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Auswirkungen von Lösungs- und Entgasungsvorgängen auf Multiphasenfördersysteme

 

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Tillmann Groth          

 

Der anhaltende und prognostizierte Verbrauch von Erdöl- und Erdgas erfordert die Verbesserung bestehender Fördereinrichtungen. Dies ist mit dem Umgehen der Phasenseparation unmittelbar am Kopf der Fördersonde möglich, wenn die geförderten mehrphasigen Gemische von der Quelle zur Weiterverarbeitungsanlage transportiert werden. Mehrphasenpumpen leisten dies Onshore bei steigender Nachfrage. Um diese Nachfrage auch für Offshoregebiete befriedigen zu können, muss der Einsatzbereich der einsetzbaren Pumpen diesbezüglich erweitert werden.

Bild1: Fließbild der Versuchsanlage

Ziel des Projektes ist, den Einfluss auf das Förderverhalten einer Mehrphasenpumpe zu untersuchen, der sich aus der Gestaltung und dem Betriebsbereich des Leitungssystems zwischen Lagerstättte und nachgeschalteten Anlagen ergibt. An der in diesem Projekt betriebenen Anlage werden verschiedene Konfigurationen von Pumpen und Instrumenten sowie ihr Einfluss auf die Fördercharakteristik untersucht. Es wird ein Kohlenstoffdioxid-Öl-Gemisch mittels einer Mehrphasenpumpe gefördert. Um die Entgasungs- und Lösungsvorgänge im Zu- und Ablauf der Pumpe untersuchen zu können, wird die flüssige Phase mit Gas gesättigt. Druckverluste führen zu Entgasungsvorgängen und verändern somit die Phasenanteile und Strömungsformen in der Pumpe sowie in den angeschlossenen Rohrleitungen.

Durch entsprechende Steuerung der Anlage werden verschiedene Gasgehalte, Druckniveaus und Fördermengen eingestellt. Um die Strömungsformen untersuchen zu können, die sich bei vertikaler Förderung in einem Bohrloch einstellen, werden im Zulauf der Pumpe mit einer Apparatur gezielt instationäre Strömungsformen herbeigeführt. Der Druckabfall wird beim Durchströmen einer mit Schüttgut gefüllten Kolonne erzeugt. Die relevanten Messgrößen werden mit verschiedenen Messtechniken aufgenommen und verarbeitet.

Das Forschungsvorhaben ist Teil des Verbundprojektes - „Mehrphasentechnologie-deutsch-russische Kooperation – Nachhaltige Gewinnung und Transport von Kohlenwasserstoffen mit Multiphasentechnologie in Offshore- und entlegenen Onshoregebieten“. Es wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im Rahmen des Programms „Schifffahrt und Meerestechnik für das 21. Jahrhundert“ gefördert. Die Arbeiten werden in Zusammenarbeit mit Fa. Bornemann durchgeführt.