Basic Studies Associated With the Design of Salt Caverns Forthe Storage of Pressurized Fluids

SUMMARY: A recent review of the world literature indicates that the necessary expertise for designing, constructing and stability monitoring of engineering “structures” constructed in salt is at present relatively limited, and additional basic research in a number of areas is necessary. In this regard, since 1975 a research project has been underway at The Pennsylvania State University, involving the design and performance of salt caverns for the storage of pressurized natural gas. During this project studies have been carried out in two specific areas, namely: the development of a better understanding of how salt behaves under conditions of stress and temperature equivalent to those found around a typical pressurized underground cavern, and the development of analytical methods by which the behavior of proposed and operating caverns may be suitably evaluated. The present paper will include an outline of the fundamental concepts involved in the salt cavern storage of natural gas, and a brief review of the laboratory and analytical studies (closed-form and FEM) carried out during the research project. ZUSAMMENFASSUNG: Ein kürzlich abgeschlossener Überblick über die Weltliteratur zeigt, daß die nötige Expertise für den Entwurf, den Bau und die Überwachung der Stabilität von Höhlen die im Salz angelegt wurden beschränk ist, und Grundlagenforschung in einer Anzahl von Gebieten notwendig ist. An der Pennsylvania State University ist seit 1975 ein Forschungsproject über den Entwurf und die Anlage von Salzhöhlen zum Speichern von verflüssigtem Erdgas aktiv. In seinem Rahmen ist auf zwei besonderen Gebieten gearbeitet worden: Der Entwickelung eines besseren Verständnisses des Benehmens von Salz unter Spannungs- and Temperaturzuständen, die denen entsprechen, die in der Umgebung von typischen unter Druck gesetzten Höhlen herrschen, und der Entwickelung von analytischen Methoden, durch die das Verhalten von vorgeschlagenen Höhlen und solchen, die in Betrieb sind, beurteil werden kann. Dieser Vortrag enthält einen Abriß der Grundlagen der Speicherung von Erdgas in Salzhöhlen und einen kurzen Überblick über Laboratoriumsversuche und analytische Studien, die im Rahmen dieses Forschungsprojektes ausgeführt wurden. RESUME: Une révision des informations de sources mondiales confirme l’opinion que l’expertise nécessaire à la conception, la construction et le contrôle de la stabilite des oeuvres de génie réalisés dans un massif de sel est relativement restreinte. A cet effet, un projet de recherches concernant la conception et le comportement des cavernes excavées dans un massif de sel pour l’emmagasinage sous pression du gaz naturel est en marche dupuis 1975 à The Pennsylvania State University. Ce projet s’est penché sur l’étude dans deux domaines particuliers soit; l’étude d’une meilleure connaissance du comportement d’un massif de sel dans l’ambiance de contraintes et de température existante dans un emplacement type de caverne sous pression ainsi que du développement des méthodes analytiques visant une évaluation convenable du comportement de cavernes sous étude ou existantes. Cette communication traitera des idées fondamentales de l’emmagasinage sous pression du gaz naturel dans les cavernes excavées dans un massif de sel. En plus, une revue briève des études en labo et analytiques (équations mathématiques rigoureuses et éléments finis) sera présentée. 904