DE3447684A1 - Vorrichtung zur speisung einer zweiphasenfluidpumpe und anlage zur gewinnung von kohlenwasserstoffen, die eine solche vorrichtung enthaelt - Google Patents

Vorrichtung zur speisung einer zweiphasenfluidpumpe und anlage zur gewinnung von kohlenwasserstoffen, die eine solche vorrichtung enthaelt

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Description

BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Speisung einer Zweiphasenfluidpumpe.
Man weiß, daß derartige Pumpen, wie man sie zum Beispiel aus der französischen Patentanmeldung Nr. 79 31031 kennt, für das Pumpen eines Zweiphasenfluids verwendet werden, das heißt eines Gemisches einer flüssigen Phase und einer gasförmigen, in der Flüssigkeit nicht gelösten Phase. Für einen einwandfreien Betrieb muß das der Pumpe zugeführte Fluid homogen sein und einen stabilen Druck haben, und es muß ferner eine Durchflußmenge und ein Mengenverhältnis von gasförmiger zur flüssigen Phase für die gegebenen thermodynamischen Bedingungen haben, die innerhalb von bestimmten Bereichen liegen.
Insbesondere nehmen jene Pumpen, die die Kompression von Zweiphasenf luiden gewährleisten, nur Gemische an, deren Mengenverhältnis von gasförmiger zur flüssigen Phase unter einem Höchstwert liegen, und sie tolerieren Gaseinschlüsse, das heißt Fluidmassen, die nur gasförmig auftreten, in ihrer Zuleitung nur, wenn ihr Volumen ebenfalls unter einem Höchstwert liegt. .
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Speisung einer Zweiphasenfluidpumpe, mit welcher der Pumpe ein Zweiphasenfluid zugeführt werden kann, deren Merkmale insbesondere hinsichtlich Durchflußmenge und Mengenverhältnis von gasförmiger zur flüssigen Phase mit den Betriebsmerkmalen der Pumpe kompatibel sind.
Daher bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Speisung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine Hauptleitung und eine Anzahl von Hilfsleitungen hat, die parallel zur Hauptleitung angeordnet sind, wo-
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bei jede Leitung im Zufluß an eine Zweiphasenfluid-Zuführungsleitung und im Abfluß an die Pumpe angeschlossen werden kann, wobei ferner jede der Leitungen ein Trenn- und Durchflußregelungsventil an ihrem Eingang und ein Trenn- und Durchflußregelungsventil an ihrem Ausgang enthält und wobei jede der Leitungen ferner Einführungsmittel für eine Trägerflüssigkeit namentlich Wasser enthält.
Wenn also das Mengenverhältnis über dem höchstzulässigen Wert liegt, dann kann Trägerflüssigkeit in die Hauptleitung zugeführt werden, damit dieses Mengenverhältnis reduziert wird. Wenn am Eingang der Vorrichtung zur Speisung ein volumenmäßig zu großer Gaseinschluß auftritt, der nicht mehr von der Pumpe absorbiert werden kann, dann kann dieser Gaseinschluß in die Hilfsleitungen umgelenkt werden, wo er gelagert wird, bis die Speisung wieder normal ist. Dann kann Trägerflüssigkeit in diese Hilfsleitungen eingeführt werden, wo sie ein Zweiphasenf luid mit Merkmalen bildet, die es geeignet machen, der Pumpe zugeführt zu werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält jede der Leitungen mindestens eine Vorrichtung zur Durchflußhomogenisierung, vorzugsweise des Typs konvergent-divergent.
Günstigerweise enthält jede der Leitungen eine Vorrichtung zur Durchflußhomogenisierung unterhalb eines jeden Eingangsventils und eine Vorrichtung zur Durchflußhomogenisierung oberhalb eines jeden Ausgangsventils.
Im normalen Durchflußbetrieb können die Ventile der Hilfsleitungen geschlossen sein, diese Leitungen werden dann mit einer Trägerflüssigkeit, namentlich Wasser gefüllt.
Die Haupt- und Hilfsleitungen können starre oder flexible Leitungen sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Vorrichtung erfindungsgemäß so gesteuert, daß die Ventile
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der HiIfsleitungen je nach Durchflußmenge und Mengenverhältnis von gasförmiger zur flüssigen Phase wahlweise geöffnet werden, was durch eine Meßvorrichtung in der Zweiphasenfluid-Zuführungsleitung oberhalb der Vorrichtung bestimmt wird.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung enthält die Vorrichtung eine Rückflußleitung für das Zweiphasenfluid zwischen der Druckseite der Pumpe einerseits und der Hauptleitung und/oder der Zuführungsleitung oberhalb der Vorrichtung andererseits.
In diesem Fall wird die in die Vorrichtung eingeführte Trägerflüssigkeit oder zumindest ein Teil dieser Flüssigkeit unterhalb der Pumpe entnommen.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Anlage zur Gewinnung von Kohlenstoffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine Zweiphasenpumpe außerhalb des Bohrloches enthält, wie sie zum Beispiel in der französischen Patentanmeldung Nr. 79 31031 beschrieben ist und die mit einer wie oben beschriebenen Vorrichtung zur Speisung ausgerüstet ist, wobei das Zweiphasenfluid ein Zweiphasenerdölausfluß ist, der aus einem Gemisch aus Öl und Gas besteht.
Nachstehend wird eine besondere Ausführungsform der Erfindung als keineswegs erschöpfendes Beispiel mit Bezug auf beigefügte Schemazeichnung beschrieben, in welcher
Fig. 1 eine Gesamtansicht einer Anlage zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen gemäß der Erfindung und
Fig. 2 viel detaillierter, jedoch trotzdem schematisch die Vorrichtung zur Speisung gemäß der Erfindung dieser Anlage zeigt.
Die in Fig. 1 dargestellte Anlage gestattet die Einspritzung eines zweiphasigen Kohlenwasserstoffgemisches, das a<n den Bohrlochköpfen 2 aufgefangen wird, in den Eingang 1 einer Pipeline.
Diese Anlage enthält als erstes einen Sandfang 3,
dann einen Zweiphasenzähler 4, anhand dessen die Durchflußmengen der flüssigen und gasförmigen Phasen und somit auch das Mengenverhältnis von gasförmiger zur flüssigen Phase bekannt sind. Unterhalb des Zählers 4 ist eine Vorrichtung zur Speisung 5 für eine Zweiphasenpumpe außerhalb des Bohrloches 6 angeordnet, die von einer Verarbeitungseinheit 7 mit Hilfe der von diesem Zähler erhaltenen Informationen gesteuert wird.
Auf die Pumpe 6 folgt ein Wasserabscheider 8 und eventuell ein Regler 9, mit welchem der Pipeline ein Zweiphasengemisch zugeführt werden kann, das homogene Merkmale besitzt.
Die Vorrichtung zur Speisung 5 enthält erfindungsgemäß eine Hauptleitung 10a und Hilfsleitungen 10b, 10c, ... 1Oi. Die Leitungen 10a bis 1Oi sind zwischen dem Ausgang des Durchflußmessers 4 und dem Eingang der Zweiphasenpumpe außerhalb des Bohrloches 6 parallel geschaltet.
Trenn- und Durchflußregelungsventile 11a, ... 11i sind oberhalb einer jeden Leitung 10a, ... 10i und andere Trenn- und Durchflußregelungsventile 12a, ... 12i sind unterhalb einer jeden dieser Leitungen angeordnet.
Unterhalb eines jeden Ventils 11a, ... 11i ist eine Vorrichtung zur Homogenisierung 13a, ... 13i am Eingang einer jeden Leitung 10a, ... 1Oi angebracht.
Diese Vorrichtung entspricht zum Beispiel dem Typ, wie er in der französischen Patentanmeldung Nr. 82 17245 beschrieben ist. Entsprechende Vorrichtungen zur Homogenisierung sind am Ausgang einer jeden Leitung 10a, ...
1Oi oberhalb der Ventile 12a, ... 12i angebracht.
Die Vorrichtungen zur Homogenisierung 13a, ... 13i und 14a, ... 14i werden außerdem mit Trägerflüssigkeit gespeist, wie zum Beispiel mit Wasser, durch eine Pumpe 15 über Ventile 16a, ... 16i bzw. 17a, ... 17i.
Die Verarbeitungseinheit 7 erhält ihre Informationen vom Durchflußmengenmesser 4 und gewährleistet die Steuerung der Pumpe 15 und der Ventile 11a, ... 11i, 12a ... 12i, 16a 16i und 17a, 17i.
Die Vorrichtung 5 arbeitet folgendermaßen: Wenn der Zähler/Durchflußmengenmesser 4 ein Mengenverhältnis von gasförmiger zur flüssigen Phase aufzeichnet, dessen Wert kleiner als der für die Zweiphasenpumpe 6 annehmbare ist, der seinerseits im Speicher der Verarbeitungseinheit 7 festgehalten ist, dann erfolgt der Durchfluß direkt vom Zähler 4 durch die Leitung 10a zur Zweiphasenpumpe 6, wobei die Ventile 13a und 14a geöffnet Und alle anderen Ventile der Vorrichtung geschlossen sind. In dieser Konfiguration sind alle anderen Leitungen 1Ob, 1Oc, ... 1Oi mit Wasser gefüllt.
Wenn der Zähler 4 ein Mengenverhältnis aufzeichnet, dessen Wert größer als der für die Zweiphasenpumpe β annehmbare ist, jedoch während eines Zeitraumes, der so geartet ist, daß das sich daraus ergebende Gaseinschlußvolumen kleiner als der zulässige Höchstwert ist, dann erfolgt der Durchfluß weiterhin nur über die Leitung 10a, aber die Verarbeitungseinheit 7 setzt die Vorrichtung zur Homogenisierung 13a und 14a in Betrieb, wodurch eine derart angepaßte Durchflußmenge Trägerflüssigkeit eingeführt wird, daß das Mengenverhältnis am Eingang der Zweiphasenpumpe 6 auf einen Wert gebracht wird, der unter dem höchstzulässigen liegt. Diese Trägerflüssigkeit kann zum Beispiel Wasser, das von der Pumpe 15 zugeführt wird, oder gegebenenfalls Zweiphasenfluid sein, das ab dem Ausfluß aus der Zweiphasenpumpe 16 zurückfließt. Diese Rückflußleitung ist auf der Zeichnung nicht dargestellt. Wenn sich das Mengenverhältnis verringert und dann wieder auf einen annehmbaren Wert zurückkommt, dann kehrt das System auf seine normale, oben beschriebene Betriebsstellung zurück.
Wenn der Zähler 4 hingegen ein Mengenverhältnis aufzeichnet, dessen Wert über dem Höchstwert und zwar während eines Zeitraumes liegt, der so geartet ist r daß das Gaseinschlußvolumen den höchstzulässigen Wert übersteigt, dann erlaubt die Vorrichtung 5 die Absorption
dieses Gaseinschlusses, um ihn erst später wieder abzugeben .
Die Einheit 7 löst unter diesen Bedingungen die öffnung der Ventile 11b und 12b aus, so daß der Gaseinschluß in die Leitung 10b gelenkt wird. Er treibt das Wasser, das sie enthält heraus, und dies wird dann von der Zweiphasenpumpe 6 abgepumpt und absorbiert, und zwar gleichzeitig mit dem regulierten Zweiphasengemisch, das wie oben aus der Leitung 10a kommt. So absorbiert die Zweiphasenpumpe 6 ein Zweiphasengemisch, dessen Mengenverhältnis kleiner als der höchstzulässige Wert ist, obwohl die zweiphasige Durchflußmenge erhöht worden ist. Wenn die Gaseinschlußmenge zu groß ist, um von der Leitung 10b ganz absorbiert zu werden, dann löst die Einheit 7 die Schließung der Ventile 11b und 12b und die Öffnung der Ventile 11c und 12c aus, und das gleiche Verfahren kann sich bis zur Füllung der Leitung 10i wiederholen.
Wenn der Gaseinschluß ganz absorbiert ist und das Mengenverhältnis wieder kleiner als der höchstzulässige Wert wird, dann kann die Pumpe 15 wieder ihre Tätigkeit aufnehmen und die Leitungen 10b, 10c, ... 10i mit Wasser befüllen.
Dafür werden nacheinander die Vorrichtungen zur Homogenisierung 13 und 14 einer jeden Leitung 10 durch Öffnen der entsprechenden Ventile 16 und 17 in Betrieb gesetzt, wobei die Vorrichtung zur Homogenisierung 13 den Zufluß des Wassers in die Leitung 10 gestattet, das das in ihm enthaltene Gas zurückdrängt? und dieses Gas erhält seinerseits aus der Vorrichtung zur Homogenisierung 14 Wasser, bevor es als zweiphasiges Gemisch gleichzeitig mit dem normalen, durch die Leitung 10a gehenden Durchfluß zur Pumpe 6 geleitet wird.
Die Leitungen 10b, 10c, ... 1Oi werden auf diese Art nacheinander vom Gas geleert und mit Trägerflüssigkeit befüllt.
Es versteht sich, daß die Absorptionsfähigkeit der
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Vorrichtung zur Speisung 5 vom Volumen in den Leitungen 10b, ... 1Oi bestimmt wird, wobei die Abmessungen der Leitungen von den Betriebsbedingungen bestimmt werden und die Leitungen das gleiche Volumen oder in einer bevorzugten Ausführungsform unterschiedliches Volumen aufweisen können.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, es lassen sich verschiedene Varianten und Änderungen beibringen, die keineswegs über den Rahmen oder den Sinn der Erfindung hinausgehen.

Claims (9)

PATENT-ÄNiVÄJ.TE ". . " STREHL SCHÜBEL-HOPF SCHULZ 3447634 WIDENMAYERSTRASSE 17. D-8000 MÜNCHEN 22 Institut Francais du Petrole 28. Dezember 1984 DEA-26 961 Vorrichtung zur Speisung einer Zweiphasenfluidpumpe und Anlage zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen, die eine solche Vorrichtung enthält PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Speisung einer Zweiphasenfluidpumpe/ mit welcher der Pumpe ein Zweiphasenfluid zugeführt wird, dessen Merkmale, insbesondere hinsichtlich der Durchflußmenge und des Mengenverhältnisses von gasförmiger zur flüssigen Phase mit den Betriebsmerkmalen der Pumpe kompatibel sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Hauptleitung (10a) und eine Anzahl von Hilfsleitungen (10b, ... 1Oi) hat, die parallel zur Hauptleitung angeordnet sind, wobei jede der Leitungen im Zufluß an eine Zweiphasenfluid-Zuführungsleitung und im Abfluß an die Pumpe (6) angeschlossen werden kann,
wobei ferner jede der Leitungen ein Trenn- und Durchflußregelungsventil (11a, ... 11i) an ihrem Eingang und ein Trenn- und Durchflußregelungsventil (12a, ... 12i) an ihrem Ausgang enthält und wobei jeder der Leitungen ferner Einführungsmittel (16a, ... 16i; 17a, ... 17i) für eine Trägerflüssigkeit, namentlich Wasser enthält.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß jede der Leitungen mindestens eine Vorrichtung zur Duchflußhomogenisierung (13a, ... 13i; 14a, ... 14i), vorzugsweise des Typs konvergent-divergent enthält.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß jede der Leitungen eine Vorrichtung zur Durchflußhomogenisierung (13a, ... 13i) unterhalb von jedem Eingangsventil (11a, ... 11 i) und eine Vorrichtung zur Durchflußhomogenisierung (14a, ... 14i) oberhalb von jedem Ausgangsventil (12a, ... 12i) enthält.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventile der Hilfsleitungen im normalen Durchflußbetrieb geschlossen sind und die Leitungen mit einer Trägerflüssigkeit, namentlich Wasser gefüllt sind.
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5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitungen steif sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitungen flexibel sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventile der Hilfsleitungen wahlweise je nach Durchflußmenge und Mengenverhältnis von gasförmiger zur flüssigen Phase geöffnet sind, was durch eine Meßvorrichtung (4) bestimmt wird, welche in der ZweiphasenfIuid-Zuführungsleitung oberhalb der Vorrichtung angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Rückflußleitung für das Zweiphasenfluid zwischen der Druckseite der Pumpe (6) einerseits und der Hauptleitung und/oder der Zuführungsleitung oberhalb der Vorrichtung andererseits enthält.
9. Anlage zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Zweiphasenpumpe außerhalb des Bohrloches (6) enthält,.die mit einer Speisevorrichtung (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgerüstet ist.
DE19843447684 1983-12-30 1984-12-28 Vorrichtung zur speisung einer zweiphasenfluidpumpe und anlage zur gewinnung von kohlenwasserstoffen, die eine solche vorrichtung enthaelt Granted DE3447684A1 (de)

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