BRPI0808047B1 - sistema de bomba e método para o bombeamento de misturas de múltiplas fases e unidade de bombeamento - Google Patents

sistema de bomba e método para o bombeamento de misturas de múltiplas fases e unidade de bombeamento Download PDF

Info

Publication number
BRPI0808047B1
BRPI0808047B1 BRPI0808047A BRPI0808047A BRPI0808047B1 BR PI0808047 B1 BRPI0808047 B1 BR PI0808047B1 BR PI0808047 A BRPI0808047 A BR PI0808047A BR PI0808047 A BRPI0808047 A BR PI0808047A BR PI0808047 B1 BRPI0808047 B1 BR PI0808047B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
pumping
separator
phase
stages
pumping apparatus
Prior art date
Application number
BRPI0808047A
Other languages
English (en)
Inventor
Gülich Dr Johann
Original Assignee
Sulzer Management Ag
Sulzer Pumpen Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sulzer Management Ag, Sulzer Pumpen Ag filed Critical Sulzer Management Ag
Publication of BRPI0808047A2 publication Critical patent/BRPI0808047A2/pt
Publication of BRPI0808047B1 publication Critical patent/BRPI0808047B1/pt

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D31/00—Pumping liquids and elastic fluids at the same time
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S415/00—Rotary kinetic fluid motors or pumps
    • Y10S415/901—Drilled well-type pump

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

"sistema de bomba e método para o bombeamento de misturas de múltiplas fases". a presente invenção refere-se a um sistema de bomba ( 1) para o bombeamento de misturas de múltiplas fases o qual inclui um aparelho de bombeamento (3) para misturas de múltiplas fases com, pelo menos, uma fase líquida e pelo menos uma fase gasosa. o aparelho de bombeamento (3) contém um ou mais estágios de compressão axial com um respectivo impulsor axial, cada, e um ou mais estágios de bombeamento com um res- pectivo impulsor radial, cada, que são dispostos juntando o estágio ou estágios de compressão axial, em que o sistema de bomba (1) inclui adicionalmente um separador (2) no lado de entrada do aparelho de bombeamento (3) para separar uma parte da fase gasosa e em que o aparelho de bombeamento (3) é configurado para alturas de recalque maiores do que 50 m .

Description

A invenção refere-se a um sistema de bomba para o bombeamento de misturas de múltiplas fases, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1, e a um método para o bombeamento de misturas de múltiplas fases de acordo com o preâmbulo da reivindicação 7, bem como também a uma unidade de bombeamento usando um tal sistema de bomba.
No bombeamento de misturas de múltiplas fases como óleo cru, que contém também gás natural e frequentemente também água e partes sólidas, tais como areia em adição ao óleo, acontece o problema de que a eficiência do aparelho de bomba usado cai, enquanto a parte de gás na mistura de múltiplas fases se eleva. O uso de aparelho de bombeamento com impulsores radiais já não é, por exemplo, mais possível ou econômico em baixas densidades de gás desde uma relação volumétrica de gás/líquido de mais do que 3 a 5%. Em unidades convencionais de bombeamento, com uma parte de gás mais alta, a fase gasosa das misturas de múltiplas fases é então separada da fase líquida em um separador e as duas fases são bombeadas separadamente, com bombas radiais sendo usadas para o bombeamento da fase líquida. A desvantagem de tais sistemas de bombeamento inclui o fato de que o separador usado neles para a separação de fase tem um volume comparativamente grande.
Para aplicações onde não está disponível muito espaço, é então usada uma bomba de múltiplas fases para o bombeamento da parte líquida depois do separador, o que permite ser usado um separador com um volume menor, já que a bomba de múltiplas fases é capaz de bombear misturas de múltiplas fases com uma relação volumétrica de gás/líquido de mais de 5%. O uso de bombas de múltiplas fases, porém, tem a desvantagem de que a altura de recalque que pode ser gerada com elas é restrita a um máximo de 1000 m.
Para aplicações onde não está disponível muito espaço e, opcionalmente, é requerida uma altura de recalque maior, foram desenvolvidos
Petição 870190044005, de 10/05/2019, pág. 6/13 aparelhos especiais de bombeamento para misturas de múltiplas fases que, além disso, contém pelo menos um estágio de compressão axial no lado de entrada para reduzir a relação volumétrica de gás/líquido das misturas de múltiplas fases a serem bombeadas tanto que, subsequentemente, podem ser usados estágios de bomba convencionais com impulsores radiais. Um eixo comum é normalmente provido para o estágio de compressão axial e os estágios de bombeamento radial. Um aparelho de bombeamento para misturas de múltiplas fases é descrito no documento US 5.961.282 que inclui pelo menos um estágio de bombeamento axial e pelo menos um estágio de bombeamento radial, o qual é disposto juntando o estágio de bombeamento axial. De acordo com o documento US 5.961.282, o aparelho de bombeamento descrito é capaz de bombear misturas de múltiplas fases com qualquer relação volumétrica de gás/líquido desejada, com uma relação volumétrica de gás/líquido de pelo menos 40% sendo mencionada em um exemplo. De acordo com estudos do requerente, o aparelho de bombeamento descrito para misturas de múltiplas fases na US 5,961,282 é, em particular, nãoeconômico em relações de gás/líquido do que, por exemplo, 40% e mais altas, e não é ideal do ponto de vista de confiabilidade, já que um número maior de estágios de bombeamento axial são é requerido em relações de gás/líquido mais alta, o que torna o aparelho de bombeamento mais caro, e/ou são requeridas velocidades mais altas do que 5.000 revoluções por minuto, o que aumenta o esforço e/ou despesa para armazenamento e lubrificação e tem um efeito negativo na confiabilidade.
É o objetivo da invenção prover um método para o bombeamento de misturas de múltiplas fases como também um sistema de bombeamento e uma unidade de bombeamento para misturas de múltiplas fases incluindo um tal sistema de bombeamento que é adequado para uma relação volumétrica de gás/líquido maior do que 20% ou maior do que 40% ou maior do que 60%, e que permite um projeto comparativamente compacto e que economiza espaço e alturas de recalque de 50 m a 2000 m e maior na dependência no número de estágios de bombeamento.
Este objetivo é satisfeito, de acordo com a invenção, pelo siste3 ma de bomba definido na reivindicação 1 e pelo método definido na reivindicação 7, como também pela unidade de bombeamento definida na reivindicação 12.
O sistema de bomba, de acordo com a invenção, para o bombeamento de misturas de múltiplas fases inclui um aparelho de bombeamento para misturas de múltiplas fases com, pelo menos, uma fase líquida e pelo menos uma fase gasosa. O aparelho de bombeamento contém um ou mais estágios de compressão axial com um respectivo impulsor axial ou semiaxial cada e um ou mais estágios de bombeamento com um respectivo impulsor radial cada que são dispostos juntando o estágio ou estágios de compressão axial, em que o sistema de bombeamento inclui adicionalmente um separador no lado de entrada do aparelho de bombeamento para separar a fase gasosa, ou uma parte da mesma, e em que o aparelho de bombeamento é configurado para alturas de recalque maiores do que 50 m. Em uma aplicação típica, o aparelho de bombeamento é configurado para bombear uma mistura de múltiplas fases com uma relação volumétrica de gás/líquido de até 20% ou até 30%. Em uma variante de modalidade vantajosa, o impulsor em um ou mais, ou todos, os estágios de compressão axial é provido com palhetas feitas na forma helicoidal-axial. Em uma variante de modalidade adicional vantajosa, o aparelho de bombeamento para mistura de múltiplas fases contém um a seis estágios de compressão axial, em particular, dois a quatro estágios de compressão axial.
Em uma modalidade vantajosa, o aparelho de bombeamento para as misturas de múltiplas fases tem uma taxa de fluxo nominal de Qmax θ o separador tem um volume de um máximo de V = 60s . Qmax ou de um máximo de V = 20s . Qmax.
Em uma modalidade vantajosa adicional, é provida uma linha de retorno no lado de saída do aparelho de bombeamento para misturas de múltiplas fases para retornar a mistura de múltiplas fases ao separador.
Em uma modalidade vantajosa adicional, o sistema de bomba inclui uma unidade de controle para controlar a velocidade do aparelho de bombeamento para misturas de múltiplas fases, com, pelo menos, um sensor de nível de enchimento sendo provido no separador, que é conectado à unidade de controle para regular o nível de enchimento da fase ou fases líquidas no separador, variando a velocidade do aparelho de bombeamento.
No método de acordo com a invenção de bombear misturas de múltiplas fases com, pelo menos, uma fase líquida e pelo menos uma fase gasosa, uma mistura de múltiplas fases é bombeada por meio de um aparelho de bombeamento que contém um ou mais estágios de compressão axial com um respectivo impulsor axial ou de semiaxial cada e um ou mais estágios de bombeamento com um respectivo impulsor radial cada que são dispostos juntando o estágio ou estágios de compressão axial. Adicionalmente, uma parte da fase gasosa é separada da fase líquida em um separador no lado de entrada do aparelho de bombeamento e a fase líquida ou a mistura residual de múltiplas fases é bombeada para uma altura de recalque de mais de 50 m ou mais de 100 m ou mais de 200 m por meio do aparelho de bombeamento.
Em uma modalidade vantajosa do método, o nível de enchimento da fase ou fases líquidas é detectado no separador por meio de um ou mais sensores de nível de enchimento e é controlado ou regulado automaticamente como requerido, variando a velocidade do aparelho de bombeamento.
Em uma variante de modalidade vantajosa, o suprimento da mistura de múltiplas fases ao separador é interrompido quando o nível de enchimento no separador excedeu um valor máximo permitido e/ou a descarga de gás do separador através de uma linha de descarga de gás é interrompida pelo fechamento dela quando o nível de enchimento no separador alcançou a entrada da linha de descarga de gás. Em uma variante de modalidade vantajosa adicional, a taxa de fluxo em uma linha de bombeamento conectada ao aparelho de bombeamento no lado de saída é interrompida, por exemplo, por meio de uma válvula de retenção ou de meios de bloqueio quando a pressão de bombeamento e/ou taxa de fluxo no lado de saída cai abaixo de um valor mínimo e, em uma modalidade vantajosa adicional, a mistura de múltiplas fases é retornada ao separador através de uma linha de retorno, quando o nível de enchimento no separador cai abaixo de um valor mínimo.
A invenção inclui adicionalmente uma unidade de bombeamento incluindo um sistema de bomba de acordo com uma ou mais das modalidades e variantes de modalidade descritas acima e/ou configuradas para executar um método de acordo com a descrição acima.
O sistema de bomba, de acordo com a invenção, e o método, de acordo com a invenção, tem a vantagem de que o volume do separador pode ser mantido pequeno já que nenhuma demanda especial tem que ser feita na separação de fase no separador graças à combinação de um separador com um aparelho de bombeamento seguinte para misturas de múltiplas fases com uma parte de gás alta. O aparelho de bombeamento também ainda bombeia satisfatoriamente a parte líquida da mistura de múltiplas fases para fora do separador, quando somente uma parte da fase ou fases gasosas são separadas, e a parte líquida contém quantidades ainda maiores de gás. O volume do separador pode, então, ser selecionado para ser substancialmente menor do que é possível em sistemas de bombeamento comparáveis com bombas radiais. Além disso, instalações para a separação de gás no separador podem ser dispensadas grandemente ou completamente no sistema de bomba e método, de acordo com a invenção de forma que o peso do separador possa ser diminuído. Os métodos de controle e regulação descritos nas modalidades e nas variantes de modalidade permitem ainda mais operação livre de problemas, já que o nível de enchimento no separador é, deste modo, mantido em um valor seguro até mesmo com um pequeno volume e estados operacionais não desejados, como uma falta de enchimento ou super enchimento do separador são evitados ou pelo menos não tem quaisquer efeitos prejudiciais no sistema de bomba.
É também vantajoso que tanto a parte de gás das misturas de múltiplas fases a serem bombeadas quanto a altura de recalque realizável possam ser comparativamente altas apesar dos requisitos espaciais comparativamente baixos. A relação volumétrica de gás/líquido pode, deste modo, atingir, por exemplo, 40% ou 60% ou mais, com respeito às condições ter6 modinâmicas na entrada do sistema de bomba, enquanto que a altura de recalque pode atingir a entre 50 m e 2000 m ou mais, dependendo do número e configuração dos estágios de bombeamento radial.
A descrição acima de modalidades somente serve como um exemplo. Versões vantajosas adicionais podem ser vistas das reivindicações dependentes e do desenho. Além disso, características individuais das modalidades e variantes de modalidades descritas ou mostradas podem ser também combinadas umas com as outras, dentro da estrutura da presente invenção, para formar novas modalidades.
A invenção será explicada em mais detalhe no que segue, com referência às modalidades e ao desenho. São mostradas:
figura 1 uma modalidade de um sistema de bomba de acordo com a presente invenção;
figura 2 uma segunda modalidade de um sistema de bomba de acordo com a presente invenção; e figura 3 uma modalidade de um aparelho de bombeamento para usar em um sistema de bomba, de acordo com a presente invenção.
O sistema de bomba 1 para o bombeamento de misturas de múltiplas fases mostrado na figura 1, de acordo com a presente invenção, inclui um aparelho de bombeamento 3 para misturas de múltiplas fases com, pelo menos, uma fase líquida e pelo menos uma fase gasosa. O aparelho de bombeamento 3 contém um ou mais estágios de compressão axial com um respectivo impulsor axial ou semiaxial cada, e um ou mais estágios de bombeamento com um respectivo impulsor radial cada, que são dispostos juntando o estágio ou estágios de compressão axial, em que o sistema de bomba 1 inclui adicionalmente um separador 2, no lado de entrada do aparelho de bombeamento, para separar a fase gasosa ou uma parte da mesma, e em que o aparelho de bombeamento é configurado para alturas de recalque maiores do que 50 m. O aparelho de bombeamento 3 é vantajosamente configurado para bombear uma mistura de múltiplas fases com uma relação volumétrica de gás/líquido de até 20% ou até 30%.
Em uma variante de modalidade vantajosa, o impulsor em um ou mais, ou todos, estágios de compressão axial é provido com feitos palhetas de forma helicoidal-axial. Em uma variante de modalidade vantajosa adicional, o aparelho de bombeamento 3 para mistura de múltiplas fases contém um a seis estágios de compressão axial, em particular, dois a quatro estágios de compressão axial. Os sistemas de bomba para misturas de múltiplas fases podem ser fabricados com o número de estágios de compressor axiais, que são particularmente vantajosos por um aspecto econômico. Uma modalidade do aparelho de bombeamento para usar em um sistema de bomba, de acordo com a presente invenção será explicada em mais detalhe dentro da descrição da estrutura da figura 3.
O sistema de bomba 1 pode incluir adicionalmente um ou mais dos componentes adicionais descritos no que segue caso a caso. Por exemplo, o sistema de bomba pode conter uma linha de bombeamento 4 no lado de entrada, que é conectada convenientemente ao separador 2, para suprir a mistura de múltiplas fases a ser bombeada ao separador, ou uma linha de descarga de gás, que é convenientemente conectada ao separador 2 para levar para fora a parte da fase ou fases gasosas separadas no separador. Se a fase ou fases gasosas estão sob sobrepressão e/ou mais leve do que ar, elas podem escapar através da linha de descarga de gás 5 sem meios de bombeamento adicionais. Além disso, o sistema de bomba 1 pode conter uma linha de bombeamento 6 no lado de saída, que é convenientemente conectada a uma saída do aparelho de bombeamento 3 para fases líquidas adiante e/ou misturas de múltiplas fases bombeadas pelo aparelho de bombeamento. Uma válvula de retenção ou meios de bloqueio 8 são vantajosamente providos na linha de bombeamento 6 no lado de saída para interromper a taxa de fluxo quando a pressão de bombeamento e/ou a taxa de fluxo no lado de saída cai abaixo de um valor mínimo. Um sensor de fluxo 9 pode ser provido na linha de bombeamento 6 no lado de saída para a detecção da taxa de fluxo no lado de saída, por exemplo.
Em uma modalidade vantajosa, o aparelho de bombeamento 3 para misturas de múltiplas fases tem uma taxa de fluxo de máximo de Qmax e o separador 2 tem um volume de um máximo de V = 60s . Qmax ou de um máximo de V = 20s . Qmax.
Em uma modalidade vantajosa adicional, o sistema de bomba 1 inclui um acionamento 13 para o acionamento do aparelho de bombeamento 3 para misturas de múltiplas fases e uma unidade de controle que é conectada ao acionamento 13 para controlar a velocidade do aparelho de bombeamento. Pelo menos um sensor de nível de enchimento 11 é provido vantajosamente no separador 2 e é conectado à unidade de controle 10 para regular automaticamente o nível de enchimento da fase ou fases líquidas no separador variando a velocidade do aparelho de bombeamento 3.
Em uma modalidade vantajosa adicional, uma linha de retorno 7 e uma válvula de bloqueio 12 para o bloqueio da linha de retorno 7 são providas no lado de saída do aparelho de bombeamento 3 para misturas de múltiplas fases para retornar a mistura de múltiplas fases para o separador 2, em particular, quando o nível de enchimento no separador cai abaixo de um valor mínimo.
O sistema de bomba pode incluir, adicionalmente, uma válvula de bloqueio ou meios de bloqueio 14 que podem, por exemplo, ser conectados à unidade de controle 10 para interromper o suprimento da mistura de múltiplas fases para o separador 2 através da a linha de bombeamento 4, no lado de entrada. A interrupção do suprimento de mistura de múltiplas fases para o separador é acima de tudo vantajosa quando o nível de enchimento no separador excedeu um máximo valor permitido.
A figura 2 mostra uma segunda modalidade de um sistema de bomba para o bombeamento de misturas de múltiplas fases de acordo com a presente invenção. O sistema de bomba 1 mostrado inclui um aparelho de bombeamento 3 para misturas de múltiplas fases com, pelo menos, uma fase líquida e pelo menos uma fase gasosa. O aparelho de bombeamento 3 contém um ou mais estágios de compressão axial com um respectivo impulsor axial ou semiaxial cada, e um ou mais estágios de bombeamento com um respectivo impulsor radial cada, que são dispostos juntando o estágio ou estágios de compressão axial, em que o sistema de bomba 1 inclui adicionalmente um separador 2 no lado de entrada do aparelho de bombeamento para separar a fase gasosa ou uma parte da mesma, e em que o aparelho de bombeamento é configurado para alturas de recalque mais do que 50 m.
A segunda modalidade difere da primeira somente em que, na segunda modalidade, uma linha de retorno 7 desenhada na figura 2 abre em uma linha de bombeamento 4 do sistema de bomba 1 no lado de entrada, enquanto que a linha de retorno abre no separador 2, no exemplo mostrado na figura 1. Em ambos os casos, a linha de retorno 7 serve para retornar fases líquidas para misturas de múltiplas fases bombeadas pelo aparelho de bombeamento 3 no separador 2 e para evitar uma queda muito grande do nível de enchimento no separador. Além disso, na variante de retorno mostrada na figura 2, a mistura de múltiplas fases retornada está sujeita ao mesmo processo de separação no separador como a mistura de múltiplas fases recentemente suprida. Além disso, uma válvula de bloqueio para o bloqueio de uma linha de descarga de gás 5 do separador pode ser vista na figura 2, que no entanto, representa somente uma variante da modalidade a qual será descrita separadamente a seguir, já que ela pode ser usada independentemente da modalidade. A válvula de bloqueio 14 descrita dentro da estrutura da figura 1 é, em contraste, não desenhada novamente na figura 2, embora ela represente igualmente uma variante de modalidade que pode ser usada independentemente da modalidade. As características restantes, propriedades e modalidades e variantes de modalidade da segunda modalidade são idênticas àquelas da primeira modalidade de forma que uma repetição da descrição seria dispensada no que segue.
Como mencionado e como mostrado na figura 2, o sistema de bomba pode incluir uma válvula de bloqueio ou meios de bloqueio 15 que podem, por exemplo, ser conectados à unidade de controle 10 para o bloqueio de uma linha de descarga de gás 5 conectada ao separador 2. O bloqueio da linha de descarga de gás 5 é acima de tudo vantajoso se o nível de enchimento no separador excedeu um valor máximo permitido, por exemplo, se o nível de enchimento alcançou a linha de descarga de gás.
A figura 3 mostra uma modalidade de um aparelho de bombeamento para o bombeamento de misturas de múltiplas fases para usar em um sistema de bomba, de acordo com a presente invenção. O aparelho de bombeamento 30 na modalidade inclui um primeiro grupo de estágio com uma ou mais, por exemplo, dois, estágios de compressão axial 41.1, 41.2, com um impulsor axial ou semiaxial cada para reduzir a relação volumétrica de gás/líquido das misturas de múltiplas fases e para homogeneizar a recalque de fase das mesmas, bem como adicionalmente um segundo grupo de estágio com, pelo menos, um estágio de bombeamento 21.1 com um impulsor radial 25.1 que é disposto no lado de saída do primeiro grupo de estágio. O um ou mais estágios de compressão axial 41.1,41.2 podem, por exemplo, ser feitos de acordo com o bombeamento ou estágios de compressão descritos no documento GB-A-1 561 454 ou no documento EP 0 486 877 A1. Adicionalmente, o primeiro grupo de estágio pode, por exemplo, incluir um ou mais estágios de compressão axial com um impulsor axial no lado de entrada e um ou mais estágios de compressão axial com um impulsor semiaxial no lado de saída. Além disso, como mostrado na figura 3, o segundo grupo de estágio do aparelho de bombeamento 30 para o bombeamento de misturas de múltiplas fases pode ser equipado com, por exemplo, dois, três, quatro ou mais estágios de bombeamento para alcançar maiores alturas de recalque.
Cada um dos estágios de compressão axial 41.1, 41.2 do primeiro grupo de estágio e os estágios de bombeamento radial 21.1 do segundo grupo de estágio são vantajosamente dispostos em série. É, porém, também possível, por exemplo, dividir os estágios de bombeamento radial do segundo grupo de estágio em dois subgrupos operando opostamente, por meio do que a compensação de esforço axial é simplificada.
Em uma modalidade vantajosa, cada um dos um ou mais estágios de compressão axial 41.1, 41.2 do primeiro grupo de estágio inclui um impulsor 45.1,45.2 que é feito axialmente helicoidal e/ou axialmente helicoidal fechado e/ou semiaxialmente, e no qual uma ou mais palhetas, em particular, pelo menos duas palhetas, são formadas. As palhetas são vantajosamente, por exemplo, presas a um cubo que pode ser empurrado sobre um eixo 32 do aparelho de bombeamento 30 para o bombeamento de misturas de múltiplas fases. A relação entre o diâmetro interno e o diâmetro externo da um ou mais palhetas é tipicamente entre 0,3 e 0,95 e, vantajosamente, entre 0,6 e 0,9 no lado de entrada. As uma ou mais palhetas podem, por exemplo, ter um ângulo de entrada entre 2o e 50° e preferencialmente entre 4o e 25°, bem como também o ângulo de saída que está entre o ângulo de entrada e 60° e, preferencialmente, entre o ângulo de entrada e 25°. Além disso, as palhetas podem ter um perfil que é formado pela interseção das palhetas com a superfície de um cilindro coaxial para o impulsor e no qual o ângulo de inclinação do perfil para a direção axial reduz continuamente desde a borda de entrada da palheta até a extremidade de saída, por exemplo, em que a seção não tem substancialmente qualquer curvatura no ambiente direto da borda de entrada, e em que a declividade de uma curva da curvatura de perfil de palheta aumenta continuamente como uma função do espaçamento axial desde a borda de entrada, enquanto o espaçamento desde a borda de entrada aumenta.
Em uma modalidade vantajosa, o primeiro grupo de estágio inclui um primeiro alojamento 43, 43' e o segundo grupo de estágio inclui um segundo alojamento 23, 23', com os dois alojamentos 43, 43', 23, 23' sendo conectados um ao outro e com os dois alojamentos sendo capazes de serem formados de uma pluralidade de partes de alojamento 43, 43', 23, 23'. Em uma variante de modalidade vantajosa adicional, os primeiro e segundo grupos de estágio incluem um aparelho de suporte comum e/ou um alojamento comum 33 no qual os primeiro e segundo grupos de estágio são dispostos e que podem, por exemplo, conter uma parte de alojamento que se estende pelo menos sobre uma parte do primeiro grupo de estágio, bem como também uma parte do segundo grupo de estágio.
O um ou mais estágios de compressão axial 41.1, 41.2 do primeiro grupo de estágio e o pelo menos um estágio de bombeamento 21.1 do segundo grupo de estágio, vantajosamente cada um inclui um impulsor 45.1,
45.2, 25.1-25.4 e um aparelho de guia 44.1, 44.2, 26.1, em que o aparelho de guia 44.2 do último estágio de compressão axial 41.2 do primeiro grupo de estágio está em comunicação fluídica com o impulsor 25.1 do primeiro estágio de bombeamento 21.2 do segundo grupo de estágio, por exemplo, através de uma ou mais passagens de conexão ou assim chamadas passagens de retorno 36, que são providas no alojamento ou alojamentos 33, 43, 43', 23, 23'. Em uma variante de modalidade vantajosa, elementos de guia 34 podem ser providos na conexão ou passagem(s) de retorno 36.
Em uma modalidade vantajosa adicional, cada um do um ou mais estágios de compressão axial 41.1, 41.2 do primeiro grupo de estágio, inclui um difusor 44.1, 44.2, em particular, um difusor com uma pluralidade de elementos de guia, que é conectado fixamente ao primeiro alojamento 43, 43' e/ou o alojamento comum 33. Os elementos de guia podem ser feitos como palhetas, com o difusor sendo capaz de ter, por exemplo, entre 6 e 50 palhetas, preferencialmente entre 12 e 30 palhetas. As palhetas podem ser, por exemplo, substancialmente alinhadas tangencialmente ao fluxo na entrada do difusor 44.1, 44.2 e substancialmente na direção axial na saída. Se o impulsor associado, como mostrado na figura 3, tiver um cubo com um diâmetro que aumenta na direção do bombeamento, o difusor será vantajosamente provido no centro com um cubo ou luva que tem um diâmetro reduzindo na direção do bombeamento, como também, opcionalmente, uma linha de interseção em uma seção longitudinal axial que se estende axialmente paralelamente ao lado de entrada e/ou no lado de saída.
Em uma modalidade preferida adicional, o um ou mais estágios de compressão axial 41.1. 41.2 do primeiro grupo de estágio e a pelo menos um estágio de bombeamento 21.1 do segundo grupo de estágio tem um eixo comum de rotação, por exemplo, naquele o impulsor ou impulsores 45.1, 45.2 do um ou mais estágios de compressão axial, e o impulsor radial 25.1 do pelo menos um estágio de bombeamento são dispostos em um eixo comum 32, 42. O eixo comum pode ter um diâmetro mudado, preferencialmente um diâmetro aumentado, na região 42 do primeiro grupo de estágio ou um cubo correspondente com um diâmetro aumentado. Os primeiro e segundo grupos de estágio do aparelho de bombeamento 30 para o bombeamento de misturas de múltiplas fases são vantajosamente providos com um acionamento comum que não é mostrado na figura 3.
No pelo menos um estágio de bombeamento 21.1 do segundo grupo de estágio, o impulsor 25.1 inclui vantajosamente uma ou mais palhetas para a aceleração das misturas de múltiplas fases a serem bombeadas em uma direção pelo menos parcialmente radial. O impulsor pode ser aberto, meio aberto ou fechado. O estágio de bombeamento 21.1 convenientemente inclui um alojamento 33, 23 que pode ser formado de, por exemplo, uma pluralidade de partes de alojamento 23, 23'. Um aparelho de guia 26.1 é vantajosamente formado no alojamento, que junta o impulsor 25.1 no lado de fora e pode ser conectado, por exemplo, através da um espaço de anel, ao impulsor do próximo estágio de bombeamento ou para a saída do dispositivo de bombeamento 30 para o bombeamento de misturas de múltiplas fases.
O dispositivo de bombeamento 30 para o bombeamento de misturas de múltiplas fases é vantajosamente projetado para uma relação volumétrica de gás/líquido de até 15 % ou até 20% ou até 30%, com respeito às condições termodinâmicas na entrada do primeiro estágio de compressão axial do primeiro grupo de estágio.
Uma modalidade do método de acordo com a invenção para o bombeamento de misturas de múltiplas fases com, pelo menos, uma fase líquida e pelo menos uma fase gasosa serão descritas a seguir com referência às Figuras 1 e 2. No método, uma mistura de múltiplas fases é bombeada por meio de um aparelho de bombeamento 3 que contém um ou mais estágios de compressão axial com um respectivo impulsor ou axial ou semiaxial cada e um ou mais estágios de bombeamento com um respectivo impulsor radial cada que são dispostos juntando o estágio ou estágios de compressão axial. Adicionalmente, no método, a fase gasosa ou uma parte dela é separada em um separador 2 no lado de entrada do aparelho de bombeamento 3 e a fase líquida ou a mistura de múltiplas fases residuais é bombeada para uma altura de recalque maior do que 50 m ou maior do que 100 m ou maior do que 200 m por meio do aparelho de bombeamento.
Uma das dificuldades no bombeamento de misturas de múltiplas fases é o suprimento e a composição irregular da mistura de múltiplas fases a ser bombeada que acontece em uma maneira particularmente problemática com um volume pequeno do separador. Em uma modalidade vantajosa do método, o nível de enchimento da fase ou fases líquidas é então detectado no separador 2 por meio de um ou mais sensores de nível de enchimento 11 e é controlado ou regulado automaticamente como requerido variando a velocidade do aparelho de bombeamento 3.
Em uma variante de modalidade vantajosa, o suprimento da mistura de múltiplas fases ao separador 2 é interrompida, por exemplo, por meio de uma válvula de bloqueio 14 se o nível de enchimento no separador excedeu um valor máximo permitido e/ou a descarga de gás do separador 2 através de uma linha de descarga de gás 5 é interrompida pelo fechamento da mesma por exemplo por meio de uma válvula de bloqueio 15 quando o nível de enchimento no separador excedeu um valor máximo permitido, por exemplo, quando o nível de enchimento alcançou a entrada da linha de descarga de gás 5. Em uma variante de modalidade vantajosa adicional, a taxa de fluxo em uma linha de bombeamento 6 conectada ao aparelho de bombeamento 3 no lado de saída é interrompida, por exemplo, por meio de uma válvula de retenção ou meios de bloqueio 8 quando a pressão de bombeamento e/ou taxa de fluxo no lado de saída cai abaixo de um valor mínimo e, em uma modalidade vantajosa adicional, a mistura de múltiplas fases é retornada ao separador 2 através de uma linha de retorno 7, quando o nível de enchimento no separador cai abaixo de um valor mínimo. As mencionadas variantes de modalidade do método são particularmente vantajosas quando o nível de enchimento no separador 2 não pode ser mantido na faixa desejada, apesar de variar a velocidade do dispositivo de bombeamento 3.
A invenção inclui adicionalmente uma unidade de bombeamento incluindo um sistema de bomba para o bombeamento de misturas de múltiplas fases, de acordo com uma ou mais modalidades e variantes de modalidades descritas acima, e/ou configurado para executar um método de acordo com a descrição acima.
O sistema de bomba descrito acima e o método descrito acima de bombear misturas de múltiplas fases são adequados para relações volu15 métricas de gás/líquido maiores do que 40% ou maiores do que 60%, e permitem um projeto comparativamente compacto e um design economizando espaço e uma operação segura, apesar de um suprimento altamente flutuante da mistura de múltiplas fases a ser bombeada e permite as alturas de re5 calque de 50 m até 2000 m e maior dependendo do número de estágios de bombeamento.

Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Sistema de bomba para o bombeamento de misturas de múltiplas fases incluindo um aparelho de bombeamento (3, 30) para misturas de múltiplas fases com, pelo menos, uma fase líquida e pelo menos uma fase gasosa, o aparelho de bombeamento (3, 30) contendo um ou mais estágios de compressão axial (41.4, 41.2) com um respectivo impulsor axial ou semiaxial (45.1, 45.2) cada, e um ou mais estágios de bombeamento (21.1) com um impulsor radial (25.1- 25.6) cada, que são dispostos juntando o estágio ou estágios de compressão axial, sendo que o aparelho de bombeamento (3, 30) é feito para alturas de recalque maiores do que 50 m, caracterizado em que o sistema de bomba (1) inclui adicionalmente um separador (2) no lado de entrada do aparelho de bombeamento (3, 30) para separar a fase gasosa ou uma parte da mesma; e em que uma linha de retorno (7) é provida no lado de saída do aparelho de bombeamento (3, 30) para misturas de múltiplas fases para retornar mistura de múltiplas fases ao separador (2).
  2. 2. Sistema de bomba de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aparelho de bombeamento (3, 30) para misturas de múltiplas fases contém de um a seis estágios de compressão axial (41.1, 41.2) e, em particular, dois a quatro estágios de compressão axial.
  3. 3. Sistema de bomba de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o impulsor (45.1, 45.2) é provido com palhetas feitas em forma helico-axial em um ou mais, ou todos, os estágios de compressão axial 25 (41.1,41.2).
  4. 4. Sistema de bomba de acordo com qualquer uma das reivind icações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o aparelho de bombeamento (3, 30) para mistura de múltiplas fases tem uma máxima taxa de fluxo Qmax e o separador (2) tem um volume máximo de V = 6s · Qmax.
  5. 5. Sistema de bomba de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o sistema de bombeamento (1) inclui uma unidade de controle (10) para controlar a velocidade do aparelho de bombeamento (3, 30) para misturas de múltiplas fases e em que pelo menos um sensor de enchimento (11) é provido no separador (2) e é conecPetição 870190044005, de 10/05/2019, pág. 7/13 tado à unidade de controle (10) para regular o nível de enchimento da fase ou fases líquidas no separador (2) variando a velocidade do aparelho de bombeamento (3, 30).
  6. 6. Método para o bombeamento de misturas de múltiplas fases com, pelo menos, uma fase líquida e pelo menos uma fase gasosa, o método incluindo bombear uma mistura de múltiplas fases por meio de um aparelho de bombeamento (3, 30) que contém um ou mais estágios de compressão axial (41.1, 41.2) com um respectivo impulsor axial ou semiaxial (45.1., 45,2), cada, e um ou mais estágios de bombeamento (21.1) com um respectivo impulsor radial (25.1, 25.4), cada, que são dispostos juntando o estágio ou estágios de compressão axial, em que a fase líquida ou a mistura de múltiplas fases residual é bombeada para uma altura de recalque maior do que 50 m por meio do aparelho de bombeamento (3, 30), caracterizado em que a fase gasosa ou uma parte da mesma é separada em um separador (2) no lado de entrada do aparelho de bombeamento (3, 30), e a mistura de múltiplas fases é levada de volta para dentro do separador (2) através de uma linha de retorno (7) quando o nível de enchimento no separador caiu abaixo de um valor mínimo.
  7. 7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o nível de enchimento da fase ou fases líquidas é detectado no separador (2) por meio de um ou mais sensores de nível de enchimento (11) e é automaticamente controlado ou regulado variando a velocidade do aparelho de bombeamento (3, 30).
  8. 8. Método de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que o suprimento da mistura de múltiplas fases ao separador (2) é interrompido quando o nível de enchimento no separador excedeu um valor máximo permitido e/ou em que a descarga de gás do separador (2) através de uma linha de descarga de gás (5) é interrompida pelo fechamento da mesma quando o nível de enchimento no separador alcançou um valor máximo permitido, e, em particular, quando o nível de enchimento alcançou a entrada da linha de descarga de gás (5).
  9. 9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a
    Petição 870190044005, de 10/05/2019, pág. 8/13
    8, caracterizado pelo fato de que a taxa de fluxo em uma linha de bombeamento (6) conectada ao dispositivo de bombeamento (3, 30) no lado de saída é interrompida, por exemplo, por meio de uma válvula de retorno (8) quando a pressão de bombeamento e/ou a taxa de fluxo no lado de saída 5 cai abaixo de um valor mínimo.
  10. 10. Unidade de bombeamento caracterizada por incluir um sistema de bomba como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5.
BRPI0808047A 2007-03-08 2008-02-14 sistema de bomba e método para o bombeamento de misturas de múltiplas fases e unidade de bombeamento BRPI0808047B1 (pt)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07103800 2007-03-08
PCT/EP2008/051767 WO2008107276A1 (de) 2007-03-08 2008-02-14 Pumpsystem und verfahren zur förderung von mehrphasengemischen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BRPI0808047A2 BRPI0808047A2 (pt) 2014-06-24
BRPI0808047B1 true BRPI0808047B1 (pt) 2019-08-27

Family

ID=38462369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BRPI0808047A BRPI0808047B1 (pt) 2007-03-08 2008-02-14 sistema de bomba e método para o bombeamento de misturas de múltiplas fases e unidade de bombeamento

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8858154B2 (pt)
EP (1) EP2134971B1 (pt)
BR (1) BRPI0808047B1 (pt)
NO (1) NO2134971T3 (pt)
WO (1) WO2008107276A1 (pt)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0718846D0 (en) 2007-09-27 2007-11-07 Cummins Turbo Tech Ltd Compressor
WO2009111616A2 (en) * 2008-03-05 2009-09-11 Dresser-Rand Company Compressor assembly including separator and ejector pump
DE102009016392A1 (de) * 2009-04-07 2010-10-14 Man Turbo Ag Verdichteranordnung
IT1401868B1 (it) 2010-08-31 2013-08-28 Nuova Pignone S R L Turbomacchina con stadio a flusso misto e metodo.
US9624930B2 (en) 2012-12-20 2017-04-18 Ge Oil & Gas Esp, Inc. Multiphase pumping system
US10801482B2 (en) 2014-12-08 2020-10-13 Saudi Arabian Oil Company Multiphase production boost method and system
US10208745B2 (en) 2015-12-18 2019-02-19 General Electric Company System and method for controlling a fluid transport system
US11835270B1 (en) 2018-06-22 2023-12-05 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems
US11293673B1 (en) 2018-11-01 2022-04-05 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems
US11168925B1 (en) * 2018-11-01 2021-11-09 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems
US11486607B1 (en) 2018-11-01 2022-11-01 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems for extended operation
EP3657024B1 (en) * 2018-11-21 2022-06-15 Sulzer Management AG Multiphase pump
US11835271B1 (en) 2019-03-05 2023-12-05 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems
US11561033B1 (en) 2019-06-18 2023-01-24 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems
US11752837B1 (en) 2019-11-15 2023-09-12 Booz Allen Hamilton Inc. Processing vapor exhausted by thermal management systems
US11561030B1 (en) 2020-06-15 2023-01-24 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems
CN115573876B (zh) * 2022-09-13 2025-11-18 艾迪机器(杭州)有限公司 一种油气混输气液比控制装置及控制方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5254292A (en) * 1989-02-02 1993-10-19 Institut Francais Du Petrole Device for regulating and reducing the fluctuations in a polyphasic flow, and its use
US4981175A (en) 1990-01-09 1991-01-01 Conoco Inc Recirculating gas separator for electric submersible pumps
FR2699986B1 (fr) * 1992-12-29 1995-02-24 Inst Francais Du Petrole Dispositif et méthode permettant de transférer dans une seule conduite un effluent de type polyphasique.
FR2748533B1 (fr) * 1996-05-07 1999-07-23 Inst Francais Du Petrole Systeme de pompage polyphasique et centrifuge
FR2788815B1 (fr) 1999-01-26 2005-11-18 Inst Francais Du Petrole Systeme comportant une unite de compression monophasique associee a une unite de compression polyphasique
WO2002031309A2 (en) * 2000-10-13 2002-04-18 Schlumberger Technology B.V. Methods and apparatus for separating fluids

Also Published As

Publication number Publication date
EP2134971B1 (de) 2018-01-10
US8858154B2 (en) 2014-10-14
US20100098525A1 (en) 2010-04-22
BRPI0808047A2 (pt) 2014-06-24
EP2134971A1 (de) 2009-12-23
NO2134971T3 (pt) 2018-06-09
WO2008107276A1 (de) 2008-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BRPI0808047B1 (pt) sistema de bomba e método para o bombeamento de misturas de múltiplas fases e unidade de bombeamento
US6676366B2 (en) Submersible pump impeller design for lifting gaseous fluid
US9938806B2 (en) Charge pump for gravity gas separator of well pump
US9670758B2 (en) Coaxial gas riser for submersible well pump
US10371154B2 (en) Apparatus, system and method for pumping gaseous fluid
US9719523B2 (en) Apparatus, system and method for pumping gaseous fluid
US9388679B2 (en) Downhole gas and liquid separation
CA2790252C (en) Improved pump
US8424597B2 (en) Downhole gas and liquid separation
US11767850B2 (en) Electrical submersible pump with liquid-gas homogenizer
RU74976U1 (ru) Газостабилизирующий модуль центробежного насоса для добычи нефти
CA2775841C (en) Downhole gas and liquid separation
CA2831924C (en) Apparatus, system and method for pumping gaseous fluid
SE457212B (sv) Metod foer reglering av en centrifugalpumps funktion under pumpning av cellulosafibermassa
RU2750079C1 (ru) Насос-компрессор для добычи нефти с высоким содержанием свободного газа у приема насоса
RU190456U1 (ru) Погружной газосепаратор
RU28384U1 (ru) Устройство повышения давления всасывания мощных погружных центробежных насосов
RU79624U1 (ru) Многоступенчатый погружной насос
CA2809956C (en) Apparatus, system and method for pumping gaseous fluid
CN103285669A (zh) 自动气液分离和回流集成装置、卸油扫舱装置
BR102017022150A2 (pt) Difusor para um dispositivo de compressão de fluidos, que compreende pelo menos uma palheta com abertura
MXPA06006437A (en) High performance inducer

Legal Events

Date Code Title Description
B25G Requested change of headquarter approved

Owner name: SULZER PUMPEN AG (CH)

B25A Requested transfer of rights approved

Owner name: SULZER MANAGEMENT AG (CH)

B06F Objections, documents and/or translations needed after an examination request according art. 34 industrial property law
B06T Formal requirements before examination
B09A Decision: intention to grant
B16A Patent or certificate of addition of invention granted

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 10 (DEZ) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 27/08/2019, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. (CO) 10 (DEZ) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 27/08/2019, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS