MÉLANGE MULTIPHASE
Pompage multiphase fiable dans des conditions extrêmes
Comment les pompes à vis excentrée assurent le transport continu du pétrole brut
Comment un mélange non filtré de pétrole brut, d'eau, de gaz et de sable peut-il être transporté de manière fiable sur plusieurs kilomètres à des températures ambiantes pouvant atteindre 50 °C et avec une composition de fluide très fluctuante ? C'est précisément le défi auquel étaient confrontés les exploitants de l'un des plus grands champs pétrolifères d'Afrique, dans le bassin de Melut, au Soudan. Une solution de pompage robuste, fiable et nécessitant peu d'entretien était nécessaire pour assurer le fonctionnement économique de l'usine.
En tant que spécialiste mondial de la fabrication de pompes volumétriques, NETZSCH Pompes & Systèmes propose des solutions innovantes pour les applications exigeantes de l'industrie du pétrole et du gaz. Nous vous montrerons comment les pompes à vis excentrée assurent un débit stable même dans des conditions environnementales et de process extrêmes.
Conseil individuel
Les défis du pompage multiphasique
Le fluide extrait dans le bassin de Melut est un mélange multiphasique. Outre des proportions très variables de pétrole, d'eau et de gaz, il contient des particules de sable abrasives qui augmentent l'usure. Parallèlement, le rapport gaz-huile et la proportion de solides varient considérablement en fonction de la source et de la phase d'extraction. Les conditions climatiques locales jouent également un rôle. Les températures ambiantes élevées (jusqu'à 50 °C), les températures de surface (jusqu'à 70 °C), les tempêtes de sable et les précipitations saisonnières soumettent les composants mécaniques, les systèmes d'étanchéité et les installations des groupes motopompes à des contraintes supplémentaires. Les longues distances de transport (jusqu'à 15 kilomètres) entre le puits de forage et l'installation centrale de séparation exigent également un transport constant à faible pulsation afin d'éviter les pertes de pression et les interruptions de transport.
Limites des technologies de pompage conventionnelles
Les exploitants prévoyaient de transporter le pétrole brut multiphasé à partir de plusieurs sources vers des installations centrales de traitement (CTF), puis de l'acheminer par un oléoduc d'une longueur d'environ 1 300 kilomètres. La première section de l'itinéraire de transport, du puits à l'installation centrale de traitement, s'est avérée particulièrement critique. Les technologies de pompage conventionnelles étaient sensibles à la forte teneur en gaz et aux concentrations variables de sable. Il en résultait des débits instables, une usure accrue des composants hydrauliques et des temps d'arrêt imprévus. Cependant, les coûts de maintenance élevés qui en résultaient étaient difficiles à gérer en raison de l'éloignement du site.
Des pompes robustes pour un pompage multiphasique fiable
C'est pour cette raison que les opérateurs du champ pétrolier du bassin de Melut au Soudan se sont tournés vers NETZSCH. Le spécialiste mondial du traitement des fluides complexes a recommandé les pompes à vis excentrée NEMO® Multiphase, spécialement conçues pour le transport de fluides à forte teneur en gaz et en solides. La solution est basée sur la technologie de la cavité progressive, dans laquelle un Rotorrotor,Rotors,rotorsrotor hélicoïdal tourne à l'intérieur d'un stator. Cela crée des chambres de pompage fermées qui transportent continuellement le fluide du côté aspiration au côté pression. Le mécanisme de pompage permet un flux volumétrique uniforme, à faible pulsation, sans forces de cisaillement significatives. Cela permet d'éviter la formation d'émulsions indésirables tout en maintenant un débit stable, même pour des rapports gaz-pétrole allant jusqu'à 50 SCFD par baril. Les géométries de refoulement largement dimensionnées garantissent également une grande tolérance aux solides abrasifs. Même avec des fluides contenant des niveaux élevés de sable, il n'y a pas d'interruption ou d'endommagement immédiat des éléments de refoulement. L'usure est ainsi considérablement réduite, ce qui permet un fonctionnement continu fiable. Les joints tournants de type Z utilisés contribuent également de manière significative à une grande fiabilité opérationnelle. Elles se caractérisent par une grande résistance mécanique et sont conçues pour une longue durée de vie dans des conditions de charge changeantes. Cette conception robuste a fait ses preuves, en particulier dans les endroits éloignés où l'accès à la maintenance est limité. Le concept de la pompe a été complété par une installation conçue pour des conditions environnementales extrêmes. Les unités ont été montées plus haut sur le châssis pour les protéger de l'eau stagnante en cas de fortes pluies. Des toits solaires simples réduisent le gain de chaleur direct et contribuent à minimiser la charge thermique sur les composants. Dans l'ensemble, cette combinaison de conception technique et de mesures de protection structurelle augmente considérablement la fiabilité opérationnelle.
Aujourd'hui, 20 pompes multiphases sont utilisées dans plusieurs blocs de production, chaque bloc gérant la production de 24 puits de pétrole. Les pompes individuelles atteignent des taux de production allant jusqu'à 250 mètres cubes par heure. Les unités fonctionnent en continu depuis plus de six ans. Au cours de cette période, il n'y a pas eu d'arrêts non planifiés dus à des interruptions de production. Jusqu'à présent, il n'a pas été nécessaire d'effectuer des travaux de maintenance sur les joints, la chaîne cinématique ou les paliers. Seules les pompes exposées à des charges de sable extrêmement élevées pendant de longues périodes ont nécessité le remplacement des stators et des garnitures mécaniques. Malgré la composition changeante du pétrole brut et les conditions climatiques extrêmes, le contrôle global du processus reste stable.
Pour les opérateurs, cela se traduit par une disponibilité nettement plus élevée des installations et une maintenance plus prévisible, même dans les conditions les plus difficiles. Si vous souhaitez transporter des fluides complexes en toute sécurité et de façon économique sur de longues distances, les experts de NETZSCH seront heureux de vous assister dans la conception spécifique de votre solution de pompage.
Pompe à rotor excentré multiphase NEMO®
- Milieu : Mélange multiphase (pétrole brut-eau-gaz-sable)
- Capacité : Jusqu'à 250 m³/h
- Température : Environnement jusqu'à 50 °C
- Autres : Viscosité variable, teneur élevée en gaz, particules de sable abrasives
