NO144561B

NO144561B - BACKGROUND CONSTRUCTION IN A CONTAINER DESIGNED IN THE MOUNTAIN FOR STORAGE OF LONG OIL OR OTHER LIQUID LESS THAN WATER

Info

Publication number: NO144561B
Application number: NO761944A
Authority: NO
Inventors: Esko Koskinen
Original assignee: Neste Oy
Priority date: 1975-06-09
Filing date: 1976-06-08
Publication date: 1981-06-15
Also published as: FI57809C; SE7606429L; GB1521816A; SE407386B; NO761944L; FI57809B; NO144561C; FI751715A

Description

Oppfinnelsen vedrører en bunnkonstruksjon i et magasin, utformat i fjell for lagring av olje som skal hvile på et vannsj ikt. The invention relates to a bottom construction in a reservoir, designed in rock for the storage of oil which is to rest on a water layer.

Magasiner utformet i fjell som virker ifølge prinsippet med et fast vannlag er tidligere kjent. På bunnen av disse magasinene ligger som kjent et vannlag med konstant tykkelse. Herved stiger og synker oljens øvre flate, avhengig av hvor meget olje det finnes i beholderen. En fordel i sammenlig-ning med magasiner som virker ifølge prinsippet med et vannlag med foranderlig tykkelse, er at man ved fylling og tømming av magasinet ikke behøver å håndtere og rense store vannmengder. Dessuten kan magasinet oppvarmes mer økonomisk med grunnvannsoppvarming, da de vannmengder som håndteres er relativt små i magasiner utformet i fjell som virker ifølge prinsippet med et fast vannlag. Magazines designed in rock that work according to the principle of a fixed water layer are previously known. At the bottom of these reservoirs, as is well known, lies a layer of water of constant thickness. This causes the oil's upper surface to rise and fall, depending on how much oil is in the container. An advantage in comparison with reservoirs that work according to the principle of a water layer of variable thickness is that when filling and emptying the reservoir, you do not have to handle and clean large quantities of water. In addition, the reservoir can be heated more economically with groundwater heating, as the quantities of water that are handled are relatively small in reservoirs designed in rocks that operate according to the principle of a fixed water layer.

I magasiner som virker ifølge prinsippet med et fast vannlag, er innløpsrøret for oljen vanligvis plassert ved beholderens bunn i et betongtrau eller en betongtrakt med lave vegger, som adskiller rørets munning fra vannlaget og som bretter oljestrømmen oppover i magasinet. Med dette forsøker man å oppnå at grunnvannet ikke kan blandes med den innstrømmende olje. Vannet har nemlig en tilbøylighet til å danne en emulsjon med oljen og på grunn av dette, blandes med magasinets hele oljemengde, som er en betydelig ulempe av grunner som fremgår senere. In reservoirs that operate according to the principle of a fixed water layer, the inlet pipe for the oil is usually located at the bottom of the container in a concrete trough or a concrete funnel with low walls, which separates the mouth of the pipe from the water layer and which folds the oil flow upwards in the reservoir. With this, an attempt is made to ensure that the groundwater cannot mix with the inflowing oil. Namely, the water has a tendency to form an emulsion with the oil and because of this, mixes with the magazine's entire amount of oil, which is a significant disadvantage for reasons that will appear later.

Man har konstatert at man særlig når magasinet fylles med stor hastighet på den ovenfor angitte måte, ikke kan unngå at vannlaget oppblandes og danner emulsjon med oljen. Dette beror særlig på at oljen når den føres til innløpstrakten eller trauet, først strømmer oppover før strømningen utjevnes. Den med stor hastighet innstrømmende oljestrøm trekker med seg store oljemengder fra trauets eller traktens sider og fra området utenfor trauet eller trakten. Den olje som setter seg i bevegelse med stor hastighet fra grenseflaten mellom vannlaget og oljen, trekker med seg en stor mengde vann fra laget, som oppblandes med oljen og deretter sprer seg over alt 1 magasinet. Når en slik vannoppblandet olje oppvarmes ved å pumpe den Igjennom en på markflaten beliggende varmeveksler og føre den tilbake til magasinet, dannes med stor sannsynlighet en emulsjon, hvis vanninnhold under oppvarmingssirkulasjonen hele tiden øker. Dette fenomen er særlig ufordelaktig og i de mest uheldige tilfeller kan oljen i magasinene utformet i fjell, inneholde nærmere 50$ vann, hvorved oljen er ubrukelig. Fjerningen av vann fra oljeemulsjonen medfører store tilleggsomkostninger. It has been established that, especially when the magazine is filled at high speed in the manner indicated above, it cannot be avoided that the water layer mixes up and forms an emulsion with the oil. This is due in particular to the fact that when the oil is fed to the inlet funnel or trough, it first flows upwards before the flow equalises. The oil stream flowing in at high speed draws large quantities of oil with it from the sides of the trough or funnel and from the area outside the trough or funnel. The oil, which sets in motion at high speed from the interface between the water layer and the oil, pulls with it a large amount of water from the layer, which mixes with the oil and then spreads over the entire 1 magazine. When such a water-mixed oil is heated by pumping it through a heat exchanger located on the ground surface and returning it to the reservoir, an emulsion is most likely formed, the water content of which during the heating circulation constantly increases. This phenomenon is particularly disadvantageous and in the most unfortunate cases the oil in the reservoirs formed in the rock can contain close to 50$ of water, whereby the oil is unusable. The removal of water from the oil emulsion entails large additional costs.

Oppfinnelsen vedrører en bunnkonstruksjon i et i samsvar med prinsippet med et fast vannlag virkende magasin utformet i fjell, i hvilket den nevnte oppblanding og emulgering ikke finner sted i skadelig utstrekning selv ved store på-fyllingshastigheter. The invention relates to a bottom construction in a reservoir designed in accordance with the principle of a fixed water layer acting in rock, in which the aforementioned mixing and emulsification does not take place to a harmful extent even at high filling rates.

Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en bunnkonstruksjon i et ifølge prinsippet med fast vannlag virkende magasin utformet i fjell, i hvilken oppvarming av væsken kan skje like godt ved å oppvarme vannlaget som ved direkte å oppvarme væsken i magasinet eller væsken som strømmer til magasinet. Om ønskelig kan begge oppvarmingsfremgangsmåter benyttes samtidig. One purpose of the invention is to provide a bottom structure in a reservoir designed in rock, which operates according to the principle of a fixed water layer, in which heating of the liquid can take place just as well by heating the water layer as by directly heating the liquid in the reservoir or the liquid flowing to the reservoir. If desired, both heating methods can be used simultaneously.

For å oppnå disse og andre hensikter, er det ifølge oppfinnelsen tilveiebragt en bunnkonstruksjon i et magasin av den innledningsvis nevnte art, som kjennetegnes ved de trekk som fremgår av karakteristikken til det etterfølgende selvstendige krav. In order to achieve these and other purposes, according to the invention, a bottom structure is provided in a magazine of the type mentioned at the outset, which is characterized by the features that appear in the characteristics of the following independent claim.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av karakteristikken til underkravene. Further features of the invention appear from the characteristics of the subclaims.

Ifølge oppfinnelsen plasseres innløpsrøret fordelaktig nær magasinets gavl, og røret rettes fordelaktig slik at den innstrømmende olje først strømmer i retning mot magasinets gavl 0,2 noe oppover før strømmen vender tilbake og nedover i retning mot magasinets andre ende. Når oljen er kommet frem til vannlagets område, er strømmen blitt nesten laminær i grenseflaten mellom oljen og vannet, hvorved ingen oppblanding eller derav beroende emulgering foregår. According to the invention, the inlet pipe is advantageously placed close to the end of the magazine, and the pipe is advantageously directed so that the inflowing oil first flows in the direction towards the end of the magazine 0.2 slightly upwards before the flow reverses and downwards in the direction towards the other end of the magazine. When the oil has reached the area of the water layer, the flow has become almost laminar in the interface between the oil and the water, whereby no mixing or consequent emulsification takes place.

Innløpsåpningen for oljen kan ifølge oppfinnelsen i hvert tilfelle plasseres på den mest egnede måte. Retningen på innløpsstrømmen kan lett forandres ved å bygge forskjellige slags vegger, som kan styre og vende strømmen og som altså kan styre oljestrømmen bort fra vannlaget. According to the invention, the inlet opening for the oil can be placed in the most suitable way in each case. The direction of the inlet flow can be easily changed by building different types of walls, which can control and reverse the flow and which can therefore control the flow of oil away from the water layer.

Innløpsrøret for laget med vann som skal mates inn i magasinet, kan ifølge oppfinnelsen fordelaktig plasseres på det sted hvor magasinets opphøyde del slutter. Innmatingen av laget med vann kan fordeles over magasinets hele bredde, hvorved strømmen er relativt langsom og turbulensfri, og vannlagets tykkelse er tilstrekkelig stor og ingen oppblanding med oljen finner sted. Vannstrømmens oppdeling kan effektiviseres ved å plassere vannrøret i et porøst sjikt, f.eks. et makadamsjikt. According to the invention, the inlet pipe for the layer of water to be fed into the magazine can advantageously be placed at the place where the elevated part of the magazine ends. The feeding of the layer with water can be distributed over the entire width of the reservoir, whereby the flow is relatively slow and free of turbulence, and the thickness of the water layer is sufficiently large and no mixing with the oil takes place. The division of the water flow can be made more efficient by placing the water pipe in a porous layer, e.g. a macadam layer.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere beskrives under henvisning til en på tegningen vist utførelsesform for oppfinnelsen. Det er dog ikke meningen på noen måte å begrense oppfinnelsen til denne utførelsesform, som viser et skjematisk tverrsnitt av et magasin utformet i fjell ifølge oppfinnelsen. In the following, the invention will be described in more detail with reference to an embodiment of the invention shown in the drawing. However, it is not intended in any way to limit the invention to this embodiment, which shows a schematic cross-section of a magazine designed in rock according to the invention.

På figuren er magasinet som er utformet i fjell, generelt betegnet med 1. På bunnen av magasinet ligger et vannlag 2 som dannes av vann som renner inn eller tilsettes til magasinet. Grunnvannlagets 2 flate S holdes på konstant høyde ved hjelp av en overstrømningsterskel 3, over hvilken vannet i laget strømmer ned i en pumpegrop 4. Fra gropen 4 pumpes vannet bort ved hjelp av en spillvannspumpe 5, eller dersom ønskelig, oppvarmet i en varmeveksler 6 og overført tilbake til magasinet 1 igjennom et rør 7. På denne måten kan oljen i magasinet oppvarmes ved hjelp av det varme lagvann. Dette har sørlig betydning hvis man ønsker å tømme magasinet 1 fullstendig. In the figure, the reservoir, which is designed in rock, is generally denoted by 1. At the bottom of the reservoir is a water layer 2 which is formed by water that flows into or is added to the reservoir. The surface S of the groundwater layer 2 is kept at a constant height by means of an overflow threshold 3, above which the water in the layer flows down into a pump pit 4. From the pit 4, the water is pumped away by means of a waste water pump 5, or if desired, heated in a heat exchanger 6 and transferred back to the magazine 1 through a pipe 7. In this way, the oil in the magazine can be heated with the help of the warm layer water. This has southern significance if you want to empty magazine 1 completely.

Magasinet 1 fylles med olje gjennom et rør 8. Ved rørets munning er det bygget en avsats 9. Avsatsen 9 ligger noe, f.eks. ca. 10 - 30 cm over overstrømningsterskelen 3 og således også over vannlagets 2 flate S. Denne høydeforskjell er betegnet med Ah. Ved avsatsen 9 er det altså intet vann under oljen. Gjennom røret 8 strømmer F en oljemengde som kan gå opp til flere tusen m^ i timen, hvorved strømnings-hastigheten altså er meget stor. Oljestrømmen trekker med seg oljen utenfor rørets 8 munning 8a og også fra området rundt munningen. Ettersom det ikke finnes vann under oljen ved bunnkonstruksjonen ifølge oppfinnelsen, kan ingen oppblanding og emulgering av vann med olje foregå. Når oljen fordeles på den meget store oljemengde i magasinet, utjevnes dens bevegelsesenergi og strømningshastigheten reduseres. Herved strømmer oljen Jevnt som en langsom laminær strømning når den tangerer vannlaget 2 på magasinets bunn. Ingen oppblanding skjer, da strømningen er laminær. The magazine 1 is filled with oil through a pipe 8. A ledge 9 has been built at the mouth of the pipe. The ledge 9 lies somewhat, e.g. about. 10 - 30 cm above the overflow threshold 3 and thus also above the surface S of the water layer 2. This difference in height is denoted by Ah. At landing 9, there is therefore no water under the oil. Through the pipe 8 F flows a quantity of oil which can be up to several thousand m^ per hour, whereby the flow rate is therefore very large. The oil flow draws the oil with it outside the mouth 8a of the pipe 8 and also from the area around the mouth. As there is no water under the oil in the bottom construction according to the invention, no mixing and emulsification of water with oil can take place. When the oil is distributed over the very large amount of oil in the magazine, its kinetic energy is equalized and the flow rate is reduced. Hereby, the oil flows evenly as a slow laminar flow when it touches the water layer 2 at the bottom of the reservoir. No mixing occurs, as the flow is laminar.

Avsatsen 9 på magasinets bunn kan dannes på forskjellige måter. Når magasinet sprenges, kan f.eks. magasinets bunn i påfyllingsenden gjøres høyere enn magasinets øvrige del. Dersom magasinets bunn.sprenges slik at den er helt jevn, kan avsatsen lett støpes f.eks. av betong. Den nedre ende av innløpsrøret 8 for olje kan utformes på ønsket måte og fordelaktig på en slik måte at oljestrømmen rettes bort fra grunnvannslaget 2 i retning mot magasinets gavl la. I prinsippet kan avsatsen 9 også anordnes ved midten av magasinet, hvorved oljen styres f.eks. mot magasinets 1 sidevegg. The ledge 9 at the bottom of the magazine can be formed in different ways. When the magazine is blown up, e.g. the bottom of the magazine at the filling end is made higher than the rest of the magazine. If the bottom of the magazine is blasted so that it is completely even, the ledge can easily be cast, e.g. of concrete. The lower end of the inlet pipe 8 for oil can be designed in the desired way and advantageously in such a way that the oil flow is directed away from the groundwater layer 2 in the direction towards the reservoir end 1a. In principle, the ledge 9 can also be arranged at the center of the magazine, whereby the oil is controlled, e.g. against the 1 side wall of the magazine.

Oppvarmingen av oljen i magasinet kan lett skje ved å pumpe oljen ved hjelp av en pumpe 10 gjennom en varmeveksler 11 og tilbake til magasinet gjennom røret 8. Oljen i magasinet kan dessuten, som tidligere nevnt, oppvarmes ved hjelp av vannet i vannlaget, hvorved det i varmeveksleren 6 oppvarmede vann returneres til vannlaget 2 gjennom et rør 12, som hensiktsmessig er beliggende i kanten av avsatsen 9 eller under denne på en slik måte at vannet fordeles jevnt over magasinet l's hele bredde. Innløpsrøret 12 kan ha flere munningsåpninger hensiktsmessig jevnt fordelt over magasinets 1 bredde. Herved blir vannstrømmen langsom og jevn, og den har ingen tilbøylighet til å blande seg med den i grenseflaten mellom vann og olje langsomt strømmende olje. Vannstrømmen kan ytterligere bremses og oppdeles ved å plassere vannrøret 12 inne i et sjikt av makadam. The heating of the oil in the reservoir can easily take place by pumping the oil with the help of a pump 10 through a heat exchanger 11 and back to the reservoir through the pipe 8. The oil in the reservoir can also, as previously mentioned, be heated with the help of the water in the water layer, whereby the water heated in the heat exchanger 6 is returned to the water layer 2 through a pipe 12, which is conveniently located at the edge of the landing 9 or below it in such a way that the water is distributed evenly over the entire width of the reservoir 1. The inlet pipe 12 can have several mouth openings suitably evenly distributed over the width of the magazine 1. In this way, the water flow becomes slow and steady, and it has no tendency to mix with the slowly flowing oil at the interface between water and oil. The water flow can be further slowed down and divided by placing the water pipe 12 inside a layer of macadam.

Bunnkonstruksjonen ifølge oppfinnelsen i et magasin utformet i fjell kan lett tilveiebringes både når man bygger nye magasiner i fjell og når man forbedrer gamle magasiner. I det sistnevnte tilfellet vil man ofte klare seg med små forandringer av de forekommende konstruksjoner. Man støper ganske enkelt ved oljens innløpssted en avsats som ligger høyere enn grunnvannlagets flate, og ved behov styres avsatsen med strømningsstyrende organ, f.eks. vegger, som styrer oljestrømmen bort fra grunnvannslaget. The bottom structure according to the invention in a magazine designed in rock can be easily provided both when building new magazines in rock and when improving old magazines. In the latter case, you will often get by with small changes to the existing constructions. You simply cast a ledge at the oil inlet point that is higher than the surface of the groundwater layer, and if necessary, the ledge is controlled with a flow control device, e.g. walls, which direct the flow of oil away from the groundwater layer.

Claims

1. Bottom structure in a reservoir (1), designed in rock for the storage of oil which must rest on a layer of water (2) which extends over essentially the entire width of the reservoir and is essentially the same thickness all the time, characterized by a for oil reservoirs in and known ledge (9) which borders at least one of the walls of the reservoir and at its lowest level is located above the surface (S) of the water layer (2), which ledge is arranged below the opening(s) (8a) of the inlet pipe (8) for oil, as the inlet pipe at its mouth(s) has such a direction that the oil flow will be directed towards one or more of the adjacent walls.

2. Bottom construction according to claim 1, characterized in that an inlet pipe (12) for heated water is arranged at the edge of the landing (9) to distribute the water flow over the entire width of the container.

3. Bottom construction according to claim 2, characterized in that the inlet pipe (12) for water is arranged inside a macadam layer to spread and even out the water flow.