets mit dem Frischwasser und dem Solemedium gefüllt sind. Die Abstände zwischen dem Schutzrohr und der Bohrungswandung sind gering, und außerdem bewegen sich die abgehängten Rohre in der Bohrung, so daß sich die Abstände auch noch zeitlich und örtlich ändern, so daß ein Absenken einer Sonde im Raum zwischen der Bohrungswandung und dem Schutzrohr nicht möglich ist. Die Trennfläche zwischen den beiden Medien ist also nicht unmittelbar zugänglich. The separating mirror can be determined when the separating surface is between Blanket medium and brine is directly accessible. However, such direct measurements are not possible in artificial underground caverns during brine operation, because the connection after days is only possible through several pipe tours arranged one inside the other is made, of which the two inner ones always with the fresh water and the Brine are filled. The distances between the protective tube and the wall of the bore are small, and in addition, the suspended pipes move in the bore, so that the intervals are also temporally and change locally, so that a lowering of a probe in the space between the bore wall and the protective tube not possible. The interface between the two media is therefore not direct accessible.

Es ist bekannt, den Blanketspiegel dadurch zu messen, daß der Solprozeß unterbrochen, die Rohrtouren hochgezogen und eine Sonde im Bohrloch herabgelassen wird. Dieses Meßverfahren hat aber den großen Nachteil, daß der Solprozeß häufig für relativ lange Zeitabschnitte unterbrochen werden muß, was den Solvorgang beträchtlich verlängert, und daß lange Solezeiten vorhanden sind, in denen keine Überwachung des Blanketspiegels erfolgt. Wenn gerade zu dieser Zeit Störungen oder Fehler auftreten, besteht die Gefahr, daß die Teufenanhebung des Blanketspiegels zu spät festgestellt wird. It is known to measure the blanket level in that the sol process interrupted, the pipes pulled up and a probe lowered into the borehole will. However, this measuring method has the major disadvantage that the sol process is frequent has to be interrupted for relatively long periods of time, which considerably reduces the soling process extended, and that there are long brine times in which there is no monitoring of the blanket mirror takes place. If malfunctions or errors occur at this time, there is a risk that the increase in the depth of the blanket level will be determined too late will.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, die zeitlichen Abstände zwischen den einzelnen Messungen dadurch zu verkürzen, daß die Rohrtouren in der Bohrung belassen werden und in das innere Rohr eine Sonde zur Bestimmung des Blanketspiegels herabgelassen wird. Es ist dann nur noch notwendig, den Solprozeß während der Messung zu unte-rbrechen. Man spart also die Zeit für das Herausziehen und Wiedereinhängen der Rohrtouren ein. It has already been suggested that the time intervals between to shorten the individual measurements by the fact that the pipe tours in the borehole and a probe for determining the blanket level in the inner tube is lowered. It is then only necessary to start the sol process during the measurement to interrupt. So you save the time for pulling out and re-hanging of the tube tours.

Hierzu ist es bekannt, das sogenannte "radioaktive Tracer-Verfahren" zur Bestimmung der Teufe des Blanketspiegels zu verwenden. Bei diesem Verfahren wird das Blanketmedium mit einem geeigneten radioaktiven Tracer markiert und mit einer Meßsonde die Gamma-Aktivität längs des Bohrloches durch die innere Sole-Rohrtour verfolgt. Am Trennspiegel Blanketmedium-Salzsole tritt eine Aktivitätsänderung auf, die gemessen wird und aus der auf die Teufe des Trennspiegels geschlossen werden kann. Bei der Wahl der Markierungsstoffe muß darauf geachtet werden, daß sich durch deren Eingabe keine chemischen Reaktionen im Blanketmedium ereignen. Ferner dürfen die verwendeten Markierungsstoffe von den soletechnischen Einrichtungen und vom Salzgebirge nicht absorbiert werden. For this purpose it is known to use the so-called "radioactive tracer process" to be used to determine the depth of the blanket level. In this procedure the blanket medium is marked with a suitable radioactive tracer and marked with a measuring probe the gamma activity along the borehole through the inner brine pipe tour tracked. A change in activity occurs at the blanket medium salt brine separating mirror, which is measured and from which conclusions can be drawn about the depth of the separating mirror can. When choosing the marking materials, care must be taken to ensure that the whose input no chemical reactions occur in the blanket medium. Also allowed the marking materials used by the brine facilities and by Salt mountains are not absorbed.

Schließlich müssen diese Stoffe, um eine genaue Markierung zu ermöglichen, ein spezifisches Gewicht haben, das zwischen dem des Blanketmediums und der Salzsole liegt, oder müssen sich die Markierungsstoffe im Blanketmedium lösen. Es muß also eine sehr sorgfältige Auswahl der verwendeten Markierungsstoffe getroffen werden. Es sind ferner aufwendige Maßnahmen zum Strahlenschutz notwendig. Bei der Verwendung radioaktiver Markierungsstoffe sind spezielle Auflagen zu erfüllen, die sich aus der Strahlenschutzverordnung sowie den anerkannten internationalen Empfehlungen und Grundnormen ergeben. Da zur Zeit radioaktive Markierungsstoffe nur dann eingesetzt werden können, wenn sie recht kurze Halbwertzeiten aufweisen, wird es notwendig, das Blanketmedium immer wieder von neuem zu markieren. Es ergibt sich also betriebstechnisch und kostenmäßig ein erheblicher Aufwand.After all, in order to enable precise marking, these substances must have a specific gravity that is between that of the blanket medium and the brine or the marking substances must loosen in the blanket medium. So it must a very careful selection of the marking substances used must be made. Complex radiation protection measures are also necessary. When using radioactive markers have to fulfill special requirements, which result from the Radiation Protection Ordinance and the recognized international recommendations and basic norms. There for Time radioactive tracers can only be used if they have very short half-lives, it becomes necessary to mark the blanket medium again and again. It results So there is a considerable expense in terms of operational technology and costs.

Ein weiteres bekanntes Verfahren betrifft die Ultraschall-Reflexionsmessung. Die Trennflächenbestimmung erfolgt hierbei aufgrund einer echometrischen Ultraschallmessung, ausgehend von einem festen Punkt der Kaverne. Another known method relates to ultrasonic reflectance measurement. The interface is determined on the basis of an echometric ultrasonic measurement, starting from a fixed point in the cavern.

Ein Ultraschallsignal läuft durch ein akustisch bekanntes homogenes Medium, hier Sole. Trifft das Signal auf ein Medium mit anderem akustischen Verhalten, z.B. öl, so wird das Signal in Abhängigkeit von der Größe der akustischen Wellenwiderstandsänderung völlig, teilweise oder kaum reflektiert. Das reflektierte Signal wird empfangen und die Zeitdauer vom Senden des Impulses bis zum Empfangen des Echos wird einem Teufenmaßstab zugeordnet. Das Ultraschallmeßgerät wird in Form einer Sonde in die innere Rohrtour eingebracht, an dessen unterem Ende die Sonde fixiert werden muß. Die Stromversorgung und Meßwertübertragung erfolgt über ein Kabel zum Kavernenkopf, wo ein Teufenanzeigegerät fest installiert werden kann. Die Genauigkeit der Ultraschallmessung ist sehr von der Homogenität des Mediums, in dem gemessen wird, abhängig. Da die Sole im Kavernenbereich größere Dichteschwankungen aufweist, verändert sich auch das akustische Verhalten des Mediums. Die Meßfehler sind entsprechend groß. Befindet sich der Blanketspiegel im Ringraum zwischen der Bohrungsverrohrung und der Wandung der nächstinneren Rohrtour, so ist er von der Kaverne aus nicht mehr feststellbar. Die Verengung am Kavernendach stellt eine sehr starke Widerstandsänderung dar, so daß hier der größte Teil der Ultraschallenergie reflektiert wird. Die Reflexion am Trennspiegel ist dann so gering, daß sie vom Empfänger nicht mehr ausgewertet werden kann.An ultrasonic signal runs through an acoustically known homogeneous one Medium, here brine. If the signal encounters a medium with a different acoustic behavior, e.g. oil, the signal is dependent on the size of the acoustic wave resistance change fully, partially or hardly reflected. The reflected signal is received and the time from sending the pulse to receiving the echo becomes one Assigned depth scale. The ultrasonic measuring device is in the form of a probe into the Inner tube tour introduced, at the lower end of which the probe must be fixed. The power supply and measured values are transmitted via a cable to the head of the cavern, where a depth indicator can be permanently installed. The accuracy of the ultrasonic measurement is very dependent on the homogeneity of the medium in which the measurement is made. Since the Brine in the cavern area has greater density fluctuations, also changes the acoustic behavior of the medium. The measurement errors are correspondingly large. Located the blanket level is in the annular space between the bore tubing and the wall the next inner pipe tour, it can no longer be determined from the cavern. The narrowing on the cavern roof represents a very strong change in resistance, see above that here most of the ultrasonic energy is reflected. The reflection at the separating mirror is then so small that it is no longer evaluated by the receiver can be.

Es ist ferner bekannt, Blanketspiegel-Teufenbestimmungen mittels Differenzdruckmessungen in den einzelnen Rohrsträngen durchzuführen. Das Verfahren ist jedoch sehr ungenau, weil die Reibungsdruckverluste in den Rohrsträngen nur näherungsweise ermittelt werden können. It is also known to use blanket mirror depth determinations Carry out differential pressure measurements in the individual pipe strings. The procedure however, is very inaccurate because the frictional pressure losses in the pipe strings only can be approximately determined.

Ein weiteres bekanntes Meßverfahren ist das sogenannte Gamma-Gamma-Meßverfahren, bei dem es sich um ein Strahlungsmeßverfahren handelt. Es wird zur Bestimmung der Teufe eine Sonde in die innere Rohrtour herabgelassen, die eine Strahlungsquelle für Gammastrahlen enthält und ferner einen Detektor. Die Sonde ist so klein herstellbar, daß der Solprozeß während der Messung nicht unterbrochen zu werden braucht. Der gegen die Strahlungsquelle abgeschirmte Detektor mißt die Stärke der diffus reflektierten Gammastrahlen. Die Stärke der Strahlung ist eine Funktion der Dichte der durchstrahlten Materie. Da die Dichte zwischen Blanketmedium und Salzsole unterschiedlich ist, kann also über diese Strahlungsreflexionsmessung die Lage der Grenzfläche erhalten werden. Bei den üblichen bei der Herstellung von Kavernen verwendeten Bohrungsdurchmessern ist nun die Schichtdicke des Blanketmediums bzw. der Solschicht zwischen dbr Sole-Rohrtour und dem Bohrloch zu gering, um mit dem Gammameßverfahren eine unterschiedliche Massenbelegung, Blanket oder Sole, aus der inneren Rohrtour heraus feststellen zu können. Dies ist aber gerade in der Anfangsphase des Solbetriebes besonders wichtig, um eventuelle Undichtigkeiten und ein Weglaufen des Blanketspiegels sofort erkennen zu können. Außerdem kann aus praktischen und wirtschaftlichen Gründen nicht kontinuierlich während der gesamten Solzeit gemessen werden, weil jede einzelne Messung auf Bestellung durch Spezialfirmen ausgeführt werden muß und überdies sehr kostspielig ist. Another known measuring method is the so-called gamma-gamma measuring method, which is a radiation measurement method. It is used to determine the Lower a probe into the inner tube that contains a radiation source for gamma rays and further includes a detector. The probe can be made so small, that the sol process does not need to be interrupted during the measurement. Of the The detector shielded from the radiation source measures the strength of the diffusely reflected Gamma rays. The strength of the radiation is a function of the density of the matter penetrated. Since the density is different between blanket medium and brine, so can The position of the interface can be obtained via this radiation reflection measurement. With the usual bore diameters used in the production of caverns is now the layer thickness of the blanket medium or the sol layer between the brine pipe tour and the borehole is too small to allow for a different mass occupancy with the gamma measurement method, Blanket or sole, to be able to determine from the inner pipe tour. This is but especially in the initial phase of brine operation, it is particularly important to avoid any To be able to recognize leaks and a running away of the blanket mirror immediately. In addition, for practical and economic reasons, it cannot be continuous be measured during the entire Solzeit, because every single measurement is made to order has to be carried out by specialist companies and is, moreover, very expensive.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren und eine Einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, durch die die Nachteile der bekannten Verfahren und Einrichtungen vermieden werden und mit denen insbesondere kontinuierlich genaue Messungen der Teufe des Blanketspiegels mit geringem meßtechnischen und kostenmäßigen Aufwand während des Solbetriebes durchführbar sind. The object of the present invention is therefore to provide a Specify a method and a facility of the type mentioned above, through which the Disadvantages of the known methods and devices are avoided and with which in particular, continuously accurate measurements of the depth of the blanket level with little Metrological and cost-related effort can be carried out during the brine operation.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß für die Rohrtouren wenigstens im Bereich der Kaverne Kunststoffrohre verwendet werden und daß mit der Sonde durch Kapazitätsmessungen die Änderung der- Dielektrizitätskonstanten beim Passieren der Trennebene zwischen dem Blanketmedium und der Salzsole durch die Rohrwandungen hindurch gemessen wird. This task is performed in a method of the type mentioned at the beginning solved in that for the Pipe tours at least in the area of Cavern plastic pipes are used and that with the probe through capacitance measurements the change in the dielectric constant when passing the parting line between the blanket medium and the brine is measured through the pipe walls.

Die Erfindung nutzt die Erkenntnis aus, daß die beiden Medien Blanketmedium und Salzsole unterschiedliche Dielektrizitätskonstanten besitzen und daß beim Passieren der Trennebene zwischen beiden Medien eine Änderung der Dielektrizitätskonstanten auftritt, Diese Änderung ist durch geeignete Kapazitätsmessungen feststellbar und kann somit zur Bestimmung der Teufe des Trennspiegels zwischen Blanketmedium und Salzsole herangezogen werden. The invention uses the knowledge that the two media blanket medium and brine have different dielectric constants and that when passing the separation plane between the two media a change in the dielectric constant occurs, This change can be determined by means of suitable capacitance measurements and can thus be used to determine the depth of the separating level between blanket medium and Brine can be used.

Gemäß der Erfindung wird eine Sonde über eine Schleuse in die innere Rohrtour herabgelassen, die:laufend die Kapazität mißt, die wesentlich von den dielektrischen Eigenschaften des die Sonde umgebenden Mediums abhängt. Die Form und/oder Größe der Sonde ist dabei so gewählt, daß der Solprozeß nicht unterbrochen zu werden braucht, d.h. According to the invention, a probe is via a lock into the interior Tube tour lowered, which: continuously measures the capacitance, which is essentially different from the dielectric Properties of the medium surrounding the probe depends. The shape and / or size the probe is chosen so that the brine process does not need to be interrupted, i.e.

daß die Strömung in der inneren Rohrtour nicht oder nur unwesentlich behindert wird. Damit die Meßsonde nicht von den die Sonde umgebenden Rohrtouren vom Blanketmedium abgeschirmt wird, sind die Rohrtouren, wenigstens im Kavernenbereich, Kunststoffrohre, und zwar zweckmäßig glasfaserverstärkte Kunstharzrohre wegen der großen Festigkeit.that the flow in the inner pipe tour is not or only insignificantly is hindered. So that the measuring probe does not come from the pipe tours surrounding the probe is shielded by the blanket medium, the pipe tours, at least in the cavern area, Plastic pipes, expediently glass fiber reinforced synthetic resin pipes because of the great strength.

Die Sonde wird über ein Meßkabel herabgelassen, dessen sich abwickelnde Länge über ein Teufenmeßgerät läuft und ständig gemessen wird. Beim Passieren der Trennebene zwischen Blanketmedium und Salzsole ändert sich die Kapazität aufgrund der Änderung der dielektrischen Eigenschaften des Umgebungsmediums im Bereich der Trennebene.The probe is lowered over a measuring cable, its unwinding Length runs over a depth measuring device and is constantly measured. When passing the The separation plane between the blanket medium and the brine changes due to the capacity the change in the dielectric properties of the surrounding medium in the area of Parting plane.

Diese Kapazitätsänderung wird registriert und die entsprechende abgeleitete elektrische Meßgröße, beispielsweise in Form einer Spannung, kann dazu verwendet werden, die jeweilige Teufe am Teufenmeßgerät zu markieren.This change in capacity is registered and the corresponding derived electrical measured variable, for example in the form of a voltage, can be used for this purpose mark the respective depth on the depth measuring device.

zweckmäßig wird die Kapazität zwischen zwei nichtleitend miteinander verbundenen, im Abstand zueinander angeordneten Elektroden gemessen, die über den Blanketmedium-Salzsole-Trennspiegel hinwegbewegt werden. Die Elektroden können dabei sowohl übereinander oder nebeneinander angeordnet sein, wobei allerdings die Anordnung übereinander wegen des größeren elektrischen Streufeldes und der dadurch bedingten größeren Empfindlichkeit der Meßeinrichtung vorzuziehen ist. the capacitance between two is expediently non-conductive with one another connected, spaced electrodes measured over the Blanket medium-brine separating mirror are moved away. The electrodes can thereby be arranged both one above the other or next to one another, although the arrangement one above the other because of the larger electrical stray field and the resulting greater sensitivity of the measuring device is preferable.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit geringem Aufwand durchführbar, weil Kapazitätsmessungen meßtechnisch einfach sind, so daß auch kontinuierliche Messungen, d.h. ohne Herausziehen der Rohrtouren und während des Solbetriebes, ohne großen Aufwand möglich sind. Besondere Maßnahmen, wie Strahlenschutzmaßnahmen o.ä., wie bei bekannten Verfahren, sind nicht notwendig. Zweckmäßig sind die Kunststoffrohre aus Festigkeitsgründen glasfaserverstärkte Kunstharzrohre, wobei aus Kostengründen für die außerhalb der Kaverne liegenden Rohrtouren Stahlrohre verwendet werden. The method according to the invention can be carried out with little effort, because capacitance measurements are technically simple, so that they are also continuous Measurements, i.e. without pulling out the pipe runs and during brine operation, without great effort are possible. Special measures, such as radiation protection measures or similar, as with known methods, are not necessary. Are expedient the Plastic pipes for reasons of strength glass fiber reinforced synthetic resin pipes, whereby for cost reasons for the pipe tours of steel pipes outside the cavern be used.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Sonde zwei im Abstand zueinander angeordnete Elektroden aufweist, die an ein Meßgerät zur Messung der Kapazität zwischen den Elektroden angeschlossen sind. Um die Sonde nicht vom Blanketmedium abzuschirmen, müssen die Rohrtouren wenigstens im Bereich der Kaverne, in dem gemessen werden soll, aus einem nichtleitenden Material, vorzugsweise Kunststoff, bestehen. The object on which the invention is based is achieved in a device of the type mentioned at the outset in that the two probes are spaced apart from one another has arranged electrodes, which are connected to a measuring device for measuring the capacitance between connected to the electrodes. In order not to shield the probe from the blanket medium, the pipe tours must be measured at least in the area of the cavern should be made of a non-conductive material, preferably plastic.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist relativ einfach und preiswert. Sie kann zu jeder Zeit des Solebetriebes, auch in der Anfangsphase, eingesetzt werden, und die Teufe des Blanketspiegels kann somit jederzeit kontinuierlich gemessen werden. The device according to the invention is relatively simple and inexpensive. It can be used at any time during brine operation, even in the initial phase, and the depth of the blanket level can thus be continuously measured at any time.

In jeder Kaverne kann eine Sonde installiert werden, so daß auch unter dem Gesichtspunkt der Kostenfrage kontinuierliche Messungen der Teufe gleichzeitig für verschiedene Kavernen möglich sind wegen der geringen Kosten und des geringen meßtechnischen Aufwandes. A probe can be installed in each cavern, so that too from the point of view of the question of cost, continuous measurements of the depth at the same time for different caverns are possible because of the low cost and the low metrological effort.

Die zusätzlichen Kosten, die durch die Verwendung von Kunststoffrohren entstehen, bedingt durch größere Bohrungen zum Erreichen der betriebstechnisch günstigsten Solerate, stehen die wesentlichen Vorteile hinsichtlich der Kosten und einfachen Handhabung gegenüber. Im Vergleich zu Stahlrohren sind die größeren Bohrungen durch die im Durchmesser größeren Verbindungsmuffen bei Kunststoffrohren bedingt. Die Kunststoffrohre haben aber auch wesentliche Vorteile gegenüber Stahlrohren. Sie sind korrosionsbeständig, und ihre Widerstandswerte sind wegen der sehr glatten Oberflächen wesentlich günstiger als bei Stahlrohren. Um Kosten zu sparen, können Stahlrohre und Kunststoffrohre kombiniert eingesetzt werden, wobei wenigstens im Bereich der Kaverne Kunststoffrohre aus den oben dargelegten meßtechnischen Gründen verwendet werden. The added cost of using plastic pipes arise due to larger bores to achieve the most favorable operationally Solerate, the main advantages are in terms of cost and ease of use Handling opposite. Compared to steel pipes, the larger holes are through the larger diameter connection sleeves for plastic pipes. the However, plastic pipes also have significant advantages over steel pipes. she are corrosion resistant, and their resistance values are because of the very smooth Surfaces much cheaper than with steel pipes. To save costs, you can Steel pipes and plastic pipes are used in combination, with at least im Area of the cavern Plastic pipes for the technical reasons outlined above be used.

Gemäß einehvorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Elektroden im Abstand übereinander angeordnet, um das wirksame elektrische Streufeld zu vergrößern. Hierdurch wird die Empfindlichkeit der Meßeinrichtung erhöht. According to an advantageous development of the invention, the electrodes are arranged at a distance one above the other in order to increase the effective electrical leakage field. This increases the sensitivity of the measuring device.

Sie können in einem druckfesten Gehäuse angeordnet sein, dessen Durchmesser um soviel kleiner ist als der Innendurchmesser der inneren Rohrtour, daß die Flüssigkeitsströmung in der inneren Rohrtour nicht oder nur unwesentlich behindert wird.They can be arranged in a pressure-resistant housing, the diameter of which is so much smaller than the inner diameter of the inner pipe tour that the liquid flow is not or only insignificantly hindered in the inner pipe tour.

Die Elektroden sind zweckmäßig Ringelektroden, die übereinander im Mantel eines beidseitig offenen Rohres aus nicht-leitendem Material angeordnet sind. Die rohrförmige Gestalt der Sonde sichert einen ungehinderten Durchtritt der Flüssigkeit, beispiels-weise des Frischwassers, so daß der Aussolvorgang durch die Sonde nicht beeinträchtigt wird. The electrodes are expediently ring electrodes that are placed one above the other in the Jacket of a tube that is open on both sides made of non-conductive material are arranged. The tubular shape of the probe ensures unhindered passage the liquid, for example the fresh water, so that the Ausolvorgang through the probe is not affected.

schnelle Um dasSAbsinken der Sonde auch in größere Tiefen zu gewährleisten, ist die Sonde mit einem Gewicht versehen, das im Fall der rohrförmigen Sonde ebenfalls rohrförmig ist. fast To ensure that the probe sinks to greater depths, the probe is provided with a weight, which is also the case in the case of the tubular probe is tubular.

Um die kapazitive Belastung der Meßeinrichtung durch das die Sonde nach über Tage verbindende Meßkabel zu vermeiden, können die an sich bekannten Meßschaltungen, von denen die Brückenmeßschaltungen wegen ihrer hohen Empfindlichkeit vorzuziehen sind, in der Sonde angeordnet sein. To the capacitive loading of the measuring device by the probe To avoid measuring cables connecting above days, the known measuring circuits, of which the bridge measuring circuits are preferable because of their high sensitivity are to be arranged in the probe.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist in der Sonde zusätzlich ein Ultraschallgeber vorgesehen, der von einem ebenfalls in der Sonde angeordneten Oscillator gespeist wird, der an die Elektroden angeschlossen ist, durch deren kapazitive Änderung der Oscillator verstimmt wird, und ist über Tage eine Ultraschall-Empfangseinrichtung angeordnet und ein Detektor zur Anzeige der der Kapazitätsänderung entsprechenden Frequenzänderung, wobei zweckmäßig auch die Stromversorgung für diese Schaltung in Form einer Batterie in der Sonde angeordnet ist. Der Ultraschall wird über die Flüssigkeitssäule in der inneren Rohrtour nach über Tage geleitet und dort mit der Empfangseinrichtung empfangen, die den Schall in eine entsprechende elektrische Wechselspannung umwandelt, deren Frequenz mit Hilfe des Detektors gemessen wird. Wenn die Sonde die Trennebene zwischen Blanketmedium und Salzsole passiert, ändert sich die Kapazität zwischen den Elektroden. Durch diese Änderung wird der Oscillator verstimmt und die Frequenz des Ultraschalls geändert. Diese Frequenzänderung des Ultraschalls bewirkt eine entsprechende Änderung der Frequenz der über Tage erzeugten Wechselspannung, die vom Detektor gemessen wird und zur Markierung der Teufe am Teufenmeßgerät verwendet wird. Bei Verwendung dieser speziellen Sonde kann auf das sonst übliche Meß- und Stromversorgungskabel für die Sonde verzichtet werden. Die Sonde kann einfach an einem normalen preiswerten dünnen Stahldraht herabgelassen werden. According to a further development of the invention, there is also in the probe an ultrasonic transducer is provided, which is also arranged in the probe by a Oscillator is fed, which is connected to the electrodes, through their capacitive Change the oscillator is detuned, and is an ultrasonic receiving device above days arranged and a detector for displaying the capacitance change corresponding Frequency change, with the power supply for this circuit also expedient is arranged in the form of a battery in the probe. The ultrasound is over the Column of liquid in the inner pipe tour headed for days and received there with the receiving device, the sound in a corresponding converts electrical alternating voltage, the frequency of which is measured with the help of the detector will. When the probe passes the dividing line between blanket medium and brine, the capacitance between the electrodes changes. This change makes the Oscillator detuned and the frequency of the ultrasound changed. This frequency change of the ultrasound causes a corresponding change in the frequency of the surface generated alternating voltage, which is measured by the detector and for marking the Depth is used on the depth measuring device. When using this special probe you can the usual measuring and power supply cables for the probe can be dispensed with. The probe can simply be lowered on a normal inexpensive thin steel wire will.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, näher erläutert werden. The invention will now be based on the accompanying drawing, in the embodiments of the invention are illustrated, are explained in more detail.

Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch eine im Bau befindliche Kaverne mit einer in der inneren Rohrtour herabgelassenen Sonde gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und mit einem Meßwagen über Tage, Fig. 2 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer kapazitiven Meßsonde gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Teil der die Sonde umgebenden inneren Rohr tor in vergrößerter Darstellung, Fig. 3 schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung und Fig. 4 schematisch das Meßprinzip gemäß der vorliegenden Erfindung. 1 shows a section through a cavern under construction with a probe lowered in the inner pipe tour according to one embodiment of the invention and with a measuring vehicle above ground, Fig. 2 is a section by another embodiment of a capacitive measuring probe according to the present invention Invention with part of the inner tube surrounding the probe in an enlarged view Representation, Fig. 3 schematically shows a further embodiment of the invention Measuring device and FIG. 4 schematically shows the measuring principle according to the present invention.

In der Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 2 eine im Bau befindliche Kaverne bezeichnet, die in einem Salzlager 4 unter einem Deckgebirge 6 ausgesolt wird. In die Kaverne führt eine Bohrung 8, beispielsweise mit einem Durchmesser von 17", in die ein Spülrohr lo für Frischwasser und ein Schutzrohr 12 für die Abfuhr bzw. das Abpumpen der Salzsole eingehängt sind, die beispielsweise einen Durchmesser von 7" bzw. lo 3/4" haben können. Diese beiden Rohre bzw. Stränge ermöglichen die Führung des Wasser- und Solestromes. Das Frischwasser tritt durch das Spülrohr in den unteren Teil der Kaverne ein, salzt sich dort auf und tritt durch den Ringraum zwischen dem Schutzrohr und dem Spülrohr im oberen Teil der Kaverne wieder aus. Die umgekehrte Zirkulationsrichtung, die inverse, ist ebenso möglich. In Fig. 1, the reference number 2 is under construction Denotes a cavern, which is drawn out in a salt store 4 under an overburden 6 will. A bore 8, for example with a diameter, leads into the cavern of 17 ", into which a flushing pipe lo for fresh water and a protective pipe 12 for the discharge or the pumping out of the brine are suspended, for example, a diameter of 7 "or lo 3/4". These two tubes or strands make it possible Management of the water and brine flow. The fresh water enters through the flush pipe the lower part of the cavern, there is salt on it and passes through the annulus between the protective tube and the flushing pipe in the upper part of the cavern. The reverse direction of circulation, the inverse, is also possible.

Der Spülprozeß wird nach oben durch ein geeignetes Schutzmedium bzw. Blanketmedium 13 begrenzt. Das Blanketmedium kann beispielsweise Rohöl, Heizöl, Leichtbenzin, Flüssiggas oder ein Gas, z.B. Luft, sein. The flushing process is supported by a suitable protective medium or Blanket medium 13 limited. The blanket medium can be, for example, crude oil, heating oil, Be it petrol, liquid gas or a gas, e.g. air.

ueber Tage befindet sich ein Meßwagen 14, von dem aus eine Meßsonde 16 an einem Meßkabel 18 in die innere Rohrtour lo herabgelassen ist. Das Meßkabel 18 läuft über ein Teufenmeßgerät 20, das die abgewickelte Länge des Kabels mißt. über das Meßkabel 18 ist die Meßsonde 16 mit einem Verstärker 22 und einer Meßwert-Auswerteeinrichtung 24 verbunden. Die Sonde nach Fig. 1 weist zwei im Abstand übereinander angeordnete von einem Gehäuse 29 umschlossene Elektroden 26 und 28 auf, die zueinander eine Kapazität haben, die u.a. von den dielektrischen Eigenschaften der umgebenden Medien, hier des Blanketmediums und der Salzsole, abhängt und die gemessen wird. Der Durchmesser der Sonde ist dabei so gewählt, daß die Strömung im inneren Rohr lo nur unwesentlich behindert wird, so daß der Solprozeß während des Herablassens der Sonde und während des Meßvorganges nicht unterbrochen wird. Above the ground there is a measuring carriage 14 from which a measuring probe 16 is lowered on a measuring cable 18 into the inner pipe tour lo. The measuring cable 18 runs over a depth measuring device 20 which measures the unwound length of the cable. Via the measuring cable 18, the measuring probe 16 is connected to an amplifier 22 and a measured value evaluation device 24 connected. The probe according to FIG. 1 has two spaced one above the other by a housing 29 enclosed electrodes 26 and 28, which one to one another Have capacitance that depends, among other things, on the dielectric properties of the surrounding media, here the blanket medium and the brine depends and which is measured. The diameter the probe is chosen so that the flow in the inner tube lo is only insignificant is hindered, so that the sol process during the lowering of the probe and during the measuring process is not interrupted.

Die beiden Rohrtouren lo und 12 sind Kunststoffrohre, vorzugsweise glasfaserverstärkte Kunstharzrohre, sogenannte GFK-Rohre.The two pipe tours lo and 12 are plastic pipes, preferably glass fiber reinforced synthetic resin pipes, so-called GRP pipes.

Die Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Aus führungs form einer im inneren Rohr 31 einer Rohrtour angeordneten erfindungsgemäßen Meßsonde 30 im Schnitt. Die Meßsonde weist zwei Ringelektroden 32 und 34 auf, die im Mantel eines beidseitig offenen Rohres 35 aus nicht-leitendem Material angeordnet sind, an dessen unterem Ende ein Gewicht 36 angebracht ist, das die sichere Absenkung der Sonde auch in größere Tiefen gewährleistet. Die rohrförmige Gestalt der Sonde sichert einen ungehinderten Durchtritt der Flüssigkeit, beispielsweise des Frischwassers, so daß der Aussolvorgang durch die Messung nicht beeinträchtigt wird. Bekannte Kavernen gehen beispielsweise bis in eine Tiefe von looo m und mehr, erstrecken sich über eine Höhe von ca. 400 m und haben ein Volumen bis zu einigen loo ooo cbm. Die Sonde 30 hängt an einem Meßkabel 36. Fig. 2 shows a preferred embodiment of an inside Tube 31 of a tube tour arranged measuring probe 30 according to the invention in section. the Measuring probe has two ring electrodes 32 and 34 in the jacket a tube 35, which is open on both sides and made of non-conductive material, is arranged, at the lower end of a weight 36 is attached, which the safe lowering the probe is also guaranteed at greater depths. The tubular shape of the probe ensures unhindered passage of the liquid, e.g. fresh water, so that the extraction process is not affected by the measurement. Well-known caverns go, for example, to a depth of 1,000 m and more, extend over a height of approx. 400 m and a volume of up to several loo ooo cbm. The probe 30 is attached to a measuring cable 36.

In der Fig. 3 ist schematisch eine spezielle Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung dargestellt-. In einer Sonde 40 sind neben Elektroden 42 und 44 zur Messung der Kapazität wie bei den bereits beschriebenen Ausführungsformen ein Oscillator 46, ein Ultraschallgeber 48 und eine nicht dargestellte Stromquelle angeordnet. Der Oscillator 46 erzeugt eine Wechselspannung, die an den Ultraschallgeber, beispielsweise einen piezoelektrischen Kristall, angelegt wird, der zur Erzeugung eines der Wechselspannung entsprechenden Ultraschalles angeregt wird. Der Ultraschall pflanzt sich in der Flüssigkeitssäule der inneren Rohrtour nach über Tage fort und wird dort von einem Empfänger 50 aufgefangen und in eine entsprechende elektrische Wechselspannung umgeformt, die evtl. nach Verstärkung in einem Verstärker 52 einem Detektor 54 zur Messung von Frequenzänderungen zugeführt wird. In Fig. 3 is a special embodiment of the Measuring device according to the invention shown-. In a probe 40 are next to electrodes 42 and 44 for measuring the capacitance as in the embodiments already described an oscillator 46, an ultrasonic transducer 48 and a power source (not shown) arranged. The oscillator 46 generates an alternating voltage that is sent to the ultrasonic transducer, for example a piezoelectric crystal, is applied, which is used to generate an ultrasound corresponding to the alternating voltage is excited. The ultrasound propagates in the liquid column of the inner pipe tour for days and is picked up there by a receiver 50 and into a corresponding electrical alternating voltage converted, possibly after amplification in an amplifier 52 is fed to a detector 54 for measuring frequency changes.

Der Oscillator ist mit den Elektroden 42 und 44 verbunden, durch deren Kapazitätsänderung eine Verstimmung des Oscillators erfolgt. The oscillator is connected to electrodes 42 and 44, through whose change in capacitance causes a detuning of the oscillator.

Passiert die Sonde die Trennebene zwischen Blanketmedium und Salzsole, so ändert sich die Kapazität zwischen den Elektroden. Der Oscillator wird verstimmt und erzeugt eine Wechselspannung mit entsprechend geänderter Frequenz, wodurch wiederum der Ultraschallgeber zum Erzeugen eines Ultraschalls entsprechend geänderter Frequenz angeregt wird, der schließlich über Tage nach Umwandlung eine entsprechend geänderte Wechselspannung ergibt, deren Frequenzänderung vom Detektor 54 angezeigt und zur Markierung der Teufe am Teufenmeßgerät verwendet wird. If the probe passes the dividing line between blanket medium and brine, this changes the capacitance between the electrodes. The oscillator is detuned and generates an alternating voltage with a correspondingly changed frequency, which in turn the ultrasound transmitter for generating an ultrasound according to a changed frequency is stimulated, which finally changed a correspondingly over days after conversion AC voltage results, the change in frequency indicated by the detector 54 and for Marking the depth on the depth measuring device is used.

Der Fig. 4 ist das Meßprinzip zu entnehmen. Es ist ein Teilschnitt in Höhe des Trennspiegels 58 zwischen Blanketmedium 60 und Salzsole 62 dargestellt. The measuring principle can be seen in FIG. 4. It's a partial cut shown at the level of the separating mirror 58 between blanket medium 60 and brine 62.

Innerhalb einer von einem Salzgebirge 64 umschlossenen Bohrung 66 sind zwei Rohrtouren aus Kunststoff 68 und 70 abgehängt und in der innersten Rohrtour 70 befindet sich eine Meßsonde 72 nach Fig. 2 mit zwei Ringelektroden 74 und 76. Durch einen Doppelpfeil 78 ist die Bewegungsrichtung der Sonde angedeutet. Within a borehole 66 enclosed by a salt mountain 64 two pipe tours made of plastic 68 and 70 are suspended and in the innermost pipe tour 70 is a measuring probe 72 according to FIG. 2 with two ring electrodes 74 and 76. The direction of movement of the probe is indicated by a double arrow 78.

Die ringförmigen Meßelektroden 74 und 76 sind an ein Kapazitätsmeßgerät 80 angeschlossen. In der Figur angegeben sind ferner mit£1, £2' &3 und t4 die Dielektrizitätskonstanten des Blanketmediums, der Salzsole unter dem Blanketmedium, der Rohrtouren und der Salzsole im Ringraum zwischen den beiden Rohrtouren 68 und 70. The ring-shaped measuring electrodes 74 and 76 are connected to a capacitance measuring device 80 connected. Also indicated in the figure are £ 1, £ 2 '& 3 and t4 Dielectric constants of the blanket medium, the brine under the blanket medium, the pipe tours and the brine in the annulus between the two pipe tours 68 and 70.

Die Kapazität zwischen den Elektroden ist bekanntlich abhängig von den Dielektrizitätskonstanten des Mediums zwischen den Elektroden und des umgebenden Mediums. Wenn die Sonde den Trennspiegel 58 passiert, ändert sich die wirksame mittlere Dielektrizitätskonstante sprunghaft. The capacitance between the electrodes is known to depend on the dielectric constant of the medium between the electrodes and the surrounding Medium. As the probe passes the separation mirror 58, the effective mean changes Dielectric constant by leaps and bounds.

Diese Änderung verursacht eine entsprechende Kapazitätsänderung, die mit dem Meßgerät 80 gemessen wird. Dieser Kapazitätsänderung entspricht beispielsweise eine bestimmte elektrische Spannung, die evtl. nach Verstärkung dazu verwendet werden kann, am Teufenmeßgerät (s.Fig.l, in der Fig. 3 nicht gezeigt) die abgewickelte Länge des Meßkabels (nicht gezeigt) zu markieren, um so die Teufe des Trennspiegels zu erhalten.This change causes a corresponding change in capacitance, the is measured with the measuring device 80. This change in capacitance corresponds to, for example a certain electrical voltage, which may be used after amplification can, on the depth measuring device (see Fig. 1, not shown in Fig. 3) the unwound Mark the length of the measuring cable (not shown) so as to indicate the depth of the separating mirror to obtain.

Zur Messung der Kapazität sind im Prinzip alle üblichen Verfahren anwendbar, beispielsweise die empfindlichen Brückenmeßverfahren, z.B. Wien-, Schering- und Resonanzbrückenmeßverfahren. Für kleine Kapazitäten oder geringe Kapazitätsänderungen ist besonders das Resonanzbrückenmeßverfahren geeignet. In principle, all common methods are used to measure the capacitance applicable, for example the sensitive bridge measuring methods, e.g. Wien-, Schering- and resonance bridge measurement methods. For small capacities or small changes in capacity the resonance bridge measurement method is particularly suitable.

Die Meßbrücke kann vorteilhaft in der Sonde angeordnet werden. Hierdurch fällt die kapazitive Belastung durch das isolierte Meßkabel fort, und es braucht nur noch die Meßwertauswerteeinrichtung über Tage angeordnet zu sein. The measuring bridge can advantageously be arranged in the probe. Through this the capacitive load falls through the insulated measuring cable, and only the measured value evaluation device needs to be arranged above ground.

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Claims

Claims 1. A method for determining the depth of the separating mirror Blanketmedium brine in the creation of caverns when using pipe tours, which extend into the cavern, by scanning the separating mirror with a probe, which is lowered into the pipes used for brine on a measuring cable, which runs over a depth measuring device and whose lowered length is measured, characterized in that for the pipe tours at least in the area of the cavern Plastic pipes are used and that with the probe by capacitance measurements the change in the dielectric constant when passing the separating mirror between The blanket medium and the brine are measured through the pipe walls.

2. The method according to claim 1, characterized in that the capacity is measured between two electrodes arranged at a distance from one another, which is carried out by the blanket medium-brine separating mirror must be moved through.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Plastic pipes are glass fiber reinforced synthetic resin pipes.

4. The method according to claim 1, characterized in that outside of the cavern area steel pipes are used for the pipe tours.

5. Device for determining the depth of the blanket medium salt brine separating level in the creation of caverns when using pipe tours; which are in the Cavern extend, by means of a probe scanning the separating mirror, which is inserted into the to the brine serving pipe tours is lowered on a measuring cable, which has a Depth measuring device is running and its lowered length is measured, that of the one to be measured Depth corresponds, characterized in that the probe (16, 30, 72) two at a distance having mutually arranged electrodes (26 and 28, 32 and 34, 74 and 76) which to a measuring device (24, 80) for measuring the capacitance between the electrodes.

are connected.

6. Device according to claim 5, characterized in that the electrodes (26, 28) are arranged at a distance one above the other.

7. Device according to claim 5, characterized in that the electrodes Ring electrodes (32, 34) are placed one above the other in the jacket of a tube (35) made of non-conductive Material are arranged.

8. Device according to claim 7, characterized in that the tube (35) is provided with a tubular weight (36).

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that in the probe (16) or in the probe housing (29) one for capacitance measurements known measuring circuit, for example bridge measuring circuit, is arranged.

lo. Device according to claim 5 or 9, characterized in that In the probe (40) an ultrasonic transducer (48) is additionally provided, which is from a also arranged in the probe oscillator (46) is fed to the electrodes (42,44) is connected, the change in capacitance detuning the oscillator is, and that an ultrasound receiving device (50) is arranged above ground and a detector (54) for displaying frequency changes corresponding to changes in capacitance.

11. The device according to claim lo, characterized in that for Power supply in the probe a battery is arranged.

12. Device according to claim 5, characterized in that the tube tours at least in the area of the cavern plastic pipes, in particular glass fiber reinforced Resin pipes are.

13. Device according to claim 12, characterized in that the Pipe tours outside the cavern area are steel pipes.