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

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Präsentation zum Thema: "Aktuelle Entwicklungen bei der Gaserstbefüllung von Salzkavernen unter Beachtung von Sicherheitsaspekten V. Internationale Konferenz «UGS – sicherer Betrieb."—  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 2013 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 [Dauer in Wochen] Bohrung 8 Dichtheitstest 3 Solung 125 Gasdichtheitstest 4 Komplettierung 4 Gaserstbefüllung Snubbing Gesamtdauer

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

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 Gaserstbefüllung mit einem 4 ½ Soleentleerungsstrang (konventionell) Gaserstbefüllung mit einem 6 Soleentleerungsstrang (aktuell) 4 ½ 6 – 7 + USAV: Tubing Mounted anstatt Wireline Retrievable + Tailpipe Durchmesser (größerer Plug) + Anchor Seal Unit

8 Einfluss des Durchmessers 4 ½ 6 Soleauslagerungsrate Erhöhung der Soleauslagerungsrate: Reibungsdruckverlustes 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 A 4½ A 6 : %

9 Einfluss des Durchmessers Pizza-Effekt Soleauslagerungsrate Erhöhung der Soleauslagerungsrate: Reibungsdruckverlustes 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

10 Soleauslagerungsraten und GEB-Dauer ½ 4 ½ Soleauslagerungsrate in m³/h Dauer Gaserstbefüllung in Tagen Soleentleerungsstrang

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

12 Snubbing Soleentleerungsstrang

13 Anstieg der aufwärts wirkenden Kräfte Kraft abwärts Kraft aufwärts ½ Resultierendes Gewicht [t] Soleentleerungsstrang Soleentleerungsstrang, solegefüllt Teufe [m]

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

24 Vergleich der Ergebnisse Einfluss des Soleentleerungsstrangs Mudde 2005

25 Fazit Erhebliche Zeit- und Kostenreduktion durch Einsatz eines 6 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


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