DE2941695A1 - Verfahren zum abdichten von salzgrubenraeumen - Google Patents
Verfahren zum abdichten von salzgrubenraeumenInfo
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Description
SCHIFF V. FONER STREHL SCHOBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK 9 Q A 1 R 9
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abdichten von SaIzgrubenraumen, zur Beseitigung von Sickerstellen und
Kapillarspalten, welche eine Überschwemmungsgefahr von Grubenräumen bilden.
Es ist ein Verfahren zur Beseitigung von Sickerstellen und Kapillarspalten bekannt, durch Erwärmen des Gebirges
durch Einführung von Karnallitlauge mit geringer Konzentration und einer 3630K unterschreitenden, Jedoch die
Temperatur des Gebirges überschreitenden Temperatur in Löcher in der Zone von Sickerstellen und Kapillarspalten.
In das so erwärmte Gebirge wird unter Druck die übersättigte Karnallitlauge mit einer Temperatur von 363 bis
423°K eingeführt.
Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die während der Kristallisierung ausgeschiedenen Sylvinkristalle
wegen ihrer durch den Temperaturgradient verursachten ungleichmäßigen Kristallisierung keine einheitliche Abdichtung
der Spalten gewährleisten.
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Die Erfindung hat den Zweck, die genannten Nachteile zu beheben.
Die Erfindungsaufgabe besteht in der Erarbeitung von Aussalzmitteln
gegenüber dem Gebirgsstoff und deren Einsatzbedingungen, die ein einfaches und zuverlässiges Verfahren
zum Abdichten von Salzgrubenräumen gewährleisten.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß zu der Sickerflüssigkeit in die Spalte des Gebirges ein Aussalzmittel
in Form von anorganischen Salzen oder organischen Lösungsmitteln in einer an die Eigenschaften der Sickerflüssigkeit
angepaßten Menge und Art eingeführt wird, wobei diese Art und Menge aufgrund einer chemischen Analyse
und der Löslichkeits-Isotherme eines entsprechenden Systems bestimmt werden. Es wird ein solcher Übersättigungsgrad gewählt, der eine maximale lineare Anwachsgeschwindigkeit
der Spaltenwände, identisch und/oder isostrukturell, gegenüber den das Gebirge bildenden Salzen sichert.
Die Menge des zugegebenen, die Zusammensetzung der Sickerflüssigkeit modifizierenden Mittels soll so
angepaßt werden, daß die Kristallisation zuerst an den Spaltenwänden eintritt. Zur Erhöhung des Kristallisationseffektes
ist die Bildung in der Suspension von Kristallkeimen von Salzen des Gebirges oder von
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fremden Salzen, insbesondere von Calciumsulfat, von CaI-ciumcarbonat
oder von Magnesiumcarbonat vorteilhaft.
In der weiteren Phase der Abdichtung werden sie durch
gegenüber dem Gebirge isostrukturellen Kristallen bewachsen. Als Aussalzmittel werden sehr gut im Wasser lösliche
Salze, vorzugsweise Calciumchlorid oder Magnesiumchlorid eingesetzt. Diese wirken aussalzend beispielsweise auf
das auf der Oberfläche der Spaltenwände kristallisierende Natriumchlorid und Kaliumchlorid. Falls in der Sickerflüssigkeit
Sulfate oder Carbonate vorhanden sind, kristallisieren gleichzeitig schwer lösliche Calcium- oder Magnesiumsalze.
Die zu wenig isostrukturelle Salze gegenüber dem Gebirge enthaltende Sickerflüssigkeit ist mit einem
solchen Salz anzureichern. Als organische Lösungsmittel werden vorzugsweise Methanol oder Aceton eingesetzt. Diese
bewirken zunächst die Kristallisation der Sulfate, und dann fast gleichzeitig des Natrium- oder Kaliumchlorides. Die
Magnesium- und Calciumchloride bleiben in der Lösung. Die Aussalzmittel oder die organischen Lösungsmittel werden
in die Spalte unter Druck mindestens einige Meter vor der Mündung der Sickerflüssigkeit über ein entsprechend ausgebohrtes
Loch eingeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren"zum Abdichten von Salzgrubenräumen
mit Kapillarspalten besteht darin, daß in die in der Zone dieser Spalten ausgeführten Löcher kontinuierlich
unter Druck die Sickerflüssigkeit und/oder die Sole eingeführt wird, die vorher mittels Aus-
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Salzlösungen modifiziert wurden. Gute Abdichtungseffekte
werden auch durch Einführung in das Gebirge unter Druck abwechselnd der Sickerflüssigkeit und/oder der
Sole und der Aussalzmittel oder auch kontinuierlich der Sickerflüssigkeit und/oder der Sole und schussweise
der AussalzlBsungen erreicht. Die abwechselnde Einführung der Sickerflüssigkeit und/oder der Sole und
der AussalzlBsungen bewirkt ein Kristallwachstum an den Wflnden der Kapillarspalten.Falls der Einsetz der
genannten Verfahren keine vollstöndige Abdichtung des Gebirges ermöglicht, werden abwechselnd die Sickerflüs
sigkeit und/oder die Sole, und dann die AussalzlBsungen eingeführt, wobei die Sickerflüssigkeit und/oder
die Sole Katione oder Anione, die AussalzlBsungen hingegen Anione oder Katione enthalten sollen, die die
Spalten verstopfenden Suspensionen von mit den das Gebirge bildenden Salzen identischen oder gegenüber diesen
isostrukturellen Kristallen bilden. Zu diesem Zweck werden die Lösungen von im Gebirge enthaltenen fremden
Salzen, wie Calciumsulfate oder Calcium(ortho)phosphate
eingesetzt. Infolge der Reaktion der Ionen dieser Salze entstehen Suspensionen, die mechanisch die Kapillarspalten
verstopfen. LIit Rücksicht darauf, dass die anzuwendenden Lösungen gleichzeitig gegenüber dem
Natriumchlorid übersöttigt sind, bewirken sie eine
dauerhafte Verbindung der Suspensionkristallen miteinander und mit den SpaltenwBnden.
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" 8" 29A1695
Als AusalzlBsungen werden Lösungen von sehr gut im
Wasser löslichen anorganischen Salzen, vorzugsweise Calcium- oder Magnesiumchlorid, bzw. organische Lösungsmittel
wie Methanol oder Aceton eingesetzt. Methanol oder Aceton bewirken zunöchst die Kristallisation
der Sulfate und dann fast gleichzeitig des Natrium- und des Kaliumchlorides.
Die Sickerflüssigkeit und/oder die Sole werden vorzugsweise bei einer die Temperatur des Gebirges überschreitenden
Temperatur modifiziert, wobei ein solcher
Übersättigungsgrad ausgewählt wird, daß er einen
maximalen Kristallanwuchs an den Wänden der Kapillarspalten und nicht eine spontane Ausbildung der Kristallkeime
gewährleistet. Die Induktionsperiode soll
daher bis zu einigen Stunden je nach der Spaltenlänge und Durchflußstörke der Abdichtungslösung in diesen
Spalten betragen.
ti
In der letzten UbersSttigungsphase ist es vorteilhaft,
eine Sickerflüssigkeit und/oder Sole mit einem solchen Ubersättigungsgrad aufzubereiten, daß sich die Kristallkeime
auch in der Suspension ausbilden. Ein Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht
in gänzlicher Beseitigung der Spaltenbildung an der Kontaktfläche des Abdicht'ungsmaterials und des Gebirges.
Die Ausnutzung der Gebirgssalze und auch der gegenüber diesen isostrukturellen Salze als Abdichtungsmittel
erlaubt es, eine hohe Abdichtungssicherheit zu erzielen.
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Das erfindungsgemasse Verfahren wird anhand der nachstehenden
Beispiele dargestellt, die jedoch dessen Umfang nicht begrenzen. Die linearen Kristallisationsgeschwindigkeiten
wurden bei einer konstanten Durchflussgeschwindigkeit der modifizierten Sickerflüssigkeit
von 1,7 . 10""* m/s erreicht.
Beispiel I. Zu 128 kg der 2,4 kg Natriumchlorid, 1,8 kg Kaliumchlorid, 8,9 kg !magnesiumsulfat und 24,4
kg Magnesiumchlorid enthaltenden SickerflUssigkeit wurden
durch ein entsprechend in einer Gebirgsprobe ausgebohrtes Loch 83 kg.Methanol eingeführt. In der
Suspension kristallisiert das Kaliumsulfat und das Magnesiumsulfat
und an den Spaltenwänden und teilweise in der Suspension das Natriumchlorid zusammen mit dem Kaliumchlorid.
Die lineare Anwuchsgeschwindigkeit der Spaltenwand beträgt 4,5 m 10 m/s.
Beispiel II. Zu 123 kg der 14,6 kg Natriumchlorid,
1,7 kg Kaliumchlorid, 7»6 kg Magnesiumchlorid und
9,2 kg Calciumchlorid enthaltenden Sickerflüssigkeit wurden durch ein entsprechend in einer Gebirgsprobe
ausgebohrtes Loch 15 kg Methanol eingeführt. Das Natriumchlorid kristallisiert an der Spaltenwand mit
—9 einer Lineargeschwindigkeit von 9,3 . 10 m/s.
Beispiel III. Zu 123 kg der Sickerflüssigkeit mit
gleicher Zusammensetzung wie unter Beispiel II wurden
4 kg Calciumchloridlösung mit einer Konzentration
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von 41,4% eingeführt. Das Natriumchlorid kristallisiert
an den Spaltenwänden mit einer Lineargeschwindigkeit von 7,2 .10~° m/s.
Beispiel IV. Zu 127 kg der 1,5 kg Natriumchlorid,
1,7 kg Kaliumchlorid und 34,5 kg Magnesiumchlorid enthaltenden
Sickerflüsaigkeit wurden durch ein entsprechend
in einer Gebirgsprobe ausgebohrtes Loch 20 kg Calciumchloridlösung mit einer Konzentration von
445» eingeführt. Die Lineargeschwindigkeit der Kristallisation vom Natriumchlorid zusammen mit dem Kalium-
chlorid betrug 6,7 * 10 "* m/s.
Beispiel V. Zu 128 kg der Sickerflüssigkeit von gleicher Zusammensetzung wie unter Beispiel I wurden
53 kg Magnesiumchloridlösung eingeführt. Das Natriumchlorid
kristallisiert zusammen mit dem Kaliumchlorid mit einer Lineargeschwindigkeit von 9,3 . 10"' m/s.
Beispiel VI. Zu 123 kg der Sickerflüssigkeit mit gleicher Zusammensetzung wie unter Beispiel III wurden
13,4 kg 35%-ige Magnesiumchlaridlbsung eingeführt.
Das Natriumchlorid kristallisiert mit einer Lineargeschwindigkeit
von 1,1 . 10 m/s.
Beispiel VII. In eine in der Zone der Kapillarbrüche
in einem Steinsalzflöz von einer Temperatur von 2930K ausgeführte Bohrung wird schussweise unter Druck von
1,52 . 105Pa die Abdichtungslösung eingeführt. Die Dosen
der Lösung werden aus einer Sole aufbereitet, die
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durch Auflösen von 1,23 kg Natriumchlorid, 1,34 kg Kaliumchlorid
und 27,19 kg Magnesiumchlorid in 70,24 kg Wasser vorbereitet wird und vor der Einführung in die
Bohrung mit einer solchen Menge 44,45%-iger Calciumohloridwasserlösung
vermischt wird, daß eine gegenüber dem Natriumchlorid bei einer Temperatur von 3080K gesättigte
Lösung gewonnen wird. Nach dem schussartigen Durchlassen durch das abgedichtete Gebirge von 0,3 m der
derart zubereiteten Abdichtungslösung, wurde ihre DurchflußstBrke
bis auf 18,7% der Anfangsdurchflußstärke vermindert.
Beispiel VIII. In die im Gebirge wie unter Beispiel VII ausgeführte Bohrung wird schussweise unter einem Druck
von 2.1(K Pa die Abdichtungslösung eingeführt. Die Dosen der Lösung werden aus einer Sole aufbereitet, die durch
Auflösen von 11,87 kg Natriumchlorid, 1,34 kg Kaliumchlorid,
6,18 kg Magnesiumchlorid und 7,52 kg Calciumchlorid in 73,09 kg Wasser zubereitet wird und vor der
Einführung in die Bohrung mit einer solchen Menge 49%-iger
Caldumchloridwasserlösung vermischt wird, daß eine gegenüber dem Natriumchlorid bei einer Temperatur
von 3O8°K gesöttigte Lösung gewonnen wird. Nach dem schussartigen Durchlassen durch das abgedichtete Gebirge
von 0,7 nr der derart zubereiteter Abdichtungslösung, wurde ihre Durchflußstärke bis auf S% der Anfangsdurchflußstärke
vermindert. Zwecks der gänzlichen
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Abdichtung des Gebirges wurde unter Druck von 2.10 Paabwechselnd
schussweise die Abdichtungelösung, enthaltend: 1,85 kg Natriumchlorid, 1,44 kg Kaliumchlorid,
6,96 kg Magnesiumsulfat und 19,09 kg des in 70,66 kg
Wasser gelbsten Hiagnesiumchlorides und dann 5 %
Calciumchlorid und 21,7 % Natriumchlorid enthaltende, gegenüber dem Natriumchlorid hei einer Temperatur
von 303 K gesättigte Lösung eingeführt, ^sch
zwei Zyklen der abwechselnden Einführung dieser Lösungen wurde eine gänzliche .Abdichtung des Gebirges erreicht.
Beispiel IX. In die im Gebirge wie unter Beispiel VII ausgeführte Bohrung werden in 11,87 kg Natriumchlorid,
1,39 kg Kaliumchlorid, 6,18 kg Magnesiumchlorid
und 7,52 kg des in 73,14 kg Wasser gelösten Kalziumchlorid enthaltende SickerflUssigkeit, gefördert
unter einem Druck von 3,03.10*^ Pa, schussweise die 49%-ige Calciumchloridlösung eingeführt. Nach dem Durchlassen
der SickerflUssigkeit und der 49%-igen Calciumchloridwasserlösung
mit einem Volumenverhältnis wie 50:1 in einer Gesamtmenge von 0,4 m wurde die Durchfluss
tärke der SickerflUssigkeit bis auf 5% des Anfangswertes
vermindert.
Das erfindungsgemässe Verfahren findet eine weite Anwendung
beim Abdichten von Steinsalz- und Kalisalzgrubenräumen.
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Claims (4)
1. Verfahren zum Abdichten von Salzgrubenräumen, bestehend in der Einführung von anorganischen Salzen in die Spalten,
dadurch gekennzeichnet, daß in die Sickerflüssigkeit, in die Spalte im Gebirge Aussalzmittel
in Form von anorganischen Salzen oder organischen Lösungsmitteln, in einer an die aufgrund einer kompletten chemischen
Analyse und der Löslichkeits-Isotherme des entsprechenden
Systems bestimmten Eigenschaften der Sickerflüssigkeit angepaßten Art und Menge eingeführt werden, wobei ein
solcher Übersättigungsgrad gewählt wird, daß er eine maximale lineare Anwuchsgeschwindigkeit der Spaltenwände durch
gegenüber den das Gebirge bildenden Salzen identische und/ oder isostrukturelle Kristalle gewährleistet, wobei auch
zusätzlich die Ausbildung in der Suspension der den Abdich-
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tungsprozeß beschleunigenden Kristallkeime der Gebirgssalze oder der fremden Salze bevorzugt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet , daß als Aussalzmittel Calcium- oder Magnesiumchlorid, und als organische Lösungsmittel Methanol
oder Aceton verwendet werden.
3· Verfahren zum Abdichten von Salzgrubenräumen, bestehend
in der Einführung von anorganischen Salzen durch in der Zone der Kappillarspalten des Gebirges ausgeführte Löcher, dadurch gekennzeichnet, daß unter Druck
und kontinuierlich eingeführt wird: die Sickerflüssigkeit und/oder vorher mit Aussalzlösungen modifizierte Sole, abwechselnd
die Sickerflüssigkeit und/oder die Sole und Aussalzlösungen, oder kontinuierlich die Sickerflüssigkeit und/
oder die Sole und schußweise die Aussalzlösungen oder auch abwechselnd die Sickerflüssigkeit und/oder die Sole und dann
die Aussalzlösungen, wobei die SickerflUssigkeit und/oder die Sole Katione oder Anione,die Aussalzlösungen hingegen
Anione oder Katione enthalten können, die infolge ihrer Reaktion die die Spalten verstopfenden Suspensionen von gegenüber
den das Gebirge bildenden Salzen fremden Kristallen bilden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet , daß als Aussalzmittel Lösungen anorganischer
Salze, vorzugsweise des Calcium- oder Magnesiumchlo-
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rides bzw. organische Lösungsmittel wie Methanol oder Aceton verwendet werden.
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