Vorrichtung zur unterirdischen Lagerung von Flüssigkeiten, insbesondere Ölen
Es ist vorbekannt, Öle und andere Flüssigkeiten in Hohlräumen in dem Erdboden zu lagern und dabei natürlichen oder künstlichen Grundwasserdruck zu verwenden, um zu verhindern, dass die Flüssigkeit aus dem Hohlraum wegleckt. Die Flüssigkeit wird dabei auf einem Wasserbett gelagert, das mit dem umgebenden Grundwasser in dem Boden um den Hohlraum kommuniziert. Im allgemeinen lässt man den Grundwasserdruck bis an die Wände des Hohlraumes heranreichen.
Die Vorrichtung nach dieser Erfindung ermöglicht Lagerung von Flüssigkeiten unabhängig von dem Grundwasserniveau in dem Erdboden. Die Erfindung bezieht sich also auf eine Vorrichtung zur Lagerung von Flüssigkeiten, die leichter sind als Wasser, in Hohlräumen in Bergen auf einem stillstehenden, im Hohlraum ganz eingeschlossenen Wasserbett. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände des Hohlraumes von einem von dem Hohlraum ganz getrennten, im wesentlichen senkrechten Vorhang von Löchern oder Rohren mit wasserdurchlässigen Wänden umschlossen sind, welche Löcher bzw.
Rohre sich abwärts zu Punkten unter dem Niveau des stillstehenden Wasserbettes erstrecken und mit einer Wassersammlung in einem von dem Hohlraum ganz getrennten Tunnel, deren obere Wasserfläche auf so hohem Niveau liegt, dass der Wasserdruck in den Vorhanglöchern bzw. -rohren immer höher ist als der Druck der Lagerungsflüssigkeit auf demselben Niveau in dem Hohlraum, kommunizieren und von dieser Wassersaminlung mit Wasser gefüllt gehalten werden, wobei das Wasserbett mit den Löchern bzw. Rohren und der Wassersammlung nicht kommuniziert.
Die Flüssigkeit (mit niedrigerer Dichte als Wasser) wird also nach der Erfindung auf dem Wasserbett gelagert, welches keine offene Verbindung mit umgebendem Grundwasser hat, wenn der Berg ein solches enthält, sondern in dem Hohlraum ganz eingeschlossen ist.
Man erzielt also den Vorteil, dass der Hohlraum eine von der Umgebung ganz getrennte Zisterne wird, was eine sehr sichere Lagerung ergibt und jede Gefahr des Ausleckens und der daraus folgenden Gefahren und Verluste beseitigt. Man kann mehrere Hohlräume nebeneinanderlegen und sie mit verschiedenen Arten von Flüssigkeiten füllen, ohne die Gefahr einer Mischung oder eines Einleckens von einem Hohlraum zu einem anderen. Ferner wird man ganz unabhängig vom Grundwasser, da die für den Wasserrohrvorhang erforderlichen, sehr mässigen Wassermengen leicht von aussen zugeführt werden können.
Ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung gemäss der Erfindung wird im wesentlichen schematisch auf der beigefügten Zeichnung veranschaulicht.
Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch die Anlage.
Fig. 2 zeigt ein entsprechendes Druckdiagramm.
In Fig. 1 auf der Zeichnung bezeichnet 1 einen in dem Berg 2 ausgesprengten Hohlraum, über welchem ein zweckmässig ringförmiger Tunnel 3 in dem Berg gesprengt worden ist. Der Hohlraum wird seitlich mit einer Reihe von in den Berg gebohrten Löchern 4 oder eingebauten Rohren mit wasserdurchlässigen Wänden, die in direkter Verbindung mit dem Tunnel 3 und dem darin eingeschlossenen Wasser (Teich) 5 sind, umgeben. Das Wasserniveau in dem Tunnel wird durch Wasserzufuhr durch das Rohr 6 aufrechterhalten. Die Löcher bzw. Rohre 4 sind vorzugsweise senkrecht, können aber auch geneigt sein, und das unter Druck stehende Wasser in diesen Löchern bzw. Rohren bildet einen Wasser vorhang, der den Berghohlraum 1, von diesem ganz getrennt, umschliesst.
Vorzugsweise werden auch waagrechte oder schwach geneigte Rohre oder Löcher 7 über dem Dach des Bergraumes 1 und in direkter Verbindung mit dem Wasser 5 in dem Tunnel 3 vorgesehen.
Auf dem Boden des Hohlraumes 1 wird ein ganz eingeschlossenes Wasserbett 8 aufrechterhalten, das stationär ist. Das Öl 11 (oder andere LagerungsfLüssigkeit) wird durch das Rohr 9 eingeführt und durch dieses Rohr ausgepumpt. Öl kann auch durch ein auf einem höheren Niveau angebrachtes Rohr 10 eingeführt und weggeführt werden. Die im Hohlraum 1 gelagerte Flüssigkeit 11, deren Dichte (spezifisches Gewicht) niedriger ist als diejenige des Wassers, hat eine freie obere Niveaufläche 12. Der Raum über dieser Fläche soll mit der Aussenluft kommunizieren, um zu verhindern, dass Überdruck auf der Niveaufläche 12 entsteht.
Der Berg zwischen dem Löcher- bzw. Rohrvorhang 4 und dem Hohlraum 1 sollte von guter Dichte sein. Wenn er sehr rissig ist, soll seine Dichte durch Injektion mit Zement oder dergleichen erhöht werden. Feine Risse oder Poren gibt es jedoch in der Praxis überall in dem Berg.
Das Druckdiagramm geht aus Fig. 2 hervor, wo P1 den Wasserdruck in den Löchern bzw. Rohren 4, also in dem umschliessenden Wasservorhang, bezeichnet. Dieser Druck ist immer höher als der Druck P2 den die gelagerte Flüssigkeit auf demselben Niveau hat. Die Druckdifferenz ist mit dp bezeichnet worden.
Das unter dem Wasserdruck P1 stehende Wasser in dem Vorhang 4 dringt in den Berg durch die feinen Risse oder Poren hinein, und der Wasserdruck nimmt in der Richtung einwärts gegen den Hohlraum 1 ab, da ja der Strömungswiderstand gross ist. Auf ähnliche Weise dringt in der entgegengesetzten Richtung die gelagerte Flüssigkeit 11 in den Berg in die Risse oder Poren unter der Einwirkung des an den Wänden des Hohlraumes herrschenden Flüssigkeitsdruckes P2 der Lagerungsflüssigkeit hinein. Irgendwo zwischen der Bergwand des Hohlraumes und dem Vorhang wird der Wasserdruck P1 gleich gross sein wie der Druck P2 der Lagerungsflüssigkeit, und diese Flüssigkeit wird dort angehalten und kann nicht durch den Vorhang dringen.
Würde örtlich ein grösserer Riss in der Bergwand zwischen dem Hohlraum 1 und dem Vorhang 4 entstehen, so wird Wasser in den Hohlraum einströmen, was temporär kein grösserer Nachteil ist.
Eine solche Wasserströmung zeigt an, dass eine örtliche Dichtung der Hohlraumwand gemacht werden soll. Allerdings soll, ehe die Lagerungsflüssigkeit zum ersten Mal eingefüllt wird, kontrolliert werden, dass keine wesentliche Wassereinströmung von dem Vorhang 4 in den leeren Hohlraum stattfindet.
Der Wasserdruck in dem waagrechten Vorhang 6 hat vor allem zum Zweck zu verhindern, dass schädliche oder gefährliche, z. B. feuergefährliche Gase aufwärts an diesem Vorhang vorbeisteigen.
Der Berghohlraum kann selbstverständlich verschiedene Form und Ausdehnung je nach den örtlichen Verhältnissen haben.
Das Rohr 9 kann auch, wenn dies für geeignet erachtet wird, durch den Hohlraum und durch dessen Dachfläche hinaus gezogen werden.
Device for underground storage of liquids, in particular oils
It is previously known to store oils and other liquids in cavities in the ground using natural or artificial groundwater pressure to prevent the liquid from leaking out of the cavity. The liquid is stored on a water bed that communicates with the surrounding groundwater in the soil around the cavity. In general, the groundwater pressure is allowed to reach the walls of the cavity.
The device of this invention enables storage of liquids regardless of the groundwater level in the ground. The invention thus relates to a device for storing liquids, which are lighter than water, in cavities in mountains on a stationary water bed completely enclosed in the cavity. The invention is characterized in that the side walls of the cavity are enclosed by a substantially vertical curtain of holes or pipes with water-permeable walls which is completely separated from the cavity, which holes or
Pipes extend downwards to points below the level of the stationary water bed and with a water collection in a tunnel completely separate from the cavity, the upper water surface of which is at such a high level that the water pressure in the curtain holes or pipes is always higher than the pressure of the storage liquid at the same level in the cavity, and are kept filled with water by this water pool, the water bed not communicating with the holes or pipes and the water collection.
According to the invention, the liquid (with a lower density than water) is stored on the water bed, which has no open connection with surrounding groundwater, if the mountain contains such, but is completely enclosed in the cavity.
One thus achieves the advantage that the cavity becomes a cistern completely separate from the surroundings, which results in very safe storage and eliminates any risk of leakage and the resulting dangers and losses. Several cavities can be placed side by side and filled with different types of liquids without the risk of mixing or leakage from one cavity to another. Furthermore, one becomes completely independent of the groundwater, since the very moderate amounts of water required for the water pipe curtain can easily be supplied from outside.
An embodiment of a device according to the invention is illustrated essentially schematically on the accompanying drawing.
Fig. 1 is a vertical section through the plant.
Fig. 2 shows a corresponding pressure diagram.
In Fig. 1 in the drawing, 1 denotes a hollow space blasted out in the mountain 2, above which a suitably annular tunnel 3 has been blasted in the mountain. The cavity is laterally surrounded by a series of holes 4 drilled into the mountain or built-in pipes with water-permeable walls which are in direct connection with the tunnel 3 and the water (pond) 5 enclosed therein. The water level in the tunnel is maintained by supplying water through the pipe 6. The holes or tubes 4 are preferably vertical, but can also be inclined, and the pressurized water in these holes or tubes forms a water curtain which surrounds the mountain cavity 1, completely separated from it.
Preferably, horizontal or slightly inclined pipes or holes 7 are also provided above the roof of the mountain area 1 and in direct connection with the water 5 in the tunnel 3.
At the bottom of the cavity 1 a fully enclosed water bed 8 is maintained which is stationary. The oil 11 (or other storage liquid) is introduced through the pipe 9 and pumped out through this pipe. Oil can also be introduced and carried away through a pipe 10 located at a higher level. The liquid 11 stored in the cavity 1, the density (specific weight) of which is lower than that of the water, has a free upper level surface 12. The space above this surface should communicate with the outside air in order to prevent overpressure on the level surface 12 .
The mountain between the hole or pipe curtain 4 and the cavity 1 should be of good density. If it is very cracked, its density should be increased by injecting it with cement or the like. However, in practice there are fine cracks or pores everywhere in the mountain.
The pressure diagram emerges from FIG. 2, where P1 denotes the water pressure in the holes or pipes 4, that is to say in the surrounding water curtain. This pressure is always higher than the pressure P2 that the stored liquid has at the same level. The pressure difference has been designated by dp.
The water in the curtain 4 under the water pressure P1 penetrates into the mountain through the fine cracks or pores, and the water pressure decreases in the inward direction towards the cavity 1, since the flow resistance is great. Similarly, in the opposite direction, the stored liquid 11 penetrates the mountain into the cracks or pores under the action of the liquid pressure P2 of the storage liquid prevailing on the walls of the cavity. Somewhere between the mountain wall of the cavity and the curtain the water pressure P1 will be the same as the pressure P2 of the storage liquid, and this liquid is held there and cannot penetrate through the curtain.
If a larger crack were to develop locally in the mountain wall between the cavity 1 and the curtain 4, then water will flow into the cavity, which is temporarily not a major disadvantage.
Such a flow of water indicates that a local seal of the cavity wall should be made. However, before the storage liquid is filled in for the first time, it should be checked that there is no significant inflow of water from the curtain 4 into the empty cavity.
The main purpose of the water pressure in the horizontal curtain 6 is to prevent harmful or dangerous, e.g. B. flammable gases climb past this curtain.
The mountain cavity can of course have various shapes and dimensions depending on the local conditions.
The tube 9 can also, if deemed appropriate, be drawn through the cavity and out through its roof surface.