帶有分離器的多相泵,其中過程流體潤滑和冷卻該泵的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于栗送包含碳氫化合物的多相混合物的多相栗。
【背景技術】
[0002]化石燃料不以純凈形式存在于油田或氣田中，而是作為包含液體組分、氣體組分和可能還有的固體組分的多相混合物存在。利用栗從油田或氣田栗送原油、天然氣和化學品的多相混合物，并將其向前運輸；并且該多相混合物還可能存在有海水和不固定份額的沙。在化石燃料的這樣的輸送時，使用多相栗，其能夠栗送氣-液混合物，并且所述氣-液混合物還可能包含例如沙這樣的固體組分。這樣的多相栗被設計成能夠長距離并且還豎直地輸送被輸送產(chǎn)品的高壓栗。這尤其適用于從水下場所輸送原材料的水下栗。
[0003]尤其是在利用難以訪問的栗的情況下，例如位于海床上的栗，如果冷卻和潤滑能在低維護的情況下并且在幾乎沒有外部回路(例如，用于潤滑劑)的情況下發(fā)生，這將是很有利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種多相栗，其采用盡可能少的特殊操作介質(zhì)回路來進行管理。
[0005]該目的通過最初命名種類的多相栗滿足，其根據(jù)本發(fā)明具有分離系統(tǒng)，所述分離系統(tǒng)具有用于將多相混合物的至少一些至少部分地分離成多種相富集組分的第一分離級。單獨的相富集組分，尤其是液體富集的液體組分和/或氣體富集的氣體組分，能用于多相栗中的特殊操作工作，例如栗單元和/或馬達單元的潤滑和/或冷卻。
[0006]在有利的實施例中，多相栗包括用于將液體富集的液體組分作為潤滑劑供應至待潤滑的栗單元的供應系統(tǒng)。以這樣的方式，能免除外部潤滑劑的潤滑劑容器和潤滑劑回路。另外，能免除用于在栗的高壓側(cè)和在低壓側(cè)分隔潤滑劑與栗送產(chǎn)品的密封。
[0007]待潤滑的栗元件能夠是多相栗的馬達單元和/或栗單元的軸承。栗元件尤其地僅由液體富集的液體組分潤滑。液體富集的液體組分是包含碳氫化合物并且其液體份額比多相混合物的液體份額高的液體組分。液體份額按重量計算尤其地高于98%，其中，液體的體積份額超過70%是有利的。
[0008]分離系統(tǒng)用于將液體富集的液體組分與多相混合物分離，尤其還用于將氣體富集的氣體組分與多相混合物分離，并且進一步尤其用于將諸如沙的固體組分與多相混合物分離，使得液體富集的液體組分至少大致從固體釋放。具有大于100 μπι的顆粒尺寸的、且按重量計算高達1%、尤其按重量計算高達0.2%的固體份額在這方面仍然是相容的，并且能由大致沒有固體的表示所涵蓋。
[0009]多相栗適宜地是用于以至少10巴的壓差栗送多相混合物的高壓栗。例如，多相栗是尤其設置成用于在水面下使用、尤其在水面下下至100m、下至500m或甚至下至超過1，OOOm的深度處使用的水下栗、頂側(cè)栗(top-side pump)或另外的栗。該栗能夠是準備用于原油的栗送的抽油栗。在這方面，多相混合物適宜地包含作為包含碳氫化合物的部分的石油或原油。此外，多相混合物還能包含甲烷、天然氣或另外的氣態(tài)燃料。
[0010]分離系統(tǒng)包括在多相栗的產(chǎn)品入口與產(chǎn)品出口之間的分支，用于分離多相混合物的一部分。分支能位于栗路徑之前或之后，其能連接至栗的高壓區(qū)域或連接至栗的低壓區(qū)域。尤其是采用在高壓范圍內(nèi)的布置，分支能夠是栗送產(chǎn)品的、也就是說多相混合物的一部分能擠壓穿過的部分可透的密封。為了允許分離組分(尤其是固體組分和/或氣體組分)的進入產(chǎn)品入口與產(chǎn)品出口之間的產(chǎn)品通道中的回流，如果分離系統(tǒng)連接至栗的低壓側(cè)，使得能在那里引入被引出的組分，這將是有利的。
[0011]采用本發(fā)明的有利的實施例，分離系統(tǒng)具有除第一分離級之外的第二分離級，用于將液體富集的液體組分分離成更加高度富集的液體組分和氣體富集的氣體組分。分離級的另一功能是防止或至少抑制液體組分與氣體組分的混合。因此能產(chǎn)生更加液體純凈的液體組分用于更加有效的潤滑過程。
[0012]第一分離級有利地設置成將固體部分至少大致完全地與液體富集的液體組分分離。氣體部分不必徹底地與液體富集的液體組分分離。液體富集的液體組分能在第二分離級中被分離成更加高度富集的液體組分和氣體富集的氣體組分，并且能單獨地使用一種或兩種組分。液體富集的液體組分從而能用于潤滑和/或冷卻栗元件，例如栗單元或馬達單元的一個或多個軸承。
[0013]在本發(fā)明的特別有利的實施例中，氣體富集的氣體組分同樣例如用于冷卻栗單元或馬達單元的元件。以這樣的方式，液體組分與氣體組分能以促進操作的方式用于多相栗，使得能減少用于潤滑和/或冷卻多相栗的元件的努力。
[0014]分離系統(tǒng)的第二分離級有利地在供應系統(tǒng)中布置在栗元件的上游。液體組分因此能從第一分離級經(jīng)由第二分離級被引導至栗元件。在第一分離級中被分開的氣體組分和/或固體組分適宜地不到達第二分離級，使得能在第二分離級產(chǎn)生更加高度富集的液體組分。第二分離級有利地直接布置在待潤滑的栗元件處，例如布置在待潤滑的多相栗的栗單元和馬達單元的軸承處。
[0015]如果第二分離級具有帶旋轉(zhuǎn)離心元件的離心機，所述離心機具有向內(nèi)設置的氣體通道和向外設置的液體通道，則能在所述第二分離級內(nèi)實現(xiàn)可靠的分離。液體由于較高的慣性質(zhì)量，所以比氣體被更加向外地離心推壓，使得氣體部分與液體部分分離。
[0016]離心機的液體通道有利地引導通過用于支撐離心元件的軸承。軸承的冷卻和/或潤滑因此能以非常緊湊的方式與第二分離級中的分離相關聯(lián)，使得能實現(xiàn)緊湊、簡單并且可靠的潤滑和/或冷卻以及分離。
[0017]多相栗的中心軸有利地由離心元件支撐。離心元件通過栗軸一起旋轉(zhuǎn)，由此，能特別簡單地實現(xiàn)離心驅(qū)動。離心分離因此能以簡單且緊湊的方式與軸支撐相關聯(lián)。
[0018]本發(fā)明的另一有利方面提出的是，供應系統(tǒng)具有冷卻單元，尤其是在液體富集的液體組分的回路中具有冷卻單元。液體組分能被冷卻并能用于冷卻栗元件。冷卻單元被有利地布置在第一與第二分離級之間。在第一分離級中獲得的液體富集的液體組分能被冷卻，并能以被冷卻的形式引導至待潤滑和/或冷卻的栗元件。這具有的優(yōu)點是，不僅液體富集的液體組分中的液體、而且保持在液體組分中的氣體部分被冷卻，并因此能用于冷卻目的。如果氣體部分與液體部分在第二分尚級中分尚，貝lJ兩種組分能相應地在它們特別有利的部位處被使用。在這方面，通常的情況是，由于從第一分離級開始通過全栗殼體使氣體上升，所以出現(xiàn)了氣流，使得這樣的氣體也是可用的。
[0019]栗元件能由液體組分冷卻或由氣體組分冷卻。盡管液體組分具有較高的冷卻功率的優(yōu)點，但氣體組分提供較低的與冷卻相關聯(lián)的摩擦。從而有利的是，當液體冷卻產(chǎn)生不想要的摩擦并因此不利時，將氣體組分用于冷卻。如果多相栗具有從分離系統(tǒng)的氣體出口到發(fā)熱的栗元件的氣體供應，那么在這方面將是有利的。氣體出口有利地是分離系統(tǒng)的第二分離級的一部分，這帶來的優(yōu)點是，在第一分離級中分離的氣體組分能用于將固體部分運走。
[0020]在本發(fā)明的一個方面中，氣體出口是用于將液體富集的液體組分分離成更加高度富集的液體組分和氣體富集的氣體組分的第二分離級的出口。如果氣體組分，尤其是從第二分離級發(fā)出的氣體組分，用于冷卻栗元件，那么將是更加有利的。為此，氣體組分適宜地預先流過冷卻單元，例如，與液體組分的液體部分一起。
[0021]多相栗具有以用于栗送的馬達單元的形式的栗馬達。馬達單元適宜地包括設置在外的定子和設置在內(nèi)的轉(zhuǎn)子，其中，設置在外的定子能由冷卻劑(例如由介電流體)冷卻，使得能存在單獨的冷卻回路。然而，由于到轉(zhuǎn)子的流體連接非常復雜和/或昂貴，所以轉(zhuǎn)子的冷卻是困難的。氣體冷卻對此是適宜的。
[0022]如果多相栗下述冷卻氣體路徑，則能實現(xiàn)這樣的氣體冷卻，所述冷卻氣體路徑從分離系統(tǒng)的氣體出口起，將氣體富集的氣體組分引導通過栗馬達，以冷卻栗馬達。氣體部分從而能從第一或第二分離級被引導至栗馬達，并且能在那里冷卻所述栗馬達。初始在第二分離級中分離并尤其地已預先經(jīng)過冷卻單元的氣體部分被適宜地引導通過栗馬達，用于所述栗馬達的冷卻。氣體富集的氣體組分從而例如能在栗馬達的轉(zhuǎn)子與定子之間被引導，并因此能穿過轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙。由于轉(zhuǎn)子適宜地具有將設置在外的介電冷卻液體與設置在內(nèi)的轉(zhuǎn)子屏蔽開的罐(所謂的密封馬達就是這樣的一個例子)，所以轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙可能非常窄，也就是說配置有小的容積，使得氣體沿著全轉(zhuǎn)子以強制方式被引導，并且使有效的冷卻變成可能。
[0023]在第二分離級中的多相混合物或液體富集的液體組分的分離時，幾乎不能防止兩種分離的組分通過分離被稍微加熱。如果多相栗具有包含冷卻單元的用于分離系統(tǒng)的氣體富集的氣體組分的氣體回路，那么在這方面將