Système amélioré de distribution d’huile/d’eau

16.12.2022
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Lorsqu'un puits dans un champ pétrolifère est ouvert pour la première fois, il existe généralement une pression et un volume suffisants pour que le pétrole, le gaz et l'eau atteignent la surface. Au fil du temps, cependant, ce coup de pouce initial diminue et des méthodes de levage artificiel doivent être appliquées pour pousser littéralement ces ressources à la surface.
Système amélioré de distribution d’huile/d’eau

(Source de l'image : NETZSCH Pumps North America, LCC)

Les méthodes de levage artificiel les plus souvent utilisées comprennent les pompes à cavité progressive (PCP), le levage à tige, le levage à piston, le levage à gaz, le levage hydraulique et les pompes submersibles électriques (ESP). Chacun a des atouts particuliers pour des applications spécifiques.

Les méthodes de pompage conventionnelles s'avèrent peu fiables
NETZSCH, en partenariat avec DXP, a entamé une discussion avec un producteur de pétrole du Midwest qui a utilisé la méthode du gas lift. Le producteur venait de construire un site de puits multi-plateaux (3) ayant conçu la méthode d'extraction artificielle par injection de gaz.

Dans ce système, du gaz à haute pression est injecté dans le puits de forage, ce qui force les fluides à remonter à la surface. Chaque puits alimente ensuite le gaz et les fluides vers un séparateur horizontal à deux phases dédié, qui sépare une majeure partie du gaz des fluides du puits. Le gaz est ensuite redirigé vers le compresseur pour être réinjecté dans le puits de forage.

Les liquides et le gaz résiduel (non séparés dans la phase initiale) sont envoyés vers un séparateur vertical à deux phases pour un traitement supplémentaire. Le gaz résiduel monte au sommet du séparateur et est renvoyé au compresseur. Les fluides constitués d'huile, d'eau et de certains solides sont ensuite forcés dans le système de pompage pour être transportés par des pipelines vers une installation centrale de traitement (CPF) où l'huile est maintenant séparée de l'eau. Le CPF est à environ 15 milles du site du puits.

Technologie conventionnelle
À ce jour, la méthode la plus courante pour déplacer les fluides vers le CPF a été l'utilisation de pompes centrifuges. Cependant, dans ce cas, plusieurs problèmes sont rencontrés lors de l'utilisation de la technologie centrifuge :

  • Incapacité à gérer les variations de pression d'aspiration et de refoulement et à maintenir des débits constants.
  • Incapacité à gérer les fluctuations de viscosité et à maintenir des débits constants.
  • Incapacité à gérer les solides pouvant être présents dans les fluides sans usure extrême.

Les pompes centrifuges sont incapables de maintenir des débits constants lorsque les pressions d'aspiration varient. C'est également le cas lorsque les pressions de refoulement fluctuent. Afin de fournir des débits constants, des vannes de régulation et d'autres instruments doivent être utilisés pour s'assurer que la pompe centrifuge fonctionne à son meilleur point d'efficacité (BEP). Dans le cas contraire, les flux chutent, réduisant considérablement la production.

Les fluctuations de viscosité sont difficiles pour les pompes centrifuges car le débit est affecté. Par exemple, à mesure que la viscosité augmente, le débit d'une pompe centrifuge commence à diminuer rapidement et les taux de production sont réduits.

La rotation à grande vitesse de la turbine des pompes centrifuges ne peut pas traiter les solides ou les abrasifs sans usure accélérée. En raison des vitesses élevées (3 600 tr/min), les solides et les abrasifs peuvent provoquer une usure rapide des roues, entraînant une production réduite et des coûts de maintenance élevés.

Les pompes à cavité progressive NEMO résolvent chaque problème
Les pompes NETZSCH NEMO PC peuvent gérer les fluctuations des pressions d'aspiration et de refoulement tout en maintenant un débit constant. Les variations de viscosité du fluide pompé n'affectent pas les débits, permettant à la production de se poursuivre aux niveaux les plus élevés requis. Les vitesses des pompes sont contrôlées par les VFD pour répondre aux débits de production. Les pompes PC peuvent répondre aux demandes de pression sur une large plage de vitesse.

Les pompes NETZSCH NEMO PC peuvent traiter les solides et les abrasifs qui pourraient être présents dans le fluide avec très peu d'usure. C'est parce qu'il y a une faible fuite interne (glissement) à l'intérieur des éléments de pompage qui est le résultat de l'ajustement de compression correctement dimensionné entre le rotor et le stator.

Pour répondre aux conditions d'application fournies par le producteur (7 500 b/j / 51 m3/h par pompe, pressions d'aspiration jusqu'à 250 psi / 1,7 bar, pression différentielle de 500 psi / 3,4 bar), les ingénieurs NETZSCH ont sélectionné la pompe NEMO modèle NM076SY. Étant donné qu'une capacité totale allant jusqu'à 30 000 bpj / 204 m³/h était requise pour les trois puits, NETZSCH a recommandé l'utilisation de quatre pompes. La pompe NETZSCH NEMO a été fournie avec des matériaux SAE 316SS et un stator NEMOLAST S459/S91.

L'une des choses qui distinguent NETZSCH des autres fabricants de pompes à vis excentrée est la capacité d'offrir de nombreuses options de joint d'univers différentes pour répondre aux applications de pompage exigeantes. Dans ce cas, les ingénieurs NETZSCH ont recommandé le joint de type Z. Le joint pivot double joint Z est utilisé lorsque les débits et les pressions sont élevés et lorsque le couple et les charges axiales sont les plus élevés. Ce joint est rempli d'huile et hermétiquement scellé avec deux joints indépendants qui sont résistants et compatibles à la fois avec le lubrifiant et le fluide pompé. Il est conçu pour un fonctionnement continu et intensif sous les charges les plus élevées.

Le joint a également une conception spéciale avec un joint équilibré. Le joint équilibré est appelé égaliseur. L'égaliseur est un piston coulissant qui se trouve dans la tige d'accouplement du tube et applique une pression sur l'huile de lubrification au même rythme que le joint est pressurisé de l'extérieur. Cette conception de joint équilibré est capable de gérer des pressions d'aspiration jusqu'à 1 000 psi / 69 bar.

NETZSCH, en partenariat avec DXP, a fourni un skid de poutre en I complet et robuste, composé de la pompe, du moteur, de la boîte de vitesses, des manomètres et capteurs de pression et des vannes. Les quatre pompes ont été installées et ancrées pour un bon fonctionnement. Les ingénieurs de DXP et NETZSCH étaient présents pour assurer un démarrage en douceur et ils ont été en opération quotidienne depuis.

Le producteur a été très satisfait des performances des pompes NETZSCH et du service et de l'assistance du partenariat NETZSCH/DXP. D'autres unités ont été achetées et des pompes NETZSCH sont prévues sur les futurs sites de puits pour transporter le mélange eau/huile produit vers les installations de traitement centrales.

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