DE10238456C1 - Pumpe zur Förderung von Erdöl aus Tiefbohrungen - Google Patents

Abstract

Pumpe zur Förderung von Erdöl aus Tiefbohrungen mit einer mit einem Tauchmotor angetriebenen Schraubenspindelpumpe, wobei die Antriebsspindel als Dichtspindel ausgebildet ist, der mehrere, vorzugsweise drei, Förderspindeln zugeordnet sind und wobei zum Auffangen des Axialschubs auf die Förderspindeln auf der Saugseite hydraulische Abstützlager angeordnet sind, die über Bypassleitungen mit der Druckseite verbunden sind, deren Einlassöffnungen durch ein Sieb gegen Verschleißteilchen abgesichert sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe zur Förderung von Erdöl aus Tiefboh­ rungen mit einer von einem Tauchmotor angetriebenen Schraubenspindelpumpe.

Das Fördern von Erdöl aus der on-shore-exploration erfolgt meist aus abgeteuften Bohrungen mit 4, 5", 5, 5" und 7" lichter Weite. Die erforderliche Förderhöhe kann dabei bis zu 1000 m betragen. Dies wiederum erfordert Pumpen, die zum einen in Bauformen geliefert werden können, die in diese engen Bohrungen eingebaut werde können und die zum anderen in der Lage sind, die jeweiligen Förderhöhen zu erzeugen. Bisher kamen hierfür Exzenterschnecken- und mehrstufige Hoch­ druckkreiselpumpen zur Anwendung. Beide Systeme haben Lebensdauer- und Wirkungsgrad-Nachteile. Während die Exzenterschneckenpumpen über aufwän­ dige Statoren kaum zufriedenstellende Lebensdauerintervalle liefern, ist die Ein­ bauweite bei Hochdruckkreiselpumpen für entsprechende Wirkungsgrade mittels im Durchmesser optimal ausgebildeter Laufräder nicht zu erreichen. Bei beiden Systemen kommen noch die in den jeweiligen Abteuftiefen vorhandenen hohen Betriebstemperaturen von 150°C bis 290°C erschwerend hinzu.

Die Verwendung einer klassischen Schraubenspindelpumpe scheitert bei den üb­ lichen Typen zum einen an der zu geringen Förderleistung und zum anderen an der Problematik der Zerstörung der Pumpen durch im zu fördernden Erdöl enthal­ tene Verschleißteilchen, wie Sand od. dgl.

Dies gilt auch für eine Pumpe, wie sie in der US 4 623 305 beschrieben ist, da dort die Kammlager und die Ausgleichskolben für die Laufspindel durch etwaiges ver­ schmutztes Öl (Sand) unweigerlich zerstört würden.

Entsprechend das Gleiche gilt für die als Antriebsmotor einen Schrauben­ spindelantrieb verwendende US 2 100 560, wobei bei beiden vorbekannten Pum­ pen noch hinzu kommt, dass die Leistungsdichte, also die Förderleistung bezogen auf das Volumen dadurch beschränkt ist, dass nur die zentrale Spindel als Förder­ spindel wirkt, während die Satellitenspindeln nur Dichtspindeln sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe der eingangs ge­ nannten Art so auszugestalten, dass über ausreichende Betriebszeiten eine För­ derung von möglicherweise verschmutztem Erdöl aus großen Bohrtiefen bei höhe­ ren Betriebstemperaturen möglich ist, und dabei gleichzeitig eine erhöhte Leis­ tungsdichte erzielt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Pumpe mit einer durch ei­ nen Tauchmotor angetriebenen Schraubenspindelpumpe vorgesehen, wobei die Antriebsspindel als Dichtspindel ausgebildet ist, der mehrere, vorzugsweise drei, Förderspindeln zugeordnet sind und wobei zum Auffangen des Axialschubs auf die Förderelemente auf der Saugseite hydraulische Abstützlager angeordnet sind, die über Bypassleitungen mit der Druckseite verbunden sind, deren Einlassöffnungen durch ein Sieb gegen Verschleißteilchen abgesichert sind.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ergibt sich zum einen eine recht hohe Förderleistung, da nicht wie bisher eine Förderspindel bei beispielsweise drei Dichtspindeln vorgesehen ist, sondern umgekehrt, drei Förderspindeln bei nur ei­ ne Dichtspindel und zum anderen ergibt sich durch die ständige Spülung mit ge­ reinigtem Erdöl, das über die Bypassleitungen von der Druckseite zur Saugseite in die hydraulischen Abstützlager gelangt, auch eine zusätzliche Ausspülung der Förderspalte, sodass das mit dem geförderten Erdöl mittransportierte abrasive Schleifmittel wie Sandkörner od. dgl., den Betrieb nicht allzu stark behindern kön­ nen.

Die Förderspindeln können dabei in Weiterbildung der Erfindung in einen erwei­ terten Druckraum einmünden, in dessen, mit einem Filter abgedeckten Umfangs­ wand die Einlassöffnungen der Bypassleitungen angeordnet sind, wobei der Druckraum vorzugsweise einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt mit die Förderspindeln umgreifenden abgerundeten Ecken aufweisen kann.

In diesem erweiterten Druckraum bildet sich eine ausreichende Turbulenz aus, die dafür sorgt, dass die Verschleißteilchen, die am Filter hängen bleiben, wenn über den Druckrücklauf mit den Bypassleitungen Öl von der Druckseite zur Saugseite und den hydraulischen Abstützlagern fließt, von dieser turbulenten Strömung wie­ der abgenommen und mitgerissen wird, sodass diese Verschleißteilchen mit dem Erdöl nach oben gefördert werden.

Der erweiterte Druckraum kann über Axialbohrungen mit dem Anschlussraum zur Fördersteigleitung verbunden sein.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sollen die Gehäuseinnenflä­ chen der Schraubspindelpumpe eine verschleißschützende Oberfläche aufweisen, was beispielsweise durch eine verschleißschützende Beschichtung erfolgen kann.

Schließlich liegt es auch noch im Rahmen der Erfindung, dass das Gehäuse der Schraubenspindelpumpe saugseitig je Förderspindel je eine seitliche Saugein­ trittsöffnung aufweist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe und

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.

Die erfindungsgemäße Pumpe besteht aus einer Schraubenspindelpumpe 1 mit einem saugseitig angeschlossenen Tauchmotor, wobei im dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel nur der Motorflansch 2 angedeutet ist. Das Schraubenspindelge­ häuse 3 weist eine mittige als Dichtspindel ausgebildete Antriebsspindel 4 auf, die von drei Förderspindeln 5 umgeben ist. Die Gehäuseinnenfläche 6 der Schrau­ benspindelpumpe 1 ist dabei mit einer verschleißschützenden Oberfläche, bei­ spielsweise einer verschleißschützenden Beschichtung, 7 versehen.

Zum Auffangen des Axialschubs auf die Förderelemente, also die Förderspindeln 5, sind hydraulische Abstützlager 8 vorgesehen, die über Bypassleitungen 9 mit der Druckseite der Schraubenspindelpumpe 1 verbunden sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist an dieser Druckseite ein erweiterter Druckraum 10 vor­ handen, der durch eine entsprechende Ausdrehung des Gehäuses 3 gebildet ist. In Fig. 2 erkennt man die im Wesentlichen dreieckige Querschnittsform dieses erweiterten Druckraums mit abgerundeten, die Förderspindeln 5 umgreifenden, Ecken. Die gesamte Innenfläche dieses erweiterten Druckraums kann mit einem Filter 11 überdeckt sein, der die Einlassöffnungen 12 zu den Bypassleitungen 9 überdeckt, sodass der Druckölrücklauf geschützt ist und das zu den hydraulischen Abstützlagern 8 zurückgeführte Öl gereinigt ist. Dies verhindert nicht nur ein Zu­ setzen der hydraulischen Abstützlager selbst, sondern bewirkt auch zusätzlich ein Spülen der Spalte der Schraubenspindelpumpe durch dieses gereinigte Öl, so­ dass die Standzeit der erfindungsgemäßen Pumpe vergrößert wird.

Der erweiterte Druckraum 10 ist über Bohrungen 13 mit dem Anschlussraum 14 zur Fördersteigleitung 15 verbunden.

Bei 16 erkennt man drei jeweils einer der Förderspindeln 5 zugeordneten Saug­ eintrittsöffnungen zum Ansaugen des meist mit Verunreinigungen versetzten Erd­ öls.

Claims (7)

1. Pumpe zur Förderung von Erdöl aus Tiefbohrungen mit einer durch einen Tauchmotor angetriebenen Schraubenspindelpumpe, wobei die Antriebs­ spindel (4) als Dichtspindel ausgebildet ist, der mehrere, vorzugsweise drei, Förderspindeln (5) zugeordnet sind und wobei zum Auffangen des Axial­ schubs auf die Förderspindeln (5) auf der Saugseite hydraulische Abstütz­ lager (8) angeordnet sind, die über Bypassleitungen (9) mit der Druckseite (10) verbunden sind, deren Einlassöffnungen (12) durch ein Sieb (11) ge­ gen Verschleißteilchen abgesichert sind.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderspindeln (5) in einen erweiterten Druckraum (10) einmünden, in dessen mit einem Filter (11) abgedeckten Umfangswand die Einlassöffnungen (12) der By­ passleitung (9) angeordnet sind.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (10) einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt mit die Förderspindeln (5) umgreifenden abgerundeten Ecken aufweist.

4. Pumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erwei­ terte Druckraum (10) über Axialbohrungen (13) mit dem Anschlussraum (14) zur Fördersteigleitung (15) verbunden ist.

5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseinnenfläche der Schraubenspindelpumpe (1) eine verschleiß­ schützende Oberfläche aufweist.

6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusein­ nenfläche (6) der Schraubenspindelpumpe (1) eine verschleißschützende Beschichtung (7) aufweist.

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) der Schraubenspindelpumpe saugseitig je Förderspindel (5) eine seitliche Saugeintrittsöffnung (16) aufweist.