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Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der
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Teufe des Trennspiegels Blanketmedium-Salzsole bei der Herstellung
von Kavernen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Teufe des Trennspiegels
Blanketmedium-Salzsole bei der Herstellung von Kavernen bei Verwendung von Rohrtouren,
die sich in die Kaverne erstrecken, durch Abtasten des Trennspiegels mit einer Sonde,
die in die zum Solen dienenden Rohrtouren an einem Meßkabel herabgelassen wird,
dessen bis zum Trennspiegel herabgelassene Länge gemessen wird.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Bestimmung der
Teufe des Trennspiegels Blanketmedium-Salzsole bei der Herstellung von Kavernen
bei Verwendung von Rohrtouren, die sich in die Kaverne erstrecken,mittels einer
den Trennspiegel abtastenden Sonde, die in die zum
Solen dienenden
Rohrtouren an einem Meßkabel herabgelassen wird, dessen bis zum Trennspiegel herabgelassene
Länge der zu messenden Teufe entspricht.
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In den letzten Jahren hat die Herstellung von Salzkavernen große
Bedeutung erlangt. Die Kavernen dienen der Einlagerung von geeigneten Gütern, beispielsweise
Gas, Erdöl, Flüssiggas - auch Atommüll.
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Die Salzkavernen werden bekanntlich durch Aussolen um eine Bohrung
herum geschaffen, In die bis ins Salz hinein verrohrte Bohrung werden zwei Rohrtouren
eingehängt, zuerst ein Schutzrohr, darin konzentrisch und tiefer endend ein Spülrohr.
Diese beiden Rohrtouren ermöglichen die Führung des Wasser- und Solestromes. Das
Frischwasser tritt durch das Spülrohr in den unteren Teil der Kaverne ein, salzt
sich dort auf und tritt durch den Ringraum zwischen dem Schutzrohr und dem Spülrohr
im oberen Teil der Kaverne wieder aus. Die umgekehrte Zirkulationsrichtung, die
sogenannte inverse, ist ebenso möglich.
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Der Spülprozeß wird nach oben durch ein Schutz-oder Blanketmedium
begrenzt. Als Blanketmedium sind beispielsweise Rohöl, Heizöl, Flüssiggas oder Leichtbenzin
verwendbar.
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Nun erfordern soltechnische und betriebstechnische Gründe bei der
Herstellung einer Salzkaverne eine kontinuierliche genaue Kenntnis der Teufe des
Blanketspiegels. Das Blanketmedium dient zur Begrenzung des Solprozesses nach oben.
Durch eine gezielte Blanketspiegel-Teufenveränderung kann die Kavernenform gesteuert
werden und eine den Festigkeitsanforderungen entsprechende Kavernendachausbildung
erreicht werden.
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Den Trennspiegel kann man feststellen, wenn die Trennfläche zwischen
Blanketmedium und Sole direkt zugänglich ist. Derartige direkte Messungen sind jedoch
in künstlichen unterirdischen Kavernen während des Solebetriebes nicht möglich,
da die Verbindung nach über Tage nur durch mehrere, ineinander angeordnete Rohrtouren
hergestellt wird, von denen die beiden inneren stets mit dem Frischwasser und dem
Solemedium gefüllt sind. Die Abstände zwischen dem Schutzrohr und der Bohrungswandung
sind gering, und außerdem bewegen sich die abgehängten Rohre in der Bohrung, so
daß sich die Abstände auch noch zeitlich
und örtlich ändern, so
daß ein Absenken einer Sonde im Raum zwischen der Bohrungswandung und dem Schutzrohr
nicht möglich ist. Die Trennfläche zwischen den beiden Medien ist also nicht unmittelbar
zugänglich.
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Es ist bekannt, den Blanketspiegel dadurch zu messen, daß der Solprozeß
unterbrochen, die Rohrtouren hochgezogen und eine Sonde im Bohrloch herabgelassen
wird. Dieses Meßverfahren hat aber den großen Nachteil, daß der Solprozeß häufig
für relativ lange Zeitabschnitte unterbrochen werden muß, was den Solvorgang beträchtlich
verlängert, und daß lange Solezeiten vorhanden sind, in denen keine Überwachung
des Blanketspiegels erfolgt. Wenn gerade zu dieser Zeit Störungen oder Fehler auftreten,
besteht die Gefahr, daß die Teufenanhebung des Blanketspiegels zu spät festgestellt
wird.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, die zeitlichen Abstände zwischen
den einzelnen Messungen dadurch zu verkürzen, daß die Rohrtouren in der Bohrung
belassen werden und in das innere Rohr eine Sonde zur Bestimmung des Blanketspiegels
herabgelassen wird. Es ist dann nur noch notwendig, den Solprozeß während der Messung
zu unte-rbrechen. Man spart also die Zeit für das Herausziehen und Wiedereinhängen
der Rohrtouren ein.
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Hierzu ist es bekannt, das sogenannte "radioaktive Tracer-Verfahren"
zur Bestimmung der Teufe des Blanketspiegels zu verwenden. Bei diesem Verfahren
wird das Blanketmedium mit einem geeigneten radioaktiven Tracer markiert und mit
einer Meßsonde die Gamma-Aktivität längs des Bohrloches durch die innere Sole-Rohrtour
verfolgt. Am Trennspiegel Blanketmedium-Salzsole tritt eine Aktivitätsänderung auf,
die gemessen wird und aus der auf die Teufe des Trennspiegels geschlossen werden
kann. Bei der Wahl der Markierungsstoffe muß darauf geachtet werden, daß sich durch
deren Eingabe keine chemischen Reaktionen im Blanketmedium ereignen. Ferner dürfen
die verwendeten Markierungsstoffe von den soletechnischen Einrichtungen und vom
Salzgebirge nicht absorbiert werden.
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Schließlich müssen diese Stoffe, um eine genaue Markierung zu ermöglichen,
ein spezifisches Gewicht haben, das zwischen dem des Blanketmediums und der Salzsole
liegt, oder müssen sich die Markierungsstoffe im Blanketmedium lösen. Es muß also
eine sehr sorgfältige Auswahl der verwendeten Markierungsstoffe getroffen werden.
Es sind ferner aufwendige Maßnahmen zum Strahlenschutz notwendig. Bei der Verwendung
radioaktiver Markierungsstoffe sind spezielle Auflagen zu erfüllen, die sich aus
der Strahlenschutzverordnung sowie den anerkannten internationalen Empfehlungen
und Grundnormen ergeben. Da zur
Zeit radioaktive Markierungsstoffe
nur dann eingesetzt werden können, wenn sie recht kurze Halbwertzeiten aufweisen,
wird es notwendig, das Blanketmedium immer wieder von neuem zu markieren. Es ergibt
sich also betriebstechnisch und kostenmäßig ein erheblicher Aufwand.
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Ein weiteres bekanntes Verfahren betrifft die Ultraschall-Reflexionsmessung.
Die Trennflächenbestimmung erfolgt hierbei aufgrund einer echometrischen Ultraschallmessung,
ausgehend von einem festen Punkt der Kaverne.
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Ein Ultraschallsignal läuft durch ein akustisch bekanntes homogenes
Medium, hier Sole. Trifft das Signal auf ein Medium mit anderem akustischen Verhalten,
z.B. öl, so wird das Signal in Abhängigkeit von der Größe der akustischen Wellenwiderstandsänderung
völlig, teilweise oder kaum reflektiert. Das reflektierte Signal wird empfangen
und die Zeitdauer vom Senden des Impulses bis zum Empfangen des Echos wird einem
Teufenmaßstab zugeordnet. Das Ultraschallmeßgerät wird in Form einer Sonde in die
innere Rohrtour eingebracht, an dessen unterem Ende die Sonde fixiert werden muß.
Die Stromversorgung und Meßwertübertragung erfolgt über ein Kabel zum Kavernenkopf,
wo ein Teufenanzeigegerät fest installiert werden kann. Die Genauigkeit der Ultraschallmessung
ist sehr von der Homogenität des Mediums, in dem gemessen wird, abhängig. Da die
Sole im Kavernenbereich größere Dichteschwankungen aufweist, verändert sich auch
das
akustische Verhalten des Mediums. Die Meßfehler sind entsprechend groß. Befindet
sich der Blanketspiegel im Ringraum zwischen der Bohrungsverrohrung und der Wandung
der nächstinneren Rohrtour, so ist er von der Kaverne aus nicht mehr feststellbar.
Die Verengung am Kavernendach stellt eine sehr starke Widerstandsänderung dar, so
daß hier der größte Teil der Ultraschallenergie reflektiert wird. Die Reflexion
am Trennspiegel ist dann so gering, daß sie vom Empfänger nicht mehr ausgewertet
werden kann.
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Es ist ferner bekannt, Blanketspiegel-Teufenbestimmungen mittels
Differenzdruckmessungen in den einzelnen Rohrsträngen durchzuführen. Das Verfahren
ist jedoch sehr ungenau, weil die Reibungsdruckverluste in den Rohrsträngen nur
näherungsweise ermittelt werden können.
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Ein weiteres bekanntes Meßverfahren ist das sogenannte Gamma-Gamma-Meßverfahren,
bei dem es sich um ein Strahlungsmeßverfahren handelt. Es wird zur Bestimmung der
Teufe eine Sonde in die innere Rohrtour herabgelassen, die eine Strahlungsquelle
für Gammastrahlen enthält und ferner einen Detektor. Die Sonde ist so klein herstellbar,
daß der Solprozeß während der Messung nicht unterbrochen zu werden braucht. Der
gegen die Strahlungsquelle abgeschirmte Detektor mißt die Stärke der diffus reflektierten
Gammastrahlen.
Die Stärke der Strahlung ist eine Funktion der Dichte der durchstrahlten Materie.
Da die Dichte zwischen Blanketmedium und Salzsole unterschiedlich ist, kann also
über diese Strahlungsreflexionsmessung die Lage der Grenzfläche erhalten werden.
Bei den üblichen bei der Herstellung von Kavernen verwendeten Bohrungsdurchmessern
ist nun die Schichtdicke des Blanketmediums bzw. der Solschicht zwischen dbr Sole-Rohrtour
und dem Bohrloch zu gering, um mit dem Gammameßverfahren eine unterschiedliche Massenbelegung,
Blanket oder Sole, aus der inneren Rohrtour heraus feststellen zu können. Dies ist
aber gerade in der Anfangsphase des Solbetriebes besonders wichtig, um eventuelle
Undichtigkeiten und ein Weglaufen des Blanketspiegels sofort erkennen zu können.
Außerdem kann aus praktischen und wirtschaftlichen Gründen nicht kontinuierlich
während der gesamten Solzeit gemessen werden, weil jede einzelne Messung auf Bestellung
durch Spezialfirmen ausgeführt werden muß und überdies sehr kostspielig ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein
Verfahren und eine Einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, durch die die
Nachteile der bekannten Verfahren und Einrichtungen vermieden werden und mit denen
insbesondere kontinuierlich genaue Messungen der Teufe des Blanketspiegels mit geringem
meßtechnischen und kostenmäßigen Aufwand während des Solbetriebes durchführbar sind.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art
dadurch gelöst, daß für die
Rohrtouren wenigstens im Bereich der
Kaverne Kunststoffrohre verwendet werden und daß mit der Sonde durch Kapazitätsmessungen
die Änderung der- Dielektrizitätskonstanten beim Passieren der Trennebene zwischen
dem Blanketmedium und der Salzsole durch die Rohrwandungen hindurch gemessen wird.
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Die Erfindung nutzt die Erkenntnis aus, daß die beiden Medien Blanketmedium
und Salzsole unterschiedliche Dielektrizitätskonstanten besitzen und daß beim Passieren
der Trennebene zwischen beiden Medien eine Änderung der Dielektrizitätskonstanten
auftritt, Diese Änderung ist durch geeignete Kapazitätsmessungen feststellbar und
kann somit zur Bestimmung der Teufe des Trennspiegels zwischen Blanketmedium und
Salzsole herangezogen werden.
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Gemäß der Erfindung wird eine Sonde über eine Schleuse in die innere
Rohrtour herabgelassen, die:laufend die Kapazität mißt, die wesentlich von den dielektrischen
Eigenschaften des die Sonde umgebenden Mediums abhängt. Die Form und/oder Größe
der Sonde ist dabei so gewählt, daß der Solprozeß nicht unterbrochen zu werden braucht,
d.h.
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daß die Strömung in der inneren Rohrtour nicht oder nur unwesentlich
behindert wird. Damit die Meßsonde nicht von den die Sonde umgebenden Rohrtouren
vom Blanketmedium abgeschirmt wird, sind die Rohrtouren, wenigstens im Kavernenbereich,
Kunststoffrohre, und zwar zweckmäßig glasfaserverstärkte Kunstharzrohre wegen der
großen Festigkeit.
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Die Sonde wird über ein Meßkabel herabgelassen, dessen sich abwickelnde
Länge über ein Teufenmeßgerät läuft und ständig gemessen wird. Beim Passieren der
Trennebene zwischen Blanketmedium und Salzsole ändert sich die Kapazität aufgrund
der Änderung der dielektrischen Eigenschaften des Umgebungsmediums im Bereich der
Trennebene.
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Diese Kapazitätsänderung wird registriert und die entsprechende abgeleitete
elektrische Meßgröße, beispielsweise in Form einer Spannung, kann dazu verwendet
werden, die jeweilige Teufe am Teufenmeßgerät zu markieren.
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zweckmäßig wird die Kapazität zwischen zwei nichtleitend miteinander
verbundenen, im Abstand zueinander angeordneten Elektroden gemessen, die über den
Blanketmedium-Salzsole-Trennspiegel hinwegbewegt werden. Die Elektroden können dabei
sowohl übereinander oder nebeneinander angeordnet sein, wobei allerdings die Anordnung
übereinander wegen des größeren elektrischen Streufeldes und der dadurch bedingten
größeren Empfindlichkeit der Meßeinrichtung vorzuziehen ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit geringem Aufwand durchführbar,
weil Kapazitätsmessungen meßtechnisch einfach sind, so daß auch kontinuierliche
Messungen, d.h. ohne Herausziehen der Rohrtouren und während des Solbetriebes, ohne
großen Aufwand möglich sind. Besondere Maßnahmen, wie Strahlenschutzmaßnahmen o.ä.,
wie bei bekannten Verfahren, sind nicht notwendig. Zweckmäßig sind
die
Kunststoffrohre aus Festigkeitsgründen glasfaserverstärkte Kunstharzrohre, wobei
aus Kostengründen für die außerhalb der Kaverne liegenden Rohrtouren Stahlrohre
verwendet werden.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einer Einrichtung
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Sonde zwei im Abstand zueinander
angeordnete Elektroden aufweist, die an ein Meßgerät zur Messung der Kapazität zwischen
den Elektroden angeschlossen sind. Um die Sonde nicht vom Blanketmedium abzuschirmen,
müssen die Rohrtouren wenigstens im Bereich der Kaverne, in dem gemessen werden
soll, aus einem nichtleitenden Material, vorzugsweise Kunststoff, bestehen.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist relativ einfach und preiswert.
Sie kann zu jeder Zeit des Solebetriebes, auch in der Anfangsphase, eingesetzt werden,
und die Teufe des Blanketspiegels kann somit jederzeit kontinuierlich gemessen werden.
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In jeder Kaverne kann eine Sonde installiert werden, so daß auch
unter dem Gesichtspunkt der Kostenfrage kontinuierliche Messungen der Teufe gleichzeitig
für verschiedene Kavernen möglich sind wegen der geringen Kosten und des geringen
meßtechnischen Aufwandes.
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Die zusätzlichen Kosten, die durch die Verwendung von Kunststoffrohren
entstehen, bedingt durch größere Bohrungen zum Erreichen der betriebstechnisch günstigsten
Solerate, stehen die wesentlichen Vorteile hinsichtlich der Kosten und einfachen
Handhabung gegenüber. Im Vergleich zu Stahlrohren sind die größeren Bohrungen durch
die im Durchmesser größeren Verbindungsmuffen bei Kunststoffrohren bedingt. Die
Kunststoffrohre haben aber auch wesentliche Vorteile gegenüber Stahlrohren. Sie
sind korrosionsbeständig, und ihre Widerstandswerte sind wegen der sehr glatten
Oberflächen wesentlich günstiger als bei Stahlrohren. Um Kosten zu sparen, können
Stahlrohre und Kunststoffrohre kombiniert eingesetzt werden, wobei wenigstens im
Bereich der Kaverne Kunststoffrohre aus den oben dargelegten meßtechnischen Gründen
verwendet werden.
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Gemäß einehvorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Elektroden
im Abstand übereinander angeordnet, um das wirksame elektrische Streufeld zu vergrößern.
Hierdurch wird die Empfindlichkeit der Meßeinrichtung erhöht.
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Sie können in einem druckfesten Gehäuse angeordnet sein, dessen Durchmesser
um soviel kleiner ist als der Innendurchmesser der inneren Rohrtour, daß die Flüssigkeitsströmung
in der inneren Rohrtour nicht oder nur unwesentlich behindert wird.
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Die Elektroden sind zweckmäßig Ringelektroden, die übereinander im
Mantel eines beidseitig offenen Rohres
aus nicht-leitendem Material
angeordnet sind. Die rohrförmige Gestalt der Sonde sichert einen ungehinderten Durchtritt
der Flüssigkeit, beispiels-weise des Frischwassers, so daß der Aussolvorgang durch
die Sonde nicht beeinträchtigt wird.
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schnelle Um dasSAbsinken der Sonde auch in größere Tiefen zu gewährleisten,
ist die Sonde mit einem Gewicht versehen, das im Fall der rohrförmigen Sonde ebenfalls
rohrförmig ist.
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Um die kapazitive Belastung der Meßeinrichtung durch das die Sonde
nach über Tage verbindende Meßkabel zu vermeiden, können die an sich bekannten Meßschaltungen,
von denen die Brückenmeßschaltungen wegen ihrer hohen Empfindlichkeit vorzuziehen
sind, in der Sonde angeordnet sein.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist in der Sonde zusätzlich
ein Ultraschallgeber vorgesehen, der von einem ebenfalls in der Sonde angeordneten
Oscillator gespeist wird, der an die Elektroden angeschlossen ist, durch deren kapazitive
Änderung der Oscillator verstimmt wird, und ist über Tage eine Ultraschall-Empfangseinrichtung
angeordnet und ein Detektor zur Anzeige der der Kapazitätsänderung entsprechenden
Frequenzänderung, wobei zweckmäßig auch die Stromversorgung für diese Schaltung
in Form einer Batterie in der Sonde angeordnet ist. Der Ultraschall wird über die
Flüssigkeitssäule in der inneren Rohrtour
nach über Tage geleitet
und dort mit der Empfangseinrichtung empfangen, die den Schall in eine entsprechende
elektrische Wechselspannung umwandelt, deren Frequenz mit Hilfe des Detektors gemessen
wird. Wenn die Sonde die Trennebene zwischen Blanketmedium und Salzsole passiert,
ändert sich die Kapazität zwischen den Elektroden. Durch diese Änderung wird der
Oscillator verstimmt und die Frequenz des Ultraschalls geändert. Diese Frequenzänderung
des Ultraschalls bewirkt eine entsprechende Änderung der Frequenz der über Tage
erzeugten Wechselspannung, die vom Detektor gemessen wird und zur Markierung der
Teufe am Teufenmeßgerät verwendet wird. Bei Verwendung dieser speziellen Sonde kann
auf das sonst übliche Meß- und Stromversorgungskabel für die Sonde verzichtet werden.
Die Sonde kann einfach an einem normalen preiswerten dünnen Stahldraht herabgelassen
werden.
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Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt sind, näher erläutert werden.
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Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch eine im Bau befindliche Kaverne
mit einer in der inneren Rohrtour herabgelassenen Sonde gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung und mit einem Meßwagen über Tage,
Fig. 2 einen Schnitt
durch eine andere Ausführungsform einer kapazitiven Meßsonde gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einem Teil der die Sonde umgebenden inneren Rohr tor in vergrößerter
Darstellung, Fig. 3 schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Meßeinrichtung und Fig. 4 schematisch das Meßprinzip gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In der Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 2 eine im Bau befindliche
Kaverne bezeichnet, die in einem Salzlager 4 unter einem Deckgebirge 6 ausgesolt
wird. In die Kaverne führt eine Bohrung 8, beispielsweise mit einem Durchmesser
von 17", in die ein Spülrohr lo für Frischwasser und ein Schutzrohr 12 für die Abfuhr
bzw. das Abpumpen der Salzsole eingehängt sind, die beispielsweise einen Durchmesser
von 7" bzw. lo 3/4" haben können. Diese beiden Rohre bzw. Stränge ermöglichen die
Führung des Wasser- und Solestromes. Das Frischwasser tritt durch das Spülrohr in
den unteren Teil der Kaverne ein, salzt sich dort auf und tritt durch den Ringraum
zwischen dem Schutzrohr und dem Spülrohr im oberen Teil der Kaverne wieder aus.
Die umgekehrte Zirkulationsrichtung, die inverse, ist ebenso möglich.
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Der Spülprozeß wird nach oben durch ein geeignetes Schutzmedium bzw.
Blanketmedium 13 begrenzt. Das Blanketmedium kann beispielsweise Rohöl, Heizöl,
Leichtbenzin, Flüssiggas oder ein Gas, z.B. Luft, sein.
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ueber Tage befindet sich ein Meßwagen 14, von dem aus eine Meßsonde
16 an einem Meßkabel 18 in die innere Rohrtour lo herabgelassen ist. Das Meßkabel
18 läuft über ein Teufenmeßgerät 20, das die abgewickelte Länge des Kabels mißt.
über das Meßkabel 18 ist die Meßsonde 16 mit einem Verstärker 22 und einer Meßwert-Auswerteeinrichtung
24 verbunden. Die Sonde nach Fig. 1 weist zwei im Abstand übereinander angeordnete
von einem Gehäuse 29 umschlossene Elektroden 26 und 28 auf, die zueinander eine
Kapazität haben, die u.a. von den dielektrischen Eigenschaften der umgebenden Medien,
hier des Blanketmediums und der Salzsole, abhängt und die gemessen wird. Der Durchmesser
der Sonde ist dabei so gewählt, daß die Strömung im inneren Rohr lo nur unwesentlich
behindert wird, so daß der Solprozeß während des Herablassens der Sonde und während
des Meßvorganges nicht unterbrochen wird.
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Die beiden Rohrtouren lo und 12 sind Kunststoffrohre, vorzugsweise
glasfaserverstärkte Kunstharzrohre, sogenannte GFK-Rohre.
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Die Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Aus führungs form einer im inneren
Rohr 31 einer Rohrtour angeordneten erfindungsgemäßen Meßsonde 30 im Schnitt. Die
Meßsonde
weist zwei Ringelektroden 32 und 34 auf, die im Mantel
eines beidseitig offenen Rohres 35 aus nicht-leitendem Material angeordnet sind,
an dessen unterem Ende ein Gewicht 36 angebracht ist, das die sichere Absenkung
der Sonde auch in größere Tiefen gewährleistet. Die rohrförmige Gestalt der Sonde
sichert einen ungehinderten Durchtritt der Flüssigkeit, beispielsweise des Frischwassers,
so daß der Aussolvorgang durch die Messung nicht beeinträchtigt wird. Bekannte Kavernen
gehen beispielsweise bis in eine Tiefe von looo m und mehr, erstrecken sich über
eine Höhe von ca. 400 m und haben ein Volumen bis zu einigen loo ooo cbm. Die Sonde
30 hängt an einem Meßkabel 36.
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In der Fig. 3 ist schematisch eine spezielle Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Meßeinrichtung dargestellt-. In einer Sonde 40 sind neben Elektroden
42 und 44 zur Messung der Kapazität wie bei den bereits beschriebenen Ausführungsformen
ein Oscillator 46, ein Ultraschallgeber 48 und eine nicht dargestellte Stromquelle
angeordnet. Der Oscillator 46 erzeugt eine Wechselspannung, die an den Ultraschallgeber,
beispielsweise einen piezoelektrischen Kristall, angelegt wird, der zur Erzeugung
eines der Wechselspannung entsprechenden Ultraschalles angeregt wird. Der Ultraschall
pflanzt sich in der Flüssigkeitssäule der inneren Rohrtour nach über Tage fort und
wird dort von einem Empfänger 50 aufgefangen
und in eine entsprechende
elektrische Wechselspannung umgeformt, die evtl. nach Verstärkung in einem Verstärker
52 einem Detektor 54 zur Messung von Frequenzänderungen zugeführt wird.
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Der Oscillator ist mit den Elektroden 42 und 44 verbunden, durch
deren Kapazitätsänderung eine Verstimmung des Oscillators erfolgt.
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Passiert die Sonde die Trennebene zwischen Blanketmedium und Salzsole,
so ändert sich die Kapazität zwischen den Elektroden. Der Oscillator wird verstimmt
und erzeugt eine Wechselspannung mit entsprechend geänderter Frequenz, wodurch wiederum
der Ultraschallgeber zum Erzeugen eines Ultraschalls entsprechend geänderter Frequenz
angeregt wird, der schließlich über Tage nach Umwandlung eine entsprechend geänderte
Wechselspannung ergibt, deren Frequenzänderung vom Detektor 54 angezeigt und zur
Markierung der Teufe am Teufenmeßgerät verwendet wird.
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Der Fig. 4 ist das Meßprinzip zu entnehmen. Es ist ein Teilschnitt
in Höhe des Trennspiegels 58 zwischen Blanketmedium 60 und Salzsole 62 dargestellt.
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Innerhalb einer von einem Salzgebirge 64 umschlossenen Bohrung 66
sind zwei Rohrtouren aus Kunststoff 68 und 70 abgehängt und in der innersten Rohrtour
70 befindet sich eine Meßsonde 72 nach Fig. 2 mit zwei Ringelektroden 74 und 76.
Durch einen Doppelpfeil 78 ist die Bewegungsrichtung der Sonde angedeutet.
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Die ringförmigen Meßelektroden 74 und 76 sind an ein Kapazitätsmeßgerät
80 angeschlossen. In der Figur angegeben sind ferner mit£1, £2' &3 und t4 die
Dielektrizitätskonstanten des Blanketmediums, der Salzsole unter dem Blanketmedium,
der Rohrtouren und der Salzsole im Ringraum zwischen den beiden Rohrtouren 68 und
70.
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Die Kapazität zwischen den Elektroden ist bekanntlich abhängig von
den Dielektrizitätskonstanten des Mediums zwischen den Elektroden und des umgebenden
Mediums. Wenn die Sonde den Trennspiegel 58 passiert, ändert sich die wirksame mittlere
Dielektrizitätskonstante sprunghaft.
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Diese Änderung verursacht eine entsprechende Kapazitätsänderung, die
mit dem Meßgerät 80 gemessen wird. Dieser Kapazitätsänderung entspricht beispielsweise
eine bestimmte elektrische Spannung, die evtl. nach Verstärkung dazu verwendet werden
kann, am Teufenmeßgerät (s.Fig.l, in der Fig. 3 nicht gezeigt) die abgewickelte
Länge des Meßkabels (nicht gezeigt) zu markieren, um so die Teufe des Trennspiegels
zu erhalten.
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Zur Messung der Kapazität sind im Prinzip alle üblichen Verfahren
anwendbar, beispielsweise die empfindlichen Brückenmeßverfahren, z.B. Wien-, Schering-
und Resonanzbrückenmeßverfahren. Für kleine Kapazitäten oder geringe Kapazitätsänderungen
ist besonders das Resonanzbrückenmeßverfahren geeignet.
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Die Meßbrücke kann vorteilhaft in der Sonde angeordnet werden. Hierdurch
fällt die kapazitive Belastung
durch das isolierte Meßkabel fort,
und es braucht nur noch die Meßwertauswerteeinrichtung über Tage angeordnet zu sein.
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