Sicherheitssystem für eine Gasspeicherkaverne

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitssystem für eine Gasspeicherkaverne, wie beispielsweise eine ausgesolte Salzkaverne.

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.

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.

Über diesen Weg kann das Erdgas auch umgekehrt wieder ausgespeichert werden.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Ein Abknicken des Gasförderkopfs unterhalb des Sicherheitsventils ist durch die Lage der Sollbruchstelle ausgeschlossen.

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.

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.

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.

Die Sollbruchstelle ist als Abknickkragen 3 ausgebildet.

Zwischenflansche 8 ober- und unterhalb des Abknickkragens können Verformungskräfte aufnehmen und somit einen zusätzlichen Schutz für das Sicherheitsventil 2 bieten.

Die Rampe 4 ist durch Poller 6 ergänzend abgesichert.

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.