Netzsch Upstream fördert schwierigste Medien auf Öl- und Gasfeldern
Trotz aller Bemühungen um die erneuerbaren Energien ist der weltweite Bedarf an Erdöl und Erdgas ungebrochen. Die Preise steigen und mit ihnen das Interesse an der Erschließung neuer, auch unkonventioneller Lagerstätten.
Exzenterschneckenpumpen lösen die klassische Pferdekopfpumpe zunehmend ab. (Foto: Netzsch)
Methan aus Kohleflözen oder hochviskoses Öl mit über 10.000 mPas sind heute bereits wirtschaftlich interessant, allerdings ebenso kompliziert zu gewinnen, wie Öl-Sand-Gemische aus der sudanesischen Wüste. Um unter derartigen Voraussetzungen eine effiziente Produktion aufbauen zu können, müssen die Förderanlagen auf die Medien und die Umgebungsbedingungen abgestimmt sein.
Das klassische Bild von der Ölförderung per Gestängetiefpumpe mit dem typischen „nickenden Pferdekopf“ ist noch auf vielen Ölfeldern weltweit anzutreffen. Allerdings werden sie zunehmend von einem weniger spektakulären, dafür aber effizienteren System abgelöst: Ölförderpumpen auf Exzenterschneckenbasis. Diese Technologie zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass sie druckstabil auch hochviskose Öle mit über 50.000 mPas fördern kann. Zudem treten dabei kaum Pulsation oder Scherkräfte auf, so dass es bei Öl-Wasser-Gemischen nicht zu Emulsionseffekten kommt, die das anschließende Trennen der Öl-Wasser-Gemische an der Oberfläche erheblich erschwert. Während Gestängetiefpumpen nur rund 30 Prozent und elektrische Zentrifugaltauchpumpen nur 35 Prozent erreichen, liegt der volumetrische Wirkungsgrad der Downhole-Exzenterschneckenpumpe bei 75 bis 90 Prozent.
Vielseitiges Einsatzgebiet erfordert verschiedene Antriebs- und Pumpenformen
Da der Körper der Exzenterschneckenpumpe vergleichsweise schmal ist, eignet sie sich ideal zum Einsatz innerhalb des Bohrungsschachtes. Zur oberirdischen Erzeugung des Drehmoments hat Netzsch verschiedene Antriebsköpfe für unterschiedliche Anforderungen an Leistung und Drehzahl entwickelt. So ist der vertikale Antrieb GH mit 20 bis 100 PS und 3.400 NM Drehmoment speziell auf große Lasten ausgelegt und erlaubt eine Rotationsreduktion von 1:4. Die rechtwinklige RH-Variante wird stattdessen für sehr niedrige Kolbenstangengeschwindigkeiten verwendet und ermöglicht dank ihrer Geometrie sowohl den Anschluss an einen Verbrennungs- als auch an einen Hydraulikmotor. Hinzu kommt der besonders ökonomische Direktantrieb DH für höhere Rotationszahlen bis 500 rpm.
Daran angeschlossen wird der eigentliche Pumpenkörper, den es in unterschiedlichen Ausführungen gibt. Das Standard-Modell NTZ beispielsweise erzeugt durch seine geringe Zahl an Verschleißteilen nur niedrige Lebenszykluskosten und eignet sich für Ölgemische mit bis zu 40 Prozent Gas- oder Sandanteil und bis zu 160 °C. Damit lassen sich Förderraten zwischen 0,5 und 300 m³/d bei maximal 300 bar erreichen. Eine solche Pumpe ist etwa zur Erschließung von Methan in Kohleflözen im chinesischen Qinshui-Becken im Einsatz. Dort wird mit der Exzenterschneckenpumpe das Wasser abgeführt, bis sich das Gas löst und gesammelt werden kann. Um ein Trockenlaufen zu verhindern, wurde dort ein zusätzlicher Durchflussmesser in das Kontroll-System integriert.
Die Pumpenreihe NTU wurde dagegen mit dem Fokus auf niedrigen Start- und Betriebsdrehmomenten und einer geringen Beeinflussung durch Temperatur oder Chemikalien konstruiert. Dazu wurde das Stahlgehäuse der gewendelten Form des inneren Elastomerstators angepasst, so dass die Gummiwandung überall gleich stark ist und auch gleichmäßig schwillt oder schrumpft. Für gerichtete und horizontale Bohrungen schließlich gibt es mit der NSPCP eine Tieftauchpumpe, die keinen oberirdischen Antrieb benötigt, sondern mit einem vorgeschalteten Tauchmotor betrieben wird. Dieser bezieht seine Energie über ein Stromkabel. Lange Getriebestangen sind damit unnötig.
Hohe Robustheit unter schwierigen Bedingungen
Die verwendeten Metall- und Elastomerwerkstoffe werden bei allen Bauformen gemäß der zu erwartenden Betriebsbedingungen gewählt, um die Abnutzung durch das Medium gering zu halten und gleichzeitig optimale Förderbedingungen zu schaffen. Betrachtet werden dabei unter anderem die Temperatur und die Dichte, aber auch die Anteile an Wasser, Erdgas oder Schwefelwasserstoff. Dadurch wird nicht nur die Leistung der Anlagen erhöht, sondern auch eine hohe Standzeit und lange Wartungsintervalle gewährleistet.
