SE428200B - Forfarande for underjordisk lagring av fluida - Google Patents

Description

8008893-3 2 _ _ <_....._ . i fria luften, där man tillåter att den lagrade produkten tränger in i den omgivande väggen, något som strider mot ändamålet med föreliggande uppfinning.

Ett sätt att säkerställa täthet är att använda en avsevärd säkerhetsmarginal. Men frånsett att denna metod icke ger en abso- lut säkerhet medför den en ökning av lagringskostnaderna. Av eko- nomiska skäl är det viktigt att.man kan hälla en minimal säkerhets- marginal.

Man har nu enligt uppfinningen genomfört modellmätningar och modellförsök. Det har därvid konstaterats, att det hydrauliska trycket H måste vara högre än P'+ F, där F är en formparameter, för att inget läckage skall inträffa vid ett givet lagringstryck P.

Uppfinningen beskrivas närmare nedan under hänvisning till den bifogade ritningen, på vilken fig; 1 schematiskt illustrerar en underjordisk lagring; fig. 2 är ett diagram visande det tillåt- na maximaltrycket Pmax som funktion av vattentryckshöjden H; fig. 3 är en sidovy av en experimentanordning för analog hydraulisk mätning av formkoefficienten F; och fig. 4 är ett snitt taget längs linjen IV-IV i fig. 3.

Diagrammet i fig. 2 visar grafiskt det tillåtna maximaltryc- ket Pmax som funktion av höjden H för ett hålrum i form av en tänkt oändlig horisontell cylinder med cirkulärt tvärsnitt med radien 10 m belägen i en oändlig homogen berggrund som är mycket perme- abel på ytan. Med hjälp av mätningar genomförda för olika höjder H kan man rita den visade kurvan, vilken i detta fall avviker med upp till 28% från bisektrisen, som motsvarar Pmax = H.

Man har genomfört försök med ett variabelt antal håligheter med olika former, under olika gränsbetingelser, eventuellt i när- varo av naturliga eller konstgjorda vattenridäer ovanför eller mellan häligheterna, vid variabla potentialer, och med olika lagrade produkter, Man har härvid funnit att skillnaden F = H - P beror på en kombination av alla dessa parametrar, och detär detta som utgör grunden för föreliggande uppfinning. För en given lag- rad produkt är F en funktion av håligheternas form och omgivning.

Koefficienten F kallas formparameter.

Enligt föreliggande uppfinning definieras höjden H med hjälp av följande samband: H = Pmax + F + S där P är det maximala lagringstrycket, där F är formparametern, soosssz-3* 3 vilken kan bestämmas genom analytisk beräkning, numer log modell, eller genom modellförsök, och där S är säkerhetsmargi- nalen. Den analoga modellen kan t.ex. vara hydraulisk eller elekt- "risk.

Antalet håligheter och deras form och djup samt geometrin hos eventuella vattenridåer för nybildning av grundvatten bestämmes i praktiken dels som funktion av täthetskriterierna med hänsyn magen till den säkerhetsmarginal som är nödvändig på grund av framtida användningsbetingelser, och dels som funktion av geotekniska och ekonomiska förutsättningar och realisationsmöjligheter. Härigenom möjliggöres en optimal utformning.

Uppfinningen avser sålunda ett förfarande som möjliggör lag- ring av flytande, kondenserade eller gasformiga produkter med eller utan tryck i underjordiska håligheter åstadkomna speciellt för det- ta ändamål eller befintliga, naturliga eller konstgjorda hålrum, belägna i permeabla berggrunder mättade med vatten, utan att det inträffar något läckage av den lagrade produkten in i berggrunden, och detta förfarande kännetecknas av att en permanent strömming av vatten mot håligheterna säkerställas genom upprätthållande av följande villkor: H > P + F där H är det hydrostatiska trycket vid toppen av håligheterna, P är lagringstrycket, och F är en formparameter, varvid F bestämmes teoretiskt (genom analytisk beräkning, nume- risk eller analog modell) och/eller experimentellt (genom modell- försök) och för en given lagrad produkt är en funktion av hålig- heternas geometri och omgivning, särskilt eventuell närvaro av vattenridåer. l Detta villkor användes med en viss säkerhetsmarginal, vilken väljes som funktion av lagringsbetingelserna och de hydrogeologiska förutsättningarna.

Ett dylikt villkor gör det möjligt att välja en optimal ut- formning för en lagring i håligheter som skall skapas för detta ändamål samtidigt som man kan vara säker på att inget läckage in- träffar, eller att bestämma det tillåtna maximaltrycket i ett be- fintligt hålrum som skall omvandlas till lagringsutrymme. Vill- koret gör det även möjligt att bedöma den eventuella nödvändighe- ten av att anbringa vattenridåer, att dimensionera sådana och att bestämma den hydrauliska potential som måste päläggas. isk eller ana- 8008893-3 4 I fig. 3 och Ä visas en anordning för analog hydraulisk mät- ning. Man använder ett tunt, företrädesvis färgat vätskeskikt med en tjocklek av 5 millimeter, t.ex. av vatten. Detta skikt är anbragt mellan tvâ transparenta plattor 11 och 12 av glas eller plast. Man vet att en dylik anordning på grund av kapillaritets- fenomenen är ekvivalent med ett permeabelt system. Anordningen är tillsluten vid kanterna 13 och 14 och eventuellt vid botten 15 så att ett djupt, tätt skikt bildas. Man kan även låta vattnet pas- sera genom ett filter som begränsar vattenströmningen. I anord- ningens övre del finnes en tratt 17., I de två plattorna 11 och 12 skär man ut en profil motsvarande tvärsnittet hos den avsedda hå- ligheten, t.ex. en cirkulär profil, och de utskurna delarna ersät- tes med sådana utstående organ att det bildas en ficka 18 med en form motsvarande hålighetens form. I denna ficka upprätthålles ett gastryck genom att en gas, t.ex. luft, tillföres genom ett rör- stycke 19. I I frånvaro av tryck strömmar vattnet in i fickan 18, varifrån det strömmar ut genom en utloppsledning 20 (se vänstra delen av fig. 3). För bestämning av formkoefficienten ökas successivt tryc- ket i fickan 18 ända till dess att gasbubblor frigöras och ström- mar uppåt mellan plattorna 11 och 12 (se högra delen av fig. 3).

Man antecknar det tryck, vid vilket gasbubblor uppträder, och man kan konstatera att detta tryck år lägre än trycket av vattenpela- ren H mellan den övre vattennivân och fickans högsta punkt. Skill- naden utgöres av formparametern, som uttryckes med en tryckenhet.

När man upprepar försöket med fickor med olika tvärsnitt (t.ex. romb, kvadrat med vertikal diagonal, horisontell rektangel, etc.), erhålles olika parametrar.

Kunskapen om en dylik parameter medför en avsevärd fördel in- om detta tekniska område; såväl från säkerhetssynpunkt som från ekonomisk synpunkt. Man kan till minsta kostnad åstadkomma en säker lagring.

-~- ---~~~- V- - » I -~- I ----- -----_._...-

Claims (1)

1. 8008893-3 5 Patentkrav Förfarande som möjliggör lagring av flytande, kondenserade eller gasformiga produkter med eller utan tryck i underjordiska håligheter åstadkomna speciellt för detta ändamål eller befintliga, naturliga eller konstgjorda hålrum, belägna i permeabla berggrun- der mättade med vatten, utan att det inträffar något läckage av den lagrade produkten in i berggrunden; k ä n n e t e c k n a t av att en permanent strömning av vatten mot håligheterna säker- ställes genom upprätthållande av följande villkor: H > P + F där H är det hyarostatiška trycket vid toppen av håligheterna, P är lagringstrycket, och F är en formparameter, varvid F bestämmes teoretiskt (genom analytisk beräkning, numerisk eller analog modell) och/eller experimentellt (genom modellförsök) och för en given lagrad produkt är en funktion av håligheternas geometri och omgivning, särskilt eventuell närvaro av vattenridåer.