DE3922209C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der
Gasdichtheit der Zementation einer Rohrtour in einer
zu einem untertägigen, mit Flüssigkeit gefüllten
Speicherraum führenden Bohrung, bei dem die Teufe ei
nes durch ein in der Bohrung eingeschlossenes Druck
gasvolumen bis unter den Rohrschuh der Rohrtour ver
drängten Flüssigkeitsspiegels in definierten Zeit
abständen zur Bestimmung der eingeschlossenen Gasmas
se gemessen wird und bei dem das Druckgasvolumen
durch einen in der Rohrtour gesetzten Packer begrenzt
wird, an den ein zum Kavernenkopf geführter Rohr
strang zur Einbringung des Druckgases angeschlossen
ist, der in ein unter dem Packer angeordnetes Endrohr
mündet.
Die Einlagerung und Speicherung von gasförmigen Me
dien in untertägigen Hohlräumen, beispielsweise in
Salzkavernen erfolgt entsprechend der Teufenlage der
Hohlräume mit mehr oder weniger hohen Drücken. Die
hohen Drücke sind einerseits erwünscht, um das Volu
men des Speicherraumes möglichst weitgehend nutzen zu
können. Sie sind bei der erstmaligen Gaseinlagerung
in mit Sole gefüllte Salzkavernen auch erforderlich,
um die Sole verdrängen zu können. Die hohen Innen
drücke des Speichermediums stellen besondere Anforde
rungen an die Gasdichtheit aus Gründen der Sicherheit
und der Wirtschaftlichkeit. Besonderer Überprüfung
bedarf dabei vor allem die Zementation der letzten
Rohrtour, da gerade in diesem Bereich Undichtigkeiten
auftreten können. Mit Verfahren der eingangs genann
ten Art kann die Gasdichtheit der Zementation gemes
sen werden.
Ein bekanntes Verfahren dieser Art ist in Erdöl-Erd
gas, Heft 10, Oktober 1983 in dem Aufsatz "Anforde
rungen an die Dichtheit von Gaskavernenbohrungen, ih
re Überprüfung und Reparatur-Möglichkeiten bei Lecka
gen" von F. Crotogino und H. Gomm beschrieben. Das
bekannte Verfahren wird bei Beginn der Gaserstbefül
lung durchgeführt. Hierbei wird das Einpressen des
Gases im Halsbereich der Kaverne unterbrochen, und
über eine Zeitspanne von einigen Wochen werden konti
nuierlich die Kopfdrücke und diskontinuierlich die
Teufe des Solespiegels und der Temperaturverlauf in
der Bohrung einschließlich dem Kavernendach gemessen.
Mit Hilfe dieser Daten kann dann eine Gasmassenbilanz
erstellt werden, wobei der gasgefüllte Bereich der
Kaverne und der Bohrung in eine Anzahl von Elementen
unterteilt wird, für die die jeweilige Gasmasse er
mittelt und aufsummiert wird. Das bekannte Verfahren
erlaubt, Gasfehlraten von weniger als 20 m3 pro Tag
nachzuweisen.
Aus der US 44 74 053 ist ein Verfahren zur ständigen Überwachung der Dichtheit der
verrohrten Kavernenbohrung einer Speicherkaverne zur Speicherung flüssiger Kohlenwasserstoffe
bekannt. Hierbei wird der Ringraum zwischen der Kavernenbohrung und
einer inneren, der Ein- und Auslagerung der gespeicherten Kohlenwasserstoffe
dienenden Rohrtour mit einem inerten Druckgas gefüllt, wodurch in dem Ringraum
eine Gas/Flüssigkeits-Grenzfläche zwischen dem Druckgas und der gespeicherten
Flüssigkeit gebildet wird, und der Druck des eingeschlossenen Druckgasvolumens wird
kontinuierlich aufrechterhalten und überwacht. Tritt in der Kavernenbohrung ein Leck
auf, so verursacht der Anstieg der Gas/Flüssigkeits-Grenzfläche in dem Ringraum
aufgrund der Dichteunterschiede zwischen dem Druckgas und dem gespeicherten
Medium eine meßbare Druckänderung, aus der auf das Vorhandensein eines Lecks
geschlossen werden kann. Die Größe des eingeschlossenen Druckgasvolumens und die
indirekte Beobachtung der Lageänderung der Gas/Flüssigkeits-Grenzfläche über den
Druck schränken die Meßgenauigkeit dieses bekannten Verfahrens erheblich ein.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der ein
gangs genannten Art anzugeben, welches im Vergleich
zu dem genannten Stand der Technik mit einem
geringeren technischen Aufwand auskommt und eine
genauere Bestimmung von Gasfehlraten ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorge
sehen, daß das Endrohr in den durch das Druckgasvolu
men begrenzten Flüssigkeitsspiegel eintaucht und daß
nach dem Einbringen des Druckgasvolumens der Rohr
strang und das Endrohr mit Flüssigkeit gefüllt wer
den.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das Druckgas
volumen in seiner Ausdehnung im wesentlichen auf den
zu untersuchenden Bereich der Bohrung beschränkt.
Sein Volumen kann daher mit Hilfe der Meßparameter:
Druck, Temperatur und Teufe des Flüssigkeitsspiegels
erheblich genauer bestimmt werden. Volumenänderungen
des Druckgasvolumens treten deutlicher in Erscheinung
und ermöglichen eine genauere Bestimmung auftretender
Gasfehlraten. Das erfindungsgemäße Verfahren hat
weiterhin den Vorteil, daß die hohen Drücke, die zum
Messen der Gasdichtheit erforderlich sind, auf den zu
untersuchenden Bereich der Bohrung beschränkt
bleiben. Das erfindungsgemäße Meßverfahren ist daher
auch für Bohrungen geeignet, bei denen der Meßdruck
die Innendruckfestigkeit der vorhandenen Rohrtour
überschreitet. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
lassen sich daher auch Kavernenbohrungen auf ihre
Gasdichtheit testen, die ursprünglich für die
Speicherung flüssiger Medien ausgerüstet wurden und
dementsprechend mit einer schwächeren Verrohrung
versehen sind.
Der erforderliche Meßdruck im Bereich des Rohrschuhs
wird erfindungsgemäß vor der Einbringung des Druckga
ses erzeugt, um die Einstellung des Flüssigkeitsspie
gels zu vereinfachen.
In einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen
Verfahrens kann weiterhin vorgesehen sein, daß die
Rohrtour oberhalb des Packers mit Flüssigkeit gefüllt
und an ihrem oberen Ende verschlossen ist und daß von
dem oberen Ende der Rohrtour zu dem oberen, ebenfalls
verschlossenen Ende des Rohrstrangs eine Leitung
geführt ist, die durch ein Ventil verschließbar ist,
das nur durch einen Druck in der Rohrtour in seine
Offenstellung bewegbar ist. Diese Ausführungsvariante
ermöglicht einen sicheren Verschluß der Bohrung
während der Durchführung der Messung und sorgt dafür,
daß der zulässige Innendruck in der Rohrtour nicht
überschritten werden kann. Kommt es beispielsweise
bei einem Gasdurchtritt im Bereich des Packers zu
einem Druckanstieg im oberen Bereich der Rohrtour, so
wird das Ventil geöffnet, und das durch die
aufsteigende Gasblase verdrängte Flüssigkeitsvolumen
kann über die Leitung in den Rohrstrang überströmen,
ohne daß es zu einem nennenswerten Anstieg der Drücke
im Kavernenkopf kommt. Ein unkontrollierter Gasaus
tritt in die Atmosphäre und die Gefahr einer Beschä
digung der Bohrungsausrüstung wird somit vermieden.
Soll ein Gasdichtheitstest vor der endgültigen
Komplettierung einer Bohrung durchgeführt werden,
kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ein
ziehbarer Packer vorgesehen sein, der zusammen mit
dem Rohrstrang ein- und ausgebaut werden kann. Wei
terhin kann es zweckmäßig sein, unterhalb des Packers
eine Schiebemuffe anzuordnen, um nach Beendigung des
Meßvorgangs das eingebrachte Gas über den Rohrstrang
wieder auslagern zu können. Die Durchführung der
Messungen erfolgt nach einem weiteren Vorschlag der
Erfindung mit Hilfe einer Meßsonde, die an einem Seil durch den
Rohrstrang bis in das Endrohr eingefahren wird, um von
dort aus die Teufe des Flüssigkeitsspiegels, den
Druck und die Temperatur zu erfassen.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren an
hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh
rungsbeispiels näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt
in verkürzter, schematischer Darstellung einen
Längsschnitt durch eine zu einem Untertagespeicher
führende Bohrung mit den Einbauten für die Durchfüh
rung des erfindungsgemäßen Meßverfahrens.
Die Zeichnung zeigt die letzte zementierte Rohrtour 1
einer Kavernenbohrung, die von der Erdoberfläche 2
durch ein Deckgebirge 3 in eine Salzformation 4
führt, wo sie in eine ausgesolte Kaverne 5 mündet.
Die Rohrtour 1 ist mit einem Rohrschuh 6 im Kavernen
hals 7 abgesetzt.
Zur Messung der Gasdichtheit wird in die mit Sole ge
füllte Rohrtour 1 eine Meßgarnitur eingebaut, die aus
einem Endrohr 8, einer Schiebemuffe 9, einem zieh
baren Packer 10 und einem Rohrstrang 11 besteht.
Das Endrohr 8 ist aus mehreren Rohren zusammenge
setzt, die gasdicht miteinander verbunden sind. Über
die Schiebemuffe 9, die ebenfalls gasdicht ausgeführt
ist, ist das Endrohr B an dem Packer 10 befestigt.
Der Packer 10 wird gemeinsam mit dem Endrohr 8 und
der Schiebemuffe 9 an dem Rohrstrang 11 in die
Rohrtour 1 eingefahren und einige Meter oberhalb des
Rohrschuhs 6 in der Rohrtour 1 positioniert und
gesetzt. Das Endrohr 8 ist in seiner Länge so
bemessen, daß es nach dem Setzen des Packers etwa 15
-20 m unter dem Rohrschuh 6 endet. Übertage wird auf
die vorhandene Verflanschung 12, in der die Rohrtour
1 abgehängt ist, ein Doppelflansch 13 aufgebaut, der
einen Anschluß 14 hat. Der Doppelflansch 13 wird mit
einem Preventer (Bohrungsnotabschluß) 15 verschlossen. Auf den Preventer 15
ist ein Keilkopf 16 aufgesetzt, in dem der Rohrstrang
11 abgehängt ist. Das obere Ende des Rohrstrangs 11
ist mit einem Absperrventil 17 verschließbar und mit
einem Schleusenanschluß 18 für den Anschluß einer
Gashochdruckschleuse versehen. Unterhalb des Absperr
ventils 17 ist der Rohrstrang 11 mit einem Anschluß
19 versehen, der über eine Leitung 20 mit dem
Anschluß 14 in Verbindung steht. In der Leitung 20
befindet sich ein Rückschlagventil 21, welches in
Richtung auf den Rohrstrang 11 öffnet. Der Durchmes
ser der Leitung 20 und der Durchgang des Rückschlag
ventils 21 werden entsprechend der maximal zu erwar
tenden Überströmraten an Sole bzw. Gas ausgelegt.
Nach dem Einbau der beschriebenen Garnitur wird zur
Messung der Gasdichtheit der Zementation der Rohrtour
1 wie folgt vorgegangen:
- 1. Nach dem Schließen des Preventers 15 wird die hy draulische Dichtheit des Packersitzes durch Druckbeaufschlagung des Ringraums 25 zwischen dem Rohrstrang 11 und der Rohrtour 1 geprüft. An schließend erfolgt wieder eine Druckentlastung.
- 2. Über den Rohrstrang 11 wird Sole in die Kaverne gepumpt, bis der Soledruck in Höhe des Rohrschuhs 6 etwa dem geplanten Meßdruck entspricht.
- 3. Nach dem Einfahren einer Solespiegel-Meßsonde 22 über eine Druckschleuse in den Rohrstrang 11 auf eine Teufe von ca. 10 m unterhalb des Rohrschuhs 6 wird über den Rohrstrang 11 Stick stoff eingepumpt. Der Stickstoff verdrängt die Sole in dem Rohrstrang 11 und dem Endrohr 8 und steigt dann in den Ringraum unterhalb des Packers 10 um, wo er ein Druckgaspolster 23 bildet, das von dem Packer 10, dem Endrohr 8, dem Kavernen hals 7 und dem Ende der Rohrtour 1 begrenzt wird. Dieser Vorgang wird beendet, wenn der mit der So lespiegel-Meßsonde 22 überwachte Solespiegel 24 sich etwa 10 m unterhalb des Rohrschuhs 6 befin det.
- 4. Nach der Spiegeleinstellung wird durch Abblasen der Stickstoff aus dem Endrohr 8 und dem Rohr strang 11 entfernt, so daß diese wieder mit Sole gefüllt sind. Die Teufe des Solespiegels 24 wird hierbei mit der Spiegel-Meßsonde 22 beobachtet.
- 5. Nach einer Beruhigungszeit von 2 bis 3 Tagen wer den die Teufe des Solespiegels 24 sowie der Druck und die Temperatur gemessen, die dort herrschen. In Abständen von einigen Tagen werden weitere Kontrollmessungen gleicher Art durchgeführt. Nach den Meßergebnissen läßt sich eine Gasmassenbilanz errechnen, die mit vergleichsweise hoher Genau igkeit Aufschluß über die Dichtheit der Zemen tation der Rohrtour 1 am Rohrschuh 6 gibt. Vor allem die geringe Ausdehnung und das geringe Vo lumen des Druckgaspolsters 23 ermöglichen dabei die Erfassung relativ kleiner Leckgasmengen mit hoher Genauigkeit.
- 6. Nach Beendigung der Messungen wird die Schiebe muffe 9 unterhalb des Packers 10 mit einem Wireline-Tool (am Seil einfahrbares Werkzeug) geöffnet, so daß das Gas des Druck gaspolsters 23 im Rohrstrang 11 aufsteigt und am Kopf abgeblasen werden kann. Anschließend kann durch Entspannung der Sole über den Rohrstrang 11 die Kaverne druckentlastet werden, um die Bautei le der Garnitur wieder ausbauen zu können.
Tritt während der Meßphase an dem Packer 10 eine
Undichtigkeit auf, so würde das zwischen dem Rohr
strang 11 und der Rohrtour 1 aufsteigende, unter
einem hohen Druck stehende Gas zu einem unter
Umständen unzulässig hohen Druckanstieg in dem Ring
raum 25 führen, da das in dem Ringraum 25 einge
schlossene Solevolumen eine Entspannung des Gases
verhindern würde. Um dies zu vermeiden ist der Ring
raum über die Leitung 20 und das Rückschlagventil 21
mit dem Rohrstrang 11 verbunden, so daß bei einem
geringen Druckanstieg Sole aus dem Ringraum 25 über
den Rohrstrang 11 in die Kaverne 5 verdrängt werden
kann, ohne daß eine nennenswerte Veränderung der
Druckverhältnisse damit verbunden wäre. Die Ka
verne ist aufgrund ihres großen Volumens und der Ela
stizität des Salzgesteins sowie der Kompressibilität
der Sole in der Lage, die überströmenden Solemengen
ohne nennenswerte Steigerung ihres Innendrucks aufzu
nehmen. Auf die beschriebene Weise wird die Rohrtour
zuverlässig vor hohen Innendrücken geschützt, was vor
allem dann besonders wichtig ist, wenn der Meßdruck
im Druckgaspolster die Innendruckfestigkeit der
Rohrtour überschreitet.
Claims (6)
1. Verfahren zum Messen der Gasdichtheit der Zemen
tation einer Rohrtour in einer zu einem untertä
gigen, mit Flüssigkeit gefüllten Speicherraum
führenden Bohrung, bei dem die Teufe eines durch
ein in der Bohrung eingeschlossenes Druckgasvolu
men bis unter den Rohrschuh der Rohrtour ver
drängten Flüssigkeitsspiegels in definierten
Zeitabständen zur Bestimmung der eingeschlossenen
Gasmasse gemessen wird und bei dem das Druckgas
volumen durch einen in der Rohrtour gesetzten
Packer begrenzt wird, an dem ein zum Kavernenkopf
geführter Rohrstrang zur Einbringung des Druckga
ses angeschlossen ist, der in ein unter dem
Packer angeordnetes Endrohr mündet, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Endrohr in den durch das
Druckgasvolumen begrenzten Flüssigkeitsspiegel
eintaucht und nach dem Einbringen des Druckgasvo
lumens der Rohrstrang und das Endrohr mit Flüs
sigkeit gefüllt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der erforderliche Meßdruck im Bereich
des Rohrschuhs (6) vor der Einbringung des Druck
gases erzeugt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß die Rohrtour (1) ober
halb des Packers (10) mit Flüssigkeit gefüllt und
an ihrem oberen Ende verschlossen ist und daß von
dem oberen Ende der Rohrtour (1) zu dem oberen,
ebenfalls verschlossenen Ende des Rohrstrangs
(11) eine Leitung (20) geführt ist, die durch ein
Ventil (21) verschließbar ist, das nur durch
einen Druck in der Rohrtour (1) in seine Offen
stellung bewegbar ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein
ziehbarer Packer (10) vorgesehen ist, der
zusammen mit dem Rohrstrang (11) ein- und ausbau
bar ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des
Packers (10) eine von Übertage zu betätigende
Schiebemuffe (9) angeordnet ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Teufe des
Flüssigkeitsspiegels, der Druck und die Tempe
ratur mit einer Meßsonde (22) gemessen werden,
die an einem Seil durch den Rohrstrang (11) bis in das
Endrohr (8) eingefahren wird.
Priority Applications (1)
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DE3922209A DE3922209A1 (de) | 1989-07-06 | 1989-07-06 | Verfahren zum messen der gasdichtheit an einer verrohrten kavernenbohrung |
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Publications (2)
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DE3922209A1 DE3922209A1 (de) | 1991-01-10 |
DE3922209C2 true DE3922209C2 (de) | 1992-07-23 |
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ID=6384414
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DE (1) | DE3922209A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE10208768A1 (de) * | 2002-02-28 | 2003-09-04 | Bohrlochmessung Storkow Gmbh | Verfahren zur Überprüfung der Dichtheit von hydraulischen Sperren in ausgebauten Bohrungen |
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DE4226613C1 (de) * | 1992-08-07 | 1994-02-24 | Untergrundspeicher Und Geotech | Verfahren und Einrichtung zur Dichtheitsprüfung an rohrschuhnahnen Zementationsintervallen |
EP1515128A1 (de) * | 2003-09-12 | 2005-03-16 | GESO Gesellschaft für Sensorik, Geotechnischen Umweltschutz und Mathematische Modellierung mbH, Jena | Verfahren und Anordnung zur Prüfung der Dichtheit von Kavernenbohrungen |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4474053A (en) * | 1982-08-25 | 1984-10-02 | Diamond Shamrock Chemicals Company | Storage or disposal cavern leak detection and loss prevention |
US4739648A (en) * | 1985-12-09 | 1988-04-26 | Horner John A | Methods and system for determining leaks in underground liquid storage tanks and the like |
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1989
- 1989-07-06 DE DE3922209A patent/DE3922209A1/de active Granted
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