Sistema di erogazione olio/acqua migliorato

16.12.2022
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Quando un pozzo in un giacimento petrolifero viene aperto per la prima volta, in genere esiste una quantità sufficiente di pressione e volume esistenti affinché petrolio, gas e acqua raggiungano la superficie. Nel corso del tempo, tuttavia, quella spinta iniziale si riduce e devono essere applicati metodi di sollevamento artificiale per spingere letteralmente quelle risorse in superficie.
Sistema di erogazione olio/acqua migliorato

(Fonte immagine: NETZSCH Pumps North America, LCC)

I metodi di sollevamento artificiale più utilizzati includono pompe a cavità progressiva (PCP), sollevamento ad asta, sollevamento a stantuffo, sollevamento a gas, sollevamento idraulico ed elettropompe sommergibili (ESP). Ognuno ha particolari punti di forza per applicazioni specifiche.

I metodi di pompaggio convenzionali si dimostrano inaffidabili
NETZSCH, in collaborazione con DXP, ha avviato una discussione con un produttore di petrolio del Midwest che utilizzava il metodo del gas lift. Il produttore aveva appena costruito un pozzo multi-pad (3) progettato con il metodo dell'ascensore artificiale a gas.

In questo sistema, il gas ad alta pressione viene iniettato nel foro del pozzo, che spinge i fluidi in superficie. Ciascun pozzo alimenta quindi il gas e i fluidi a un separatore orizzontale a due fasi dedicato, che divide la maggior parte del gas dai fluidi del pozzo. Il gas viene quindi reindirizzato nel compressore per essere reiniettato nel foro del pozzo.

I liquidi e il gas residuo (non separato nella fase iniziale) vengono inviati a un separatore verticale a due fasi per un'ulteriore lavorazione. Il gas residuo sale verso l'alto del separatore e viene ricondotto al compressore. I fluidi costituiti da olio, acqua e alcuni solidi vengono quindi forzati nel sistema di pompaggio per essere trasportati attraverso tubazioni a un impianto di lavorazione centrale (CPF) dove l'olio viene ora separato dall'acqua. Il CPF è a circa 15 miglia dal sito del pozzo.

Tecnologia convenzionale
Ad oggi, il metodo più comune per spostare i fluidi al CPF, è stato l'utilizzo di pompe centrifughe. Tuttavia, in questo caso si incontrano diversi problemi quando si utilizza la tecnologia centrifuga:

  • Incapacità di gestire le diverse pressioni di aspirazione e scarico e di mantenere portate costanti.
  • Incapacità di gestire le fluttuazioni di viscosità e mantenere portate costanti.
  • Incapacità di gestire i solidi che possono essere presenti nei fluidi senza estrema usura.

Le pompe centrifughe non sono in grado di mantenere portate costanti al variare delle pressioni di aspirazione. Questo è anche il caso in cui le pressioni di mandata fluttuano. Per fornire portate costanti, è necessario utilizzare valvole di controllo e altra strumentazione per assicurare che la pompa centrifuga funzioni al suo punto di massima efficienza (BEP). In caso contrario, i flussi diminuiscono riducendo sostanzialmente la produzione.

Le fluttuazioni di viscosità sono difficili per le pompe centrifughe perché l'uscita del flusso ne risente. Ad esempio, all'aumentare della viscosità, la portata di una pompa centrifuga inizierà a diminuire rapidamente e le velocità di produzione diminuiranno.

La rotazione ad alta velocità della girante delle pompe centrifughe non è in grado di gestire solidi o abrasivi senza un'usura accelerata. A causa delle elevate velocità (3.600 RPM) i solidi e gli abrasivi possono causare una rapida usura delle giranti, con conseguente riduzione della produzione e costi di manutenzione elevati.

Le pompe monovite NEMO risolvono ogni problema
Le pompe NETZSCH NEMO PC sono in grado di gestire le fluttuazioni delle pressioni di aspirazione e mandata mantenendo una portata costante. Le variazioni di viscosità del fluido pompato non influiscono sulle portate, consentendo di continuare la produzione ai massimi livelli richiesti. Le velocità della pompa sono controllate da VFD per soddisfare le portate di produzione. Le pompe PC sono in grado di soddisfare le esigenze di pressione nell'ampia gamma di velocità.

Le pompe NETZSCH NEMO PC sono in grado di gestire solidi e abrasivi che potrebbero essere presenti nel fluido con un'usura minima. Questo perché c'è una bassa perdita interna (scorrimento) all'interno degli elementi pompanti che è il risultato dell'accoppiamento a compressione opportunamente dimensionato tra il rotore e lo statore.

Per soddisfare le condizioni di applicazione fornite dal produttore (7.500 bpd / 51 m3/h per pompa, pressioni di aspirazione fino a 250 psi / 1,7 bar, pressione differenziale di 500 psi / 3,4 bar) gli ingegneri NETZSCH hanno scelto la pompa NEMO modello NM076SY. Poiché dai tre pozzi era richiesta una capacità totale fino a 30.000 bpd / 204 m³/h, NETZSCH ha raccomandato l'uso di quattro pompe. La pompa NETZSCH NEMO è stata fornita con materiali SAE 316SS e uno statore NEMOLAST S459/S91.

Una delle cose che distingue NETZSCH dagli altri produttori di pompe a cavità progressiva è la capacità di offrire molte diverse opzioni di giunti universi per soddisfare le applicazioni di pompaggio più esigenti. In questo caso, gli ingegneri NETZSCH hanno consigliato il giunto di tipo Z. Il giunto cardanico a doppia tenuta Z viene utilizzato quando i flussi e le pressioni sono elevati e quando la coppia e i carichi assiali sono massimi. Questo giunto è a bagno d'olio ed è sigillato ermeticamente con due guarnizioni indipendenti, resistenti e compatibili sia con il lubrificante che con il fluido pompato. È progettato per un funzionamento continuo e gravoso sotto i carichi più elevati.

Il giunto ha anche un design speciale con una tenuta bilanciata. La tenuta bilanciata è indicata come equalizzatore. L'equalizzatore è un pistone scorrevole che si trova nell'asta di accoppiamento del tubo e applica una pressione sull'olio di lubrificazione alla stessa velocità con cui la guarnizione viene pressurizzata dall'esterno. Questo design bilanciato della tenuta è in grado di gestire pressioni di aspirazione fino a 1.000 psi / 69 bar.

NETZSCH, in collaborazione con DXP, ha fornito uno skid con trave a I per impieghi gravosi completo, composto da pompa, motore, riduttore, manometri e sensori e valvole. Tutte e quattro le pompe sono state installate e ancorate per un funzionamento regolare. Gli ingegneri di DXP e NETZSCH erano presenti per garantire un avvio regolare e da allora sono operativi quotidianamente.

Il produttore è stato molto soddisfatto delle prestazioni delle pompe NETZSCH e del servizio e del supporto della partnership NETZSCH/DXP. Sono state acquistate più unità e le pompe NETZSCH sono in fase di progettazione nei futuri siti di pozzi per trasportare la miscela acqua/olio prodotta agli impianti di trattamento centrali.

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