Untersuchung des Förderprozesses von Gas-Flüssigkeitsgemischen in Schraubenspindelpumpen (PDF)

Die Förderung mehrphasiger Gemische aus Öl, Gas und wässrigen Salzlösungen gewinnt insbesondere in Subsea-Anwendungen zunehmend an Bedeutung. Hierzu werden Schraubenspindelpumpen in unmittelbarer Nähe der Fördersonden installiert, um die Gemische in einer Leitung über große Distanzen zu transportieren. Separations-anlagen werden somit in unmittelbarer Nähe der Quelle nicht benötigt. Die Entwicklung und konstruktive Gestaltung dieser Pumpen führt zu sehr großen Aggregaten, durch die Gemische mit sehr hohen Gasphasenanteile gefördert werden.
Um den störungsfreien Betrieb der Pumpen zu gewährleisten, wird im Rahmen der vorliegenden Forschungsarbeit ein Berechnungsverfahren erstellt, welches auf Massen- und Energiebilanzen basiert, um die Druck- und Temperaturänderungen im Gemisch sowie den sich einstellenden Förderstrom und die erforderliche Antriebsleistung vorherzusagen. Die verschiedenen Strömungsformen innerhalb der Pumpe werden visualisiert und im Berechnungsmodell berücksichtigt. Darüber hinaus werden die Strömungsformen innerhalb der Pumpe auf numerischem Wege vorhergesagt. Eine Bewertung der berechneten Ergebnisse wird durch die Messung des Druckprofils, des Förderstroms und der Wellenleistung ermöglicht. Anhand der berechneten und experimentellen Ergebnisse wird der Einfluss des Gasphasenanteils im Gemisch, der Schraubendrehzahl, der Druckdifferenz sowie der Schraubenbauart auf das Förderver-halten vorhergesagt.