Verbessertes Öl/Wasser-Zufuhrsystem

Zu den am häufigsten verwendeten künstlichen Hebemethoden gehören Exzenterschneckenpumpen (PCP), Stangenheber, Plungerheber, Gasheber, hydraulische Heber und elektrische Tauchpumpen (ESP). Jedes dieser Verfahren hat besondere Stärken für bestimmte Anwendungen.

Konventionelle Pumpverfahren erweisen sich als unzuverlässig
NETZSCH begann in Zusammenarbeit mit DXP eine Diskussion mit einem Ölproduzenten aus dem Mittleren Westen, der das Gasliftverfahren anwendet. Der Produzent hatte gerade eine Anlage mit mehreren Bohrlöchern (3) gebaut, die mit dem Gaslift-Verfahren künstlich angehoben wurde.

Bei diesem System wird Gas unter hohem Druck in das Bohrloch injiziert, wodurch die Flüssigkeiten an die Oberfläche gedrückt werden. Jedes Bohrloch führt dann das Gas und die Flüssigkeiten zu einem speziellen horizontalen Zweiphasen-Separator, der einen Großteil des Gases von den Bohrlochflüssigkeiten trennt. Das Gas wird dann zurück in den Kompressor geleitet, um wieder in das Bohrloch eingespritzt zu werden.

Die Flüssigkeiten und das Restgas (die in der ersten Phase nicht getrennt wurden) werden zur weiteren Verarbeitung in einen vertikalen Zweiphasen-Separator geleitet. Das Restgas steigt zum oberen Ende des Abscheiders auf und wird dem Kompressor wieder zugeführt. Die Flüssigkeiten, die aus Öl, Wasser und einigen Feststoffen bestehen, werden dann in das Pumpsystem gepresst, um durch Pipelines zu einer zentralen Aufbereitungsanlage (CPF) transportiert zu werden, wo das Öl nun vom Wasser getrennt wird. Die CPF ist etwa 15 Meilen vom Bohrloch entfernt.

Konventionelle Technologie
Bislang war die gängigste Methode zur Beförderung der Flüssigkeiten zur CPF der Einsatz von Kreiselpumpen. In diesem Fall treten jedoch mehrere Probleme bei der Verwendung von Zentrifugaltechnik auf:

• Unfähigkeit, die unterschiedlichen Ansaug- und Auslassdrücke zu bewältigen und konstante Durchflussraten aufrechtzuerhalten.
• Unfähigkeit, mit Viskositätsschwankungen umzugehen und konstante Fördermengen aufrechtzuerhalten.
• Unfähigkeit, Feststoffe, die in den Flüssigkeiten vorhanden sein können, ohne extremen Verschleiß zu verarbeiten.

Zentrifugalpumpen sind nicht in der Lage, konstante Fördermengen aufrechtzuerhalten, wenn der Saugdruck schwankt. Dies ist auch der Fall, wenn der Förderdruck schwankt. Um gleichbleibende Fördermengen zu gewährleisten, müssen Regelventile und andere Instrumente eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass die Kreiselpumpe an ihrem besten Wirkungsgradpunkt (BEP) arbeitet. Ist dies nicht der Fall, sinkt der Durchfluss und damit die Produktion erheblich.

Viskositätsschwankungen stellen für Kreiselpumpen eine Herausforderung dar, da sie sich auf die Förderleistung auswirken. Steigt beispielsweise die Viskosität an, nimmt die Durchflussmenge einer Kreiselpumpe rapide ab, und die Produktionsraten sinken.

Die hohe Rotationsgeschwindigkeit des Laufrads von Kreiselpumpen kann Feststoffe oder Schleifmittel nicht ohne beschleunigten Verschleiß bewältigen. Aufgrund der hohen Drehzahlen (3.600 U/min) können Feststoffe und Abriebmittel einen schnellen Verschleiß der Laufräder verursachen, was zu einer verringerten Produktion und hohen Wartungskosten führt.

NEMO Exzenterschneckenpumpen lösen jedes Problem
NETZSCH NEMO PC-Pumpen sind in der Lage, Schwankungen im Saug- und Förderdruck auszugleichen und gleichzeitig einen konstanten Förderstrom aufrecht zu erhalten. Schwankungen in der Viskosität des Fördermediums haben keinen Einfluss auf die Fördermengen, so dass die Produktion auf höchstem Niveau fortgesetzt werden kann.

Die Pumpendrehzahlen werden von VFDs gesteuert, um die Produktionsdurchflussraten zu erfüllen. Die PC-Pumpen können die Druckanforderungen über einen weiten Drehzahlbereich erfüllen.
NETZSCH NEMO PC-Pumpen können Feststoffe und abrasive Stoffe, die in der Flüssigkeit vorhanden sein können, mit sehr geringem Verschleiß verarbeiten. Der Grund dafür ist die geringe interne Leckage (Schlupf) innerhalb der Pumpenelemente, die durch die richtig dimensionierte Presspassung zwischen Rotor und Stator entsteht

Um die vom Hersteller vorgegebenen Einsatzbedingungen (7.500 bpd / 51 m3/h pro Pumpe, bis zu 1,7 bar Saugdruck, 3,4 bar Differenzdruck) zu erfüllen, wählten die NETZSCH-Ingenieure das NEMO-Pumpenmodell NM076SY. Da eine Gesamtleistung von bis zu 30.000 bpd / 204 m³/h aus den drei Brunnen benötigt wurde, empfahl NETZSCH den Einsatz von vier Pumpen.
Die NETZSCH NEMO-Pumpe wurde mit SAE 316SS Materialien und einem NEMOLAST S459/S91 Stator geliefert.

NETZSCH unterscheidet sich von anderen Exzenterschneckenpumpenherstellern unter anderem dadurch, dass viele verschiedene Universalkupplungen angeboten werden können, um anspruchsvollen Pumpenanwendungen gerecht zu werden. In diesem Fall empfahlen die NETZSCH-Ingenieure das Z-Drehgelenk. Das doppelt dichtende Z-Drehgelenk wird bei hohen Fördermengen und Drücken sowie bei hohen Drehmomenten und Axiallasten eingesetzt. Dieses Gelenk ist ölgefüllt und hermetisch abgedichtet mit zwei unabhängigen Dichtungen, die sowohl gegenüber dem Schmierstoff als auch gegenüber dem Fördermedium beständig und verträglich sind. Es ist für einen kontinuierlichen, schweren Betrieb unter höchsten Belastungen ausgelegt.

Die Muffe hat außerdem eine spezielle Konstruktion mit einer ausgeglichenen Dichtung. Die ausgeglichene Dichtung wird als Ausgleichsvorrichtung bezeichnet. Der Equalizer ist ein Gleitkolben, der in der Rohrkupplungsstange sitzt und Druck auf das Schmieröl ausübt, und zwar in dem Maße, wie die Dichtung von außen mit Druck beaufschlagt wird. Diese ausgewogene Dichtungskonstruktion ist in der Lage, Saugdrücke bis zu 69 bar / 1.000 psi zu bewältigen.

NETZSCH lieferte in Zusammenarbeit mit DXP ein komplettes, hochbelastbares I-Träger-Skid, bestehend aus Pumpe, Motor, Getriebe, Manometern und Sensoren sowie Ventilen. Alle vier Pumpen wurden installiert und für einen reibungslosen Betrieb verankert. Ingenieure von DXP und NETZSCH waren anwesend, um eine reibungslose Inbetriebnahme zu gewährleisten, und seither sind sie täglich in Betrieb.

Der Hersteller ist sehr zufrieden mit der Leistung der NETZSCH-Pumpen und dem Service und der Unterstützung durch die Partnerschaft NETZSCH/DXP. Es wurden weitere Pumpen gekauft und NETZSCH-Pumpen sind für zukünftige Bohrungen geplant, um das produzierte Wasser-Öl-Gemisch zu zentralen Aufbereitungsanlagen zu transportieren.