Aktuelle Entwicklungen bei der Gaserstbefüllung von Salzkavernen unter Beachtung von Sicherheitsaspekten V. Internationale Konferenz «UGS – sicherer.

Präsentation zum Thema: "Aktuelle Entwicklungen bei der Gaserstbefüllung von Salzkavernen unter Beachtung von Sicherheitsaspekten V. Internationale Konferenz «UGS – sicherer."—  Präsentation transkript:

1 Aktuelle Entwicklungen bei der Gaserstbefüllung von Salzkavernen unter Beachtung von Sicherheitsaspekten V. Internationale Konferenz «UGS – sicherer Betrieb und effiziente Technologien» Dresden, 23. – 25.September Heike Bernhardt, KBB Underground Technologies GmbH, Hannover

2 Inhalt Einleitung Zeitplan für die Kavernenherstellung
Gaserstbefüllung, Ablauf und Begrenzungen Was bleibt zu bedenken ? Modifikation der Komplettierung Erhöhung der Soleauslagerungsrate Snubbing Druckstoß am Sicherheitsabsperrventil Sonderfall: beim Gasliftverfahren Fazit

3 Einleitung

4 Zeitplan für die Kavernenherstellung
Bohrung 8 Dichtheitstest 3 Solung 125 Gasdichtheitstest 4 Komplettierung 4 Gaserstbefüllung 53 Snubbing 1 Gesamtdauer 198 [Dauer in Wochen]

5 Gaserstbefüllung, Ablauf und Begrenzungen
Maximaler Druck am LZRS Solegeschwindigkeit, vmax = 4,5 m/s Gasgeschwindigkeit, vmax = 30 m/s (in situ) Deckgebirge Caprock Rohrschuh letzte zementierte Rohrtour Salz Gasförderstrang Gasinjektion 4 ½“ Soleentleerungsstrang Solgefüllte Kaverne Gasgefüllte Kaverne Soleproduktion Modell Kaverne Volumen: 650,000 m³

6 Was bleibt zu bedenken? Erstmalige Erdgasinjektion in die Kaverne
Sicherheitsvorrichtungen wie das USAV sind noch nicht installiert Soleentleerungsstrang kann durch Salzfall beschädigt werden und zu einem vorzeitigen Gasdurchschlag führen Durch den steigenden Gaspuffer in der Kaverne ist die Gaserstbefüllung ein langsam reagierender Prozess Es gibt besonders kritische Phasen, insbesondere die Start- und Endphase Hohe Anforderungen für eine sichere Durchführung der Gaserstbefüllung Erhöhung der Sicherheit durch Verkürzung der Befülldauer

7 Modifikation der Komplettierung
4 ½“ 6 ⅝“ – 7“ + USAV: Tubing Mounted anstatt Wireline Retrievable + Anchor Seal Unit On this slide the completion af both options are illustrated. + Tailpipe Durchmesser (größerer Plug) Gaserstbefüllung mit einem 4 ½“ Soleentleerungsstrang (konventionell) Gaserstbefüllung mit einem 6 ⅝“Soleentleerungsstrang (aktuell)

8 Einfluss des Durchmessers
Erhöhung der Soleauslagerungsrate: Verringerung des Reibungsdruckverlustes: mit v: Fließgeschwindigkeit Sole in m/s A: Querschnitt Soleentleerungsstrang in m d: ID Soleentleerungsstrang in m λ: Rohrrauhigkeitsbeiwert in [-] ρ: Soledichte in kg/m³ 4 ½“ 6 ⅝“ A4½“  A6⅝“ : %

9 Einfluss des Durchmessers
Erhöhung der Soleauslagerungsrate: Verringerung des Reibungsdruckverlustes: mit v: Fließgeschwindigkeit Sole in m/s A: Querschnitt Soleentleerungsstrang in m d: ID Soleentleerungsstrang in m λ: Rohrrauhigkeitsbeiwert in [-] ρ: Soledichte in kg/m³ „Pizza-Effekt“

10 Soleauslagerungsraten und GEB-Dauer
7“ Soleentleerungsstrang 6 ⅝“ 5 ½“ Soleauslagerungsrate in m³/h 4 ½“ Dauer Gaserstbefüllung in Tagen

11 Soleauslagerungsraten und GEB-Dauer
Soleentleerungsstrang 110 Tage 120 Tage Soleauslagerungsrate in m³/h Verkürzte Dauer von ca. 8 Monaten 220 Tage 340 Tage Dauer Gaserstbefüllung in Tagen

12 Snubbing Soleentleerungsstrang

13 Anstieg der aufwärts wirkenden Kräfte
Resultierendes Gewicht [t] Soleentleerungsstrang Soleentleerungsstrang 38 6 ⅝“ 16 4 ½“ Soleentleerungsstrang, solegefüllt Kraft abwärts Teufe [m] Kraft aufwärts

14 Druckstoß nach Schnellschluss des Sicherheitsabsperrventils
Solefluss Sicherheitsabsperrventil Soleauslagerungsrate: 4 ½“ – 125 m³/h 6 ⅝“ – 290 m³/h Numerische Berechnung der Hydraulischen Verhältnisse im Rohrleitungssystem

15 Druckentwicklung nach Schnellschluss
4 ½” Soleentleerungsstrang, Fließgeschwindigkeit 2.5 m/s, Schließzeit 8 s Meßdaten Kopfdruck [bar] Zeit [s]

16 Druckentwicklung nach Schnellschluss
Berechnete Daten Simulation mit inkompressibler Flüssigkeit Kopfdruck [bar] Zeit [s]

17 Druckentwicklung nach Schnellschluss
Kalibrierung: Flüssigkeit enthält 0.1 % Gas Kopfdruck [bar] Zeit [s]

18 Druckentwicklung nach Schnellschluss
Vergleich zwischen 4 ½” und 6 ⅝” Soleentleerungsstrang 27 bar 6 ⅝“ Kopfdruck [bar] 4 ½“ Zeit [s]

19 Druckentwicklung nach Schnellschluss
Druckimpuls bei vmax = 4.5 m/s 4.5 m/s Kopfdruck [bar] 2.5 m/s 207 bar Druckstoss bei ca. 14 m/s Zeit [s] Kavernenkopf ist ausgelegt für 3,000 psi (207 bar)

20 Zeitplan für die Kavernenherstellung
Bohrung 8 3 Dichtheitstest Solung 125 4 Gasdichtheitstest 4 Komplettierung 16 alt: 53 Gaserstbefüllung 1 Snubbing Gesamtdauer 161 alt: 198 [Dauer in Wochen] Ergebnis: - Steigerung der Wirtschaftlichkeit ( €) - Erhöhung der Sicherheit durch Senkung des Risikopotentials

21 Sonderfall: beim Gasliftverfahren
1. Projekt (IVG) Verwendung 4 ½“ Soleentleerungsstrang + 1“ CT 2. Projekt (EWE) Verwendung 5 ½“ Soleentleerungsstrang Deckgebirge Caprock LZRT Salz Soleentleerungsstrang Gasinjektion Solgefüllte Kaverne 1“ Coiled Tubing Gasgefüllte Kaverne Stickstoffinjektion Soleproduktion

22 Vergleich der Ergebnisse - exemplarische Kavernen
2. Projekt EWE: m³ Sole natürlich ist 2. schneller als 1. ! Sole / Stickstoff Verhältnis [m³/Nm³] Wirklich? 1. Projekt IVG: m³ Sole Zeit [d]

23 Vergleich der Ergebnisse Einfluss des Soleentleerungsstrangs
Verwendung 5 ½” statt 4 ½” Soleentleerungsstrang Soleauslagerungsrate 62 % höhere Effizienz Gesamtsteigerung + 115 % erwartet 53 %

24 Vergleich der Ergebnisse Einfluss des Soleentleerungsstrangs
Mudde 2005

25 Fazit Erhebliche Zeit- und Kostenreduktion durch Einsatz eines 6 ⅝“ Soleentleerungsstrangs anstatt eines 4 ½“ Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten Bewährte Methode nach erfolgreicher Anwendung in Europäischen Projekten Überproportional erfolgreiche Anwendung beim Gasliften

26 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit