DE2621142B2 - Method and device for determining the depth of the blanket medium salt brine separation level in the construction of caverns - Google Patents
Method and device for determining the depth of the blanket medium salt brine separation level in the construction of cavernsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Teufe des Trennspiegels Blanketmedium-Salzsole bei der Herstellung von Kavernen mittels Aussolen von Salzlagerstätten durch in Bohrlöchern und den Kavernen angeordnete konzentrische Rohrtouren, bei dem die Höhe des Trennspiegels mit einer Sonde abgetastet wird, die in einer der Rohrtouren an einem Meßkabel bis zum Trennspiegel hin abgesenkt wird, dessen ablaufende Länge gemessen und registriert wird.The invention relates to a method for determining the depth of the blanket medium salt brine separating level in the creation of caverns by means of brining out salt deposits through boreholes and the caverns arranged concentric tube tours in which the height of the separating mirror is scanned with a probe which is lowered in one of the pipe tours on a measuring cable to the separating mirror, its expiring Length is measured and recorded.
Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Bestimmung der Teufe des Trennspiegels Blanketmedium-Salzsole bei der Herstellung mittels Aussolen von Salzlagerstätten durch in Bohrlöchern und den Kavernen angeordnete konzentrische Rohrtouren, aus einer den Trennspiegel abtastenden Sonde, die an einem Meßkabel angebracht ist, das über ein Teufenmeßgerät läuft.The invention also relates to a device for determining the depth of the blanket medium salt brine separating level in the production by means of brining out salt deposits through boreholes and caverns arranged concentric tube tours, from a probe scanning the separating mirror, which is attached to a Measuring cable is attached, which runs over a depth measuring device.
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 gained great importance. The caverns are used for the storage of suitable goods, for example gas, petroleum, 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 out around a borehole. In the to the Salt-cased drilled holes are hooked into two pipe tours, first a protective pipe, concentric in it and a flush pipe ending lower down. These two pipe tours allow the water and Brine flows. The fresh water enters the lower part of the cavern through the flushing pipe, where it is salted and re-emerges through the annular space between the protective tube and the flushing pipe in the upper part of the cavern the end. The reverse direction of circulation, the so-called inverse, is also possible.
Der Spülprozeß wird nach oben durch ein Schutzoder Blanketmedium begrenzt. Als Blanketmedium sind beispielsweise Rohöl, Heizöl, Flüssiggas oder Leichtbenzin verwendbar.The rinsing process is limited at the top by a protective or blanket medium. As a blanket medium For example, crude oil, heating oil, liquid gas or light petrol can be used.
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 Kavemendachausbildung erreicht werden.Sol-technical and operational reasons require a salt cavern in the construction of a salt cavern continuous precise knowledge of the depth of the blanket level. The blanket medium is used to limit the Sol process upwards. A targeted change in the depth of the blanket level can change the shape of the cavern can be controlled and a cavity roof formation corresponding to the strength requirements is achieved will.
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 Solemedi-The separating mirror can be determined when the separating surface between blanket medium and brine is direct Such direct measurements are however accessible in artificial underground caverns during the Brine operation is not possible, as the connection after days is only possible through several interlocking Pipe tours is made, of which the two inner ones are always supplied with the fresh water and the brine
um 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.to are filled. The clearances between the protective tube and the wall of the bore are small, and also move the suspended pipes in the bore, so that the distances also change temporally and spatially, so that a lowering of a probe in space between the bore wall and the protective tube is not possible The interface between the two Media is therefore not directly 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 by that the brine process was 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 often lasts for a relatively long time Periods of time must be interrupted, which lengthens the soling process considerably, and that long There are brine times in which the blanket level is not monitored During this time malfunctions or errors occur, there is a risk that the depth of the blanket level will increase is determined late.
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 unterbrechen. Man spart also die Zeit für das Herausziehen und Wiedereinhängen der Rohrtouren ein.It has already been proposed to reduce the time intervals between the individual measurements to shorten the fact that the tube tours are left in the bore and a probe is used in the inner tube Determination of the blanket level is lowered. It is then only necessary to continue the sol process interrupt the measurement. So you save the time for pulling out and re-hanging the Pipe tours a.
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 Markierungstoffe muß darauf geachtet werden, daß sich durch deren Eingabe keine chemischen Reaktionen im Blanketmedium ereignen. Ferner dürfen die verwendeten Markierungstoffe von den soletechnischen Einrichtungen und vom Salzgebirge nicht absorbiert werden. 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 Markierungstoffe im Blanketmedium lösen. Es muß also eine sehr sorgfältige Auswahl der verwendeten Markierungstoffe 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.For this purpose it is known to use the so-called "radioactive tracer method" to determine the depth of the To use blanket mirror. In this process, the blanket medium is filled with a suitable radioactive tracer marked and the gamma activity along the borehole through the with a measuring probe inner brine pipe tour followed Am Trennspiegel Blanketmedium salt brine a change in activity occurs, which is measured and from which to the depth of the Separating mirror can be closed. When choosing the marking materials, care must be taken that If these are entered, no chemical reactions occur in the blanket medium. Furthermore, the used Marking substances not absorbed by the brine-technical facilities and by the salt mountains will. After all, these substances need to be accurate To enable marking to have a specific gravity that is between that of the blanket medium and the Salt brine lies or has to dissolve the marking substances in the blanket medium. So it has to be very careful Selection of the marking materials used are made. There are also complex measures to Radiation protection necessary. When using radioactive markers, special requirements apply meet the requirements of the Radiation Protection Ordinance and recognized international recommendations and basic norms. Since at the moment radioactive marking substances can only be used if they have very short half-lives, it becomes necessary to repeatedly remove the blanket medium to mark a new one. There is therefore a considerable outlay in terms of operational engineering 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. 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. DieAnother known method relates to ultrasonic reflectance measurement. The determination of the interface takes place here on the basis of an echometric ultrasonic measurement, starting from a fixed one Point of the cavern. An ultrasonic signal runs through an acoustically known homogeneous medium, here brine. If the signal encounters a medium with a different acoustic behavior, e.g. B. oil, the signal is in Depending on the size of the acoustic wave resistance change completely, partially or hardly reflected The reflected signal is received and the length of time from sending the pulse to Receiving the echo is assigned to a depth scale. The ultrasonic measuring device is in the form a probe inserted into the inner pipe tour at the lower end of which the probe must be fixed. the
ίο 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 festeJlbar. 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.ίο Power supply and measured value transmission takes place via a cable to the head of the cavern, where a depth indicator can be permanently installed. The precision 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 exhibits greater density fluctuations, the acoustic also changes Behavior of the medium. The measurement errors are correspondingly large. Is the blanket mirror in the Annular space between the bore casing and the wall of the next inner pipe tour, it is from the Cavern made of no longer solid bar. The narrowing on the cavern roof represents a very strong change in resistance so that most of the ultrasonic energy is reflected here. The reflection on the separating mirror is then so small that it can no longer be evaluated by the recipient.
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 blanket mirror depth determinations to be carried out by means of differential pressure measurements in the individual pipe strings. The procedure however, it is very imprecise because the frictional pressure losses in the pipe strings are only approximately determined can be.
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 der Sole-Rohrtour und dem Bohrloch zu gering, um mit dem Gammameßverfahren eine unterschiedliche Massenbelegung, Blanket oder Sole, aus der inneren Rohrtour heraus festeilen 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 kostenpielig istAnother known measuring method is the so-called gamma-gamma measuring method, in which it is a radiation measurement method. A probe is inserted into the interior to determine the depth Lowered tube tour that contains a source of radiation for gamma rays and also a detector. the The probe can be made so small that the sol process cannot be interrupted during the measurement needs. The detector, which is 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 between blanket medium and brine is different, so this radiation reflection measurement can be used the position of the interface can be obtained. With the usual in the manufacture of caverns The bore diameter used is now the layer thickness of the blanket medium or the sol layer between the brine pipe tour and the borehole is too small for a different Mass occupancy, blanket or sole, to be able to file out from the inner pipe tour. This is but especially in the initial phase of brine operation, it is particularly important to avoid any leaks and to be able to recognize immediately if the blanket mirror is running away. It can also be practical and economical Reasons cannot be measured continuously during the entire Solzeit because every single one Measurement has to be carried out to order by specialist companies and is also very costly
Durch die US-PS 19 60 932 ist es bekannt, den Blanketspiegel mittels einer Sonde festzustellen, an derFrom US-PS 19 60 932 it is known to determine the blanket mirror by means of a probe on the
b5 sich elektrische Elektroden befinden, die an einen Stromkreis angeschlossen sind, in dem eine Spannungsquelle und Indikatoren, z. B. Lampen oder dergleichen, liegen. Es ist angegeben, daß die Sonde zwischen demb5 there are electrical electrodes that are connected to a Circuit are connected in which a voltage source and indicators, z. B. lamps or the like, lie. It is indicated that the probe between the
Mantelrohr und den Rohrtouren herabgelassen wird. Das führt jedoch in der Praxis zu Schwierigkeiten, da, wie bereits eingangs geschildert, der freie Raum zwischen dem Mantelrohr und den Rohrtouren zu gering, nicht konstant und darüber hinaus auch noch zeitlich und örtlich veränderlich ist. Das gleiche gilt für das Verfahren gemäß der Zeitschrift »Erdöl und Kohle-Erdgas-Petrochemie«, September 1966, Seite 637, bei dem die Trennspiegelbestimmung mittels Widerstandsdrähten oder elektrischen Tastknöpfen bestimmt werden soll.Jacket pipe and the pipe tours is lowered. In practice, however, this leads to difficulties, since As already described at the beginning, the free space between the jacket pipe and the pipe tours is low, not constant and, moreover, also variable in terms of time and location. The same applies the method according to the journal "Erdöl und Kohlen-Erdgas-Petrochemie", September 1966, page 637, in which the separating mirror determination by means of resistance wires or electrical buttons should be determined.
Durch die US-PS 29 38 383 ist es bekannt, bei der Speicherung in einer Kaverne Kabel am Speise- und Entnahmerohr herabzuführen und deren unisolierte Enden in bestimmtem Abstand von dem Rohr zu halten, so daß der Widerstand zwischen den Leitungsenden und dem Rohr gemessen werden kann. Für die genaue Bestimmung von Blanketspiegeln beim Solvorgang ist eine derartige Anordnung nicht geeignet.From US-PS 29 38 383 it is known when storing in a cavern cable on the feed and Bring the extraction pipe down and keep its uninsulated ends at a certain distance from the pipe, so that the resistance between the ends of the line and the pipe can be measured. For the exact Such an arrangement is not suitable for determining blanket levels during the soling process.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht 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 on which the invention is based is to provide a method and a device of the initially described Specify mentioned type, through which the disadvantages of the known methods and devices avoided and with which in particular continuously precise measurements of the depth of the blanket mirror 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 während des Aussolens der Kaverne 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 object is achieved in a method of the type mentioned in that for the Pipe tours at least in the area of the cavern plastic pipes are used and during the Bringing out the cavern with the probe through capacitance measurements, the change in the dielectric constant when passing the dividing line between the blanket medium and the brine through the pipe walls is measured through.
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 dividing line between the two media, there is a change in the dielectric constant occurs. This change can be determined by means of suitable capacitance measurements and can therefore be used for determination 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 hinabgelassen, 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. 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. Die Sonde wird über ein Meßkabel herabgelassen, dessen sich abwickelnde Länge über ein TeufenmeBgerSt 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. Diese Kapazitätsänderung wird registriert, und die entsprechende abgeleitete elektrische Meßgröße, beispielsweise in Form einer Spannung, kann dazu verwendetAccording to the invention, a probe is lowered into the inner pipe tour via a lock, which continuously measures the capacitance, which depends essentially on the dielectric properties of the medium surrounding the probe. The shape and / or size of the The probe is chosen so that the brine process does not need to be interrupted, i. H. that the current is not or only insignificantly hindered in the inner pipe tour. So that the measuring probe is not affected by the The pipe runs surrounding the probe are shielded by the blanket medium, the pipe runs are, at least in the Cavern area plastic pipes, expediently glass fiber reinforced synthetic resin pipes because of the great strength. The probe is lowered over a measuring cable, the unwinding length of which is over a TeufenmeBgerSt runs and is constantly measured. At the Passing the parting line between blanket medium and brine, the capacity changes due to the Change in the dielectric properties of the surrounding medium in the area of the parting plane. These The change in capacitance is registered and the corresponding derived electrical measured variable, for example in the form of a voltage, can be used for this purpose werden, die jeweilige Teufe am Teufenmeßgerät zi markieren.mark the respective depth on the depth measuring device zi.
Zweckmäßig wird die Kapazität zwischen zwe nichtleitend miteinander verbundenen, im AbstamThe capacitance between two non-conductive connected to one another is expedient zueinander angeordneten Elektroden gemessen, di< über den Blanketmedium-Salzsole-Trennspiegel hin wegbewegt werden. Die Elektroden können dabe sowohl übereinander oder nebeneinander angeordne sein, wobei allerdings die Anordnung übereinandemutually arranged electrodes measured, di <over the blanket medium salt brine separating level be moved away. The electrodes can be arranged one above the other or next to one another be, although the arrangement is on top of each other
ίο wegen des größeren elektrischen Streufeldes und de dadurch bedingten größeren Empfindlichkeit de Meßeinrichtung vorzuziehen istίο because of the larger electrical stray field and de The greater sensitivity caused by this is preferable to the measuring device
Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit geringen Aufwand durchführbar, weil KapazitätsmessungeiThe method according to the invention can be carried out with little effort because the capacitance is measured meßtechnisch einfach sind, so daß auch kontinuierlich Messungen, d.h. ohne Herausziehen der Rohrtourei und während des Solbetriebes, ohne großen Aufwanc möglich sind. Besondere Maßnahmen, wie Strahlen Schutzmaßnahmen o. ä, wie bei bekannten Verfahrenare simple in terms of measurement technology, so that measurements can also be carried out continuously, i.e. without pulling out the tube and during the brine operation, are possible without a great deal of effort. Special measures, such as rays Protective measures or the like, as with known methods sind nicht notwendig. Zweckmäßig sind die Kunststoff rohr aus Festigkeitsgründen glasfaserverstärkte Kunst harzrohre, wobei aus Kostengründen für die außerhalt der Kaverne liegenden Rohrtouren Stahlrohre verwen det werden.are not necessary. The plastics are useful pipe for reasons of strength glass fiber reinforced synthetic resin pipes, whereby for reasons of cost for the exception Steel pipes lying in the cavern are used.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wire bei einer Einrichtung der eingangs genannten Ar dadurch gelöst daß die Rohrtouren zumindest irr Bereich der Kaverne aus Kunststoff bestehen und dii Sonde zwei mit Abstand zueinander angeordnet)The object on which the invention is based is given in the case of a device of the type mentioned at the outset solved in that the pipe tours at least irr The area of the cavern is made of plastic and the two probes are arranged at a distance from one another)
und preiswert Sie kann zu jeder Zeit des Solebetriebesand cheap you can at any time of the brine operation auch in der Anfangsphase, eingesetzt werden, und dialso in the initial phase, to be used, and di Teufe des Blanketspiegels kann somit jederzei kontinuierlich gemessen werden.The depth of the blanket level can thus be measured continuously at any time.
In jeder Kaverne kann eine Sonde installiert werden, so daß auch unter dem Gesichtspunkt der Kostenfrage kontinuierliche Messungen der Teufe gleichzeitig füA probe can be installed in each cavern, so that also from a cost point of view continuous measurements of the depth simultaneously for verschiedene Kavernen möglich sind wegen de geringen Kosten und des geringen meßtechnischen Aufwandes.different caverns are possible because of de low cost and low metrological effort.
Die zusätzlichen Kosten, die durch die Verwendung von Kunststoffrohren entstehen, bedingt durch größereThe additional cost of using from plastic pipes, due to larger ones Bohrungen zum Erreichen der betriebstechnisch gün stigsten Solerate, stehen die wesentlichen Vorteile hinsichtlich der Kosten und einfachen Handhabung gegenüber. Im Vergleich zu Stahlrohren sind die größeren Bohrungen durch die im DurchmesseDrilling to achieve the operationally green Most Solerate, the main advantages are in terms of cost and ease of use opposite to. Compared to steel pipes, the larger bores are through the in diameter
so größeren Verbindungsmuffen bei Kunststoffrohren bedingt. Die Kunststoffrohre haben aber auch wesentli ehe Vorteile gegenüber Stahlrohren. Sie sind korrosionsbeständig, und ihre Widerstandswerte sind wegen der sehr glatten Oberflächen wesentlich günstiger al·larger connecting sleeves for plastic pipes conditional. But the plastic pipes also have essential advantages over steel pipes. They are corrosion resistant, and their resistance values are due the very smooth surfaces much cheaper than bei Stahlrohren. Um Kosten zu sparen, können Stahlrohre und Kunststoffrohre kombiniert eingesetzt werden, wobei wenigstens im Bereich der Kaverne Kunststoffrohre aus den oben dargelegten meßtechni sehen Gründen verwendet werden.with steel pipes. To save costs, you can Steel pipes and plastic pipes are used in combination, at least in the area of the cavern Plastic pipes can be used for the reasons set out above meßtechni.
bd Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Elektroden mit Abstand übereinandei angeordnet, um das wirksame elektrische Streufeld zu vergrößern. Hierdurch wird die Empfindlichkeit der Meßeinrichtung erhöht Sie können in einem druckfe-According to an advantageous development of the invention, the electrodes are spaced one above the other arranged to the effective electrical stray field enlarge. This increases the sensitivity of the measuring device.
cs sten 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.cs most housing to be arranged, the diameter of which is so much smaller than the inner diameter of the inner pipe tour that the liquid flow in the inner Rohrtour is not or only insignificantly hindered.
Die Elektroden sind zweckmäßig Ringelektroden, die übereinander im Mantel eines beidseitig offenen Rohres aus nichtleitendem Material angeordnet sind. Die rohrförmige Gestalt der Sonde sichert einen ungehinderten Durchtritt der Flüssigkeit, beispielsweise des Frischwassers, so daß der Aussolvorgang durch die Sonde nicht beeinträchtigt wird.The electrodes are expediently ring electrodes placed one above the other in the jacket of a tube that is open on both sides are arranged from non-conductive material. The tubular shape of the probe ensures an unhindered Passage of the liquid, for example the fresh water, so that the Ausolvorgang through the Probe is not affected.
Um das schnelle Absinken der Sonde auch in größere Tiefen zu gewährleisten, ist die Sonde mit einem Gewicht versehen, das im Fall der rohrförmigen Sonde ebenfalls rohrförmig ist.In order to ensure that the probe descends quickly, even at greater depths, the probe is equipped with a Weight provided, which in the case of the tubular probe is also tubular.
Um die kapazitive Belastung der Meßeinrichtung durch das die Sonde nach über Tage verbindende Meßkabel zu vermeiden, können an sich bekannte 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 connecting the probe to the surface To avoid measuring cables, measuring circuits known per se, of which the bridge measuring circuits because of their high sensitivity are preferable to be placed in the probe.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist in der Sonde zusätzlich ein Ultraschallgeber vorgesehen, der von einem ebenfalls in der Sonde angeordneten Oszillator gespeist wird, der an die_ Elektroden angeschlossen ist, durch deren kapazitive Änderung der Oszillator 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 Oszillator 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 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, an ultrasound transmitter is also provided in the probe is fed by an oscillator also arranged in the probe, which is connected to the electrodes is connected, through the capacitive change of which the oscillator is detuned, and is one for days Ultrasonic receiving device arranged and a detector for displaying the change in capacitance corresponding frequency change, and expediently also the power supply for this circuit in the form a battery is arranged in the probe. The ultrasound is transmitted through the column of liquid in the inner pipe tour to above days and received there with the receiving device, which the sound in converts a corresponding electrical alternating voltage, its frequency with the help of the detector is measured. When the probe passes the parting line between blanket medium and brine, it changes the capacitance between the electrodes. This change detunes the oscillator and the Frequency of the ultrasound changed. This change in frequency of the ultrasound causes a corresponding change Change in the frequency of the alternating voltage generated above ground, measured by the detector and sent to the Marking the depth on the depth measuring device is used. When using this special probe can on the usual measuring and power supply cables for the probe can be dispensed with. The probe can simply be connected a normal, inexpensive thin steel wire.
Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, näher erläutert werden. Es zeigt soThe invention will now be based on the drawing, in which embodiments of the invention are shown, are explained in more detail. It shows so
F i g. 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,F i g. 1 shows a section through a cavern under construction with one lowered in the inner pipe tour Probe according to an embodiment of the invention and with a measuring carriage above ground,
F i g. 2 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer kapazitiven Meßsonde gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Teil der die Sonde umgebenden inneren Rohrtour in vergrößerter Darstellung, F i g. 2 shows a section through another embodiment a capacitive measuring probe according to the present invention with part of the probe surrounding inner pipe tour in an enlarged view,
Fig.3 schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung und3 schematically shows a further embodiment the measuring device according to the invention and
Fig.4 schematisch das Meßprinzip gemäß der vorliegenden Erfindung.4 schematically the measuring principle according to the present invention.
In der Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 2 eine im Bau befindlichen 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 10 für Frischwasser und ein Schutzrohr 12 für die Abfuhr bzw. das Abpumpen der Salzsole eingehängt sind, die beispielsweise einen Durchmesser von 7" bzw. 10 3A" 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 denotes a cavern under construction, which is drawn out in a salt store 4 under a cover rock 6. A bore 8, for example with a diameter of 17 ", leads into the cavern, in which a flushing pipe 10 for fresh water and a protective pipe 12 for the removal or pumping out of the brine are suspended, which for example have a diameter of 7" and 10 3 A ". These two pipes or strands enable the water and brine flow to be guided. The fresh water enters the lower part of the cavern through the flushing tube, where it is salted and passes through the annular space between the protective tube and the flushing tube in the The reverse direction of circulation, the inverse one, 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, ζ. Β. Luft, sein.The top of the flushing process is limited by a suitable protective medium or blanket medium 13. That Blanket medium can, for example, be crude oil, heating oil, light petrol, liquid gas or a gas, ζ. Β. Air, be.
Über Tage befindet sich ein Meßwagen 14, von dem aus eine Meßsonde 16 an einem Meßkabel 18 in die innere Rohrtour 10 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 F i g. 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 10 nur unwesentlich behindert wird, so daß der Solprozeß während des Herablassens der Sonde und während des Meßvorganges nicht unterbrochen wird. Die beiden Rohrtouren 10 und 12 sind Kunststoffrohre, vorzugsweise glasfaserverstärkte Kunstharzrohre, sogenannte GFK-Rohre.Above the ground there is a measuring carriage 14, from which a measuring probe 16 on a measuring cable 18 into the inner pipe tour 10 is lowered. The measuring cable 18 runs over a depth measuring device 20, which the unwound Length of the cable is measured over the measuring cable 18, the measuring probe 16 with an amplifier 22 and a Measurement evaluation device 24 connected. The probe according to FIG. 1 has two spaced one above the other arranged by a housing 29 enclosed electrodes 26 and 28, which have a capacitance to each other have, inter alia of the dielectric properties of the surrounding media, here the blanket medium and the brine, depends and which is measured. Of the The diameter of the probe is chosen so that the flow in the inner tube 10 is only insignificant is hindered, so that the sol process during the lowering of the probe and during the measuring process is not interrupted. The two pipe tours 10 and 12 are plastic pipes, preferably glass fiber reinforced Synthetic resin pipes, so-called GRP pipes.
Die Fig.2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform 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 nichtleitendem 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 1000 m und mehr, erstrecken sich über eine Höhe von ca. 400 m und haben ein Volumen bis zu einigen lOOOOOcbm. Die Sonde 30 hängt an einem Meßkabel 36.2 shows a preferred embodiment a measuring probe 30 according to the invention arranged in the inner tube 31 of a tube tour, in section Die The measuring probe has two ring electrodes 32 and 34 which are in the jacket of a tube 35 which is open on both sides Non-conductive material are arranged, at the lower end of which a weight 36 is attached, which the Safe lowering of the probe is guaranteed even at greater depths. The tubular shape of the probe ensures an unimpeded passage of the liquid, for example the fresh water, so that the brining out process is not affected by the measurement. Well-known caverns go as far as one Depth of 1000 m and more, extend over a height of approx. 400 m and have a volume of up to some lOOOOOcbm. The probe 30 hangs on one Measuring cable 36.
In der F i g. 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 Oszillator 46, ein Ultraschallgeber 48 und eine nicht dargestellte Stromquelle angeordnet Der Oszillator 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 einemIn FIG. 3 is a schematic of a special embodiment of the measuring device according to the invention shown. In a probe 40 are electrodes 42 and 44 for measuring the capacitance as in the previous Embodiments described an oscillator 46, an ultrasonic transducer 48 and a power source, not shown The oscillator 46 generates an alternating voltage that is applied to the ultrasonic transmitter, for example a piezoelectric crystal, which is used to generate one of the alternating voltage corresponding ultrasound is excited. The ultrasound is planted in the column of liquid inner pipe tour continues for days and is picked up there by a receiver 50 and transferred to a corresponding one electrical alternating voltage converted, possibly after amplification in an amplifier 52 a
Detektor 54 zur Messung von Frequenzänderungen zugeführt wird.Detector 54 is supplied for measuring frequency changes.
Der Oszillator ist mit den Elektroden 42 und 44 verbunden, durch deren Kapazitätsänderung eine Verstimmung des Oszillators erfolgtThe oscillator is connected to the electrodes 42 and 44, a change in capacitance Detuning of the oscillator takes place
Passiert die Sonde die Trennebene zwischen Blanketmedium und Salzsole, so ändert sich die Kapazität zwischen den Elektroden. Der Oszillator 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, the capacity changes between the electrodes. The oscillator is detuned and generates an alternating voltage accordingly changed frequency, which in turn uses the ultrasound generator to generate an ultrasound is excited according to the changed frequency, which finally over days after conversion a corresponding changed alternating voltage results, the change in frequency indicated by the detector 54 and used for Marking the depth on the depth measuring device is used.
Der F i g. 4 ist das Meßprinzip zu entnehmen. Es ist ein Teilschnitt in Höhe des Trennspiegels 58 zwischen Blanketmedium 60 und Salzsole 62 dargestelltThe F i g. 4 shows the measuring principle. It is a partial section at the level of the separating mirror 58 between Blanket medium 60 and brine 62 are shown
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 F i g. 2 mit zwei Ringelektroden 74 und 76. Durch einen Doppelpfeil 78 ist die Bewegungsrichtung der Sonde angedeutetWithin a bore 66 enclosed by a salt mound 64, there are two pipe tours made of plastic 68 and 70 and in the innermost pipe tour 70 there 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 ringförmige Meßelektroden 74 und 76 sind an ein Kapazitätsmeßgerät 80 angeschlossen. In der Figur
angegeben sind ferner mit ei, 62, 63 und 84 die
Dielektrizitätskonstanten des Blanketmediums, der Salzsole unter dem Blanketmedium, der Rohrtouren und
der Salzsole im Ringraum zwischen den beiden Rohrtouren 68 und 70.
Die Kapazität zwischen den Elektroden ist bekanntlieh abhängig von den Dielektrizitätskonstanten des
Mediums zwischen den Elektroden und des umgebenden Mediums. Wenn die Sonde den Trennspiegel 58
passiert, ändernt sich die wirksame mittlere Dielektrizitätskonstante
sprunghaft. 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. F i g. 1,
in der F i g. 3 nicht gezeigt) die abgewickelte Länge des Meßkabels (nicht gezeigt) zu markieren, um so die Teufe
des Trennspiegels zu erhalten.The ring-shaped measuring electrodes 74 and 76 are connected to a capacitance measuring device 80. In the figure, the dielectric constants of the blanket medium, the brine under the blanket medium, the pipe runs and the brine in the annulus between the two pipe runs 68 and 70 are also indicated by ei, 62, 63 and 84.
The capacitance between the electrodes is known to be dependent on the dielectric constant of the medium between the electrodes and the surrounding medium. When the probe passes the separating mirror 58, the effective mean dielectric constant changes abruptly. This change causes a corresponding change in capacitance, which is measured with the measuring device 80. This change in capacitance corresponds, for example, to a certain electrical voltage which, after amplification, can possibly be used to add the unwound length of the measuring cable (not shown) to the depth measuring device (see FIG. 1, not shown in FIG. 3) mark to get the depth of the separating mirror.
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 conventional methods can be used to measure the capacitance, for example the sensitive bridge measurement methods, e.g. B. Wien, Schering and resonance bridge measurement methods. For little ones The resonance bridge measurement method is particularly suitable for capacities or small changes in capacitance.
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. This causes the capacitive to drop Load through the insulated measuring cable continues, and it only needs the measured value evaluation device Days to be arranged.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
Claims (12)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0111353A2 (en) * | 1982-12-13 | 1984-06-20 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | Blanket-medium/brine interface detection in a solution-mining process |
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1976
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|---|---|
| DE2621142A1 (en) | 1977-11-17 |
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