SALZSTOCK ETZEL - KBB Underground Technologies GmbH

SALZSTOCK ETZEL 

V erso r g u n gssicherhe it für E r dga s 

40 Jahre Kavernenspeicher Etzel 

ETZEL S AL T D OME 

S ecuring Supplies of Natural Gas 

40 Years Cavern Storage Etzel

The company 

The company was founded in 1978 by Dipl.-Ing. Juergen 

Becker and has been active mainly in the design of 

national projects but also international projects. 

rm employs more than 90 professionals located 

ces in Oldenburg, Berlin, Magdeburg, Wurzen 

enhofen. 

activity are: 

• Buildings and Industrial Construction 

• Water Management 

• Road Construction 

• Surveying and Geo-Information 

• Mobile and Radio Communication 

• Civil-Structural Engineering 

Contact 

Ingenieurgesellschaft Nordwest mbH 

Oldenburg 

Berlin 

Magdeburg 

Wurzen 

enhofen 

Head Offi ce 

Germany 

E-Mail: info@ing-nordwest.de 

Internet: www.ing-nordwest.de 

elds of 

Projects for the enlargement of the 

IVG Gas cavern fi eld at Etzel 

• Project Management 

• Construction of Manifolds 

and Cavern Pads for Gas 

• Road Design 

• Pipeline Construction 

• Construction of Bridges 

• Surveying and GIS 

• Legal Consultancy 

• Design of a Gas Storage Plant 

• Construction of Special Buildings 

Further customers in the energy sector 

• Gaz de France Deutschland GmbH 

• Bayerngas GmbH 

• DEEP. Underground Engineering GmbH 

• ExxonMobil Production Deutschland GmbH 

• Wingas GmbH 

• Nord-West Oelleitung GmbH 

• EKB (bp, Dong, ZMB) 

• Stadtwerke Kiel AG 

• Gasspeicher Hannover GmbH 

• E.ON Engineering GmbH 

• E.ON Energie AG 

Design of a gas storage plants

SALzSTock ETzEL – Versorgungssicherheit für Erdgas 

ETzEL SALT DoME – Securing supplies of natural gas 

Salz und nochmals Salz…. 

Salt, salt everywhere… 

40 Jahre IVG – Öl- und Gasspeicher Etzel 

IVG: 40 years of in-depth experience Etzel oil and gas storage 

zukünftige Strukturen der Erdgasversorgung und Erdgasspeicherung 

Future natural gas supplies and natural gas storage structures 

Impressionen von den Bohrplätzen in Etzel 

Impressions from the Etzel drilling site 

INHALT 3 

Neue Wege der geologischen Interpretation und Darstellung des Salzstocks Etzel 

New approaches to the geological interpretation and 3D modelling 

of the Etzel salt dome 

Neue Messtechniken für neue kavernen 

New surveying techniques for new caverns 

SoMIT-Verfahren: Praktische Erfahrungen mit Gasdichtheitstests 

SoMIT method: Practical experience with mechanical integrity tests 

Neue kavernen mit neuen Ideen 

New caverns with new ideas 

Neue Technologie hilft kosten zu reduzieren und die Qualität anzuheben 

New technology helps to reduce costs and increase quality 

optimierung der Planung und des Solens von Salzkavernen in Etzel 

optimising the planning and leaching of salt caverns at Etzel 

Weatherford – Angewandte Technologien im kavernenfeld Etzel 

Weatherford - Applied technologies in the Etzel cavern field 

Verschweißter Einbau von Gasförderrohrtouren 

Welded gas production strings 

Aspekte des Betriebs von Speicherkavernen im Salz 

Aspects concerning the operation of storage caverns in salt 

Erweiterung der Gasspeicherkapazität in Etzel 

Expansion of the gas storage capacities in Etzel 

Neuauflage (2012) der Projektbroschüre SALzSTock ETzEL mit inhaltlicher Aktualisierung. Bearbeitung 

Layout und Druck oFFIcINA oldenburg. Luftbilder oLAR (oldenburger-Luftbildarchiv), oldenburg. 

New edition (2012) of the project brochure ETzEL SALT DoME with actualisation. Layout and printing 

oFFIcINA oldenburg. Aerial pictures oLAR (oldenburger Luftbildarchiv), oldenburg. 

6 

7 

13 

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42 

46

Erdgasspeicher der EWE Oldenburg 

KBB Underground Technologies GmbH (vormals KBB Kavernen Bauund 

Betriebs-Gesellschaft mbH) plant, baut und betreibt seit 1971 Untertagespeicher 

für gasförmige und flüssige Kohlenwasserstoffe, insbesondere: 

Erdgasspeicher zum Ausgleich von Bedarfsspitzen. 

Rohölspeicher zur strategischen Bevorratung bei Lieferunterbrechungen. 

Produktspeicher zur versorgungstechnischen und strategischen 

Bevorratung. 

Energiespeicher, Speicherung von Druckluft und Wasserstoff. 

KBB UT plant, baut und betreibt Anlagen für die Sole-/ Salzgewinnung.

DEEP. Underground Engineering GmbH 

plans, constructs and operates since 1995 

underground storages for gaseous and 

liquid hydrocarbons, in particular: 

Natural gas storages for peak shaving 

and arbitrage. 

Crude oil storages as strategic reserve 

in cases of interruption of delivery. 

Product storages as supply and strategic 

reserve. 

Energy storage, storage of compressed 

air and hydrogen. 

DEEP. plans, constructs and operates 

salt production by solution mining.

6 

DEEP. I kBB 

Salz und nochmals Salz…. 

Das Salz von Norddeutschland I The salt of Northern Germany 

Salz in 

nOrddeutSchland 

Salz, auch als Steinsalz bezeichnet, 

kommt in fester Form weltweit 

als Sedimentgestein vor. Es 

hat sich durch das Austrocknen 

salzreicher Meere in teilweise 

sehr mächtigen Ablagerungsschichten 

gebildet. Es wird 

auch als Halit (griechisch: halo 

für Salz und lithos für Stein) bezeichnet, 

chemisch als Natriumchlorid 

oder Nacl. Geringe Beimengungen 

anderer Salze oder 

anderer Mineralien bestimmen 

das Aussehen (u. a. die Farbe) 

oder die Erscheinungsform des 

Salzes. Bedeutende historische 

Fundorte sind das Salzkammergut 

in Österreich, Wieliczka in 

Polen und Lüneburg in Deutschland. 

Die größten Vorkommen 

in Deutschland befinden sich 

in Norddeutschland im Bereich 

zwischen oder und Ems. Diese 

Salzablagerungen entstanden 

vor etwa 250 Mio. Jahren in einer 

mit zechstein bezeichneten 

geologischen Epoche. Die Ablagerungen 

sind nicht gleichförmig 

mächtig, sondern haben sich 

durch den Druck der ebenfalls 

mächtigen, aber viel schwereren 

aufliegenden Sedimentschichten 

teils zu sogenannten Salzstöcken 

aufgewölbt. Eine überschlägige 

Berechnung des Gesamtvolumens 

der Salzablagerungen im 

norddeutschen Bereich ergibt 

mehr als 80.000 kubikkilometer. 

Dies würde anschaulich dargestellt 

einem Würfel mit einer 

kaum vorstellbaren kantenlänge 

von etwa 45 km entsprechen. 

Salt in 

nOrthern Germany 

Salt, also known as rock salt, 

is present all around the world 

in solid form as a sedimentary 

rock. Deposits, exceedingly thick 

in some cases, developed over 

millions of years by the drying out 

of seas with high concentrations 

of salt. Another name for salt is 

halite (Greek: halo for salt and 

lithos for stone), and its chemical 

name is sodium chloride or Nacl. 

The appearance (including the 

colour), and the fabric of the salt 

is determined by the presence of 

minor quantities of other salts or 

minerals. Major and historically 

important salt deposits in central 

Europe are found in places 

including the Salzkammergut in 

Austria, Wieliczka in Poland and 

Salt, salt everywhere… 

Lüneburg in Germany. The largest 

deposits in Germany are in 

the North between the oder and 

Ems rivers. These salt deposits 

were formed around 250 million 

years ago in the geological 

time period known as the zechstein. 

Salt is originally deposited 

in flat layers, but the pressure 

of very thick and heavier overlying 

sediments has squeezed up 

the salt in many places to form 

salt domes with very large volumes. 

The total volume of rock 

salt deposits in North Germany 

is estimated to be more than 

80,000 cubic kilometres. This 

is equivalent to a cube with 45 

km long sides.

40 Jahre IVG – Öl- und Gasspeicher Etzel 

ÖlimpOrt 

Unter dem Eindruck des begin- 

nenden zusammenschlusses 

erdölexportierender Länder 

zu einem kartell (oPEc organisation 

of the Petroleum Exporting 

countries) zu Beginn 

der sechziger Jahre des vergangenen 

Jahrhunderts, mit 

dem ziel einer gemeinsamen 

Förderpolitik und der Stützung 

der Preise, wurde man 

sich in den Abnehmerländern 

nach und nach der Abhängigkeit 

von diesem Energieträger 

bewusst. Im Mittel lag die Eigenförderung 

in Europa zu diesem 

zeitpunkt bei etwa 20 %, 

in der Bundesrepublik bei 

etwa 10 %. 

BevOrratunG in 

Kavernen 

Bereits im Jahr 1965 erließ die 

Bundesregierung das „Gesetz 

über die Mindestvorratsmenge 

an Erdölerzeugnissen“, welches 

die deutsche Mineralölwirtschaft 

verpflichtete, Reserven 

für 65 Tage vorzuhalten. Später 

empfahl die oEcD eine Aufstockung 

der krisenbevorratung 

um 25 Tage, diese führte 1970 

zum Beschluss der Bundesregierung 

zu einer sogenannten 

„Bundesrohölreserve“. Die zu 

der zeit in Bundesbesitz befindliche 

IVG (Industrieverwaltungsgesellschaft 

GmbH, 

Bonn) wurde mit der Realisierung 

einer zentralen Lagerung 

von 10 Mio. Tonnen Rohöl beauftragt. 

zu diesem zeitpunkt 

lagen in Deutschland kaum 

Erfahrungen für die Speicherung 

von kohlenwasserstoffen 

in Salzkavernen vor. Für die geplanten 

Speichermengen der 

Bundesrohölreserve war aus 

kosten- und Umweltschutzgründen 

keine andere Alternative 

denkbar. Daher wurde 

im Jahr 1971 die kBB kavernen 

Bau und Betriebs-GmbH 

in Hannover gegründet und 

mit der Planung dieses bedeutenden 

Projektes beauftragt. 

Die kBB war eine gemeinsame 

Gründung der Salzgitter AG/ 

Deutsche Schachtbau und 

Tiefbohr AG und Preussag AG 

(zu je 50 %). In diesen Gesellschaften 

waren genügend 

kenntnisse für die Planung 

und Durchführung vorhanden. 

prOjeKt SalzStOcK etzel 

zur Realisierung des Projektes 

wurde der Salzstock Etzel mit 

einem Salztop bei 800 bis 900 m 

ausgewählt. Die Lage war in 

Bezug auf die in etwa 20 km 

Entfernung liegende Niedersachsenbrücke 

(Tanklager 

NWo mit Ölanlandung, Entnahme 

von Seewasser zum 

Solen und Einleitung der Sole 

in die Nordsee) ideal gewählt. 

Geplant waren insgesamt 33 

kavernen mit einem mittleren 

Durchmesser von 35 m 

bis zu etwa 400 m Höhe. Der 

Solbeginn war nach vorbereitenden 

Arbeiten (insbesondere 

Pipelines und Pumpenstation) 

im Herbst 1973. Die Befüllung 

DEEP. I kBB 7 

IVG: 40 years of in-depth experience Etzel oil and gas storage 

Darstellung von Öl- und Gaskavernen der IVG-kavernenspeichers Etzel, 

links abgelenkte Bohrung und kaverne im Solprozess 

View on IVG salt cavern storage ETzEL: oil and gas caverns as well as leaching 

process via deviated well

8 

DEEP. I kBB 

Betriebsanlagen des kavernenpeichers Etzel: Im Vordergrund Gasbetriebanlagen, im Hintergrund Ölbetriebsanlagen, dahinter 

neue Bohrplätze I operations facilities at the Etzel cavern storage: gas facilities in the foreground, oil facilities in the background, 

new drill pads at the back of the picture 

der kavernen war 1977 abge- 

schlossen, damit wurde ein ka- 

vernenvolumen von insgesamt 

13 Mio. m³ genutzt. 

Da die Reserve nur als Notfall- 

reserve angesehen wurde, war 

im Bedarfsfall ein Betrieb mit- 

tels Verdrängung durch See- 

wasser vorgesehen. Dies hätte 

nach zehnmaligem Umschlag 

zu einer Verdoppelung des ka- 

vernenvolumens geführt, was 

gebirgsmechanisch bereits Be- 

rücksichtigung gefunden hatte. 

Insofern war ein „zurückhal- 

tender“ Betrieb angeraten. Be- 

reits 1973 hatte sich die Rich- 

tigkeit dieser Entscheidung 

bestätigt. Als es infolge der 

Erhöhung der Rohölpreise 

zur ersten Ölkrise kam, folgten 

hieraus auch wirtschaftliche 

Rezessionen (Sonntagsfahrverbote 

und Geschwindigkeitsbeschränkungen). 

Im 

Jahr 1979 kam es infolge der 

Revolution im Iran und des 

irak-iranischen krieges zur 

zweiten Ölkrise. Später deutete 

sich im zusammenhang 

mit der zeitweiligen Annektierung 

kuwaits durch den Irak 

eine weitere krise an. Nach 

2000 kam es dann zu klimabedingten 

und logistischen Beeinflussungen 

in der Verfügbarkeit 

von Rohöl, insgesamt 

drückte sich dies auch in der 

Preisgestaltung aus. Mit der 

Verfügbarkeit der Rohölreserve 

in Etzel konnte hier regierungsseitig 

gegengesteuert werden. 

erSte GaSKavernen 

in etzel 

Seit den achtziger Jahren des 

vergangenen Jahrhunderts 

stieg der Erdgasverbrauch in 

Deutschland drastisch an. Mit 

der von der norwegischen Statoil 

geforderten zusicherung, 

selbst im Fall von Pipelineunterbrechungen 

(insbesondere 

der auf dem Grund der Nordsee 

verlegten Pipeline) Gas 

liefern zu können, sicherte 

sich die Statoil 1992 vertrag- 

lich kavernenraum bei der 

IVG. Hierzu wurden zunächst 

9 bestehende kavernen zu 

Gaskavernen mit einem Arbeitsgasvolumen 

von mehr 

als 500 Mio. m³ umgerüstet. 

1994 übernahm die Ruhrgas 

als Gasabnehmer der Statoil 

einen Teil des Erdgasspeichers. 

Neben den bestehenden 

Betriebsanlagen des 

Rohölspeichers wurde eine 

Gasbetriebsanlage errichtet, 

diese wurde mit dem Anlandungspunkt 

der Norpipe bei 

Emden über eine 65 km lange 

Pipeline verbunden. 1999 

wurde eine weitere Pipeline 

(Europipe I) zur besseren Gaseinspeisung 

in das deutsche 

Versorgungsnetz in Betrieb 

genommen. 

1994 bis 1998 plante und baute 

die kBB für die IVG abermals 

6 kavernen zur Erweiterung 

des Rohölspeichers. 

Eine weitere kaverne kam 

unter Regie von DEEP. 2002 

bis 2004 hinzu. Hierbei wurden 

in Etzel erstmalig abgelenkte 

Bohrungen von einem 

zentralen kavernenplatz niedergebracht; 

einem Prinzip, 

welches ab 2007 für die Erweiterung 

des Gaskavernenspeichers 

zur Regel werden 

sollte. Mit den neuen Rohölkavernen 

verfügte der Speicher 

Etzel wieder annähernd 

über das anfangs festgelegte 

Bevorratungsvolumen. 

Die Betriebsführung des gesamten 

Speicherprojektes Etzel 

obliegt der IVG kavernen 

GmbH in Etzel. Hierbei fallen 

regelmäßige kontroll-, Wartungs-, 

Instandsetzungs- und 

Modernisierungsarbeiten an. 

Das Ein- und Auslagern des 

Gases wird direkt von der zentrale 

der Statoil und später der 

Ruhrgas gesteuert. 

vOm Öl- zum GaS- 

KavernenSpeicher 

In Bezug auf Öl, ebenso wie 

auf Gas, hat sich die Anlage 

des Notfallspeichers bewährt, 

wenngleich seither auch keine 

Situationen eingetreten sind, 

die beide Teile der Anlage entsprechend 

ihrer zweckbestimmung 

gefordert hätten. Mit der 

Speicherung untertage wurde 

eine äußerst kostengünstige, 

betriebstechnisch sichere und 

umweltfreundliche Alternative 

gewählt. Seit der Errichtung 

des Speichers Etzel wurden 

in Deutschland zahlreiche weitere 

Öl- und Gaskavernenspeicher 

geplant und gebaut. Dies 

hat den daran beteiligten Firmen, 

im Besonderen den Gesellschaften 

DEEP. und kBB 

als Planer eines Teils der Anlagen, 

einen beträchtlichen 

Vorsprung an kenntnissen 

beschert, die seither im Inland, 

aber auch weltweit zum

Einsatz kommen konnten. Ins- 

besondere finden sie auch Nie- 

derschlag bei der Erweiterung 

des Speichers Etzel ab 2006, 

womit dieser Speicher vorran- 

gig Bedeutung als Gaskaver- 

nenspeicher erlangen wird. 

auSBlicK 2050 

In Bezug auf Öl, ebenso wie 

auf Gas, hat sich die Anlage 

des (Untergrund-)kavernenspeichers 

zur Gewährleistung 

der Versorgungssicherheit in 

Deutschland bewährt, wenngleich 

seither auch keine krisensituation 

eingetreten ist, 

die beide Teile der Anlage entsprechend 

ihrer zweckbestimmung 

gefordert hätte. Mit der 

Speicherung Untertage wurde 

eine äußerst kostengünstige, 

betriebstechnisch sichere und 

umweltfreundliche Alternative 

gewählt. In 30 bis 40 Jahren 

können wir mit einer Situation 

konfrontiert werden, in der 

bedeutend weniger Öl und 

Gas genutzt wird. Erneuerbare 

Energien – vor allem aus 

Wind- und Sonnenkraft – sollen 

Vorrang vor fossilen Energieträgern 

erhalten. Wenn 

das so eintreten sollte, kann 

überschüssige Elektrizität 

zum Beispiel aus Windkraftanlagen 

durch Umwandlung 

in Speichermedien wie Wasserstoff 

oder Biomethan in kavernen 

gespeichert werden. 

Die Bundesregierung hat in 

2010 diese Möglichkeit in ihren 

Beschlüssen ausdrücklich 

erwähnt. Die nachhaltige Versorgung 

mit sauberer, erneuerbarer 

Energie macht kavernen 

wertvoll für den klimaschutz 

in Deutschland. Der derzeitige 

Ausbau der kavernen ist 

erforderlich, weil eine sich ere 

Energieversorgung Wachstum 

und Wohlstand der Menschen 

kavernenkopf einer Rohöl-Speicherkaverne I cavern head of a crude oil storage cavern 

in Deutschland gewährleistet. 

Auch sichert das Expansions- 

programm Arbeitsplätze in der 

Region und sorgt für zusätz- 

liche Steuereinnahmen vor ort. 

crude Oil impOrt 

oil importing countries first became 

truly aware of their dependence 

on this fuel when oil 

exporting countries launched 

their plans to form a cartel 

(oPEc organisation of the Petroleum 

Exporting countries) 

at the beginning of the 1960s, 

with the aim of underpinning 

prices and exercising a joint 

oil production policy. Average 

domestic production in Europe 

at this time was around 

kavernenkopf einer Gas-Speicherkaverne I cavern head of a gas storage cavern 

DEEP. I kBB 9 

20 % of national demand, and 

only around 10 % in Germany. 

crude Oil reServe 

In 1965, the German government 

adopted the “Minimum 

Storage Volume of Petroleum 

Products Act” which forced the 

German petroleum industry to 

maintain reserves to cover a

10 

DEEP. I kBB 

Niedersachsenbrücke bei Wilhelmshaven (2008): Entnahme von Seewasser und 

Sole I Niedersachsenbrücke at Wilhelmshaven: Seawater intake and brine disposal 

period of 65 days. The oEcD 

later recommended that these 

strategic reserves be increased 

to cover demand for a period 

of 90 days. This led the German 

government to adopt a 

policy in 1970 to establish a 

“German strategic oil reserve”. 

IVG (Industrieverwaltungsgesellschaft 

GmbH, Bonn) an 

industry administration company 

owned by the state, was 

handed the responsibility of 

establishing a central strategic 

reserve containing 10 mil- 

www.tpsd.de 

lion tonnes of crude oil. By that 

time, Germany had nearly no 

experience in the storage of hydrocarbons 

in salt caverns. For 

cost and environmental protection 

reasons, this was the only 

means considered feasible at 

the time for implementing the 

storage volumes planned for 

the German Strategic oil Reserve. 

kBB kavernen-Bau und 

Betriebs-GmbH was therefore 

established in Hannover in 

1971 with the task of planning 

this major project. kBB was a 

joint venture between Salzgitter 

AG/Deutsche Schachtbau 

und Tiefbohr AG and Preussag 

AG(each owning a 50 % 

share). These companies had 

the necessary expertise to plan 

and implement the project. 

prOject etzel Salt dOme 

The Etzel salt dome with a salt 

top at 800 to 900 m depth was 

selected for the realisation of 

this ambitious project. Its location 

was considered ideal with 

respect to the Niedersachsenbrücke 

lying approx. 20 km 

away (extraction of seawater 

to solution mine the caverns, 

and the disposal of brine in the 

North Sea an the NWo-tank 

farm with jetty for oil delivery). 

35 caverns were planned with 

an average diameter of 35 metres 

and a height of around 

up to 400 metres. once the 

preparations were completed 

(mainly involving the construction 

of pipelines and pumping 

stations), solution mining 

began in autumn 1973. 

Filling the caverns was completed 

in 1977, involving a total cavern 

volume of 13 million m³. Because 

the reserve was only 

scheduled to be used during 

a crisis, the caverns were 

designed for the oil to be displaced 

by seawater. one of the 

consequences of this displacement 

method is that it would 

have doubled the size of the 

cavern volume after completely 

displacing the oil ten times. 

This increase in size was naturally 

already factored in to 

the rock-mechanical design, 

but also meant that the caverns 

could only be emptied 

a limited number of times. 

The wisdom of setting up the 

strategic oil reserve was confirmed 

in 1973 during the first 

oil crisis, arising from the significant 

rise in oil price and the 

associated economic recession 

(Sunday driving bans, and strict 

speed limits). 1979 saw the 

second oil crisis as a result of 

the Iranian revolution and the 

Iraq – Iran war. A third crisis 

nearly arose as a result of the 

temporary annexation of kuwait 

by Iraq. The availability of crude 

oil was influenced after 2000 

by climate-related and logistics 

factors which also had an 

overall effect on oil prices. The 

government was able to counteract 

these trends because of 

its ability to call on the strategic 

oil reserve in Etzel. 

FirSt GaS cavernS 

in etzel 

Natural gas consumption in 

The whole world of tubular piping products 

• OCTG - oil country tubular goods 

- Premium Tubing, Casing & Accessories 

TPS - MULTISEAL, TPS - TECHNISEAL, TPS - OPTIFLOW 

- Rotary Drill Pipe 

• heat exchanger tubes ex stock or new production 

• stainless, nickel alloys, titanium 

• extended surface tubes, finned or studded tubes 

• sheets, plates, fittings, flanges, valves 

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TPS-Technitube 

Röhrenwerke GmbH 

P.O. Box 1509 

DE-54541 Daun 

Tel.: +49 6592 7120 

Fax: +49 6592 1305 

service@tpsd.de

Germany has dramatically 

increased since the 1980s. 

Against the background of 

the guarantee issued by the 

Norwegian company Statoil to 

continue to supply gas even 

if pipelines had to be shut 

down (particularly its submarine 

pipeline on the floor of the 

North Sea), Statoil contractually 

leased cavern space at IVG 

in 1992. This initially involved 

the conversion of 9 existing 

crude oil caverns to gas caverns 

to create a working gas 

volume of more than 500 million 

m³. In 1994, Ruhrgas acquired 

part of the natural gas 

storage as one of Statoil’s gas 

customers. The gas processing 

plant was installed next to the 

surface facilities for operating 

the crude oil storage. The gas 

facilities were connected by a 

65 km long pipeline to the Norpipe 

beachhead near Emden. 

Another pipeline (Europipe I) 

was commissioned in 1999 to 

improve the supply of gas feeding 

into the German gas grid. 

From 1994 to 1998, kBB 

planned and constructed another 

6 caverns for IVG to expand 

the crude oil storage. Another 

cavern was built by DEEP. 

between 2002 to 2004. These 

were the first caverns in Etzel 

to be constructed using deviated 

boreholes drilled from a 

central cavern pad. This became 

the standard technique 

for the expansion of the gas 

cavern storage facilities from 

2007 onwards. The new crude 

oil caverns meant that the Etzel 

storage again had almost 

the same volume of strategic 

oil reserves as it had at the 

beginning. The management 

and operation of the whole 

Etzel storage facility is the re- 

sponsibility of IVG kavernen 

GmbH in Etzel. This involves 

regular control, maintenance, 

repair and modernisation work. 

The injection and withdrawal 

of gas is controlled by remote 

control directly from the Statoil, 

and later on the Ruhrgas 

headquarters. 

FrOm Oil tO GaS StOraGe 

The construction of the emergency 

storage for both oil and 

gas has proven its worth even 

though no situations have 

arisen recently demanding 

the emergency operation of 

either part of the storage. Deciding 

to construct the storages 

underground was also a very 

prudent choice given the extremely 

cost-effective, environmentally 

friendly method, and 

the safe, secure and reliable 

operations. Numerous other oil 

and gas cavern storages have 

been planned and constructed 

in Germany since the Etzel 

storage was built. The companies 

involved in these projects, 

particularly DEEP. and kBB, as 

the planners of some of these 

facilities, acquired a considerable 

lead in the associated 

expertise. This know-how has 

since been used nationally and 

internationally for the benefit of 

their many clients. This competence 

has also been harnessed 

for the expansion of the Etzel 

storage since 2006, which will 

primarily increase the significance 

of the facility as a gas 

cavern storage. 

OutlOOK thrOuGh 2050 

In regard to petroleum, as well 

as to gas, the construction of 

the (subsoil) cavern storage 

to ensure supply security for 

Germany has proven to be a 

sound decision, even if no crisis 

situation has arisen since that 

would have required both parts 

of the system. opting for underground 

storage has translated 

into an extremely affordable, 

operationally safe, and environmentally 

friendly alternative. 

We could be confronted with a 

situation of reduced oil and gas 

consumption 30 to 40 years 

down the road. Renewable 

energies – especially those of 

wind and solar power – are to 

be prioritised over fossil energy 

sources. Assuming this 

comes to pass, excess electricity 

from wind turbines, for 

instance, could be converted 

into storage mediums like hy- 

DEEP. I kBB 11 

drogen or organic methane and 

stored in caverns. The decrees 

of the Federal Government expressly 

mention this option in 

2010. The need to ensure a 

sustainable supply of clean renewable 

energy assign caverns 

a valuable role in Germany’s 

climate protection effort. The 

ongoing expansion of the caverns 

is necessary because a 

secure energy supply will be instrumental 

in ensuring growth 

and prosperity for the people 

of Germany. Moreover, the expansion 

program secures jobs 

in the region and generates additional 

tax revenues for the 

local communities. 

Betriebsanlagen Etzel 2010, obere Bildhälfte IVG, darunter Etzel Gas-Lager/Statoil 

operation facilities Etzel 2010, in the upper half of the picture IVG, below Etzel Gas- 

Lager/Statoil

Gas Storage Products & Services 

From the leaching and de-watering 

stages, right through to production, 

Cameron provides an extensive prod- 

uct portfolio to meet your gas storage 

needs. By bringing together a grow- 

ing range of proven fl ow equipment, 

products, systems, services and brands 

into one company, Cameron delivers 

quality throughout the gas storage 

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NTS 

Connection 

Injection cycle 

Withdrawal cycle 

CAMERON QUALITY THROUGHOUT 

THE GAS STORAGE PROCESS 

Gas Plant 

MEASUREMENT SYSTEMS 

Cameron’s Measurement Systems Division designs, manufactures and distributes measurement and control instrumentation 

for the global oil and gas and process control industries. The Division is a leader in four key product sectors: 

chart recorders, turbine meters, fl ow analysers and positive displacement meters. 

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Cameron’s Compression Systems division is a leading global supplier of reciprocating and centrifugal compressors. 

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gas, while our centrifugal air compressors continue to set industry standards for oil-free plant air application and 

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ENGINEERED & PROCESS VALVES 

Cameron’s Engineered Valve & Process Valve divisions are the global valve manufacturer that helps you continuously 

raise performance through our comprehensive solutions, technical leadership and proven brands. For gas storage 

applications, the Grove and Orbit brands offer a wide range of ball valves manufactured in a variety of materials, 

sizes and trims to meet specifi c requirements. 

SURFACE SYSTEMS 

When it comes to surface systems, Cameron offers all the advantages of working with the global market leader. 

At Cameron, you are always assured the most innovative approach to solving any technological challenge. Every 

Cameron system incorporates Cameron-quality components including wellheads, Christmas trees, actuators, chokes 

and controls. All are available with material trims ranging from low pressure/low temperature to extreme high 

pressure/high temperature. 

PETRECO PROCESS SYSTEMS 

Petreco Process Systems is a worldwide market leader in custom-engineered process packages and technology for the 

separation of oil, gas, produced water and solids. The Petreco line of products includes such well-known trade names 

as Petreco, Vortoil, Wemco, Metrol, Krebs, BFCC, and KCC. 

CAMSERV 

Cameron’s commitment to customer service and support is showcased in our world class CAMSERV Aftermarket 

Services network. Cameron has the largest network of aftermarket and repair facilities of anyone in the industry. 

These centres are staffed with experienced people who know how to provide maintenance services, reconditioned 

products, technical support, repair services, and OEM replacement parts to ensure Cameron quality for the life of 

your equipment. 

Metering 

For more information, visit our website at www.c-a-m.com 

Dehydration 

Gas 

Cooling 

Compression 

Separation 

Pressure 

Reduction 

Heating 

Caverns 

Wellheads 

& Trees

zukünftige Strukturen der Erdgasversorgung und Erdgasspeicherung 

vOn Öl- zur 

GaSSpeicherunG 

Der Energiespeicher Etzel war 

bisher, mit Ausnahme des von 

der Statoil aus transportstrategischen 

Gründen angemieteten 

kavernenraums zur Aufnahme 

von etwa 500 Mio. m³ Erdgas 

(Arbeitsgas), kein eigentlicher 

Gaskavernenspeicher. Etzel ist 

nach wie vor bekannt als Rohölspeicher. 

Seit 2007 ist das anders, 

der Standort befindet sich 

in der Entwicklung zu einem der 

größten Gasspeicherplätze in 

Deutschland und auch im weltweiten 

Vergleich. Über die Ende 

2010 bestehenden 45 kavernen 

mit einem Lagervolumen 

von rund 25 Mio. m3 Öl und Gas 

hinaus, werden voraussichtlich 

bis zum Jahr 2022 weitere ca. 

85 Speicherhohlräume im Salzstock 

Etzel geschaffen. Dies 

ist aus heutiger Sicht etwa 

1/5 des Gesamtvolumens aller 

deutschen Erdgasspeicher. 

Etzel steht jedoch nicht allein 

da, auch andere bisherige oder 

zukünftige Speicherplätze lassen 

an Planungs- und Bauaktivitäten 

erkennen, dass ein weiterer 

Ausbau bevorsteht. Aus 

ersten bescheidenen Speichervorhaben 

Mitte der 1970er Jahre 

entwickelten sich, im Takt mit 

der stets weiter zunehmenden 

Erdgasnachfrage aus Inlandsförderung 

(20 %) und Importen 

(80 %), bedeutende Projekte. 

Bezugsquellen für die Gasimporte 

sind vor allem Russland, 

Norwegen und die Niederlande. 

Hierbei liegt die Strategie 

zugrunde, mit bevorratetem 

Gas den Mehrbedarf im Winter 

decken zu können. Des Weiteren 

können jegliche andere 

Bedarfsspitzen, aber auch Versorgungsschwankungen 

oder 

gar -unterbrechungen, ausgeglichen 

werden. Dies ist vor 

dem Hintergrund zu sehen, 

dass Erdgasförderung und 

Pipelinetransport aus den weit 

entfernten Erdgasfeldern normalerweise 

kontinuierlich und 

damit nicht bedarfsgerecht erfolgten, 

weil im Winterhalbjahr 

deutlich mehr Erdgas benötigt 

wird als im Sommerhalbjahr. 

Aufgrund der Liberalisierung 

des europäischen Gasmarktes 

werden zunehmend flexible 

Handelsspeicher interessant, 

was auch den Aus- und zubau 

von kavernenspeichern antreibt. 

Die jährliche zunahme 

des Speichervolumens betrug 

bisher im Schnitt etwa 15 %. 

Die zahl der Neuprojekte, der 

Projekte in Erweiterung wie z.B. 

der kavernenspeicher in Etzel 

und des zu speichernden Gasvolumens 

übersteigt jedoch 

den bekannten Rahmen. Dem 

erhöhten Speicherbedarf liegt 

nicht nur eine in jeder Beziehung 

weiter gestiegenen Nachfrage 

nach Speicherraum zugrunde, 

sondern ebenso ein Wandel der 

Transportmittel und kapazitäten. 

neue pipelineS 

Voraussichtlich im zweiten Halbjahr 

2011 wird die Bunde-Etzel- 

Pipeline (BEP) fertiggestellt, die 

die kavernenanlage Etzel über 

60 km mit dem Gasleitungsknoten 

in Bunde/oude Statenzijl 

verbindet. Von hier aus 

wird das Erdgas ins niederländische 

Gasnetz weitergeleitet. 

Die Pipeline hat einen Durchmesser 

von 1,2 m. Die kosten 

für das Projekt belaufen sich auf 

rund 160 Mio. Euro. 


Future natural gas supplies and natural gas storage structures“ 

Die Verbreitung und Teufenlage der Salzstöcke im norddeutschen küstenraum I Situation and depths of saltdomes in the 

North German coastal area 

Derzeit gebaut wird u. a. die 

neue Pipeline NoRD STREAM 

(konsortium GAzPRoM, 

BASF, E.oN Ruhrgas, GAS- 

UNIE und GDF SUEz), die auf 

dem Grund der ostsee direkt 

von Russland nach Deutschland 

(Anlandungspunkt Greifswald) 

geführt wird. Der Durchmesser 

der Pipeline liegt bei 

fast 1,5 m. Die jährliche Liefermenge 

soll 55 Mrd. m³ betragen. 

Die kosten des Gesamtprojektes 

werden auf etwa 

15 Mrd. Euro geschätzt, davon 

9 Mrd. Euro für die Pipeline 

durch die ostsee. 

Ein weiteres bedeutendes 

Gasinfrastrukturprojekt ist die 

Nabucco Gas Pipeline. Ab 

2017 soll sie Erdgas aus der 

kaspischen Region sowie 

dem Nahen und Mittleren osten 

nach Europa bringen. Die 

Durchführung des Projektes 

obliegt einem Joint Venture

14 

14 

DEEP. I kBB 

 

 

 

 

Derzeitige Gas-Kavernenspeicher Gas-kavernenspeicher und Gas-Pipelines Gas-Pipelines in Europa I Today’s gas cavern storages and gas pipelines pipelines in Europe (2010) 

der OMV oMV und weiteren (ost-) 

europäischen europäischen GasgesellschafGasgesellschaften. 

Die Pipeline erreicht mit 

den Teilabschnitten der beteiligten 

Länder eine Gesamtlänge 

von 3.900 km. Sie wird im 

Endausbau bis zu 31 Mrd. m³ 

Erdgas transportieren können. 

Die Investitionskosten belaufen 

sich auf etwa 8 Mrd. Euro. 

Baubeginn für für die die Nabucco Nabucco ist 

für ist 2013 für 2013 geplant, geplant, ab 2017 ab 2017 soll 

das soll erste das Gas erste nach Gas Europa nach Eur- fl ießen.opa 

fließen. Insbesondere Insbesondere die zuletzt die 

aufgeführten zuletzt aufgeführten TransportkapaziTranstätenportkapazitäten erfordern beträchtlichen erfordern 

Speicherraum beträchtlichen zu Speicherraum 

Zeiten geringer 

zu zeiten Abnahme. geringer Abnahme. 

Ein internatiOnaliSierunG 

weiterer Aspekt der Speicherung 

deS GaSmarKteS 

von Erdgas in Salzkavernen 

Ein weiterer Norddeutschlands Aspekt ist der die 

 

 

 

 

zunehmende Speicherung Internationalisie- 

von Erdgas in 

rung Salzkavernen auch des Verteilermarktes, 

Norddeutsch- 

d.h. lands der ist Erdgasverteilung die zunehmende bis In- zu 

den ternationalisierung Abnehmern einschließlich auch des 

seiner Verteilermarktes, Verfügbarkeit d. h. zu der Zeiten Erd- 

des gasverteilung Spitzenbedarfs. bis zu den Erdgas- Ab- 

Versorgungsgesellschaften nehmern einschließlich seiner der 

benachbarten Verfügbarkeit zu europäischen zeiten des 

Länder Spitzenbedarfs. haben die Erdgas-Ver- günstigen 

Möglichkeiten sorgungsgesellschaften des Einmietens der 

in benachbarten Großspeicher, europäischen 

wie z.B. Etzel, 

rechtzeitig Länder haben erkannt die und günstigen werden 

hiervon Möglichkeiten zunehmend des Einmietens Gebrauch 

machen. in Großspeicher, Ähnlich wie z. es B. bereits Etzel, 

auf rechtzeitig dem Strommarkt erkannt und werden praktiziert 

hiervon wird, zunehmend beginnen Gebrauch sich die 

Speicher machen. Ähnlich in ein europäisches 

wie es bereits 

Verbundnetz auf dem Strommarkt einzufügen. prakti- Die 

Verfügbarkeit ziert wird, beginnen von zahlreichen sich die 

Salzstöcken Speicher in ein gerade europäisches im norddeutschen 

Verbundnetz Raum einzufügen. ist hierbei eine Die 

ideale Verfügbarkeit Gegebenheit, von zahlreichen um weitere 

 

 

 

 

 

 

Salzstöcken Kavernen anzulegen. gerade im Küstennorddeutschennahe Lage und Raum bereits ist hierbei beste- 

eine hende ideale Pipelines Gegebenheit, zum Trans- um 

weitere port von kavernen Seewasser anzulegen. und Sole, 

küstennahe ebenso Gaspipelines, Lage und sind bereits hier 

bestehende beträchtliche Standortvorteile. 

Pipelines zum 

Transport Über beide von verfügt Seewasser Etzel, wenn- und 

Sole, gleich ebenso die derzeitige Gaspipelines, Schaffung 

sind des neuen hier beträchtliche Kavernenvolumens Standortvorteile. 

auch eine Ausweitung Über beide verfügt der In- 

Etzel, frastruktur wenngleich und insbesondere 

die derzeitige 

Schaffung der Betriebsanlagen des neuen erforderkavernenvolumenslich macht. auch eine Ausweitung 

der Infrastruktur und 

insbesondere Except for der the Betriebs- cavern 

anlagen space that erforderlich Statoil hired macht. for 

transport strategy reasons in 

FrOm order to Oil store tO GaS about StOraGe 500 mil- 

Except lion cubic for the metres cavern of natural space 

that gas Statoil (working hired gas), for transport the Etzel 

strategy energy storage reasons did in not order use to to 

store be a gas about cavern 500 storage. million cubic Etzel 

 

 

 

 

 

 

 

 

metres has been, of and natural continues gas (work- to be, 

ing known gas), as the a crude Etzel oil energy storage 

storage site. This did changed not used in 2007, to be as a 

gas the cavern location storage. is currently Etzel being has 

been, developed and into continues one of the to larg- be, 

known est gas as storage a crude sites oil storage in Ger- 

site. many This and changed indeed in worldwide. 2007, as 

the Beyond location the is 45 currently caverns still that 

being were in developed existence into by the one end of 

the of 2010 largest and gas that storage have sites a stor- in 

Germany age volume and of indeed around world- 25 milwide.lion 

cubic Beyond metres the 45 of caverns oil and 

that gas, were around in existence 90 new storage by the 

end cavities of 2010 will prospectively and that have be 

a created storage in volume the Etzel of salt around dome 

25 before million 2022. cubic From metres today’s of oil 

and perspective, gas, around this 90 equals new about storage 

one cavities fi fth of the will total prospectively volume of 

be all created German in natural the Etzel gas stor- salt 

dome ages. before At the same 2022. time, From Etzel today’s 

is anything perspective, but a singular this equals phe- 

about nomenon, one fifth as ongoing of the total planning vol-

ume of all German natural gas 

storages. At the same time, 

Etzel is anything but a singular 

phenomenon, as ongoing 

planning and construction 

activities at other existing or 

planned storage sites clearly 

suggest that expansion is 

the wave of the future. From 

the first modest storage projects 

midway through the 

1970s, significant projects 

kept evolving in sync with 

the rising demand for natural 

gas, be it from domestic 

production (20 %) or imports 

(80 %). Supply sources for 

gas imports are primarily Russia, 

Norway and the Netherlands. 

The underlying strategy 

is to use pre-stored gas 

to meet extra demand in the 

wintertime. Moreover, it is a 

good way to meet other kinds 

of peak demand and to offset 

supply fluctuations or indeed 

supply disruptions. This 

needs to be contextualised 

with the fact that natural gas 

production and pipeline transportation 

from distant natural 

gas fields is normally continuous 

and thus out of sync with 

demand, which in Germany is 

substantially higher in winter 

than it is in the warm season. 

The liberalisation of the European 

gas market has made 

flexible trading storage an increasingly 

interesting proposition, 

triggering a construction 

boom in flexible cavern 

storage sites. So far, the storage 

volume has grown at a 

rate of about 15 % annually. 

The number of new projects 

and expansion projects such 

as the cavern storage in Etzel, 

however, exceeds known 

para meters, as does the vol- 

ume of gas to be stored. The 

heightened storage need is ex- 

plained not just by the steadily 

increasing demand for storage 

space but also by a transfor- 

mation that the means of trans- 

ports and capacities have un- 

dergone. 

neW pipelineS 

The Bunde Etzel Pipeline (BEP) 

that will connect the Etzel cavern 

system with the gas hub in 

Bunde/ oude Statenzijl 60 kilometres 

away is slated for completion 

during the second semester 

of 2011. From here, 

natural gas is fed into the Dutch 

gas grid. The pipeline has a diameter 

of 1.2 metres. The project 

costs approximate 160 million 

Euro. 

Actually under construction is, 

for instance, the new NoRD 

STREAM pipeline (by the 

GAzPRoM, BASF, E.oN Ruhrgas, 

GDF SUEz and GASUNIE 

syndicate) that will run in the 

seabed of the Baltic Sea, and 

directly connect Russia with Germany 

(making landfall at Greifs- 


kavernenprojekt Etzel mit Betriebsanlagen, im Hintergrund neues kavernenfeld 

mit Mehrfach-kavernenplätzen. 

cavern site Etzel with operation facilities, in the foreground the new cavern field 

with cluster cavern pads. 

Messwarte der IVG in Etzel: Rund um die Uhr besetzt an 365 Tagen I IVG's central control room at Etzel: Serviced around the clock 365 days a year 

wald). This pipeline’s diameter 

is nearly 1.5 metres. The annual 

delivery quantity is supposed to 

equal 55 billion m³. Total project 

costs are estimated to come to 

approximately 15 billion Euro, 

of which 9 billion Euro will be 

spent on the pipeline through 

the Baltic Sea. 

Another important gas infrastructure 

project is the Nabucco 

Gas Pipeline. Starting in 2017, 

it is supposed to pipe natural

16 

DEEP. I kBB 

kavernenplatz für sieben abgelenkte kavernenbohrungen, Piplinetrasse und 

Betriebsplatz (Hintergrund) I cavern pad for seven deviated cavern boreholes, 

pipeline route and operations site (background) 

gas from the caspian Sea region 

and the Near and Middle 

East to Europe. The execution 

of this project is in the hands of 

a joint venture formed by oMV 

and other (Eastern) European 

gas companies. The pipeline 

„UnSere Art, HerAUSforderUngen zU MeiStern: Sofort, vor ort Und zU 100 Prozent.“ 

Mit hochqualifizierten fachkräften, kurzen reaktionszeiten, eigenem Maschinenpark und einem umfassenden 

Portfolio verfolgen wir ein klares Konzept: Kompetenter und zuverlässiger dienstleister für die energiewirtschaft 

zu sein – von der ortsversorgung über industrie- und Anlagenbau, rohrleitungsbau bis zum Wasserbau. 

Jeder einzelne unserer 1500 Mitarbeiter steht tag für tag dafür ein, dass unsere Kunden von optimalem 

Service profitieren. das ist schon lange so – und wird auch in zukunft so bleiben. Wort drauf. 

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Wir führen Schweißarbeiten vorrangig für den Offshore-Bereich aus. 

(Werkstattfertigungen: Stückgewicht bis 10 t) 

LEISTUNGSSPEKTRUM: 

FOLGENDE PRODUKTE WERDEN GEFERTIGT: 

• Auftragsschweißen / Panzerung • Leitungssysteme 

• Wärmebehandlung mit 

• Druckbehälter 

Diagramm (PWHT) 

• Erdgaskavernen 

• Wasser-Druckproben bis 1000 bar • Gasspeicher 

• Zerstörungsfreie Werkstoffprüfungen • Bioreaktoren 

• Komplette Dokumentation 

• Absperrorgane (Spools, Housing, Preventer) 

der Schweiß arbeit 

• Gasmengenmessstationen 

FIERUS Rohr- und Anlagenbau 

will extend over a total length of 

3,900 kilometres when including 

the sub-segments in the countries 

involved in the project. With 

the final construction stage completed, 

it will have a transport 

capacity of up to 31 billion cu- 

DEA-Str. 8 

29323 Wietze 

bic metres. The investment costs 

add up to approximately 8 billion 

Euro. The construction of Nabucco 

is scheduled to start in 2013, 

with the first gas to be pumped 

to Europe by 2017. Especially the 

transport capacities last mentioned 

require vast storage space 

during times of low demand. 

internatiOnaliSatiOn 

OF the GaS marKetS 

Another aspect relevant to natural 

gas storage in salt caverns 

in Northern Germany is the rising 

degree of internationalisation 

of the distribution market, 

i. e. the distribution of the natural 

gas up to the point of consumption, 

including its availability 

during times of peak 

demand. Natural gas supply 

companies of adjacent European 

countries have become 

aware of the affordability of hiring 

contingents in large-scale 

Tel.: 0 51 46 / 98 90-0 

Fax: 0 51 46 / 98 90-33 

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storage sites such as Etzel in 

time, and will increasingly make 

use of this option. In analogy to 

the trend on the power market, 

the storage sites are beginning 

to be integrated into a cross- 

European grid. The availability 

of numerous salt domes specifically 

in the northern part of 

Germany presents the perfect 

possibility to construct additional 

caverns. Being located close 

to shore and having access to 

existing pipelines for hauling 

seawater and brine, as well as 

gas pipelines, represent key advantages. 

Etzel features both, 

even if the ongoing creation of 

the new cavern volume calls 

for a substantial expansion of 

the infrastructure and of the 

operational facilities in particular 

at the same time. 

Marc Schnau, 

Projektleiter 

E-Mail: info@fi erus-anlagenbau.de 

www.rohr-anlagen-druckbehaelterbau.de

Impressionen von den Bohrplätzen in Etzel 

cAMERoN 17 

Impressions from the Etzel drilling site

Optimized 

Bearing Design 

Reaming 

Gage Feature 

Pressure 

Relief System 

Premium Tungsten 

Carbide Inserts 

Hochaufl ösende räumliche Erkundung 

von Salzstrukturen 

Der Bau und Betrieb von Salzkavernen setzen eine möglichst 

detaillierte Kenntnis des geologischen Aufbaus der Lagerstätte 

voraus. Zur Vorerkundung von der Erdoberfl äche werden insbesondere 

hochaufl ösende 2D/3D-seismische Messungen durchgeführt. 

Hierfür stehen, zur Erzeugung von seismischen Wellen, je nach 

Erkundungstiefe die unterschiedlichsten Quellen zur Verfügung. Zur 

Vermeidung von Schäden werden an der Oberfl äche üblicherweise 

Vibrationsfahrzeuge mit den unterschiedlichsten Signalfrequenzen, 

die an die örtlichen Gegebenheiten angepasst sind, eingesetzt. 

Die Aufdeckung der Strukturen eines Salzstocks kann jedoch oft 

nicht mit der notwendigen Genauigkeit von der Oberfl äche aus 

durchgeführt werden. Zur Ergänzung herkömmlicher Techniken für 

eine zusätzliche Erkundung steht die gerichtete Bohrloch-Radar- 

Technik zur Verfügung, mit der eine 3D-Erkundung der Lagerstätte 

im Umfeld des Bohrlochs bzw. der Kaverne bis in Entfernungen von 

über 250 m erfolgen kann. 

Das Radar-Verfahren (Elektromagnetische Refl exion, EMR) ist 

ein Wellenverfahren, bei dem elektromagnetische Impulse abgestrahlt 

werden und das zurückkehrende Signal empfangen wird. 

Das Em pfangssignal beinhaltet Refl exionen, die von Inhomogenitäten 

aus dem anliegenden Gebirge hervorgerufen werden. Solche 

Inhomogenitäten können beispielsweise Anhydrit- und Toneinlagerungen 

sowie Kalifl öze sein. 

Die materielle Zusammensetzung eines refl ektierenden Bereiches 

geht im Allgemeinen nicht direkt aus den Radarmessungen hervor. 

Die Messdaten werden in Zusammenarbeit mit Geologen 

interpretiert. 

Ergebnisse aus Radarmessungen liefern eine wichtige Voraussetzung 

für die Berechnung eines geologischen 3D-Modells der 

Lagerstätte und dienen zur erweiterten Absicherung der Ergebnisse 

der Vorfelderkundung. Das verbesserte geologische Modell 

kann letztlich zur optimierten Einstellung von Kavernen und zur 

Festlegung eines zielgerichteten Solkonzeptes für neue oder zu 

erweiternde Kavernen genutzt werden. 

Optimized 

Leg Protection 

Enhanced 

Hydraulics 

Bohrturm mit kompletter Sonde 

Drilling rig with complete radar tool 

Prinzipskizze einer vertikalen Bohrlochmessung im Salz 

Outline of vertical borehole measuring within the salt area 

2D-Seismik über einen Salzstock 

2D-Seismic above a salt deposit 

Premium Shirttail 

Hard Facing 

DMT GmbH & Co. KG 

Exploration & Geosurvey 

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Application Specifi c 

Cutting Structures 

ENGINEERING KONTOR 

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29308 Winsen (Aller) 

Tel.: 05143-665785 

Fax: 05143-665787 

E-Mail: enko-celle@t-online.de 

Bohrmeißel für Kavernenbohrungen 

ETZEL & NÜTTERMOOR 

High resolution 3D salt exploration 

The construction and the operation of caverns need a detailed 

knowledge of geological structures in the saline deposit. Especially 

for investigations from the earth’s surface, high resolution 2D/3Dseismic 

measurements are applied. To generate seismic signals 

within the required frequency band, several sources are available. 

To minimize damages of the earth’s surface usually seismic vibrators 

are used, having different signal frequencies which are adjusted 

at the local conditions in the survey area. 

However, the essential detailed information about the salt structures 

cannot be obtained with an adequate accuracy by investigations 

from the earth’s surface only. For completion of conventional 

techniques, the directional borehole radar technique is applicable. 

This method enables the 3D investigation of deposits within the 

radius around the borehole of respectively up to distances of more 

than 250 m. 

The radar method (electromagnetic refl ection, EMR) uses electromagnetic 

waves which are emitted into the salt and received 

by antennas. The received signals contain refl ections, generated 

by inhomogeneities in the salt deposit. Usual inhomogeneities are 

anhydrite and clay layers or potassic seams. 

The physical properties of a refl ecting area, however, cannot be 

extracted directly from the radar signals. The recorded data are 

interpreted in close cooperation with geologists. 

Results from radar surveys provide an important input to the generation 

of a geological 3D-model of the deposit and are useful for 

further validation of the results of usual applied techniques. 

Moreover, this improved geological model can fi nally be used 

to optimise the geometry of the caverns and to defi ne a targetoriented 

solution concept for new caverns or for the expansion of 

existing ones.

Neue Wege der geologischen Interpretation 

und Darstellung des Salzstocks Etzel 

auFBau deS diapirS 

Das kavernenfeld auf dem 

Salzstock Etzel stellt ein besonders 

gutes Beispiel dafür 

dar, wie moderne Untersuchungsmethoden 

eingesetzt 

werden, um eine sehr genaue 

Vorstellung über den internen 

geologischen Aufbau eines 

Salzstocks (Diapir) zu entwickeln 

und diese in einem 

digitalen Modell dreidimensional 

darzustellen. Das 3D- 

Modell, das bereits im Vorfeld 

der aktuellen Bohrkampagne 

aufgebaut wurde, liefert aktuell 

eine sichere Planungsgrundlage, 

um das geologische 

Risiko jeder einzelnen 

Bohrung, und damit der gesamten 

Feldentwicklung, zu 

minimieren. 

KOmpleXe 

GeOlOGiSche StruKtur 

Ein Diapir ist eine komplexe 

geologische Struktur, in deren 

Inneren Salze unterschiedlicher 

zusammensetzung sowie 

andere chemische Sedimente 

wie karbonate und 

Sulfate scheinbar chaotisch 

nebeneinander vorkommen. 

Die Hauptaufgabe der geologischen 

Bearbeitung besteht 

darin, den internen Aufbau 

eines solchen Salzkörpers, d. h. 

den räumlichen Verlauf unterschiedlicher 

Salzeinheiten, zu 

verstehen, um gezielt die Bereiche 

zu erschließen, in denen 

das für den kavernen- 


New approaches to the geological interpretation 

and 3D modelling of the Etzel salt dome 

Bohrkerne: Steinsalz und Mischsalzlagen der Staßfurt-Folge I cores: Rock salt and mixed salt layers in the Staßfurt Series 

bau besonders gut geeignete 

Steinsalz (Nacl) in möglichst 

reiner Form ansteht. Die möglichst 

exakte kenntnis der geologischen 

Situation entlang 

jeder kavernenbohrung und 

dem angrenzenden Gebirge 

ist somit eine Grundvoraussetzung 

für die Planung, die 

soltechnische Herstellung und 

den sicheren Betrieb von kavernen 

zur Gas- und Ölspeicherung. 

GeOlOGiSche 

interpretatiOn 

zur geologische Interpretation 

stehen zum einen Informationen 

zur Verfügung, die wäh- 

rend der Bohrphase erhoben 

werden, zum anderen werden 

der anschließende Solprozess 

und die Volumenentwicklung 

des Hohlraums dazu genutzt, 

die anfängliche geologische 

Modellvorstellung regelmäßig 

zu verifizieren und ggf. anzupassen. 

Die Genauigkeit der 

geologischen Interpretation 

steht dabei immer in direkter 

Abhängigkeit von der vorhandenen 

Datendichte. 

BOhrunGen 

lieFern daten 

zu den Daten, die bereits während 

der Bohrphase erhoben 

werden, gehören: 

• Das Bohrklein, das teufenbezogen 

aufbereitet und geologisch 

eingeordnet wird, 

• Bohrkerne, die aus unterschiedlichen 

Teufen entnommen 

werden und einen direkten 

Beleg für die Beschaffenheit des 

Gebirges und den charakter vorhandener 

geologischer Strukturen 

liefern, 

• Bromidgehalte des Bohrkleins 

entlang der Salzstrecke, die eine 

genaue stratigraphische Einordnung 

der erbohrten Salze erlauben, 

sowie 

• Ergebnisse von unterschied-

20 

DEEP. I kBB 

Entnahme von Salzkernen im Bohrturm 

Extracting cores on the rig floor 

Bildausschnitt übernehmen 

Blick auf das Salzstock-Modell von Südwesten 

Looking at the salt dome model from the south-west 

Blick auf das Salzstock-Modell von Süden 

Looking at the salt dome model from the south 

lichen geophysikalischen Bohrlochmessungen, 

die Aufschluss 

über Bedingungen entlang der 

Bohrlochwand (z. B. die Gesteinsdichte), 

oder aus bis zu 

300 m Entfernung von der Bohrspur 

(Elektromagnetische Reflexionsmessung, 

EMR) geben. 

3d-mOdelle deS 

SalzStOcKS 

Für den Aufbau des 3D-Modells 

des Salzstocks im Bereich 

des kavernenfeldes Etzel 

wurde in den Jahren 2003 

bis 2006 zunächst umfangreiches 

Material (u.a. Bohrkerne 

und geophysikalische 

Logs) aus den ersten Bohrkampagnen 

der 1970er bis 

1990er Jahre neu aufbereitet, 

untersucht und bewertet. 

Dabei kam als neues Verfahren 

u. a. die verbesserte 

Möglichkeit zur Interpretation 

von Bromidgehalten in Salzserien 

des norddeutschen 

zechsteins zum Einsatz, die 

von der Bundesanstalt für 

Geowissenschaften und Rohstoffe 

(BGR) im zusammenhang 

mit der Erkundung von 

Salzstöcken entwickelt wurde. 

Des Weiteren lagen umfangreiche 

Erkenntnissen zur 

Formentwicklung der bestehenden 

kavernen vor. Die 

Reinterpretation der Gesamtheit 

an Daten führte zur Entwicklung 

einer sehr genauen 

Modellvorstellung vom internen 

Aufbau des Salzstocks, 

die mit Hilfe einer neuen Software 

digital dreidimensional 

umgesetzt wurde. Damit war 

eine sehr verlässliche Grundlage 

geschaffen, um vor Beginn 

einer jeden neuen Bohrung 

die einzelnen Standorte 

der neuen kavernen in Hin- 

blick auf ihr geologisches Risiko 

zu bewerten. Die derzeitige 

Bohrkampagne bestätigt 

die ursprüngliche Modellvorstellung 

mit erheblicher Genauigkeit. 

Für die aktuelle Bohrkampagne 

bedeutet das u. a., 

dass bereits im Vorfeld der 

Aufwand an geologischen 

Untersuchungen individuell 

optimiert werden kann. Die 

erhöhte bohrbegleitende Datendichte 

erlaubt es zudem, 

die tatsächlichen Verhältnisse 

im Bohrloch online sehr genau 

zu erfassen und somit sehr 

kurzfristig potentielle Risiken 

zu erkennen und mit geeigneten 

Maßnahmen schnell zu 

reagieren. 

BemerKenSWerte 

FOrtSchritte 

Insgesamt ermöglichen diese 

neuen Interpretationsansätze 

und computerprogramme eine 

beträchtliche optimierung des 

Nutzungskonzeptes für den 

Salzstock Etzel bzw. der Anlage 

des neuen kavernenfeldes. 

Dies sind auf dem Gebiet der 

Planung und Realisierung von 

kavernen bemerkenswerte 

Fortschritte gegenüber den 

vergleichbaren Verfahren der 

ersten Phase des kavernenbaus 

auf dem Salzstock Etzel 

und vergleichbaren Projekten. 

Structure 

OF the diapir 

The cavern field in the Etzel 

salt dome is a particularly 

good example of how modern 

investigation methods can be 

used to develop a very accurate 

interpretation of the internal 

geological structure of 

a salt dome (diapir), and to

show this in a three-dimen- 

sional digital model. The 3D 

model which had already been 

prepared in the run-up to the 

current drilling campaign pro- 

vides a sound basis for plan- 

ning, and to minimise the ge- 

ological risk of each well and 

thus the development risk of 

the whole field. A diapir is a 

complex geological structure 

containing a range of 

salt and other chemical sediments 

such as carbonates 

and sulphates, all co-existing 

in an apparently chaotic state. 

internal Salt 

Structure 

The main priority of the geological 

interpretation is to understand 

the internal structure 

of such a salt body, i. e. the 

spatial distribution of the different 

types of salt and salt 

units, with the ultimate aim of 

revealing the zones containing 

the purest possible form 

of rock salt (Nacl), because 

this salt is particularly suitable 

for constructing caverns. 

The most accurate possible 

understanding of the geology 

of each cavern well and 

the surrounding rock is therefore 

essential for the proper 

planning, solution mining, 

and subsequent safe operation 

of caverns for oil and gas 

storage. 

GeOlOGical 

interpretatiOn 

The geological interpretation 

is initially based on information 

acquired during drilling. 

In addition, information 

acquired during the subsequent 

leaching and increase 

in volume of the cavity are 

used to verify regularly and 

adapt the original geological 

interpretation. The accuracy 

of the geological model is always 

directly dependent on 

the amount of data available. 

drillinG data 

The data acquired during the 

drilling phase includes: 

• Drill cuttings, which are collected 

at regular depth intervals 

and geologically interpreted 

• cores cut at various depths, 

which provide direct evidence 

of the property of the rock and 

the character of the geological 

structures 

• The bromide content of the 

cuttings throughout the drilled 

salt sequence, which is used 

to accurately classify the stratigraphy 

of the penetrated salt 

• Results of the different geophysical 

logs run in the well, 

which record the properties of 

the rock directly surrounding 

the well bore (e. g. rock density), 

and even up to 300 m 

away from the well bore (electromagnetic 

refraction measurement, 

EMR) 

3d mOdel OF 

the Salt dOme 

The interpretation of the 3D 

model of the salt dome around 

the Etzel cavern field made use 

of large amounts of material 

(including cores and geophysical 

logs) collected during the 

first drilling campaigns in the 

1970s to 1990s, which were 

analysed, investigated and reevaluated 

between 2003 to 

2006. one of the new methods 

used during the evaluation 

was the improved means of in- 


Lage der kavernen im Salzstock Etzel, die obere dargestellte Fläche entspricht 

der Teufenlage 700 m I Position of the caverns in the Etzel salt dome, the upper 

surface corresponds to a depth of 700 m 

Geologisches Vollkörpermodell des bestehenden kavernenfeldes Etzel mit Verlauf 

der Bohrspuren, beginnend an der Geländeoberkante (die Deckgebirgseinheiten 

sind nicht dargestellt). In Grün: Hutgestein des Salzstocks; in Blau, Violett und 

Rot: Lagerung unterschiedlicher Salzvarietäten im Inneren des Salzstocks. 

Three dimensional geological model of the current Etzel cavern field showing the 

well tracks starting from the surface (cover rocks not shown). In green: salt dome 

cap rock; in blue, violet and red: structural position of different types of salt within 

the salt dome. 

Geologisches Vollkörpermodell des bestehenden kavernenfeldes Etzel mit Verlauf 

der Bohrspuren, beginnend an der Geländeoberkante (die Deckgebirgseinheiten 

und das Hutgestein sind nicht dargestellt). In Blau, Violett und Rot: Lagerung 

unterschiedlicher Salzvarietäten im Inneren des Salzstocks. 

Three dimensional geological model of the current Etzel cavern field showing the 

well tracks starting from the surface (cover rocks and cap rock are not shown). 

In blue, violet and red: structural position of different types of salt within the salt 

dome.

22 

DEEP. I kBB 

Bohrkerne: Staßfurt-Steinsalz mit streifig verteilten Anhydrit-Flocken 

cores: Staßfurt rock salt with anhydrite flakes in banded layers 

terpreting the bromide content 

in salt series within the North 

German zechstein sequence 

developed by the Federal Institute 

for Geosciences and 

Natural Resources (BGR) for 

the specific aim of exploring 

salt domes. 

Surface Geophysical Exploration 

Saltdome 

Borehole logging 

A great deal of additional information 

is also available 

on the development in the 

shapes of the existing caverns 

when they were being solution 

mined. This reinterpretation 

of all the old data allowed 

the construction of a very ac- 

internal 

Structure 

Cavern GPR 

Surface 

Erdöl-Erdgas Workover GmbH & Co. KG 

• Bohrungen 

• Workover-Services 

• Instandhaltungen 

• Reparaturen 

• Wireline-Services 

curate model of the internal 

structure of the salt dome, 

which was turned into threedimensional 

digital graphics 

with the help of new software. 

This created a very reliable basis 

for evaluating the geological 

risk of each new borehole 

at each new cavern location 

before drilling proceeded. 

SiGniFicant advanceS 

The current drilling campaign 

confirms the accuracy 

of the regional model. 

For the current drilling campaign, 

this also means that 

the amount of geological 

investigation required in 

each well can be individually 

optimised in advance. 

The additional data acquired 

during drilling also allows 

the real conditions in the 

well to be recorded very ac- 

Do you really know your salt dome? 

Outer Structures? 

Boundaries, shape, overburden, 

volume 

Our Service: 

■ 2D / 3D geophysical surface measurements 

■ Borehole logging 

■ Geological modelling 

Brietzer Weg 4 

29410 Salzwedel 

Tel.: 03901/83520 

Fax: 03901/35056 

E-Mail: info@ee-workover.de 

Web: www.ee-workover.de 

curately online and therefore 

to very quickly identify 

any potential risks, and implement 

suitable countermeasures 

at a very early stage. 

These new interpretation approaches 

and computer programs 

led to the significant 

optimisation overall of the 

utilisation concept for the Etzel 

salt dome, including the 

layout of the new cavern field. 

In terms of the planning and 

realisation of caverns, these 

represent significant advances 

compared to the analogous 

techniques available during 

the first phase of cavern construction 

at the Etzel salt dome 

and similar projects. 

Inner Structures? 

Flanks, potassic seams, 

clay layers, anhydrite 

Our Service: 

■ Directional radar surveys (GPR) in 

boreholes and caverns 

■ Geological modelling 

DMT GmbH & Co. KG 

Exploration & Geosurvey 

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■ Electromagnetic Surveys 

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■ Coring Services 

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fax: +49 (0)5141 986161 

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24 

SocoN 

Neue Messtechniken für neue kavernen 

Die echometrischen Hohlraum- 

vermessungen sowie die geophy- 

sikalischenÜberwachungsmes- sungen für die neuen kavernen 

in Etzel werden von SocoN So- 

nar control kavernenvermes- 

sung GmbH, Giesen, durchge- 

führt. Eigens für dieses Projekt 

wurde von SocoN ein neuer 

kabelmesswagen zur Durchführung 

der echometrischen kavernenvermessungen 

gebaut sowie 

ein spezieller Spiegelmesswagen 

konzipiert. Die mit diesen 

und weiteren neuen Messfahrzeugen 

bei SocoN einhergehende 

kapazitätserweiterung 

war zwingend notwendig, um 

unter Berücksichtigung der aktuellen 

Marktsituation dauerhaft 

sicherzustellen, dass bei einem 

Projekt dieser Größenordnung 

die erforderlichen Messungen 

auch bei kurzen Vorankündigungen 

termingerecht erfolgen 

können. 

Die Messwagen sind mit modernster 

Messtechnologie ausgestattet, 

die der eigenen Entwicklungsabteilung 

entstammt 

und auf einer über 40-jährigen 

Erfahrung der SocoN in diesem 

Metier basiert. Bei dem neuen 

obertage-Messsystem cavScan 

sind nun alle komponenten in 

einer kompakten Workstation 

untergebracht. Ein integrierter 

Messcomputer übernimmt die 

kommunikation mit der Sonde 

und die Signalverarbeitung in 

Echtzeit. zwei Flachbildschirme 

geben jederzeit Auskunft über 

alle betrieblichen und sicherheitsrelevanten 

Funktionen, 

Abläufe sowie die Verhältnisse 

in der kaverne. 

Ebenfalls neu sind die weiterentwickelten 

BSF II-Echosonden. 

Diese sind nach dem bewährten 

modularen konzept aufgebaut 

und ermöglichen Messungen 

in allen relevanten Medien wie 

beispielsweise Sole, Rohöl und 

Erdgas. Die zur optimalen Steuerung 

des Messablaufs sowie zur 

Auswertung einer Hohlraumvermessung 

erforderlichen physikalischen 

Parameter können mit 

den SocoN-Echosonden im 

Rahmen einer einzigen Messfahrt 

kontinuierlich als Log erfasst 

werden. 

New surveying techniques for new caverns 

The sonar surveying of cavities 

as well as the geo-physical surveillance 

of the new caverns in 

Etzel are carried out by SocoN 

Sonar control kavernenvermessung 

GmbH, Giesen, Germany. 

For this project SocoN specially 

built a new wire line truck for carrying 

out the sonar cavity surveys, 

and moreover designed a 

special survey truck for inter-face 

measurements. The increase in 

surveying capability and capacity 

resulting from these and other 

new SocoN survey trucks is 

not only significant, but also essential. 

considering the present 

market situation it is now possible 

to guarantee in the long term 

that the necessary surveys can 

be performed on time even at 

short notice for projects as big 

as this one. 

The survey trucks are fitted with 

the latest surveying technology, 

which is based on more than 40 

years of experience in this field of 

work and which was developed 

and manufactured in the R&D 

department of SocoN. 

An innovation in the new data 

acquisition system cavScan is 

that now all the components are 

housed in one compact workstation. 

An integrated survey computer 

performs the communication 

with the tool and the signal 

processing in real time. Two flat 

screens constantly display the 

relevant data of all operating procedures, 

safety-relevant features 

and conditions in the cavern. 

Further development has also 

been carried out on the BSF sonar 

tools, which are now available 

in a new BSF II version. 

These tools are constructed in 

the proven modular design and 

enable measurements to be carried 

out in all media types found 

underground, for instance brine, 

crude oil and natural gas. The 

physical parameters needed to 

optimally control the measuring 

procedure as well as to interpret 

the results of a cavern survey can 

be recorded in a continuous log 

measured during a single run of 

the SocoN tool.

SoMIT-Verfahren: Praktische Erfahrungen mit Gasdichtheitstests 

SocoN I kBB 25 

SoMIT method: Practical experience with mechanical integrity tests 

Im zuge von Umstrukturie- 

rungs- und Erweiterungsmaßnahmen 

des kavernenfeldes 

Etzel rüstet die IVG 

caverns GmbH seit November 

2005 Rohölkavernen zur 

Speicherung von Erdgas um. 

Im Rahmen der Umrüstungskampagne 

ist vor Beginn der 

komplettierungsarbeiten die 

Gasdichtheit der einzelnen 

zugangsbohrungen nachzuweisen. 

zu diesem zweck wurde in 

zusammenarbeit SocoN/kBB 

Underground Technologies 

GmbH erstmalig das SoMIT- 

(Sonar Mechanical Integrity 

Testing)-Verfahren erfolgreich 

angewendet. Dieses Verfahren 

stellt eine Weiterentwicklung 

der herkömmlichen In-situ-Bilanz 

Methode dar. Anstatt einer 

periodischen Messung mit einerGamma-Gamma-Messsonde 

wird bei der SoMIT-Methode 

die Spiegelteufe kontinuierlich 

durch eine Ultraschall-Sonde 

gemessen. Der schematische 

Aufbau der unterschiedlichen 

Test-Methoden ist in Abbildung 1 

dargestellt. 

Durch die Verwendung einer 

Ultraschallmesssonde (siehe 

Abb. 3: Vergleich konventioneller Test mit dem SoMIT-Verfahren 

Fig. 3: comparison of the conventional test vs. SoMit-Method 

Abb. 1: Schematischer Aufbau für den Gasdichtheitstest nach der ISB Methode 

und dem SoMIT-Verfahren 

Fig. 1: Schematic diagram showing the layout of mechanical integrity tests using 

the ISB method and the SoMIT method 

Abbildung 2) wird die Bestimmung 

der Spiegelteufe etwa um 

eine zehnerpotenz genauer. 

Die kontinuierliche Messweise 

erlaubt zudem ein zeitnahes 

Auswerten von Trends. Da IVG 

bei Umrüstungsmaßnahmen 

im kavernenfeld Etzel mit der 

Messgenauigkeit des konventionellen 

Testverfahrens sehr 

gute Betriebserfahrung gesammelt 

hat, wird der Genauigkeitsvorteil 

des SoMIT-Verfahrens 

genutzt, die Testdauer zu 

verkürzen (siehe Abbildung 3). 

Dadurch führt das neue 

Testverfahren zu geringeren 

Windenstandzeiten und 

kosten. 

Nach Anwendung der Gasdichtheitstests 

hat sich das SoMIT- 

Verfahren gegenüber konventionellen 

Methoden als vorteilhaft 

hinsichtlich Durchführung und 

Auswertung erwiesen. Unter 

bestimmten Projekt-Randbedingungen 

stellt das Verfahren

26 

DEEP. I kBB 

Vorbereitung der Hochdruckschleuse I Preparation of the high pressure lubricator 

zudem, wie im Fall Etzel, die 

kostengünstigere Variante dar. 

As part of the restructuring and 

extension measures of the Etzel 

cavern field, IVG kavernen 

GmbH has been converting 

crude oil caverns into natural 

gas storage caverns since 

November 2005. During the 

conversion campaign, the gas 

tightness of each of the access 

wells has to be confirmed prior 

to starting the completion work. 

These mechanical integrity tests 

were successfully conducted for 

the first time using the SoMIT 

technique - (Sonar Mechanical 

Integrity Testing) as a result 

of the cooperation SocoN/ 

kBB Underground Technologies 

GmbH. This method is a 

further development of the conventional 

in-situ-balance method. 

Instead of taking periodic 

measurements with a Gamma- 

Gamma log, the SoMIT method 

continually records the gas/ 

brine interface depth using an 

ultrasonic logging tool. Figure 1 

shows the layout of the different 

test methods. 

The position of the gas/brine interface 

depth can be determined 

ten times more accurately 

using the ultrasonic logging 

Aufbau der Hochdruckschleuse I Installation of the high pressure lubricator 

tool (see Figure 2). continuous 

measurement also allows 

any trends to be identified very 

early on. 

Because IVG has a great deal 

of very useful operational experience 

with the measuring 

accuracy of the conventional 

test method during conversion 

measures at the Etzel cavern 

field, it uses the precision advantages 

of the SoMIT method 

to reduce the length of the tests 

(see Figure 3). The new SoMIT 

test method therefore saves rig 

stand-by time and costs. 

Assessment of the mechanical 

integrity tests revealed that the 

SoMIT method has advantages 

over the conventional methods 

in terms of implementation and 

evaluation. And under certain 

project conditions, such as in 

Etzel, the SoMIT method is also 

the cheaper alternative. 

Abb. 2: SoMIT Sonde der Firma Socon (Durchmesser: 50 mm, Länge: 2,3 m ohne kabelkopf und Schwerstangen) 

Fig. 2: SoMIT logging tool from Socon (diameter: 50 mm, length 2.3 m without cable head and drill collars) 

Baker Hughes INTEQ GmbH Baker-Hughes-Str. 1, 29221 Celle, Tel. 0 51 41/203-0, Fax 0 51 41/203-296 www.bakerhughes.de

Neue kavernen mit neuen Ideen 

KavernenBOhrunGen 

Der erste Schritt bei der Er- 

stellung einer neuen Salzka- 

verne ist das Abteufen der 

kavernenbohrung. In dem 

Bereich, in dem später die 

kaverne durch Auflösen des 

Salzes (Solprozess) entstehen 

soll, muss die Bohrung vertikal 

verlaufen (Neigung < 1°). 

Im darüber liegenden Gebirge 

(Top Hole) ist es aber möglich, 

die Bohrungen auch mit 

stärkeren Neigungswinkeln 

bis 35° zu realisieren. Mit der 

Fortentwicklung der Richtbohrtechnik 

können heute 

Bohrungen in Etzel bis zu 

400 m abgelenkt werden. 

Die neu entstehenden kavernenbohrungen 

haben daher 

oftmals die Form eines S. 

Der maßgebende Fortschritt 

in der Richtbohrtechnik besteht 

in der Steuermöglichkeit 

des Bohrmeißels. Es wird ein 

Motor verwendet, der unmittelbar 

über dem speziellen 

Bohrmeißel sitzt und über die 

Spülflüssigkeit (Bohrspülung) 

angetrieben wird. Das Bohrgestänge 

dient mit seinem Gewicht 

dem Vorschub sowie der 

zuführung der Spülflüssigkeit. 

Der Vorteil abgelenkter Bohrungen 

besteht darin, dass 

statt vieler einzelner kavernenplätze 

mit separater Anbindung 

an die obertägige 

Infrastruktur nur wenige kavernenplätze, 

so genannte 

clusterplätze, benötigt werden, 

die die Infrastruktur bündeln 

und von denen in Etzel 

bis zu sieben kavernenboh- 

rungen abgeteuft werden. zusätzlich 

können so Salzressourcen 

unter oberflächlich 

nicht zugänglichen Gebieten 

genutzt werden, die mit einer 

herkömmlichen vertikalen 

Bohrung nicht zu erschließen 

wären.“ 

BOhrprOzeSS 

Der eigentliche Bohrprozess 

erfolgt bei einer kavernenbohrung 

in zwei Abschnitten 

mit zwei verschiedenen Meißelgrößen. 

Verwendet werden 

Rollenmeißel mit langen zähnen, 

die speziell für weiche 

Formationen gefertigt wurden. 

Im ersten Bohrabschnitt wird 

mit dem größeren Meißel bis 

in den caprock (Hutgestein 

der Salzformation) gebohrt. 

Um eine Beeinträchtigung 

der Grundwasserhorizonte 

von vornherein auszuschließen, 

wird in diesem Abschnitt 

mit einer Süßwasserspülung 

gebohrt. Nach Einbau und 

zementation der Ankerrohrtour 

wird mit dem kleineren 

Meißel bis zu der geplanten 

Endteufe der Bohrung gebohrt 

– in dem tiefsten Bereich 

der Bohrung entwickelt 

sich später der kavernensumpf. 

Damit das Salz an der 

Bohrlochwand nicht während 

des Bohrprozesses unkontrolliert 

in Lösung geht, wird dieser 

Abschnitt mit gesättigter 

Salzwasserspülung gebohrt. 

verrOhrunG 

Neben dem Standrohr, 

welches die oberen Grundwasserhorizonte 

gegen die 


New caverns with new ideas 

kavernenplatz für sieben abgelenkte kavernenbohrungen (fünf kavernen sichtbar), 

im Hintergrund Betriebsanlagen 

cavern pad for seven deviated cavern boreholes (five cavern visible), in the background 

operation facilities

28 

DEEP. I kBB 

Bohranlage im kavernenfeld Etzel I Drilling rig at the Etzel cavern field 

Bohrspülung und Funda- 

mente gegen Unterspülung 

abdichten soll, werden zwei 

weitere zementierte Rohrtouren 

eingebaut: die Ankerrohrtour 

und die letzte zementierte 

Rohrtour. Die Ankerrohrtour 

wird im Gegensatz zu den kavernen 

der ersten Bauphase 

heute bis in das Hutgestein 

der Salzformation eingebaut. 

Sie stabilisiert das Bohrloch 

und überträgt die Lasten der 

späteren Installation in das 

Gebirge. Die letzte zementierte 

Rohrtour wird bis knapp 

über dem Dach der geplanten 

kaverne eingebaut. Die ein- 

zelnen Rohrlängen der letzten 

zementierten Rohrtour werden 

miteinander verschweißt, 

wodurch die Gasdichtheit sicher 

gewährleistet werden 

kann, und anschließend bis 

zu Tage zementiert. 

Da der Salzstock Etzel einen 

hohen Erkundungsgrad besitzt, 

wird die geologische 

Prognose einer Bohrung im 

Vorfeld anhand vorhandener 

Informationen der Nachbarkavernen 

erstellt. Um diese 

im Vorfeld erfolgte Beurteilung 

des jeweiligen kavernenstandortes 

zu validieren, wird 

das Bohren in der Salzstrecke 

ca. alle 50 - 100 m unterbrochen. 

Es werden kerne von 

etwa 9 m Länge orientiert gezogen, 

anhand derer für den 

Solprozess und die Gebirgsmechanik 

wichtige Daten und 

Erkenntnisse über den lokalen 

zustand des Salzgebirges 

gewonnen werden. Eine gute 

kernqualität ist daher für die 

spätere Planung und Realisierung 

der kaverne unabdingbar. 

vOrBereitunG 

SOlprOzeSS 

Als Vorbereitung für den 

Solprozess wird nach abgeschlossener 

zementation der 

letzten zementierten Rohrtour 

als Vorbereitung für den 

Solprozess die Bohrspülung 

gegen Sole ausgetauscht sowie 

die Solgarnitur und der 

Solkopf installiert. Seit 2006 

wird in der BVoT auch vor 

Solbeginn ein Integritätstest 

gefordert. Daher werden die 

Neubohrungen in Etzel nach 

ausreichender Erhärtung der 

zementation und vor Solbeginn 

hydraulisch auf Dichtheit 

getestet. 

Nach Abschluss des Solprozesses 

werden die kavernen 

für die geplante Nutzung komplettiert. 

Meist ist für die Neubaukavernen 

eine Nutzung als 

Gasspeicher mit einer entsprechendenNutzungsdauer 

von 30 oder mehr Jahren 

vorgesehen. Die Sicherheit 

bzw. Gasdichtheit einer Gasspeicherkaverne 

muss über 

die gesamte zeit gewährleistet 

bleiben. Das ziel der 

komplettierungsplanung ist 

daher, jedes Bauteil anhand 

gängiger Praxis und unter entsprechendenoperationsbe- 

dingungen für die gesamte 

Einsatzzeit auszulegen. 

KOmplettierunG und 

GaSerStBeFüllunG 

Die Hauptkomponenten der 

Gaskavernenkomplettierung 

sind: 

• die letzte zementierte 

Rohrtour, 

• der Produktionsstrang, 

• der Gasförderkopf, 

• das Untertage-Sicherheitsventil, 

• der Permanent-Packer, 

• der Soleentleerungsstrang 

(nur vorübergehend). 

Nach Abschluss der komplettierung 

wird vor Beginn der 

Gas erstbefüllung der behörd- 

lich geforderte Gasdichtheits- 

test auf die komplettierung 

und den Rohrschuhbereich 

durchgeführt. Dazu wird 

Stickstoff bis in den kavernenhals 

injiziert und anschließend 

eingeschlossen. Anhand 

der Bestimmung der Spiegelteufe, 

der Stickstofftemperatur 

und des Drucks kann zu 

mehreren zeitpunkten die 

eingeschlossene Gasmasse 

bestimmt und bilanziert werden. 

Da kein einheitliches kriterium 

für die Dichtheit einer 

kaverne existiert, wird im kavernenfeld 

Etzel ein mit dem 

Bergamt abgestimmtes kriterium, 

das aus operativen Erfahrungen 

resultiert, für die 

Dichtheit der kaverne angewandt. 

zusätzlich erfolgt parallel 

eine Überwachung der 

Drücke an allen Ringräumen. 

Um nach Freigabe der kaverne 

die Injektion und Entnahme 

von Gas im Gasspeicherbetrieb 

zu ermöglichen, ist 

zuvor während der Gaserst-

efüllung der sichere Austausch 

von Sole gegen Gas 

zu gewährleisten. Dazu wird 

im Rahmen der komplettierung 

zusätzlich ein temporärer 

Soleentleerungsstrang eingebaut. 

Das Gas wird während 

der Gaserstbefüllung über 

den Ringraum in die kaverne 

injiziert und die Sole durch 

den Strang verdrängt. 

Die Dauer der Gaserstbefüllung 

ist durch maximalen 

gebirgsmechanisch zugelassenen 

Druck am letzten zementieret 

Rohrschuh und die 

kritische Soleauslagerungsrate 

begrenzt. Diese Randbedingungen 

bestimmen die 

mögliche Auslagerungsrate 

der Sole bzw. die daraus 

folgende Gasinjektionsrate. 

zudem wird die Soleauslagerungsrate 

durch den entstehenden 

Reibungsverlust 

in der Rohrtour beschränkt. 

Für die Gaserstbefüllung der 

Neubaukavernen wird daher 

statt des konventionellen 

4 1/2“-Soleentleerungsstrang 

ein 7“-Strang verwendet. Dies 

ermöglicht eine höhere Soleauslagerungsrate 

und somit 

eine Verkürzung der Gaserstbefülldauer 

ohne Überschreitung 

der begrenzenden kriterien. 

SOleentleerunG 

und SnuBBinG 

Nach Beendigung der Gaserstbefüllung 

wird der Soleentleerungsstrang 

unter Gasdruck 

mit Hilfe einer Snubbing Unit 

ausgeschleust. Nach Beendigung 

des Snubbing-Prozesses 

und der Inbetriebnahme des 

Untertage-Sicherheitsventils 

(USAV) ist die kaverne bereit 

für den Gasbetrieb. Das USAV 

ist ein untertägiges klappen- 

ventil, das eine zusätzliche Sicherheitseinrichtung 

zum Abschluss 

der kavernen darstellt. 

cavern WellS 

The first step in constructing 

a new salt cavern is drilling 

the cavern well. The well 

has to be vertical (angle < 1°) 

in the zone where the cavern 

is subsequently constructed 

by dissolving the salt (solution 

mining). It is no problem, 

however, if the well deviates at 

large angles from the vertical 

of up to 35° in the overlying 

rock (top hole). The advancements 

in directional drilling 

techno logy made in the mean- 

time now make it possible to 

drill cavern bore holes whose 

deepest point is in Etzel up to 

400 metres horizontally away 

from the point the drilling rig 

is located on the surface. New 

cavern wells drilled using this 

technology therefore often 

have S-shaped tracks. This 

is made possible by a crucial 

advance in directional drilling 

technology – the ability to precisely 

steer the specific drill bit. 

This involves the use of a motor 

positioned directly behind 

the drill bit, and which is driven 

by the drill mud pumped 

down to the drill bit. The drill 

string provides the weight to 

push the drill bit into the rock 

and is also the conduit for the 

drilling mud which is pumped 

down through the centre of the 

drill string. 

The advantage of deviated 

wells is that instead of constructing 

separate cavern 

pads at the surface for each 

well, and linking each of these 

cavern pads up to the surface 

infrastructure, only a few multiple 

cavern pads or “cluster 

Verrohrung einer typischen kavernenbohrung 

casing scheme for typical well drilling 

Standardkomplettierung mit 7“-Soleauslagerungsstrang 

Standard completion with 7“ brine displacement string 

DEEP. I kBB 29

30 

DEEP. I kBB 

Snubbing-Anlage I Snubbing unit 

pads” are required. This ena- 

bles the infrastructure to be 

bundled – in the case of Etzel, 

up to seven cavern wells 

can be drilled from one cluster 

pad. This technique also opens 

up salt resources lying directly 

beneath built-up or protected 

areas which were previously 

unexploitable using conventional 

vertical wells. 

drillinG prOcedure 

The actual drilling of the cavern 

well is undertaken in two 

phases with two different bit 

sizes. Specially designed roller 

cone bits with long teeth are 

used to drill through soft formations. 

In the first drilling 

phase, a large bit is used to 

drill down to the caprock. This 

section is drilled with a fresh- 

water mud to ensure that no 

damage is done to the upper 

groundwater aquifer horizons. 

An anchor pipe is then run into 

this hole and cemented into 

place. A smaller bit is then 

used to drill the cavern well 

down to the planned total 

depth. The deepest part of 

this well later develops into the 

cavern sump. To ensure that 

the salt touching the well bore 

is not dissolved uncontrollably 

whilst the well is being drilled, 

this section is drilled with mud 

made of saturated salt water. 

caSinG 

In addition to the conductor 

pipe which protects the aquifers 

from the drilling mud, two 

other cemented casing strings 

are installed in the hole: the 

anchor casing string and the 

last cemented casing string. 

The anchor casing string is 

nowadays set in the cap rock 

of the salt formation (this was 

not done during the construction 

of the caverns during the 

first phase of the cavern field 

development). It stabilises the 

borehole and transfers the 

loads of the subsequent installations 

into the rock mass. The 

last cemented casing string 

is installed slightly above the 

roof of the planned cavern. 

Each of the casing joints are 

welded together to form the 

last cemented casing string. 

This ensures that the casing is 

gas-tight. After it has been run 

into the hole, the casing is cemented 

into place all the way 

to the surface. To guarantee 

the safe long-term operation 

of the gas cavern, it is essential 

that the transition between 

the salt, cementation and the 

casing in the casing shoe zone 

is absolutely gas-tight. 

Because the Etzel salt dome 

is very well explored, the geology 

of a particular well can be 

accurately interpreted in advance 

based on the geo logy 

of neighbouring caverns. To 

validate the geological interpretation 

of each cavern site 

during drilling, drilling in the 

salt is stopped approx. every 

50 to 100 metres and the drill 

bit replaced by a core barrel to 

cut an approx. 9 metres long 

core. This oriented core provides 

important data and information 

on the local lithology of 

the salt subsequently used to 

plan the solution mining process 

and calculate the main 

rock-mechanical parameters. 

High quality cores are therefore 

vital for the later planning 

and realisation of the caverns. 

preparinG SOlutiOn 

mininG prOcedure 

once the cementation of the 

last cemented casing string 

has been completed, preparations 

for the solution mining 

process include replacing the 

drilling mud with brine and installing 

the leaching assembly 

and the leaching head. Integrity 

testing is obligatory. once 

the cementation around the 

casing string has hardened 

adequately, the new wells in 

Etzel are therefore hydraulically 

tested to confirm their 

tightness before initiating the 

solution mining process. 

once solution mining has 

come to a close, the caverns 

are equipped (or “completed”) 

for their planned use. 

Most of the new caverns are 

scheduled for use as gas 

storages with service lives of 

30 or more years. The stability 

and gas tightness of a 

gas storage cavern must be 

guaranteed over the whole of 

this time. The aim of completion 

planning is therefore to 

design each component for 

the planned operational conditions 

on the basis of best 

practise so that it works safely 

throughout this period. 

cOmpletiOn and 

GaS FirSt Fill 

The main components of a 

gas cavern completion are as 

follows: 

• The last cemented casing 

string 

• The production tubing 

• The gas production head 

• The subsurface safety valve 

• The permanent packer

Bohrplatz mit Bohranlagen in Etzel I Etzel drilling site with drilling rigs 

• The brine displacement 

string (temporarily) 

When the completion is ready, 

but prior to gas first fill, a mandatory 

mechanical integrity 

test is conducted to confirm 

the gas tightness of the completion 

and the casing shoe 

zone. This mechanical integrity 

test involves injecting 

nitrogen all the way down to 

the cavern neck and sealing it 

in. The trapped gas mass can 

be measured and balanced at 

several points in time using the 

measured depth of the gas/ 

brine interface, the nitrogen 

temperature and the pressure. 

Because there is no standard 

criterion for the tightness of a 

cavern, the Etzel cavern field 

uses a criterion agreed with 

the Mining Authorities, and 

which is based on empirical 

operating data. The pressure 

in all of the annuluses is also 

monitored during the mechani 

cal integrity test. 

once the cavern has operational 

authorisation, the brine 

has to be safely replaced by 

gas during the gas first fill 

phase to ensure that the gas 

can be safely injected and 

withdrawn during gas storage 

operations. Removing 

the brine involves the installation 

of a temporary brine 

displacement string which is 

built-in as part of the completion. 

During gas first fill, gas 

is injected into the cavern via 

the annulus and the brine is 

displaced through the string. 

Bohrplatz in Etzel I Etzel drilling site 

Bohrplatz mit Bohranlagen in Etzel I Etzel drilling site with drilling rigs 

The time required to complete 

the gas-first-fill operation depends 

on the maximum pressure 

limit specified for the last 

cemented casing string by the 

Mining Authorities, and the critical 

speed of brine flow. These 

parameters determine the possible 

displacement rate of the 

brine and the associated gas 

injection rate. The brine displacement 

rate is also limited 

by the friction losses between 

the brine flow and the casing 

string. When new caverns are 

filled with gas for the first time, 

the conventional 

4 ½” brine displacement string 

is replaced by a 7” string. 

This would enable higher brine 

displacement rates and thus a 

shorter gas first fill phase without 

exceeding the limiting criteria. 


Brine diSplacement 

and SnuBBinG 

When the gas first fill phase 

comes to an end, the brine displacement 

string is pulled out of 

the hole under gas pressure using 

a snubbing unit. The completion 

is ready for gas operations 

when the snubbing process has 

ended, and the subsurface safety 

valve (SSV) has been commissioned. 

The SSV is a subsurface 

flap valve which acts as an 

additional safety device to seal 

off the cavern in an emergency.

32 DEEP HALLIBURToN I kBB 

Neue Technologie hilft kosten zu reduzieren und die Qualität anzuheben 

Übliche Bohrung 

conventionally Drilled 

Der Einsatz modernster Ölfeld- 

technologie und erfahrener In- 

genieure führte zu hervorra- 

genden Ergebnissen in zwei 

Bereichen: 

Bohren: Hier wird daran gearbeitet, 

unproduktive zeit zu 

minimieren durch den Einsatz 

modernster und dem zweck 

angepasster Technologie. Das 

schließt das neue Slick-Bore- 

System ein, das die Bohrlochsqualität 

verbessert und 

als Resultat zu einer besseren 

zementation führt. Als beeindruckendes 

Ergebnis kann 

verbesserte Bohrlochsqualität, 

verbesserte Bohrlochsreinigung 

und der leichtere Einbau der 

Futterrohre in einem Bohrloch 

mit S-kontur angeführt werden. 

Die zukunft einer Gaskaverne 

hängt in erster Linie von einer 

zeit-Teufen-Diagramm I Time-Depth-Diagram 

New technology helps to reduce costs and increase quality 

Bohrung mit Slick Bore 

Drilled with Slick Bore 

erfolgreichen zementation ab, 

da das Gas sicher und langfristig 

vor ort gehalten werden muss. 

Die zeit-Teufen-kurve verdeutlicht 

die beträchtlichen Einsparungen 

und weitere Vorteile: 

30 % zeiteinsparung und gleichzeitig 

erhöhte Qualität. 

komplettierung / Aufwältigung: 

zum Schutze der Umwelt setzt 

man hier auf das höchst mögliche 

Niveau an zuverlässigkeit, 

um bei der Förderung den 

höchsten Sicherheitsanforderungen 

gerecht zu werden. 

Untertagesicherheitsventile 

(UTSVs) in den Größen von bis 

zu 9 5/8” sowie Produktionspacker 

in 13 3/8” haben in der Industrie 

neue Standards gesetzt. 

Für die sogenannten “Snubbingarbeiten”, 

bei denen der Solentleerungsstrang 

unter Gasdruck 

ausgebaut wird, haben wir die 

neue “EURoPEAN QUIck RIG 

UNIT” vorgestellt. Die neue Unit 

wird bis zu 30 % zeitersparnis 

beim ziehen des 4 1/2” Stranges 

möglich machen und wird 

ab August 2008 den Service 

aufnehmen. Gleichzeitig arbeitet 

Halliburton an einem Sicherheitskonzept, 

das der IVG den 

Einsatz eines 7” Solentleerungsstranges 

erlaubt. Durch den 

größeren Querschnitt kann die 

Sole wesentlich schneller gegen 

Gas ausgetauscht werden. Diese 

Technik kann die zeit zum Befüllen 

einer kaverne auf 3 Monate 

reduzieren. Der normale zeitbedarf 

bei Einsatz eines 4-1/2” 

Stranges liegt bei ca. 9 Monaten. 

Halliburton applies proven oil 

field technology and well experienced 

engineering with excellent 

results in two areas: 

Drilling: The focus here is on 

reducing Non Productive Time 

(NPT) by utilizing state-of-theart 

and fit-for- purpose technology. 

This includes the SlickBore 

System that increases well bore 

quality reflecting in successful 

cementing jobs. The impressive 

results are improved hole 

quality, better hole cleaning and 

the easier running of casing into 

S-shaped wells-all of major importance 

because the future life 

cycle of a gas cavern depends 

on a successful cementing job 

to keep the gas in place. 

A graph comparing actual time 

with depth highlights considerable 

savings thanks to drilling 

the well in about 30 % less time 

and with improved quality. 

completion / Workover: Here the 

focus is on achieving the highest 

level of reliability to produce the 

gas at the highest level of safety 

for people and the environment. 

Big bore sub surface safety systems 

in sizes up to 9 5/8” diameter 

have set new industry 

standards. For the planned 

“snubbing operations” where 

the brine removal string is pulled 

out of hole under pressure, the 

new “EURoPEAN QUIck RIG 

UNIT” will be introduced. This 

will save 30 % time in pulling the 

4 1/2” string out of hole at working 

pressure, at the same time 

as boasting the highest quality 

and safety standards available 

on the market! Meanwhile, work 

continues on developing a safe 

completion/snubbing concept 

that will allow IVG to use a 7” 

brine removal string to displace 

the brine with gas at a much 

faster rate than usual. These efforts 

will bring the Etzel wells on 

production about 5 - 6 months 

earlier then normal. 

European Quick Rig HWo Unit

Dynamik auf gutem Fundament. 

Als deutscher Marktführer im Straßen- und Tiefbau bieten wir unseren Kunden 

innovative Lösungen und komplexe Dienstleistungen rund um das Thema Bau. 

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info@angers-soehne.de • www.angers-soehne.com 

Anger’s Leistungsspektrum: 

• Erdwärme und Geothermiebohrung 

• Lagerstättenbohrungen für 

die Öl- und Gasindustrie 

• Speicheraufschluss 

• Kavernen u. Schachtsicherungsarbeiten 

• Workover- und Bergbaufolgearbeiten

34 

DEEP. I kBB 

optimierung der Planung und des Solens von Salzkavernen in Etzel 

teStS an KernprOBen 

Für die Herstellung einer kaverne 

ist es wichtig, die Entwicklung 

der kaverne den 

salzgeologischen und gebirgsmechanischen 

Bedingungen 

anzupassen. Proben der entnommenen 

kerne liefern hierzu 

wichtige Informationen. An 

ihnen werden in gebirgsmechanischen 

Laborversuchen 

Druck- und zugtests, ebenso 

optimising the planning and leaching of salt caverns at Etzel 

kriech- und Verheilungsversuche 

durchgeführt. Mit den 

Ergebnissen dieser Tests werden 

dann, um die Standfestigkeit 

der kavernen sicherzustellen, 

die kavernendimensionen 

sowie die Abstände zu den 

Nachbarkavernen ermittelt. 

Im eigenen Labor führt DEEP. 

Underground Engineering 

im Auftrag von IVG caverns 

Gebirgsmechanisches Prüflabor I Rockmechanical test laboratory 

Laborinstallation für gebirgsmechanische Tests I Rock mechanical test installations 

Übersicht zu kräftewirkung und Resultaten gebirgsmechanischer Versuche 

Force diagram and results of rock mechanical tests 

zudem an kernproben Sol- 

versuche durch, um die Lö- 

sungsgeschwindigkeiten und 

den Feststoffgehalt des Salzes 

zu bestimmen. 

3d-Kavernen- 

SimulatiOnS-prOGramme 

Aus diesen Ergebnissen lassen 

sich mit Hilfe eines 3D-kavernensimulationsprogrammes 

Sol konzepte entwickeln, um 

einen realistischen zeitlichen 

Ablauf des gesamten Solprozesses 

zur Herstellung der 

kaverne(n) darzustellen. 

zur kontrolle der Formentwicklung 

werden in regelmäßigen 

Abständen (ca. 100.000 

bis 150.000 m³ Hohlraumzuwachs)Hohlraumvermessungen 

geplant. Mit Hilfe der 

resultierenden Ergebnisse werden 

die bisherigen Solkonzepte 

überarbeitet und die Simulation 

angepasst. 

SOlverFahren 

zur soltechnischen Herstellung 

der kaverne werden das 

direkte und indirekte Solverfah- 

ren angewandt. Dazu werden 

zwei konzentrisch ineinander 

hängende Rohrstränge eingebaut. 

Beim direkten Solverfahren 

erfolgt die Injektion 

des Frischwassers durch 

den inneren Rohrstrang und 

die Produktion der Sole durch 

den inneren Ringraum. Dieses 

Verfahren führt zu einer 

schnellen Volumenentwicklung 

im unteren Bereich der 

kaverne. Um die Hohlraumentwicklung 

der kaverne im oberen 

Bereich zu beschleunigen, 

kommt das indirekte Solverfah- 

Drucktest I Pressure Test

en zum Einsatz. Hierbei wird 

das Frischwasser in den inneren 

Ringraum gepumpt und 

die Sole durch den inneren 

Rohrstrang produziert. Durch 

gezielte kombination beider 

Verfahren lässt sich die vorgesehene 

kavernenform erreichen. 

Während des Solens darf der 

maximal zulässige Druck am 

letzten zementierten Rohrschuh 

nicht überschritten 

werden, da sonst das Gebirge 

aufgebrochen werden könnte. 

Über den Ringraum zwischen 

der äußeren Rohrtour und der 

letzten zementierten Futterrohrtour 

wird in den darunter 

befindlichen unverrohrten 

Bohrlochbereich sowie im vorher 

definierten Dachbereich 

der kaverne, der nicht gesolt 

werden soll, Rohöl oder Stickstoff 

als Schutzmedium (Blanket) 

eingebracht. 

Eine kaverne wird gemäß dem 

Stand der Technik in mehre- 

ren Phasen (Sumpfsolphase, 

2 - 3 Hauptsolphasen, Dachsolphase) 

hergestellt. Hierzu 

sind Rohrstandsänderungen 

mittels Workover, Blanketbewegungen 

sowie Perforationen 

erforderlich. 

FernüBerWachunG 

Die IVG verfügt über die Erlaubnis, 

Wasser aus der Nordsee 

zu entnehmen und dieses 

zum Solen der kavernen 

zu nutzen. Bei einer Rate 

von 300 m³/h pro kaverne 


Soltest im Labor I Laboratory solution mining test Auflösung von Salz beim Solen 

Dissolution of salt during leaching 

process 

Wir sind da, wo Sie uns brauchen. 

Montage, Technik und Zubehör von Robke. 

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■ kostengünstige Lieferung von Zubehörteilen KOOPERATIONSPARTNER 

ist es mittels eines hierfür 

erarbeiteten Steuerungsprogramms 

und der disziplinierten 

Überwachung der Solprozessdaten 

möglich, bis zu 30 kavernen 

gleichzeitig zu solen. 

Mit Hilfe einer Software werden 

alle solrelevanten Daten 

automatisch in eine Datenbank 

übertragen. 

Hierbei handelt es sich um 

Analysewerte der Sole, Dichtewerte 

des Frischwassers und 

der Sole, Frischwasser- und 

Salbeiweg 3 | D-49377 Vechta-Calveslage | Germany 

Tel. +49 (0) 4441 85260-0 | Fax +49 (0) 4441 85260-2 

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36 

DEEP. I kBB 

Solemengen sowie die Drücke 

am kavernenkopf. Diese 

können nicht nur vor ort 

in Etzel abgerufen werden. 

Mittels eines Fernüberwachungssystems 

ist es möglich, 

die Solprozessdaten im 

externen Büro abzurufen und 

den Fortschritt der kavernenentwicklung 

zu kontrollieren. 

cOre analySiS 

When constructing a cavern, it 

is important to adjust the development 

of the cavern to the 

halo-geological and rock-mechanical 

conditions. Important 

information for guiding this process 

is provided by core samples. 

Samples from these cores 

are analysed in rock-mechanical 

laboratories where they undergo 

compression and tensile 

testing, as well as creep and 

healing tests. The results of 

these tests are used to determine 

the cavern dimensions 

and the separations between 

neighbouring caverns – to ensure 

that the caverns remain 

stable in the long term. 

In its own laboratory, DEEP. 

Underground Engineering also 

carries out leaching tests for 

IVG caverns on core samples 

Prozessdaten der Solfernüberwachung 

Process data from solution mining monitoring 

to accurately determine the dissolution 

speed and the concentration 

of insolubles in the salt. 

3d SimulatiOn prOGramS 

These results are combined 

in a 3D cavern simulation program 

to develop solution mining 

concepts which simulate 

the realistic sequence of steps 

over time in the whole leaching 

process involved in constructing 

the caverns. 

To check that the cavern shape 

is developing as planned, cavity 

surveys are conducted at 

regular intervals (approx. every 

100,000 to 150,000 cubic 

metres cavern volume 

increase). The results are 

used to review the planned 

leaching concept and to adjust 

the simulation model. 

SOlutiOn mininG prOceSS 

Solution mining is carried out 

by direct and indirect leaching. 

This involves the installation 

of two strings of pipe in 

the well, one lying inside the 

other. During direct leaching, 

fresh water is injected through 

the inner string and the brine 

is displaced through the inside 

Solsimulationsprogramm mit eingelesener kavernenvermessung 

Solution mining simulation program with integrated cavern measurement 

Frischwasser 

Sole 

Schutzmedium 

Ankerrohrtour 

Zwischenrohrtour 

letzte 

zementierte 

Rohrtour 

Schutzmedium 

äußerer 

Solstrang 

innerer 

Solstrang 

Sumpf 

DIREKTES 

SOL- 

VERFAHREN 

Top Salzstock 

Direktes und indirektes Solverfahren 

Direct and indirect solution mining method 

Fernüberwachung des Solens von kavernen 

Remote monitoring of cavern leaching process 

Sole 

Frischwasser 

Schutzmedium 

Ankerrohrtour 

Zwischenrohrtour 

letzte 

zementierte 

Rohrtour 

Schutzmedium 

äußerer 

Solstrang 

innerer 

Solstrang 

Sumpf 

INDIREKTES 

SOL- 

VERFAHREN 

Top Salzstock

annulus. This method leads to 

a rapid increase in the volume 

of the lower part of the cavern. 

To speed up the growth of cav- 

ity volume in the upper part 

of the cavern, use is made of 

the indirect leaching method. 

This involves fresh water being 

injected through the inside annulus 

and displacement of the 

brine through the inner string. 

The controlled combination 

of these two methods is used 

to achieve the desired cavern 

shape. 

During leaching, care must 

be taken never to exceed the 

maximum permitted pressure 

at the last cemented casing 

string, because excess pressure 

could frac the rock (create 

fractures). crude oil is used 

as a protective medium (blanket) 

inside the cavern to prevent 

the planned roof of the cavern 

from being leached. The crude 

oil or nitrogene is injected into 

the cavern via the annulus between 

the outer string and the 

last cemented casing. The oil 

fills up the underlying uncased 

part of the borehole as well 

as the area planned for construction 

of the cavern roof. 

The current state-of-the-art involves 

caverns being solution 

mined in several phases (sump 

leaching phase, 2 - 3 main 

leaching phases, roof leaching 

phase). This requires the position 

of the leaching strings to be 

changed during work-overs, as 

well as repositioning the blanket 

and perforating the pipes. 

remOte cOntrOl 

IVG has authorisation to extract 

water from the North Sea for injection 

into the caverns for solution 

mining purposes. At a rate 

of 300 cubic metres per hour 

and per cavern solution mining 

can be performed simultaneously 

by using a sophisticated 

control program, elaborat specifically 

for this purpose, and 

thanks to professional monitoring 

and evaluation of the leaching 

process data. Software is 

used to record automatically all 

of the leaching-relevant data in 

a database. 

This data includes brine analysis 

figures, the density of the fresh 

water and the brine, fresh water 

and brine volumes, as well 

as cavern head pressures. This 

data is not only available on site 

in Etzel: a monitoring system enables 

this leaching process data 

to be accessed in an external 

office to remotely control the 

cavern development progress. 

Wir schaffen Raum für Ihren Erfolg. 

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the indirect leaching method. 

This involves fresh water being 

injected through the inside annulus 

and displacement of the 

brine through the inner string. 

The controlled combination 

of these two methods is used 

to achieve the desired cavern 

shape. 

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be taken never to exceed the 

maximum permitted pressure 

at the last cemented casing 

string, because excess pressure 

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fractures). crude oil is used 

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the planned roof of the cavern 

from being leached. The crude 

oil or nitrogene is injected into 

the cavern via the annulus between 

the outer string and the 

last cemented casing. The oil 

fills up the underlying uncased 

part of the borehole as well 

as the area planned for construction 

of the cavern roof. 

The current state-of-the-art involves 

caverns being solution 

mined in several phases (sump 

leaching phase, 2 - 3 main 

leaching phases, roof leaching 

phase). This requires the position 

of the leaching strings to be 

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figures, the density of the fresh 

water and the brine, fresh water 

and brine volumes, as well 

as cavern head pressures. This 

data is not only available on site 

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this leaching process data 

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zu komplettieren. 

richtBOhrService 

Der Richtbohrservice von Weatherford 

kann weltweit eine hohe 

Reputation vorweisen: Bohrungen 

unter Einsatz von Log- 

Einbau eines Packers 

Packer installation 

WEATHERFoRD 39 

Weatherford - Applied Technologies in the Etzel cavern field 

ging While Drilling (LWD) unter 

hohen Drücken (30.440 psi / 

210 Bar) 2006 in Mexiko, mit der 

höchsten Temperatur (379° F / 

193° c) 2005 in der Nordsee, 

die tiefste offshore-Bohrung mit 

LWD Übertragung (34,189 ft / 

10.421 m) 2005 im Golf von Mexiko 

und die mit dem höchsten 

Dogleg (61° auf 100 ft (33 m)) 

2007 in Saudi Arabien. Im Projekt 

„Etzel“ führt der Richtbohrservice 

der Weatherford Energy 

Services GmbH die richtbohrtechnischen 

Arbeiten durch. 

Aufgabenschwerpunkt dabei: 

das Ablenken von Bohrungen 

mit großem Durchmesser (23‘‘) 

in geringer Teufe (ab 60 m) mit 

Neigungsaufbauraten von bis zu 

3° auf 30 m. 

KOmplettierunG 

11 kavernen im Feld „Etzel“ von 

Öl- auf Gasbetrieb umzurüsten, 

war Aufgabe der completions- 

Abteilung der Weatherford oil 

Tool GmbH. In einer 1. Stufe 

wurde hierfür ein 13 3/8“ x 

9 5/8“ Produktionspacker eingebaut, 

mit 7“-Tailpipe, Petroline 

QN/QNB Landenippelsystem 

und Lockable Pump-out-Sub 

am Arbeitsstrang. In der 2. Stufe 

wurde eine 9 5/8“ Produktionsrohrtour 

mit Anchor-Seal Assembly 

konzipiert und oberhalb des 

Produktionspackers mit einem 

eigens entwickelten Aggregat zementiert 

und abschließend mit 

dem Sector Bond Gerät überprüft. 

Weatherford installierte 

bis heute 10 dieser technisch 

äußerst anspruchsvollen Systeme 

und zog daraus wertvolle 

Erkenntnisse für die komplettierungsarbeiten 

in der nächsten 

Ausbaustufe des Gasspeichers. 

Die Verrohrung und komplettierung 

einer Gasspeicherbohrung 

erfordert Erfahrung, ausgebildetes 

Personal und eine 

zur Rohrtour passende Ausrüstung. 

Traditionell übernehmen 

Hydraulik-zangen das kontrollierte 

Verschrauben von gasdichten 

Gewindeverbindern. 

Vielseitiger, sicherer und zuverlässiger 

ist der Einsatz des 

neu entwickelten, ferngesteuerten 

overDrive-Systems. Es 

besteht aus einem hydraulisch 

betriebenen Greifelement, dem 

TorkDrive, das unter einen Topdrive 

geschraubt wird und so 

unterschiedliche Geräte wie 

Elevator, hydraulische zange, 

Single-Joint compensator sowie 

Einrichtungen zum Spülen und 

Auffüllen der Rohrtour in einem 

einzigen Gerät vereint. 

Wireline - Service 

Der Wireline-Service der Weatherford 

Energy Services GmbH 

führt im zuge der Neubohrungen 

im kavernen-Projekt 

„Etzel“ open Hole Messungen 

mit Gamma Ray, 6-Arm kaliber 

sowie dem Spectral Pe Density 

Tool durch. Bei Bedarf kann 

auch auf den gesamten Geräte- 

Park der Bereiche Resistivity-, 

Radioactive-, Acoustic- sowie 

Speciality Services zurückgegriffen 

werden. Weitere optionen 

während des Solprozesses 

sind der Einsatz von Perforationskanonen 

zur Herstellung der 

Flüssigkeits-zirkulation bei 

Weatherford Wireline Service 

verstopften Solsträngen und 

die Überwachung des Ringraumspiegels 

mittels Pulsed 

Neutron Tool, die Überwachung 

des Rohrzustands 

durch das Multifinger – Multisensor 

caliper Tool sowie 

das Setzen von Brigde Plugs. 

aBStract: Weatherford is a 

provider of equipment and services 

used for the drilling, evaluation, 

completion, production and 

intervention of oil and natural gas 

wells. The company operates 

from 400 locations worldwide. 

A majority of the technologies 

and the equipment used for 

the service operations are developed 

and built in Weatherford 

owned R&D and manufacturing 

centers. For the „Etzel“-project, 

services and products from the 

drilling and evaluation services, 

well construction, drilling tools 

and intervention services as well 

as completion and production 

systems helped to drill and complete 

the wells in an economical 

and safe manner.

40 DEEP PPS WINTER I kBB RoHRBAU 

Verschweißter Einbau von Gasförderrohrtouren sowie der letzten zementierten 

Rohrtour und des Bodenflansches im IVG kavernenspeicher Etzel 

Schweißarbeiten an einer Förderohrtour Welding 

Works on a production string 

verSchWeiSSte 

rOhrtOuren 

In der Vergangenheit wurden bei 

der komplettierung von kaver- 

nenbohrungen die Rohrtouren 

mittels verschraubter Technologie 

eingebaut. Inzwischen hat 

sich bei vielen kavernenbetreibern 

und Ingenieurgesellschaften 

der verschweißte Einbau der 

Rohrtouren durchgesetzt. 

Im Rahmen der IVG-Projekte 

„Umrüstung von Ölkavernen 

auf Gasbetrieb“ und „Nordfelderweiterung“ 

werden 11 

Gasförderrohrtouren und 4 zementierte 

Rohrtouren gemäß 

der technischen Spezifikationen 

der kBB Underground 

Technologies GmbH und der 

DEEP. Underground Engineering 

Welded gas production strings, last cemented casing string 

and well head at the IVG cavern storage in Etzel 

GmbH durch die Niederlassung 

Sande des Geschäftsbereiches 

WINTER RoHRBAU in der verschweißten 

Technologie eingebaut. 

Die PPS Pipeline Systems GmbH 

setzt hierfür speziell geschultes 

Personal und Sonder-Equipment 

ein. Der Einbau wird mit 

casing-Rohren nach API ausgeführt. 

Dabei sind die Parameter der 

Gasförderrohrtour: 

• Länge der Förderrohrtour 780- 

1.000 m, je nach Packer - 

teufe 

• Dimension 9 5/8“, Wanddicken 

11,05 bzw. 15,11 mm 

• Länge der Einzelrohre durch- 

schnittlich 12 m 

• Werkstoff J55 bzw. N80 

gem. API 5 cT 

Die Parameter der letzten zementierten 

Rohrtour sind: 

• Länge der Förderrohrtour 

900 – 1.300 m, je nach 

Packerteufe 

• Dimension 13 3/8“ / 

13 5/8“, Wanddicken 12,2 

bzw. 15,88 mm 

• Länge der Einzelrohre 

durchschnittlich 12 m 

• Werkstoff J55 bzw. N80 

gem. API 5 cT. 

Weitere maSSnahmen 

Neben dem Verschweißen der 

casings sind noch folgende 

Leistungen erforderlich: 

• Auslegung, Lieferung und 

Verschweißen der Montagehilfssegmente 

auf den 

Rohren 

• Lieferung und Einbau der 

radioaktiven Markierungen 

des Permanentpackers und 

des darauf aufzusetzenden 

Ankerdichtstückes (9 5/8“ 

Gasfördertouren) 

• Durchführung des Messservice 

zur Abstandsbestimmung 

des Untertage-Equipments 

(9 5/8“ Gasfördertouren) 

• Durchführung und Auswertung 

der zerstörungsfreien 

Prüfungen (100 % Durchstrahlungsprüfung 

und 100 %

Ultraschallprüfung), 

• Überwachung der Schweißaktivitäten 

bei den Equipment-Herstellern(Halliburton, 

Weatherford etc.). 

• Schweißtechnische Dokumentation 

• Gutachtliche Stellungnahme 

durch TÜV Nord Systems 

Eine Besonderheit des Projektes 

ist der kontinuierliche Einbau 

der Rohrtouren (24 Std./Tag, 

7 Tage/Woche) bis zum Erreichen 

des fest im Bereich des 

kavernendaches installierten 

Permanentpackers bzw. der 

Rohrschuhteufe. Außerdem 

werden alle Aktivitäten (Vorrichten, 

Schweißen, Prüfen) 

bei vertikaler Rohrposition auf 

der Plattform eines über der kaverne 

aufgebauten Bohrturmes 

ausgeführt. Hervorzuheben ist 

das Verschweißen und Prüfen 

der Rohrtouren, in Abhängigkeit 

der Dimensionen und Teufen, in 

einem zeitraum von jeweils 100 

- 140 Stunden. Der verschweißte 

Rohreinbau wird von PPS Pipeline 

Systems auch in den EWE 

- kavernenspeichern in Huntorf 

und Nüttermoor durchgeführt. 

Welded caSinG StrinGS 

In the past, gas wells were 

completed with threaded casing 

strings. Nowadays though, 

the installation of welded casing 

strings is common practise 

amongst many cavern operators 

and engineering companies. 

As part of the IVG projects 

“converting oil caverns to gas 

storages”, and the “North Field 

expansion”, 11 gas production 

strings and 4 cemented casing 

strings were welded before being 

run into the hole. This was 

carried out by the Sande branch 

of the WINTER RoHRBAU division 

of PPS Pipeline Systems, in 

line with the technical specifications 

defined by kBB Underground 

Technologies GmbH and 

DEEP. Underground Engineering 

GmbH. 

PPS Pipeline Systems GmbH 

used specially trained staff 

and special equipment for the 

welding job. The casing strings 

were run into hole in line with 

API specifications. The gas production 

string parameters are: 

• Length of production string 

780 – 1,000 m depending 

on packer depth 

• Dimensions 9 5/8”, wall 

thicknesses 11.05 or 

15.11 mm 

• Average length of each pipe 

section 12 m 

• Material J55 or N80 pursuant 

to API 5 cT 

The parameters of the last cemented 

casing string are as follows: 

• Length of production string 

900 – 1,300 m depending on 

packer depth 

• Dimensions 13 3/8” / 13 5/8”, 

wall thicknesses 12.2 or 

15.88 mm 

• Average length of each pipe 

section 12 m 

• Material J55 or N80 pursuant 

to API 5 cT. 

additiOnal ServiceS 

The following services were also 

provided in addition to casing 

welding: 

• Design, supply and welding 

of the stabilisers on the casing 

sections, 

• Supply and installation of radioactive 

markings on the permanent 

packer and the anchor 

seal nipple set on the 

permanent packer (9 5/8” gas 

production strings) 

• Logging to determine the 

clearance of the subsurface 

equipment (9 5/8” gas production 

strings) 

• Implementation and evaluation 

of non-destructive testing 

(100 % X-ray testing and 100 % 

ultrasonic testing) 

• Supervising the welding 

activity by the equipment 

manufacturers (Halliburton, 

Weatherford, etc.) 

• Documenting the welding 

activity 

• Independent opinion by TÜV 

Nord Systems 

one of the special aspects of 

the project was the continuous 

running into hole of the casing 

strings (24 hours a day, 7 

days a week) until reaching the 

PPS WINTER DEEP RoHRBAU I kBB 41 

permanent packer firmly installed 

in the cavern roof zone, 

or down to the casing shoe 

depth. In addition, all of the activities 

(setting up, welding, testing) 

were carried out on vertical 

casing positioned on the drill 

floor of a rig installed above the 

caverns. 

The casing strings were welded 

and tested during the continuous 

running into hole operations 

lasting 100 – 140 hours depending 

on the dimensions and the 

depths. 

Welded casings were also run 

into hole by PPS Pipeline Systems 

at the cavern storages in 

Huntorf and Nüttermoor operated 

by EWE. 

Schweißarbeiten an einer Förderohrtour I Welding works on a production string

42 

DEEP. I kBB 

Aspekte des Betriebs von Speicherkavernen im Salz 

„Beanspruchungen“ einer kaverne 

“Stress” acting on a cavern 

viSKOSitÄt deS SalzeS 

Ein bemerkenswerter Satz 

fiel kürzlich in einer Diskussion 

zwischen zwei kavernenfachleuten: 

“Das Volumen von 

Gaskavernen verringert sich 

bei stetigem Speicherbetrieb, 

das von Ölkavernen vergrößert 

sich“. Das klingt in der Tat recht 

merkwürdig. Diese zunächst 

widersprüchlich erscheinende 

Aussage fordert, den Gründen 

nachzugehen und die Prozesse 

des Speicherbetriebs mit seinen 

Randbedingungen näher zu beleuchten. 

zunächst jedoch sollte 

die Materie Salz, in der die kavernen 

durch Aussolen hergestellt 

werden, genauer betrachtet 

werden. 

Im Gegensatz zu den meisten 

anderen Gesteinen zeigen Salzgesteine 

ein temperatur-, druckund 

zeitabhängiges Formänderungsverhalten. 

Dieses Verhalten 

ergibt sich unter normalen 

Lagestättenbedingungen, 

verstärkt aber in Bezug auf 

künstlich hergestellte Hohlräume. 

Mit anderen Worten wird es 

Aspects concerning the operation of storage caverns in salt 

auch als kriechverhalten oder 

Viskosität bezeichnet. Dieses 

Verhalten lässt sich in Salzbergwerken 

sehr gut beobachten, 

ebenso tritt es in kavernen auf. 

Soweit durch Berechnungen 

und Formgebung der kaverne 

möglich, wird versucht dieses 

Verhalten, welches die kaverne 

langsam kleiner werden lässt, 

einzuschränken bzw. zu verhindern. 

Dieses Verhalten, als konvergenz 

bezeichnet, ist stets bei 

Planung und Betrieb der kavernen 

zu berücksichtigen. 

SpeicheraSpeKte 

Ölkavernen (ebenso alle Speicherkavernen 

für andere flüssige 

kohlenwasserstoffe) werden 

aus technischen Gründen 

durch Verdrängung des Speichermediums 

mittels Wasser 

oder im optimalen Fall mittels 

Sole betrieben. Die Verdrängung 

mittels Sole würde hinreichend 

groß dimensionierte 

obertägige Solependelbecken 

erforderlich machen. Da Sole, 

je nach Sättigung, kaum noch 

zusätzliches Salz aufnimmt, 

bleiben die kavernen im Volumen 

annähernd konstant, bzw. 

es ergibt sich ein Wechselspiel 

zwischen dezentem Nachsolen 

und kavernenkonvergenz. 

Frischwasser führt demgegenüber 

zum Nachsolen der kavernen, 

weshalb dieses Verfahren 

aus gebirgsmechanischen Gründen 

auf eine vorher berechnete 

Anzahl von Produktumschlägen 

beschränkt werden muss. Die 

Ölkavernen von Etzel sind eine 

Notreserve, Entnahmen erfolgen 

nur im Notfall, weshalb der vorgesehene 

Umschlag durch Verdrängung 

mittels Seewasser ein 

praktikables Verfahren ist. Ansonsten 

trifft die Aussage zu: Die 

kaverne vergrößert sich, nach 

zehnmaligen Umschlag erreicht 

sie annähernd das Doppelte des 

ursprünglichen Volumens. Bei 

der Positionierung der kaverne 

wird dies berücksichtigt. Im Übrigen 

erzeugt das Speicherprodukt 

einen gegen die konvergenz 

wirkenden Gegendruck, 

wenngleich dieser auch nur einen 

geringen Teil des auf das 

Salz wirkenden Gebirgsdrucks 

ausmacht. 

drucKBedinGunGen 

Bei der Produkteinspeicherung 

muss die Pumpenleistung die 

Gewichtsdifferenz zwischen 

Wasser bzw. Sole und dem 

Speichermedium sowie entstehenden 

Reibungsverlusten 

übersteigen, während beim 

Langzeit-Drucktest am Salzkern, 

vorher I Long-time pressure test on 

salt core, before 

Ausspeichern das Speichermedium 

durch das gewichtigere 

Wasser bzw. die Sole verdrängt 

wird. Bei Gaskavernen wird nach 

abgeschlossenem Solprozess 

im zuge der Erstbefüllung der 

kaverne mit Gas die Sole ausgefördert, 

d. h. die verbliebene 

Sole in der kaverne wird durch 

das eingepresste Gas über die 

verbliebene innere Rohrtour verdrängt. 

Danach wird diese Rohrtour 

unter Druckbedingungen 

herausgezogen, ein als Snubbing 

bezeichnetes technisch 

kompliziertes Ausschleusungsverfahren. 

Danach ist die kaverne 

betriebsbereit. Das Gas wird 

stets durch den vorhandenen 

Überdruck ausgefördert, der 

Betrieb erfolgt innerhalb des 

Spielraums von vorgesehenem 

Maximaldruck und dem betriebtechnisch 

erforderlichen 

Minimaldruck. Der Druck wird 

durch kompressoren erzeugt. 

Beim Einspeichern wird durch 

Langzeit-Drucktest am Salzkern, 

nachher I Long-time pressure test on 

salt core, after

kompressor (Gasspeicherung) EWE Huntorf I compressor (gas storage) EWE Huntorf 

kompression Wärme erzeugt, 

das komprimierte Gas muss 

gekühlt werden. Beim Ausspei- 

chern (Entspannen) kühlt das 

Gas entsprechend ab und muss 

wieder erwärmt werden. 

Der maximale Betriebsdruck er- 

zeugt einen Gegendruck gegen 

die stetig wirkende konvergenz. 

Bei Druckentlastung, also Gas- 

ausspeicherung, kann der Ge- 

birgsdruck sich so auswirken, 

dass sich das kavernenvolumen 

verringert, in Abhängigkeit von 

der zahl der Umschläge bzw. 

der Entnahmen, der Druckbedingungen, 

der kavernenteufe 

und der zeitfaktoren. Sollte das 

kavernenvolumen hierdurch so 

reduziert werden, dass dies zum 

Nachteil wird, lassen sich die 

kavernen jederzeit nachsolen. 

KOnverGenz 

und StaBilitÄt 

konvergenz in Salzkavernen bewirkt 

eine oberflächenabsenkung, 

die sich wegen der beträchtlichen 

Teufe der kavernen 

jedoch großflächig und äußerst 

gleichmäßig auswirkt. Diese Absenkung, 

erfahrungsgemäß im 

Bereich weniger zentimeter über 

einen längeren zeitraum, ist natürlich 

abhängig von den oben 

genannten Prozessen, d. h. 

der tatsächlich auftretenden 

konvergenz und der Verringerung 

des kavernenvolumens, 

und damit von den sie auslösenden 

Faktoren. Sie richtet 

keinerlei Schaden an. 

Die Stabilität der Speicherkavernen 

gegenüber dem wirkenden 

Gebirgsdruck und den 

Beanspruchungen durch den 

Speicherbetrieb ist dank bestehender 

Erfahrungen durch 

Analysen von Salzproben, entsprechender 

Berechnungen 

und optimaler Festlegung der 

Dimensionen der kaverne stets 

gewährleistet. 

viScOSity OF the Salt 

The following paradoxical statement 

was overheard during a 

discussion between two cavern 

experts: “The volume of gas caverns 

reduces over time during 

continuous storage operations, 

whilst the volume of oil caverns 

increases.” can that be right? 

Understanding this apparently 

contradictory statement requires 

knowledge of the principles 

and processes involved in 

storage engineering. But let us 

first take a closer look at salt, the 

material in which caverns are 

constructed by solution mining. 

Unlike most other types of 

rock, the deformation behaviour 

of salt depends on temperature, 

pressure and time. 

This behaviour is seen under 

normal conditions in salt deposits, 

but becomes more intense 

around artificially constructed 

cavities. This deformation behaviour 

is also known as creep 

or viscosity. This property can 

be very well observed in salt 

mines, as well as in caverns. 

A great deal of work is invested 

in analysis, calculations and design 

to take all the necessary 

precautions to rule out or restrict 

this creep behaviour, whose ultimate 

effect is to slowly reduce 


Pumpenhalle (Rohölspeicherung) IVG Etzel I Pump building (crude oil storage) IVG Etzel 

the volume of the caverns. This 

volume reduction or “convergence”, 

is always taken into consideration 

during the planning 

and operation of salt caverns. 

StOraGe aSpectS 

oil caverns (as well as all storage 

caverns for other liquid hydrocarbons) 

use water, or optimally 

brine, to displace the storage 

medium from the cavern during 

production. This is done for engineering 

reasons. Large temporary 

brine storage ponds are required 

on the surface if the oil is 

displaced with brine. Depending 

on its degree of saturation, brine 

is largely incapable of dissolving 

any more salt, which means that 

the volumes of caverns using the 

brine displacement method re- 

BAUUNTERNEHMUNG 

Eichenallee 88 ■ 49733 Haren 

Tel.: 05934 9304-0 ■ Fax: 05934 9304-60 

info@knoll-haren.de ■ www.knoll-haren.de

44 

DEEP. I kBB 

Betriebwarte der kavernenanlage Etzel I controll room of Etzel cavern site 

main largely constant, or that 

there is an equilibrium between 

cavern convergence and mod- 

est secondary leaching. Fresh 

water displacement on the other 

hand gives rise to significant 

secondary leaching in the caverns. 

For rock mechanical reasons, 

this method is therefore 

only used when the number 

of product turn-around operations 

can be restricted in advance 

to a limited number. This 

is the case in Etzel where the 

oil caverns are a strategic reserve 

for emergency use only, 

where withdrawal of the oil only 

takes place on rare occasions. 

Displacement is therefore done 

using seawater – a practical alternative 

given the small number 

of planned withdrawal periods. 

But the statement is still true: 

The caverns enlarge because 

of the use of seawater, and their 

original volume would double if 

the cavern contents were displaced 

with seawater ten times. 

This volume increase is taken 

into consideration in the positioning 

of the caverns. The storage 

product also gives rise to 

an effective counter-pressure 

which acts against the convergence, 

even though this counter-pressure 

is tiny compared to 

the overall formation pressure 

acting on salt. 

preSSure cOnditiOnS 

During product injection, the 

capacity of the pumps has to 

exceed the weight difference between 

water/brine and the storage 

medium, as well as any associated 

frictional losses. During 

withdrawal, the storage medium 

is displaced by the heavier water 

or brine. 

In the case of gas caverns, 

when the caverns have been 

solution mined to reach their 

final volume, they are initially 

full of brine. This brine is displaced 

from the cavern by gas 

during the first fill operation – 

which effectively means that 

the remaining brine in the cav- 

ern is pushed out of the cavern 

through the inner casing 

string by the injected gas. This 

casing string is then pulled out 

under pressure using a complicated 

engineering technique 

called snubbing. The cavern is 

then ready for gas operations. 

No water is used to displace the 

salt: the gas is always produced 

by being pushed out of the cavern 

by the gas overpressure. 

These operations take place 

within the pressure range specified 

by the maximum internal 

cavern pressure and the minimum 

internal cavern pressure 

as defined by operational engineering 

aspects. The pressure 

is generated by compressors. 

The compressed gas has to be 

cooled down during injection 

because of the heat generated 

by compression. The reverse is 

required during production because 

the gas cools down as 

it loses pressure and therefore 

has to be heated up again. Un- 

der maximum operational pressure 

conditions, the cavern exerts 

a counter-pressure against 

the continuously acting convergence. 

When gas is withdrawn, 

and the pressure drops, the 

formation pressure can cause 

the cavern volume to shrink – 

whereby the degree of convergence 

depends on the number 

of turnovers or withdrawals, the 

pressure conditions, the cavern 

depth and the time factors. If 

this convergence reduces the 

volume of a cavern to an unacceptable 

level, it can be solution 

mined again at any time 

to enlarge the volume again. 

cOnverGence and 

StaBility 

convergence in salt caverns 

causes surface subsidence. Because 

of the depth of the caverns, 

however, this subsidence 

is usually spread out uniformly 

over a large area and normally 

only involves a few centimetres 

during a longer period. This 

is naturally dependent on the 

aforementioned processes, i. e. 

the actual convergence and 

the reduction in cavern volume, 

and therefore the factors 

which cause this in the first 

place. This almost negligible 

subsidence causes no damage 

at the surface. 

The stability of the storage caverns 

and their resistance to the 

effective formation pressure and 

stresses acting on the cavern 

during storage operations is always 

guaranteed thanks to the 

considerable expertise and engineering 

experience, the information 

gained from the analysis 

of salt samples, and the associated 

calculations, all used to 

define the optimum cavern dimensions.

Seit mehr als 50 Jahren realisieren 

wir gemeinsam mit unseren Kunden 

innovative Lösungen für Projekte im 

Pipeline- und Anlagenbau 

In einigen Kavernenfeldern im norddeutschen 

Raum verschweißen wir 

die einzubauenden Rohrtouren. 

DEEP I kBB 45 

PPS Pipeline Systems GmbH 

WINTER ROHRBAU 

Büro Sande/Whv 

Bahnhofstraße 12 

26452 Sande 

Telefon 04422 9533-0 

whv@pipelinesystems.de 

www.pipelinesystems.de

46 

DEEP. I kBB 

Erweiterung der Gasspeicherkapazitäten in Etzel 

rund hundert Kavernen 

Im Auftrag von IVG legen DEEP. 

und kBB seit 2005 über die seit 

den 1970ern Jahren bestehenden 

kavernenstandorte hinaus 

neue Salzkavernen an. Die Gaskavernen 

werden an verschiedene 

Unternehmen vermietet, 

die sie von ihren Betriebsplätzen 

aus betreiben werden. zum 

Jahreswechsel 2011/12 waren 

bereits 10 Neubaukavernen an 

Mieter übergeben, 25 befanden 

sich im Solbetrieb. Die noch im 

Bau befindlichen Betriebsanlagen 

sollen ab 2012 mit der Verfügbarkeit 

weiterer kavernen in 

Betrieb gehen. Ferner wurden 

zwei neue Rohölkavernen angelegt. 

Insgesamt sind in Etzel 

bisher 99 kavernenstandorte 

genehmigt und davon 52 kavernen 

fertiggestellt worden. 

Expansion of the gas storage capacities in Etzel 

Blick auf die gesamten Betriebsanlagen (10.2011, teils im Bau) und einige Verteilerplätze des Untertagespeichers Etzel. 

View on the complete operation facilities (10.2011, partly under construction) and some cluster well pads of the Etzel underground storage project. 

IVG caverns untersucht aktuell die 

zukünftige Nutzung von kavernen 

zur Wasserstoffspeicherung in Etzel 

in Ergänzung zu der Speicherung 

konventioneller Energien. 

eGl – etzel 

GaS-laGer / StatOil 

Um die zuverlässige Versorgung 

von Deutschland mit norwegischem 

Erdgas zu garantieren, 

wurden für das Energieunternehmen 

Statoil von 1989 bis 

1991 neun Ölkavernen für den 

Gasspeicherbetrieb umgerüstet. 

Der erste Untertagespeicher für 

Erdgas, das Etzel Gas-Lager wurde 

gebaut und 1993 in Betrieb 

genommen. Seit der Gründung 

wird das Etzel Gas-Lager von 

Statoil Deutschland im Auftrag 

der Partner E.oN Gas Storage, 

Total und conoco betrieben. Von 

2006 bis 2010 wurde die Anlage 

erweitert und verfügt heute 

über insgesamt neunzehn kavernen. 

Die Arbeitsgaskapazität 

wurde von 500 Mio. auf über 

1,2 Mrd. m³ i. N. gesteigert. 

eSe – erdGaS- 

Speicher etzel 

Der Bedarf an Gasspeicherkapazität 

hält auch weiterhin 

an an. Die Gesellschaften 

E.oN Gas Storage GmbH, 

oMV Gas and Power GmbH, 

VNG - Verbundnetz Gas Aktiengesellschaft 

und Gas-Union 

GmbH haben sich zum gemeinsamen 

Ausbau ihrer Gasspeicherkapazität 

geeinigt. Der neue 

Speicher mit einem projektierten 

Arbeitsgasvolumen von rund 

2,0 Mrd. m³ wird dann stufenweise 

von 2012 bis 2014 in Be- 

trieb gehen. Der Speicher wird im 

Auftrag des konsortiums durch 

E.oN Gas Storage GmbH technisch 

betrieben. 

eKB – GaSSpeicher etzel 

Die Unternehmen BP, DoNG 

Energy und Gazprom Germania 

bildeten gemeinsam ein Joint 

Venture, die Etzel kavernenbetriebsgesellschaft 

mbH & co. 

kG (EkB), um einen Speicher 

als Dienstleistungsangebot für 

die Gasversorgungswirtschaft 

zu errichten. Hierzu hat die EkB 

mehrere kavernen von der IVG 

gemietet und wird sie von einem 

eigenen Betriebsplatz aus betreiben. 

Auf Verteilerplatz 8 stehen 

für dieses Vorhaben insgesamt 

sieben kavernen mit einem Gesamthohlraumvolumen 

von 

5 Mio. m³ für ein Arbeitsgas-

volumen von etwa 0,7 Mrd. m³ 

zur Verfügung. 

FriedeBurGer Speicher- 

BetrieBSGeSellSchaFt 

mBh / cryStal 

cRYSTAL ist ein Joint Venture 

der Partner EnBW Etzel Speicher 

GmbH und EDF Gas Deutschland 

GmbH. crystal trägt mit seinen 

Dienstleistungen zur Deckung 

des Flexibilitätsbedarfs des Gasmarktes 

und der Versorgungssicherheit 

bei. Hierzu betreibt 

crystal die obertägige Anlage in 

Etzel, welche an vier kavernen 

angeschlossen ist. Die cRYSTAL- 

Anlage befindet sich seit Beginn 

2012 erfolgreich im Probebetrieb. 

arOund One 

hundred cavernS 

DEEP. and kBB have been working 

under contract to IVG since 

2005 to construct new salt caverns 

to join the caverns at the site 

constructed in the 1970s. The gas 

caverns are leased to a number 

of companies that operate them 

from their own operations facilities. 

By the start of 2012, ten 

new caverns had already been 

handed over to their leasees, 

while another 25 are still in the 

process of being solution mined. 

The operating facilities still under 

construction are scheduled 

for commissioning in 2012 when 

more caverns become available 

for operations. In addition, two 

new caverns for storing crude oil 

are also being constructed. 99 

caverns have been approved for 

construction at Etzel to date, and 

52 of these have been completed. 

IVG caverns is currently investigating 

the potential future use 

of caverns at Etzel for the storage 

of hydrogen to complement 

the storage of conventional fuels. 

eGl – etzel 

GaS-StOraGe / StatOil 

To guarantee the reliability of Norwegian 

gas supplies to Germany, 

nine oil storage caverns of the former 

German National Strategic 

oil Reserve have been converted 

between 1989 an 1991 to gas 

storage caverns. 

The first underground storage for 

gas in the Etzel Gas Storage was 

constructed and commissioned in 

1993. Since the Etzel Gas Storage 

kavernenköpfe von Gasspeicherkavernen auf einem Verteilerplatz. 

Gas cavern well heads on a cluster well pad. 

was established, it has been operated 

by Statoil Deutschland on 

behalf of the other partners E.oN 

Gas Storage, Total and conoco. 

The storage was enlarged from 

2006 to 2010 and now has nineteen 

caverns in total. The working 

gas capacity was boosted by this 

enlargement from 500 million to 

over 1.2 billion m³ s. V. 

eSe – natural GaS 

StOraGe etzel 

There continues to be a large 

demand for gas storage capacities: 

E.oN Gas Storage GmbH, 

oMV Gas and Power GmbH, 

VNG - Verbundnetz Gas Aktiengesellschaft 

and Gas-Union 

GmbH have reached a joint 

agreement to expand the gas 

storage capacities. To this end, 

they established ESE – Erdgasspeicher 

Etzel to realise a storage 

facility with a planned working 

gas volume of 2 billion m³. 

The caverns will come on stream 

one by one between 2012 and 

2014. The project partners have 

commissioned E.oN Gas Storage 

GmbH to act as the technical site 

operator. 


eKB – GaS StOraGe etzel 

BP, DoNG Energy and Gazprom 

Germania set up a joint venture, 

Etzel kavernenbetriebsgesellschaft 

mbH & co. kG (EkB), to 

construct a storage to provide services 

to the gas supply industry. 

EkB has leased several caverns 

from IVG for this purpose, and 

will operate them from its own 

operations site. The seven caverns 

linked to distribution pad 8 

for this purpose have a total cavern 

volume of 5 million m³ with 

a total working gas capacity for 

around 0.7 billion m³. 

FriedeBurGer Speicher- 

BetrieBSGeSellSchaFt 

mBh / cryStal 

cRYSTAL is a Joint Venture of the 

partners EnBW Etzel Speicher 

GmbH and EdF Gas Deutschland 

GmbH. crystal contributes with 

its service to the flexibility of the 

gas market. For this crystal operates 

the above ground facility 

in Etzel, which is connected to 

4 caverns. The cRYSTAL plant 

is successfully in trial operation 

since the beginning of 2012. 

Blick auf einen Teil der neuen (im Bau befindlichen) Betriebsanlagen. 

View on a part of the new operation facilities (under construction),

SALZSTOCK ETZEL - KBB Underground Technologies GmbH

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