EP0890783A1 - Safety device for a gas storage cavern - Google Patents

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EP0890783A1
EP0890783A1 EP98112615A EP98112615A EP0890783A1 EP 0890783 A1 EP0890783 A1 EP 0890783A1 EP 98112615 A EP98112615 A EP 98112615A EP 98112615 A EP98112615 A EP 98112615A EP 0890783 A1 EP0890783 A1 EP 0890783A1
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safety valve
valve
predetermined breaking
breaking point
cavern
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EP98112615A
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Thomas Dr. Schmidt
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Thyssengas GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B34/00—Valve arrangements for boreholes or wells
    • E21B34/02—Valve arrangements for boreholes or wells in well heads

Definitions

  • the invention relates to a security system for a Gas storage cavern, such as a solitary one Salt cavern.
  • Completed caverns in the salt rock can be used to store liquid or gaseous substances. Caverns with a usable volume of up to 700,000 m 3 are used for the storage of natural gas and play a major role in security of supply as part of the energy supply.
  • the use of the salt caverns is carried out by salting out, as described, for example, in German Patent 43 19 941.
  • the in the Residual brine with the storage medium gas repressed.
  • the gas is injected into the cavern and displaces the brine over a brine swell is promoted above ground.
  • Natural gas entering the Cavern storage system reached via a gas pipeline is located in a compressor system located above ground Cavern head pressure compressed and into the cavern a gas field line, via a gas delivery head and over stored underground equipment having a gas production tour.
  • the natural gas can also be reversed in this way be saved.
  • the gas-filled caverns, underground equipment and Gas delivery heads are exposed to high pressure, which can be over 200 bar.
  • the relevant ones Safety regulations provide that shut-off devices are installed in the conveyor line to the flow if the hole closures are damaged to interrupt automatically. This is said to be in case of Haverie an unimpeded outflow of natural gas from a affected cavern in the environment can be prevented.
  • shut-off valves used underground cause considerable technical problems with the operator Expenses and risks as well as costs.
  • the shut-off valve at regular intervals for maintenance and Inspection work depending on the type, in whole or in part get extended.
  • the shut-off valve With the necessary for this Drawing and setting work with the shut-off valve in the gas delivery line
  • There is damage above a gas-filled cavern underground equipment including country headquarters not be ruled out.
  • dirt, Damage and wear to the Country seats or on the built-in shut-off valves Impede or even prevent the setting or pulling process. This can impair functionality of the cavern.
  • the invention is therefore based on the problem To create security system that for gas storage caverns is suitable, ensures a safe function, against tearing off due to mechanical surface effects is secured and does not affect memory operation.
  • a predetermined breaking point which are arranged above a safety valve is the safety valve against mechanical influences protects who attack above the predetermined breaking point.
  • the predetermined breaking point can be defined by a snap collar be on the circumferential edge of those acting on the tube Powers are concentrated.
  • the area the exit of the gas delivery head from the bore Ramp must be arranged, which is the point of attack mechanical force in the direction of the gas delivery head end shifted.
  • This system is particularly suitable the main shut-off valve for each cavern piping. This is usually below the Y-piece the cavern head arranged and can be in convert an automatic safety valve. The predetermined breaking point is then above the converted main shut-off valve, for example with the help of the snap collar fixed.
  • the main shut-off valve can be used in the event of a haverie also be protected against direct force.
  • main shut-off valve in to convert a hydraulically controlled safety valve, that in the case of pressure drop due to damage to the Bending a hydraulic line arranged in the bend area closes automatically.
  • the gas feed head bends below the safety valve is excluded by the location of the predetermined breaking point.
  • the safety valve 2 is via a hydraulic line 7 connected to a pump 9, the pressure of the safety valve keeps open.
  • the pressure of the safety valve keeps open.
  • the area of the safety valve 2 is of a ramp 4 surround, so that a surface force only above the safety valve, e.g. on the Y-piece of the Gas feed head 1 can attack.
  • the pipe section above the safety valve is in the Area of the predetermined breaking point 3 on the ramp 4 or on the Wall of the borehole basement using a support structure 5 fixed. This makes the predetermined breaking point 3 clear defined and any damaging force the safety valve 2 excluded.
  • the predetermined breaking point is designed as a snap collar 3.
  • the ramp 4 is additionally secured by bollards 6.
  • the invention thus ensures an unhindered Shutdown underground equipment in the event of mechanical Damage to the gas feed head due to the effects of surface forces.
  • the invention does not require any technical Service and maintenance work, too an interruption of the storage operation with the affected Gas storage cavern leads and causes costs.

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Abstract

A break point (3) is located above a safety valve (2) in a pipe leading to the cave. Preferably the break point is surrounded by a frame construction and marked by a snap-off collar. A master valve located beneath the top of the cave is used as a safety valve, protected by an apron (4). A hydraulic line (7) connecting the valve to a pump (8) becomes damaged when the gas pipe head (1) is snapped off and the resulting pressure loss forces the valve to close.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitssystem für eine Gasspeicherkaverne, wie beispielsweise eine ausgesolte Salzkaverne.The invention relates to a security system for a Gas storage cavern, such as a solitary one Salt cavern.

Ausgesolte Kavernen im Salzgestein lassen sich zum Speichern flüssiger oder gasförmiger Stoffe nutzen. Kavernen mit einem nutzbaren Volumen bis 700.000 m3 werden für die Speicherung von Erdgas genutzt und spielen bei der Versorgungssicherheit im Rahmen der Energieversorgung eine große Rolle. Die Nutzbarmachung der Salzkavernen erfolgt durch Aussolen, wie es beispielsweise in der deutschen Patentschrift 43 19 941 beschrieben ist.Completed caverns in the salt rock can be used to store liquid or gaseous substances. Caverns with a usable volume of up to 700,000 m 3 are used for the storage of natural gas and play a major role in security of supply as part of the energy supply. The use of the salt caverns is carried out by salting out, as described, for example, in German Patent 43 19 941.

Nach Beendigung des Aussolprozesses wird die in der Kaverne befindliche Restsole mit dem Speichermedium Gas verdrängt. Das Gas wird dazu in die Kaverne eingepreßt und verdrängt die Sole, die über einen Soleauslagerungsstrang nach Übertage gefördert wird. Erdgas, das in die Kavernenspeicheranlage über eine Gasfernleitung gelangt, wird in einer Übertage befindlichen Kompressoranlage auf Kavernenkopfdruck komprimiert und in die Kaverne über eine Gasfeldleitung, über einen Gasförderkopf und über eine Gasfördertour aufweisende Untertageausrüstung eingespeichert.After completion of the separation process, the in the Residual brine with the storage medium gas repressed. The gas is injected into the cavern and displaces the brine over a brine swell is promoted above ground. Natural gas entering the Cavern storage system reached via a gas pipeline, is located in a compressor system located above ground Cavern head pressure compressed and into the cavern a gas field line, via a gas delivery head and over stored underground equipment having a gas production tour.

Über diesen Weg kann das Erdgas auch umgekehrt wieder ausgespeichert werden.The natural gas can also be reversed in this way be saved.

Die gasgefüllten Kavernen, Untertageausrüstungen und Gasförderköpfe sind einem hohen Druck ausgesetzt, der über 200 bar betragen kann. Die hierfür einschlägigen Sicherheitsbestimmungen sehen vor, daß Absperreinrichtungen in den Förderstrang eingebaut sind, um den Förderstrom bei Beschädigung der Bohrlochverschlüsse selbsttätig zu unterbrechen. Hierdurch soll im Haveriefall ein ungehindertes Ausströmen von Erdgas aus einer betroffenen Kaverne in die Umwelt verhindert werden.The gas-filled caverns, underground equipment and Gas delivery heads are exposed to high pressure, which can be over 200 bar. The relevant ones Safety regulations provide that shut-off devices are installed in the conveyor line to the flow if the hole closures are damaged to interrupt automatically. This is said to be in case of Haverie an unimpeded outflow of natural gas from a affected cavern in the environment can be prevented.

Herkömmliche Sicherheitssysteme bedienen sich dazu verschiedenartiger, in der Gasfördertour in geeigneten Landesitzen eingebauter Absperrventile. Diese Ventile sind, um eine hinreichende Sicherheit gewährleisten zu können, in ausreichender Tiefe angeordnet, um unempfindlich gegen mechanische Übertageeinflüsse zu sein. Die maximale Einbautiefe ist von der Teufenlage der Kaverne und vom Ventiltyp abhängig und kann über 1000 m betragen.Conventional security systems use various types of in the gas production tour in suitable country seats built-in shut-off valves. These valves are in order to ensure adequate security, arranged at a sufficient depth to be insensitive to be against mechanical surface influences. The maximal Installation depth depends on the depth of the cavern and depending on the valve type and can be over 1000 m.

Einbau und Betrieb der untertägig eingesetzen Absperrventile verursachen beim Betreiber erhebliche technische Aufwendungen und Risiken sowie Kosten. Um einen im Hinblick auf die Versorgungssicherheit ungestörten Speicherbetrieb gewährleisten zu können, muß das Absperrventil in regelmäßigen Zeitabschnitten für Wartungs- und Inspektionsarbeiten je nach Typ ganz oder teilweise ein- und ausgebaut werden. Bei den hierfür erforderlichen Zieh- und Setzarbeiten mit dem Absperrventil im Gasförderstrang über einer gasgefüllten Kaverne sind Beschädigungen der Untertageausrüstung einschließlich der Landesitze nicht auszuschließen. Darüber hinaus können Verschmutzungen, Beschädigungen sowie Verschleiß an den Landesitzen oder an den eingebauten Absperrventilen den Setz- oder Ziehvorgang beeinträchtigen oder gar verhindern. Dies kann eine Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit der Kaverne zur Folge haben.Installation and operation of the shut-off valves used underground cause considerable technical problems with the operator Expenses and risks as well as costs. To one in view on supply security undisturbed storage operation To be able to guarantee, the shut-off valve at regular intervals for maintenance and Inspection work, depending on the type, in whole or in part get extended. With the necessary for this Drawing and setting work with the shut-off valve in the gas delivery line There is damage above a gas-filled cavern underground equipment including country headquarters not be ruled out. In addition, dirt, Damage and wear to the Country seats or on the built-in shut-off valves Impede or even prevent the setting or pulling process. This can impair functionality of the cavern.

Für eine in Betrieb befindliche Gasspeicherkaverne besteht generell die Gefahr einer Beschädigung des Gasförderkopfes und der Bohrlochverschlüsse durch äußere mechanische Einwirkungen, wie beispielsweise durch fehlgesteuerte Fahrzeuge, Kräne oder Winden, die den Gasförderkopf im Wege einer Kollision abreißen können. Dies kann bei einem Speicherdruck von über 200 bar fatale Folgen haben.For a gas storage cavern in operation there is generally a risk of damage to the gas feed head and the borehole closures by external mechanical influences, such as those caused by incorrect control Vehicles, cranes or winches that operate the gas feed head can tear off in a collision. This can be fatal at a storage pressure of over 200 bar To have consequences.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Sicherheitssystem zu schaffen, das für Gasspeicherkavernen geeignet ist, eine sichere Funktion gewährleistet, gegen Abreißen durch mechanische Übertageeinwirkungen gesichert ist und den Speicherbetrieb nicht beeinflußt.The invention is therefore based on the problem To create security system that for gas storage caverns is suitable, ensures a safe function, against tearing off due to mechanical surface effects is secured and does not affect memory operation.

Das Problem wird dadurch gelöst, daß eine Sollbruchstelle, die oberhalb eines Sicherheitsventils angeordnet ist, das Sicherheitsventil vor mechanischen Einflüssen schützt, die oberhalb der Sollbruchstelle angreifen. The problem is solved in that a predetermined breaking point, which are arranged above a safety valve is the safety valve against mechanical influences protects who attack above the predetermined breaking point.

Die Sollbruchstelle kann durch einen Abknickkragen definiert sein, an dessen Umlaufkante die auf das Rohr einwirkenden Kräfte konzentriert werden. Durch Fixieren des Rohrabschnitts oberhalb des Sicherheitsventils oder Fixieren des Abknickkragens wird diese Wirkung verstärkt.The predetermined breaking point can be defined by a snap collar be on the circumferential edge of those acting on the tube Powers are concentrated. By fixing the Pipe section above the safety valve or Fixing the snap collar increases this effect.

Um die Schutzwirkung weiter zu erhöhen, kann im Bereich des Austritts des Gasförderkopfes aus der Bohrung eine Rampe angeordnet sein, die den Angriffspunkt einer mechanischen Kraft in Richtung des Gasförderkopfendes verlagert.To further increase the protective effect, the area the exit of the gas delivery head from the bore Ramp must be arranged, which is the point of attack mechanical force in the direction of the gas delivery head end shifted.

Zur Verwirklichung dieses Systems eignet sich besonders die bei jeder Kavernenverrohrung vorhandene Hauptabsperrarmatur. Diese ist üblicherweise unterhalb des Y-Stücks des Kavernenkopfes angeordnet und läßt sich in ein selbsttätiges Sicherheitsventil umbauen. Die Sollbruchstelle wird dann oberhalb des umgebauten Hauptabsperrventils, beispielsweise mit Hilfe des Abknickkragens festgelegt.This system is particularly suitable the main shut-off valve for each cavern piping. This is usually below the Y-piece the cavern head arranged and can be in convert an automatic safety valve. The predetermined breaking point is then above the converted main shut-off valve, for example with the help of the snap collar fixed.

Mit Hilfe der Rampe sowie zusätzlicher Zwischenflansche ober- und unterhalb des Abknickkragens zur Aufnahme von Kräften im Haveriefall kann die Hauptabsperrarmatur darüber hinaus gegen direkte Krafteinwirkung geschützt werden.With the help of the ramp and additional intermediate flanges above and below the snap collar to accommodate The main shut-off valve can be used in the event of a haverie also be protected against direct force.

Besonders vorteilhaft ist es, die Hauptabsperrarmatur in ein hydraulisch angesteuertes Sicherheitsventil umzubauen, das bei Druckabfall infolge der Beschädigung beim Abknicken einer im Abknickbereich angeordneten Hydraulikleitung automatisch schließt.It is particularly advantageous to have the main shut-off valve in to convert a hydraulically controlled safety valve, that in the case of pressure drop due to damage to the Bending a hydraulic line arranged in the bend area closes automatically.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1
eine erfindungsgemäße Anordnung;
Fig. 2
eine Stützkonstruktion der Anordnung der Figur 1.
The invention is explained below with reference to an embodiment shown in the drawing. The drawing shows:
Fig. 1
an arrangement according to the invention;
Fig. 2
a support structure of the arrangement of Figure 1.

Bei einem Gasförderkopf 1 ist ein Sicherheitsventil 2 unterhalb einer Sollbruchstelle 3 zugeordnet. Durch diese Anordnung knickt der Gasförderkopf 1 bei mechanischer Einwirkung an der Sollbruchstelle 3 ab, wobei das Sicherheitsventil 2 unbeschädigt bleibt und die Verrohrung absperren kann.In the case of a gas delivery head 1 there is a safety valve 2 assigned below a predetermined breaking point 3. By this arrangement kinks the gas feed head 1 when mechanical Action at the predetermined breaking point 3, the Safety valve 2 remains undamaged and the piping can shut off.

Ein Abknicken des Gasförderkopfs unterhalb des Sicherheitsventils ist durch die Lage der Sollbruchstelle ausgeschlossen.The gas feed head bends below the safety valve is excluded by the location of the predetermined breaking point.

Das Sicherheitsventil 2 ist über eine Hydraulikleitung 7 mit einer Pumpe 9 verbunden, deren Druck das Sicherheitsventil geöffnet hält. Beim Abknicken des Gasförderkopfes 1 oberhalb der Sollbruchstelle 3 wird die Hydraulikleitung 7 beschädigt, wodurch der Druck in der Leitung abfällt und das Sicherheitsventil 2 schließt.The safety valve 2 is via a hydraulic line 7 connected to a pump 9, the pressure of the safety valve keeps open. When kinking the gas feed head 1 above the predetermined breaking point 3 becomes the hydraulic line 7 damaged, causing pressure in the line drops and safety valve 2 closes.

Der Bereich des Sicherheitsventils 2 ist von einer Rampe 4 umgeben, so daß eine Übertagekrafteinwirkung nur oberhalb des Sicherheitsventils, z.B. an dem Y-Stück des Gasförderkopfes 1 angreifen kann.The area of the safety valve 2 is of a ramp 4 surround, so that a surface force only above the safety valve, e.g. on the Y-piece of the Gas feed head 1 can attack.

Das Rohrstück oberhalb des Sicherheitsventils ist im Bereich der Sollbruchstelle 3 an der Rampe 4 oder an der Wand des Bohrlochkellers mittels einer Stützkonstruktion 5 fixiert. Dadurch wird die Sollbruchstelle 3 eindeutig definiert und jegliche beschädigende Krafteinwirkung auf das Sicherheitsventil 2 ausgeschlossen.The pipe section above the safety valve is in the Area of the predetermined breaking point 3 on the ramp 4 or on the Wall of the borehole basement using a support structure 5 fixed. This makes the predetermined breaking point 3 clear defined and any damaging force the safety valve 2 excluded.

Die Sollbruchstelle ist als Abknickkragen 3 ausgebildet.The predetermined breaking point is designed as a snap collar 3.

Zwischenflansche 8 ober- und unterhalb des Abknickkragens können Verformungskräfte aufnehmen und somit einen zusätzlichen Schutz für das Sicherheitsventil 2 bieten.Intermediate flanges 8 above and below the snap collar can absorb deformation forces and thus a provide additional protection for safety valve 2.

Die Rampe 4 ist durch Poller 6 ergänzend abgesichert.The ramp 4 is additionally secured by bollards 6.

Die Erfindung gewährleistet somit ein ungehindertes Absperren der Untertageausrüstung im Falle einer mechanischen Beschädigung des Gasförderkopfes durch Übertagekrafteinwirkung. Die Erfindung erfordert keinerlei technische Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten, die zu einer Unterbrechung des Speicherbetriebs mit der betroffenen Gasspeicherkaverne führt und Kosten verursacht.The invention thus ensures an unhindered Shutdown underground equipment in the event of mechanical Damage to the gas feed head due to the effects of surface forces. The invention does not require any technical Service and maintenance work, too an interruption of the storage operation with the affected Gas storage cavern leads and causes costs.

Claims (9)

Sicherheitssystem für Kavernenrohre mit einer oberhalb eines Sicherheitsventils (2) angeordneten Sollbruchstelle (3).Safety system for cavern pipes with one above a predetermined breaking point of a safety valve (2) (3). System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Stützkonstruktion im Bereich der Sollbruchstelle (3).System according to claim 1, characterized by a support structure in the area of the predetermined breaking point (3). System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle durch einen Abknickkragen (3) definiert ist.System according to claim 1 or 2, characterized in that the predetermined breaking point is defined by a snap collar (3). System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Abknickkragens (3) Zwischenflansche (8) angeordnet sind. System according to one or more of Claims 1 to 3, characterized in that intermediate flanges (8) are arranged in the region of the snap-off collar (3). System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Rampe (4) Schutzpoller (6) angeordnet sind.System according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that protective bollards (6) are arranged in the region of the ramp (4). System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (2) aus einer unterhalb des Kavernenkopfes angeordneten, umgebauten Hauptabsperrarmatur (Mastervalve) besteht.System according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the safety valve (2) consists of a converted main shut-off valve (master valve) arranged below the cavern head. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der Bereich des Sicherheitsventils (2) durch eine Rampe (4) abgeschirmt ist.System according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that at least the area of the safety valve (2) is shielded by a ramp (4). System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (2) über eine Hydraulikleitung (7) mit einer Pumpe (9) verbunden ist, wobei die Hydraulikleitung (7) im Bereich der Sollbruchstelle (3) verläuft, beim Abknicken des Förderkopfes (1) beschädigt und das Sicherheitsventil (2) durch den resultierenden Druckabfall absperrt wird.System according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the safety valve (2) is connected to a pump (9) via a hydraulic line (7), the hydraulic line (7) running in the region of the predetermined breaking point (3), damaged when the feed head (1) bends and the safety valve (2) is shut off by the resulting pressure drop. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abknickkragen (3) an einer Rampe (4) oder der Bohrlochkellerwand fixiert ist.System according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the kink collar (3) is fixed to a ramp (4) or the borehole cellar wall.
EP98112615A 1997-07-09 1998-07-08 Safety device for a gas storage cavern Withdrawn EP0890783A1 (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19729374 1997-07-09
DE19729374 1997-07-09
DE19745743 1997-10-16
DE19745743A DE19745743C2 (en) 1997-07-09 1997-10-16 Security system for a gas storage cavern

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