JP2007509259A - 多相混合物を吐出させる方法およびポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多相混合物の、特に炭化水素の、井戸の穴からの吐出を改善すると共に、自由なガス容量を制限すること。
【解決手段】部分液流（１３）は、圧力側で、主吐出流から分岐され、容積形ポンプ（１）の吸引側に補助吐出手段として設けられている少なくとも１つの噴射ポンプ（２）の高圧側へ吐出される。供給管（７）は、容積形ポンプ（１）の圧力室を、少なくとも１つの噴射ポンプ（２）の高圧側に接続し、噴射ポンプ（２）は、吸引側が、容積形ポンプ（１）の吐出方向に設けられている。

Description

本発明は、多相混合物、特に炭化水素を、多相混合物を吐出する容積形ポンプによって、井戸の穴から吐出させる方法、ならびに吸引管および圧力室を有しかつ多相混合物を吐出させるための容積形ポンプを具備するポンプ装置であって、吸引管は特に井戸の穴に通じてなるポンプ装置に関する。

表面に、通常は井戸の穴の付近に立設されたマルチフェーズポンプによる炭化水素の産出は、貧弱な井戸を増進させるためのおよび脱油度を高めるための、経済的な、十分に信頼がありかつ故障のない技術を表わしている。マルチフェーズポンプ自体は、例えばEP 0 699 276 A1から公知である。この公報を引き合いに出し、この公報の開示内容を本願に含める。プローブヘッド（Sonnenkopf）における約２ないし５バールへの圧力の低下が、炭化水素の産出、例えば石油のおよび天然ガスの産出にとって典型的であり、ヘッドの、前記バールより少ない圧力は、通常、ガス成分の容量膨張の故におよびこの容量膨張から結果として生じる製造コストの増加の故に、余り経済的でない。

この従来の技術を前提として、多相混合物の吐出を改善すると共に、ポンプ装置のために必要な製造コストを制限する方法およびポンプ装置を提供するという課題が、本発明の基礎になっている。

本発明により、上記課題は、部分液流が、圧力側で、主吐出流から分岐され、容積形ポンプの吸引側に補助吐出手段として設けられている少なくとも１つの噴射ポンプの高圧側へ吐出されること、および供給管が、容積形ポンプの圧力室を、少なくとも１つの噴射ポンプの高圧側に接続し、噴射ポンプは、入口側が、容積形ポンプの吐出方向に設けられていることによって解決される。

噴射ポンプの駆動のために用いられる圧液は、吐出混合物の永続的な汚染が発生することなく、噴射ポンプと、特にマルチフェーズポンプとして形成されている容積形ポンプとの間で循環する。更に、外部のエネルギ源、特に液圧式のエネルギ源が使用される必要なしに、噴射ポンプへのエネルギ供給が保証されている。

噴射ポンプの適切な設計によって、容積形ポンプに、例えば２バールの適度な一次圧力が供給され、それ故に、多相混合物の吐出が改善され、同時に、自由なガス容量が制限されることが達成される。このことによって、容積形ポンプの製造コストが減じられることができる。このことは概してコストを減少させる。

噴射ポンプが井戸の穴の中にまたは井戸の穴の際に設けられていることは好都合である。但し、炭化水素の吸引を容易にするために、炭化水素用井戸から多相混合物を吐出させる限りである。その代わりに、噴射ポンプが吸引管内に設けられることは可能である。

多相混合物は自らの組成における高い可変性を特徴とする。多相混合物は、複数の相で存在することができる多成分混合物である。組成は、ほぼ１００％の液相からほぼ１００％の気相へ変化することができる。固形分の大きな成分は多相混合物で存在することができる。容積形ポンプの十分な冷却および密封を行なうためには、容積形ポンプで、気相および液相の分離が実行され、噴射ポンプへ流れる部分液流が、分離された液相から分岐されることが提案されている。従って、噴射ポンプを作動させるためには、僅かなガス成分のみを有しかつ吐出された生成物の液相に対応する液体が用いられる。従って、分岐された部分液流の、噴射ポンプのためのエネルギ源としての使用による、吐出生成物の変化または汚れは生じない。容積形ポンプには、常に、吸引側に、液体成分が供給される。それ故に、容積形ポンプの十分な潤滑、冷却および密封がなされる。

本発明の改善は、分離された液相の部分容積流が、短絡管を介して、容積形ポンプの吸引側に適量配分して供給されること、従って、供給が噴射ポンプのみでなされるのではなく、好ましくは容積形ポンプのハウジング内に設けられた短絡管を介してなされ、このことにより、容積形ポンプの乾式作動の危険性が減じることを提案する。

本発明の改善は、分離が容積形ポンプ内での分離が不十分であったとき、部分液流の分岐後に、この部分液流が、気相および液相を分離するための追加のセパレータを通って吐出されることを提案する。追加のセパレータによって、気相から最も著しく分離された液相が、圧液およびエネルギ源として、噴射ポンプに供給されることが保証される。

十分に高い圧力レベル、特に、一定の圧力レベルを準備するために、容積形ポンプと噴射ポンプとの間には、吐出圧力を増大させるブースタポンプが設けられている。

本発明に係わるポンプ装置は、供給管が、容積形ポンプの圧力室を、少なくとも１つの噴射ポンプの高圧側に接続させ、噴射ポンプが、一側に、容積形ポンプの吐出方向に設けられていて、容積形ポンプに適度な一次圧力を供給することを提案する。従って、容積形ポンプの圧力側から、部分液流が、補助吐出手段として用いられる１つのまたは複数の噴射ポンプの、その高圧側へ吐出される。このことは、特に経済的な圧力増加を吸引側にもたらす。一次圧力を増大させるための能動的な構成要素であって、機械部分が圧力増加を引き起こしてなる構成要素の場合とは異なり、例えば、ダウン・ホールポンプ技術、例えばビーム・ポンプ、ＥＳＰ，ＰＣＰまたはＳＳＰの形で、噴射ポンプが極めて簡単に構成されており、可動部分を何等含まない。特に、吐出された多相混合物の時には高い研磨特性の故に、機械的な構成要素の省略は、好都合である。保守コストが僅かであるが故に、装置が、従来の技術よりも故障がなくかつ安価である。その特別な理由は、井戸の穴の領域で接近可能性が制限されており、修理が非常に労力のかかるものだからである。このことは、装置の作動の際の長い停止時間および経済的諸問題をもたらす。容積形ポンプのハウジング内に、気相および液相を分離するための分離手段が圧力室に形成されていることは好都合である。このことによって、多相混合物の気相は、液相から分離され、噴射ポンプを作動させるためには、液相のみが用いられる。

供給管の特に長い実施の形態では、容積形ポンプの密封、潤滑および冷却のために、液体の一定の循環があることを保証するためには、分離された液相を適量配分して供給するための、容積形ポンプの圧力室側から吸引側へと延びる短絡管が設けられている。

液相および気相の分離を改善するために、供給管には、追加のセパレータが設けられている。分離された気相の戻り管が、追加のセパレータから容積形ポンプの圧力管へと延びている。それ故に、気相は、残りの吐出生成物と共に、更なる加工のために吐出されることができる。

供給管には、ブースタポンプが設けられている。それ故に、分離された液相は、増大されたエネルギ蓄量を有する。

容積形ポンプがスクリューポンプとして形成されていることが好都合であることが分かった。何故ならば、スクリューポンプが、多相混合物を、特に、研磨材の多い成分および変化の激しいガス成分と共に、確実に吐出し、利用の際に複数の利点を供するからである。

組立の理由からは、噴射ポンプが、井戸の穴の中にまたは井戸の穴の際に、吸引管の端部に設けられていることは好都合である。その代わりに、噴射ポンプが、他の個所に、例えば、容積形ポンプの付近の吸引管にまたは吸引管から離隔した井戸の穴に設けられていることも可能である。

以下、図１を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１には、ポンプ装置の特別な構造が示されている。

ポンプ装置の本質は、マルチフェーズポンプとして設けられておりかつ好都合にもスクリューポンプとしても形成されている容積形ポンプ１である。吸引側には、吸引管１０が設けられており、この吸引管は井戸の穴３に通じている。井戸の穴内の吸引管１０の端部には、噴射ポンプ２が設けられている。この噴射ポンプは、噴射ポンプ２の高圧側が、容積形ポンプ１に一次圧力を加えるために、容積形ポンプ１の吸引側の方向に向けられているように、整列されている。

好ましくはジェットポンプとして形成されている噴射ポンプ２には、圧力側に容積形ポンプ１から分岐された部分液流１３が供給される。供給管７を介して、部分液流１３は噴射ポンプ２の高圧側に供給される。

前記部分液流１３は、分離された多相混合物から分岐される。容積形ポンプ内では、液相と気相の分離がなされる。所定量の液相が圧力側で容積形ポンプ１から分岐され、残りの吐出生成物が圧力管１１を通って、更なる加工へと供給される。多相混合物の気相および液相を更に分離するために、追加のセパレータ４が挿入されている。戻り管１４が追加のセパレータから圧力管１１へと延びており、不要な液相または分離された追加の気相が圧力管１１に供給される。

ブースタポンプ５が供給管７に選択的に設けられている。その目的は、噴射ポンプ２のための圧液のエネルギレベルを高めるためである。

同様に選択的に短絡管１５が設けられている。短絡管を通って、分離された液体からなる部分流が、吸引側で、容積形ポンプ１に供給される。その目的は、常に、十分な冷却および潤滑を保証するためである。短絡管１５は、容積形ポンプのハウジング内に形成されていてもよい。

ポンプ装置内での部分液流の循環によって、補助吐出手段が準備される。このために、容積形ポンプが、多相混合物を、今ある一次圧力に基づいて、より良く吐出させることができる。ガス成分の容積膨張が制限され、容積膨張から結果として生じる製造コストが回避される。可動部分を有しない噴射ポンプの簡単な構造は、製造コストを減じ、複数の機械的な構成要素の摩耗によって発生する修理による停滞時間を回避する。更に、吐出生成物と混合される、外部のエネルギ源は、圧液として、用いられない。このようなエネルギ源の使用は、吐出生成物の、後の加工の際に、妨げになることがある。更に、多くの場合、別個の圧液は用いられない。この結果、ポンプ装置の常なる使用が保証されている。

当然乍ら、容積形ポンプ１から複数の噴射ポンプ２に圧液が供給されることができる。

ポンプ装置の特別な構造を示す。

Claims (15)

1. 多相混合物、特に炭化水素を、多相混合物を吐出する容積形ポンプ（１）によって、井戸の穴から吐出させる方法において、
   部分液流（１３）が、圧力側で、主吐出流から分岐され、前記容積形ポンプ（１）の吸引側に補助吐出手段として設けられている少なくとも１つの噴射ポンプ（２）の高圧側へ吐出されることを特徴とする方法。
2. 前記噴射ポンプ（２）は、井戸の穴（３）の中にまたは井戸の穴の際に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記容積形ポンプ（１）で、気相および液相の分離が実行され、前記噴射ポンプ（２）へ流れる前記部分液流（１３）は、分離された液相から分岐されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記分離された液相の部分容積流が、短絡管（１５）を介して、前記容積形ポンプ（１）の吸引側に適量配分して供給されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記部分液流（３）の分岐後に、この部分液流は、気相および液相を分離するための追加のセパレータ（４）を通って吐出されることを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載の方法。
6. 前記容積形ポンプ（１）と前記噴射ポンプ（２）との間には、吐出圧力がブースタポンプ（５）によって増大されることを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載の方法。
7. 吸引管（１０）および圧力室を有しかつ多相混合物を吐出すための容積形ポンプ（１）を具備するポンプ装置であって、前記吸引管（１０）は特に井戸の穴に通じてなるポンプ装置において、
   供給管（７）が、前記容積形ポンプ（１）の前記圧力室を、少なくとも１つの噴射ポンプ（２）の高圧側に接続し、前記噴射ポンプ（２）は、吸引側が、前記容積形ポンプ（１）の吐出方向に設けられていることを特徴とするポンプ装置。
8. 前記噴射ポンプ（２）は、前記吸引管（１０）の、前記井戸の穴（３）への合流の領域で、前記容積形ポンプ（１）の吐出方向に設けられていることを特徴とする請求項７に記載のポンプ装置。
9. 前記容積形ポンプの前記ハウジング内で、気相および液相を分離するための複数の分離装置が前記圧力室に形成されていることを特徴とする請求項７または８に記載のポンプ装置。
10. 前記圧力室の側から前記容積形ポンプ（１）の前記吸引側へ延びる短絡管（１５）が、前記分離された液相の、適量配分しての供給をもたらすことを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１に記載のポンプ装置。
11. 前記供給管（７）には、液相および気相を分離するための追加のセパレータ（４）が設けられていることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１に記載のポンプ装置。
12. 前記追加のセパレータ（４）からは、戻り管（１４）が前記容積形ポンプ（１）の圧力管（１１）へ延びていることを特徴とする請求項１１に記載のポンプ装置。
13. 前記供給管（７）には、ブースタポンプ（５）が設けられていることを特徴とする請求項７ないし１２のいずれか１に記載のポンプ装置。
14. 前記容積形ポンプ（１）は、スクリューポンプとして形成されていることを特徴とする請求項７ないし１３のいずれか１に記載のポンプ装置。
15. 前記噴射ポンプ（２）は、前記井戸の穴（３）の中もしくは穴の際に、特に、前記吸引管（１０）の端部に設けられていることを特徴とする請求項７ないし１４のいずれか１に記載のポンプ装置。

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