Ölfördertechnik Ölfördertechnik: Dichtungslose Pumpen führen bei Polymerflutung zum Erfolg

Redakteur: Jörg Kempf

Bei der Planung einer Polymerflutungs-Anlage mit insgesamt 21 Pumpen war für Nalco FabTech vor allem die reproduzierbare Förderung mit geringen Scherkräften, schneller Ansprechbarkeit und Zuverlässigkeit der Pumpen besonders wichtig. Der Hersteller für verbesserte Ölfördertechnik (EOR – enhanced oil recovery) fand eine Alternative zu den etablierten, aber anfälligen Kolbenpumpen.

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Jede Pumpe wird individuell kontrolliert und ist so an die Bedürfnisse der jeweiligen Quelle angepasst (Bild: Wanner)
Jede Pumpe wird individuell kontrolliert und ist so an die Bedürfnisse der jeweiligen Quelle angepasst (Bild: Wanner)

Polymerfluten spielt bei der verbesserten Ölförderung eine wichtige Rolle und wird nach der regulären, primären Förderung und der Wasserflutung vorgenommen (siehe Ergänzendes zum Thema). Dabei werden organische Polymere in das Ölfeld eingebracht, um die Viskosität des Öls zu erhöhen. Dies führt zu einer besseren Förderfähigkeit und einer besseren Ablösung des Öls vom Speichergestein. Aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften, die Viskosität zu erhöhen, sind diese Polymere jedoch auch eine Herausforderung für die Pumpen.

Scherkräfte an Pumpen und Rohrleitungen sollten nicht auftreten, um Produktzersetzung zu verhindern. Auch die chemische Beständigkeit der Pumpenbauteile muss gewährleistet sein. Die Anforderungen, die Polymer-Lösungen für EOR an Pumpen stellen, schließen einige traditionelle Pumpenbauarten wie Kreisel-, Zahnrad- und Schraubenpumpen aus.

FabTech, mit Haupsitz in Casper, Wyoming/USA plant, baut und installiert weltweit individuelle Anlagen zur Öl- und Gasproduktion. Vor 2004 wurden in fast allen Polymerflutungs-Anlagen dreistufige Kolbenpumpen eingebaut. Auf der Suche nach einer ökonomisch interessanten Alternative wurde man beim Pumpenhersteller Wanner fündig: Die Anforderungen an Fördermengen und Drücke lagen im Bereich der dichtungslose Kolbenmembranpumpe Hydra-Cell (Vertrieb in Deutschland über Verder). Die Baugröße G25 realisiert Drücke bis 70 bar bei einem Fördermengenbereich von 1 bis 69 l/min.

Spezielle Bauweise verschafft Vorteile

Die dichtungslose Bauweise der Hydra-Cell-Pumpe gibt ihr einen Vorteil gegenüber anderen Verdrängerpumpen, da sie leckagefrei ist und keine beweglichen Bauteile mit dem Medium in Kontakt kommen. Der gleichmäßige, pulsationsarme Förderstrom wird durch die sich überlagernden Hübe von mehreren Membranen erzeugt, die sich in einem sehr kompakten Pumpenkopf befinden. Die Membranen trennen das Medium von den beweglichen Teilen. Die Bauweise minimiert innere Scherkräfte, was wiederum die Wärmebildung innerhalb des Systems reduziert und so dafür sorgt, dass das Medium zuverlässig und ohne Zersetzung zum Bestimmungsort gepumpt wird.

Geringe Wartungs- und Lebenszykluskosten

Die dichtungslose Bauweise wirkt sich auch auf die Wartungs- und damit auf die Lebenszykluskosten (LCC – life cycle costs) aus. Diese werden sehr gering gehalten, da eine Pumpe ohne Dichtungen auf das Verschleißteil verzichtet, welches am häufigsten zu Stillstandzeiten und Reparaturkosten führt.

Auch die geringen Scherkräfte der Hydra-Cell-Pumpen waren ausschlaggebend für die Entscheidung, diese in den Anlagen einzusetzen. Rick Binks, Geschäftsführer bei FabTech, gibt zu: „Wir mussten eine Pumpe einsetzen, die in der Lage war, eine viskose Lösung mit 800 ppm hochmolekularen Polymeren und bis zu 350 ppm Natriumkarbonat (Na2CO3) zu fördern. Daher haben wir mit der Hydra-Cell zunächst Zersetzungs-Tests im Labor vorgenommen, bevor wir diesen Ansatz weiter verfolgt haben.“

Die Fördermenge und den Druck der Pumpe zu kontrollieren, war keine Schwierigkeit, der Durchfluss ist direkt proportional zur Geschwindigkeit und unabhängig vom Systemdruck. Ein einfaches System mit Frequenzumrichter sorgt für eine zuverlässige Kontrolle des Förderstroms mit kurzen Reaktionszeiten auf etwaige Änderungen.

Nach dem erfolgreichen Einsatz der Pumpen in der Anlage – sechs Jahre später laufen sie immer noch 24 Stunden am Tag, und zusätzliche Pumpen wurden beim Ausbau der Anlage installiert – wurden weitere Hydra-Cell an den Standorten Oklahoma und Kanada eingesetzt.

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