專利名稱：用于輸送多相混合物的方法和泵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于借助一個擠壓泵輸送多相混合物、尤其是來自一個鉆孔的碳氫化合物的方法，該多相混合物通過該擠壓泵來抽吸，以及涉及一種泵裝置，它具有一個用于輸送多相混合物的、具有一個抽吸管及一個壓力室的擠壓泵，其中，抽吸管尤其通到一個鉆孔中。
借助安裝在表面上、通常在鉆孔附近的多相泵來輸送碳氫化合物是一種經(jīng)濟的、運行足夠可靠的和功能正常的輸送弱礦源及提高脫油率的技術(shù)。多相泵本身是公知的，例如已由EP 0 699 276 A1所公知，其全部內(nèi)容被涉及并且其公開內(nèi)容被接收在本申請中。典型地，對于碳氫化合物的輸送、例如石油及天然氣的輸送，在地表礦道(Sonnenkopf)處的壓力約下降到2-5巴，較小的礦道壓力通常由于氣體部分的體積膨脹及由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)費用增高是很不經(jīng)濟的。
從該現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種方法及一種泵裝置，借助它們可改善多相混合物的輸送并且同時限制泵裝置所需的結(jié)構(gòu)費用。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)這樣解決在壓力側(cè)由主輸送流分支出一個液體分流并且將該液體分流導(dǎo)送給至少一個噴射泵的高壓側(cè)，該噴射泵作為輔助輸送裝置被設(shè)置在擠壓泵的抽吸側(cè)；或者，一個供給管道將擠壓泵的壓力室與至少一個噴射泵的高壓側(cè)相連接并且該噴射泵擠壓泵的輸送方向上被設(shè)置在吸入側(cè)。
為驅(qū)動噴射泵所使用的壓力液體在噴射泵與尤其是以多相泵構(gòu)成的擠壓泵之間循環(huán)，不會出現(xiàn)輸送混合物的殘余污染。此外可保證噴射泵的能量供給，無需提供外部能源、尤其是液壓能源。
通過噴射泵的適當(dāng)設(shè)計達到對擠壓泵供給中等的、例如為2巴的預(yù)壓力，以致可改善多相混合物的輸送并同時限制氣體的自由體積。由此可減小擠壓泵的結(jié)構(gòu)費用，這就總體使成本下降。
如果從一個碳氫化合物礦源輸送多相混合物，為了使碳氫化合物的抽吸變得容易，有利的是，該噴射泵被設(shè)置在鉆孔內(nèi)或鉆孔上?？商鎿Q的是，噴射泵被設(shè)置在抽吸管內(nèi)部。
多相混合物的特征是其組成成分的多變性，其中涉及可能以多相存在的多組分混合物。組分可從幾乎100％的液相到幾乎100％的氣相變化，其中，在一種多相混合物中也可能出現(xiàn)大份額的固體。為了實現(xiàn)擠壓泵的足夠冷卻及密封，規(guī)定在擠壓泵中進行氣相與液相的分離并且由分離出的液相中分支出通向噴射泵的液體分流。因此，為了噴射泵的運行使用了一種液體，該液體僅具有很小的氣體成分并且相應(yīng)于被輸送產(chǎn)物的液相。因而，通過使用分支出的液體分流來作為噴射泵的能量載體，不會發(fā)生輸送產(chǎn)物的改變或污染，對擠壓泵持續(xù)地在抽吸側(cè)提供液體成分，使得可發(fā)生擠壓泵的足夠的潤滑、冷卻及密封。
本發(fā)明的一個進一步構(gòu)型在于，分離出的液相的體積分流通過一個短路管道被配量地輸送給擠壓泵的抽吸側(cè)，即該輸入不僅通過噴射泵來進行，而且通過一個優(yōu)選設(shè)置在擠壓泵殼體內(nèi)部的短路管道來進行，由此減小了擠壓泵干運行的危險。
本發(fā)明的一個進一步構(gòu)型在于，如果在擠壓泵中的分離不充分，在分支出液體分流后，該液體分流通過一個用于分離氣相與液相的附加分離器被導(dǎo)送。通過該附加分離器可保證，很大程度上脫離氣相的液相作為壓力液體和能量載體被輸入給噴射泵。
為了提供足夠高的壓力水平、尤其是恒定的壓力水平，在擠壓泵與噴射泵之間設(shè)置一個增壓泵，通過它來提高輸送壓力。
根據(jù)本發(fā)明的泵裝置規(guī)定，一個供給管道將擠壓泵的壓力室與至少一個噴射泵的高壓側(cè)相連接，其中，噴射泵被設(shè)置在擠壓泵的輸送方向上的吸入側(cè)，以便對擠壓泵供給一個中等的預(yù)壓力。一個液體分流從擠壓泵的壓力側(cè)引導(dǎo)到一個或多個噴射泵的高壓側(cè)，這些噴射泵被用作輔助輸送裝置，這就在抽吸側(cè)導(dǎo)致特別經(jīng)濟的壓力增高。在使用活動的部件來提高預(yù)壓力時，機械部件引起壓力增高，例如以井下泵技術(shù)的構(gòu)型，如束流泵、ESP、PCP或SSP，與使用活動部件不同，噴射泵的結(jié)構(gòu)極其簡單并且不具有運動部件。尤其是由于被輸送的多相混合物有時高的磨損特性，放棄機械部件是有利的。由于維護費用小，該裝置更可靠及成本更合適，尤其是因為在鉆孔區(qū)域中可接近性受到限制并且修理很費事。這導(dǎo)致長的停機時間及裝置運行中的經(jīng)濟問題。有利的是，在擠壓泵殼體內(nèi)部在壓力室中構(gòu)成用于分離氣相與液相的分離裝置，由此使多相混合物的氣相與液相分離并且僅使用液相來驅(qū)動噴射泵。
為了保證在供給管道特別長的構(gòu)型時存在一定的液體循環(huán)來用于擠壓泵的密封、潤滑及冷卻，設(shè)置了一個從擠壓泵的壓力室側(cè)通向抽吸側(cè)的短路管道，用于配量地輸送分離出的液相。
為了改善液相與氣相的分離，在供給管道中設(shè)置了一個附加分離器，一個已分離的氣相的回流管道從該附加分離器引向擠壓泵的壓力管道，以致可使氣相與其余的輸送產(chǎn)物一起輸出，用于進一步處理。
在供給管道中設(shè)置了一個增壓泵，由此使分離出的液相具有增高的含能量。
被證實有利的是擠壓泵被構(gòu)成為一個螺桿泵，因為螺桿泵能可靠地輸送多相混合物、尤其是具有高份額磨蝕物質(zhì)及強變化的氣體份額的多相混合物，并且在可支配性方面具有優(yōu)點。
出于安裝的原因有利的是，噴射泵被設(shè)置在鉆孔內(nèi)或該鉆孔的旁邊、在抽吸管的端部上，也可替換的是，將噴射泵設(shè)置在其它地方，例如在抽吸管中在擠壓泵附近或者在一個鉆孔中遠離抽吸管。
以下借助一個附圖
來說明本發(fā)明的實施例，在該附圖中表示出一個泵裝置的結(jié)構(gòu)原理。
該泵裝置的核心是一個擠壓泵1，該泵被設(shè)置為多相泵并有利地被構(gòu)造成螺桿泵。在抽吸側(cè)安置了一個抽吸管10，該抽吸管通到一個鉆孔3中。在該鉆孔內(nèi)部，在抽吸管10的端部上安置了一個噴射泵2，該噴射泵被這樣定向，即噴射泵2的高壓側(cè)指向擠壓泵1的抽吸側(cè)方向，以便對擠壓泵1加載一個預(yù)壓力。
噴射泵2最好被構(gòu)成為射流泵，它通過一個液體分流13來被供給液體，該液體分流從擠壓泵1在壓力側(cè)分支出。該液體分流13通過一個供給管道7被輸送給噴射泵2的高壓側(cè)。
液體分流13由一個已分離的多相混合物中分支出，其中在擠壓泵內(nèi)部發(fā)生液相與氣相的分離。一個預(yù)定量的液相從擠壓泵1在壓力側(cè)分支出，其余的輸送產(chǎn)物通過一個壓力管道11輸送出去供進一步處理。為了進一步分離該多相混合物的氣相和液相，中間連接了一個附加分離器4，一個回流管道14從該附加分離器引向壓力管道11，其中，將不需要的液相或附加分離出的氣相輸入到壓力管道11。
在供給管道7中可選擇地設(shè)置一個增壓泵5，以便提高用于噴射泵2的壓力液體的能量水平。
同樣可選擇地設(shè)置一個短路管道15，一個來自己分離液體的分流通過該短路管道輸入到擠壓泵1的抽吸側(cè)，以便始終保證足夠的冷卻及潤滑。短路管道15也可被構(gòu)成在擠壓泵殼體的內(nèi)部。
通過一個液體分流在泵裝置內(nèi)部循環(huán)，提供了一個輔助輸送裝置，使得擠壓泵基于所存在的預(yù)壓力可更好地輸出多相混合物，其中，限制了氣體部分的體積膨脹并且避免了由此引起的結(jié)構(gòu)費用增高。無運動部件的噴射泵的簡單結(jié)構(gòu)降低了結(jié)構(gòu)費用并且避免了由于因機械部件磨損引起的修理所造成的停機時間。此外，不使用與輸送產(chǎn)物相混合的外部能量載體作為壓力液體，這種混合在輸送產(chǎn)物的后續(xù)處理中是不利的。另外，在很多情況下沒有已分離的壓力液體可供使用，以致可保證該泵裝置的持續(xù)可使用性。
當(dāng)然，可由一個擠壓泵1對多個噴射泵2供給液體。
權(quán)利要求
1.用于借助一個擠壓泵(1)輸送多相混合物、尤其是輸送來自一個鉆孔的碳氫化合物的方法，多相混合物通過該擠壓泵被抽吸，其特征在于一個液體分流(13)在壓力側(cè)從主輸送流分支出并且被導(dǎo)送給至少一個噴射泵(2)的高壓側(cè)，該噴射泵作為輔助輸送裝置安置在擠壓泵(1)的抽吸側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于該噴射泵(2)安置在該鉆孔(3)內(nèi)或該鉆孔(3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于在擠壓泵(1)內(nèi)進行氣相與液相的分離并且通向噴射泵(2)的液體分流(13)由分離出的液相中分支出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于分離出的液相的一個體積分流經(jīng)過短路管道(15)被配量地輸送給擠壓泵(1)的抽吸側(cè)。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的方法，其特征在于在分支出液體分流(13)后，該液體分流通過一個用于分離氣相和液相的附加分離器(4)被導(dǎo)送。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的方法，其特征在于在擠壓泵(1)與噴射泵(2)之間通過一個增壓泵(5)來增高輸送壓力。
7.泵裝置，具有一個用于輸送多相混合物的、具有一個抽吸管(10)和一個壓力室的擠壓泵(1)，其中，抽吸管(10)尤其通到一個鉆孔中，其特征在于一個供給管道(7)將擠壓泵(1)的壓力室與至少一個噴射泵(2)的高壓側(cè)相連接并且該噴射泵(2)在擠壓泵(1)的輸送方向上安置在抽吸側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的泵裝置，其特征在于噴射泵(2)在擠壓泵(1)的輸送方向上被設(shè)置在抽吸管(10)通入鉆孔(3)的通入?yún)^(qū)域中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的泵裝置，其特征在于在擠壓泵殼體內(nèi)部在壓力室內(nèi)構(gòu)成用于分離氣相與液相的分離裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中一項的泵裝置，其特征在于一個短路管道(15)從擠壓泵(1)的壓力室側(cè)通向抽吸側(cè)，用于配量地輸送分離出的液相。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中一項的泵裝置，其特征在于在供給管道(7)中設(shè)置了一個用于分離液相與氣相的附加分離器(4)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的泵裝置，其特征在于一個回流管道(14)從附加分離器(4)引向擠壓泵(1)的壓力管道(11)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中一項的泵裝置，其特征在于在供給管道(7)中設(shè)置了一個增壓泵(5)。
14.根據(jù)權(quán)利要求7至13中一項的泵裝置，其特征在于擠壓泵(1)被構(gòu)成為一個螺桿泵。
15.根據(jù)權(quán)利要求7至14中一項的泵裝置，其特征在于噴射泵(2)被設(shè)置在鉆孔(3)內(nèi)或該鉆孔上，尤其是被設(shè)置在抽吸管(10)的端部。
全文摘要
本發(fā)明的任務(wù)是，改善多相混合物、尤其是來自鉆孔的碳氫化合物的輸送并限制自由氣體體積。根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)的解決方案是一個液體分流(13)在壓力側(cè)從主輸送流分支出并且被導(dǎo)送給至少一個噴射泵(2)的高壓側(cè)，該噴射泵作為輔助輸送裝置安置在擠壓泵(1)的抽吸側(cè)。該泵裝置設(shè)置一個供給管道(7)，它將擠壓泵(1)的壓力室與至少一個噴射泵(2)的高壓側(cè)相連接，其中，該噴射泵(2)在擠壓泵(1)的輸送方向上安置在抽吸側(cè)。
文檔編號F04C2/00GK1867753SQ200480029871
公開日2006年11月22日 申請日期2004年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月27日
發(fā)明者延斯-烏韋·布蘭特, 格哈德·羅爾芬格, 迪特里?！っ桌?林克 申請人:約翰·海因里?！げ▋?nèi)曼有限公司