다상 혼합물
극한의 조건에서도 안정적인 다상 펌핑 수행
발전하는 캐비티 펌프로 지속적인 원유 수송을 보장하는 방법
여과되지 않은 원유, 물, 가스, 모래의 혼합물을 최대 50°C의 주변 온도와 변동이 심한 매체 구성으로 수 킬로미터에 걸쳐 안정적으로 수송하려면 어떻게 해야 할까요? 이것이 바로 아프리카에서 가장 큰 유전 중 하나인 수단 멜루트 분지의 운영자가 직면한 과제였습니다. 플랜트의 경제적인 운영을 보장하기 위해서는 견고하고 안정적이며 유지보수가 적은 펌프 솔루션이 필요했습니다.
양변위 펌프 제조의 글로벌 전문업체인 NETZSCH 펌프 및 시스템은 석유 및 가스 산업의 까다로운 응용 분야를 위한 혁신적인 솔루션을 제공합니다. 발전하는 캐비티 펌프가 극한의 환경 및 공정 조건에서도 안정적인 공급을 보장하는 방법을 보여 드리겠습니다.
개별 컨설팅
다상 펌핑의 과제
멜루트 분지에서 추출한 매질은 다상 혼합물입니다. 오일, 물, 가스의 비율이 매우 다양할 뿐만 아니라 마모를 증가시키는 연마성 모래 입자가 포함되어 있습니다. 동시에 가스-오일 비율과 고형물의 비율은 공급원과 추출 단계에 따라 크게 달라집니다. 현지 기후 조건도 중요한 역할을 합니다. 최대 50°C의 높은 주변 온도, 최대 70°C의 표면 온도, 모래 폭풍, 계절별 강우로 인해 펌프 장치의 기계 부품, 밀봉 시스템 및 설치에 추가적인 요구 사항이 발생합니다. 시추공과 중앙 분리 플랜트 사이의 최대 15킬로미터에 달하는 긴 운송 거리도 압력 손실과 운송 중단을 방지하기 위해 일정한 저진동 운송이 필요합니다.
기존 펌프 기술의 한계
운영자는 다상 원유를 여러 공급처에서 중앙 처리 시설(CTF)로 운송한 다음 약 1,300킬로미터 길이의 파이프라인을 통해 운반할 계획이었습니다. 이송 경로의 첫 번째 구간인 유정에서 CTF까지의 구간이 특히 중요했습니다. 기존의 펌프 기술은 높은 가스 함량과 다양한 모래 농도에 민감했습니다. 이로 인해 유속이 불안정하고 유압 부품의 마모가 증가하며 예기치 않은 가동 중단이 발생했습니다. 그러나 원격 위치로 인해 높은 유지보수 비용이 발생하여 관리가 어려웠습니다.
안정적인 다상 펌핑을 위한 견고한 펌프
이러한 이유로 수단의 멜루트 분지에 있는 유전 운영자는 NETZSCH를 선택했습니다. 복잡한 유체를 처리하는 글로벌 전문업체는 가스 및 고체 함량이 높은 유체를 이송하기 위해 특별히 설계된 NEMO® 다상 프로그레시브 캐비티 펌프를 추천했습니다. 이 솔루션은 헬리컬 로터가 스테이터 내에서 회전하는 프로그레시브 캐비티 기술을 기반으로 합니다. 이를 통해 매체를 흡입 측에서 압력 측으로 지속적으로 이송하는 폐쇄형 펌핑 챔버가 생성됩니다. 이 펌핑 메커니즘은 큰 전단력 없이 균일하고 낮은 맥동의 체적 흐름을 가능하게 합니다. 따라서 배럴당 최대 50 SCFD의 가스-오일 비율에서도 안정적인 이송 속도를 유지하면서 원치 않는 에멀젼 형성을 방지할 수 있습니다. 또한 넉넉한 치수의 전달 형상은 연마성 고형물에 대한 높은 내성을 보장합니다. 모래가 많이 포함된 매체에서도 전달 요소가 중단되거나 즉각적으로 손상되지 않습니다. 따라서 마모가 현저히 줄어들어 안정적인 연속 작동이 가능합니다. 사용된 Z형 스위블 조인트도 높은 작동 신뢰성에 크게 기여합니다. 이 조인트는 높은 기계적 강도가 특징이며 변화하는 하중 조건에서 긴 수명을 보장하도록 설계되었습니다. 특히 유지보수 접근이 제한적인 원격지에서 이 견고한 설계는 그 가치가 입증되었습니다. 펌프 컨셉은 극한의 환경 조건에 맞게 설계된 설치로 보완되었습니다. 폭우 시 고인 물로부터 장치를 보호하기 위해 프레임에 더 높게 장착했습니다. 간단한 선루프는 직접적인 열 상승을 줄이고 부품의 열 부하를 최소화하는 데 도움이 됩니다. 전반적으로 이러한 기술적 설계와 구조적 보호 조치의 조합은 운영 안정성을 크게 향상시킵니다.
현재 여러 생산 블록에서 20개의 다상 펌프가 사용되고 있으며, 각 블록은 최대 24개의 유정에서 생산량을 처리합니다. 개별 펌프는 시간당 최대 250세제곱미터의 생산 속도를 달성합니다. 이 장치들은 6년 이상 지속적으로 가동되고 있습니다. 이 기간 동안 생산 중단으로 인한 계획되지 않은 가동 중단은 없었습니다. 지금까지 조인트, 드라이브 트레인 또는 베어링 하우징에 대한 유지보수 작업은 필요하지 않았습니다. 극도로 높은 모래 부하에 장시간 노출된 펌프만 스테이터와 기계식 씰을 교체해야 했습니다. 원유 성분의 변화와 극한의 기후 조건에도 불구하고 전반적인 공정 제어는 안정적으로 유지됩니다.
운영자의 입장에서는 가장 까다로운 조건에서도 플랜트 가용성이 크게 향상되고 유지보수가 예측 가능해집니다. 복잡한 매체를 장거리로 안전하고 경제적으로 운송하려는 경우, NETZSCH의 전문가가 펌프 솔루션의 응용 분야별 설계를 도와드릴 것입니다.
NEMO® 다상 편심 스크류 펌프
- 중간: 다상 혼합물(원유-물-가스-모래)
- 용량: 최대 250m³/h
- 온도 최대 50°C의 환경
- 기타: 변동하는 점도, 높은 가스 함량, 연마성 모래 입자
