Винтовые насосы и мультифазные системы Leistritz

Мультифазные насосные системы Leistritz используются по всему миру для перекачки скважинного флюида с объемной газовой концентрацией (GVF) от 0 до 100 % при производительности до 5000 м³/ч и перепаде давления до 150 бар.
По сравнению с традиционными установками по добыче и подготовке нефти метод мультифазной добычи не требует громоздких сепараторов для разделения нефти, воды и газа, отдельного вращающегося оборудования, такого, как насосы и компрессоры, для перекачивания фаз и отдельных трубопроводов для транспортировки газа и жидкости на центральные пункты подготовки нефти.

Видео:

Параметры:

• Исполнение: API 676
• Подача: до 5 000 м³
• Давление: до 150 Атм
• Температура: до +350ºС
• Вязкость: до 150 000 сСт

Сравнение мультифазного решения и обычной установки:

Особенности мультифазной установки:

• Перекачивание мультифазных смесей без сепарации                                                                                                                                                                                                                                                                                                    Нефть + газ (содержание газа до 100%)
• Увеличение добычи увеличением дебета скважины (из-за снижения давления)
• Экономия на оборудовании (одна система вместо двух)                                                                                                                                                                                                                                                                           Мультифазный насос = Насос + Компрессор

Преимущества винтовых насосов Leistritz

• Винты насоса изготавливаются из цельной заготовки, что обеспечивает минимальный прогиб вала, более высокое рабочее давление и надежность;
• При изготовлении компонентов насосов низкого, среднего и высокого давления используется унификация и взаимозаменяемость;
• С целью повышения безопасности эксплуатации максимально допустимый прогиб вала ограничен 50 % от радиального зазора между кромками винта и гильзой насоса;
• Синхронизирующие шестерни с шевронным зацеплением позволяют свободно центровать винтовые пары и облегчают техническое обслуживания насоса;
• Сменная гильза повышает удобство и экономичность обслуживания насоса
• Специальный профиль винта для минимальной вибрации;
• Низкие осевые скорости потока для более плавной транспортировки продукта с малым эмульгирующим действием;
• Возможна работа «всухую» Все торцевые уплотнения расположены в области действия давления всасывания, что продлевает срок службы уплотнений

Особенности комплектных мультифазных систем

• мультифазный насосный агрегат с приводом, муфтой, рамой;
• система удержания жидкости с сепаратором, в котором происходит разделение фаз;
• размещение в блок-боксе;

• практически все мультифазные насосы комплектуются частотными преобразователями;
• отсечные аварийные красы с электро- и пневмоприводами;
• комплектация предохранительным клапаном для защиты от превышения давления;
• маслостанция +КИП;

• трансформатор (при необходимости);

• газоанализаторы, система пожаротушения;
• мультифазные системы комплектуются различными датчиками, которые в свою очередь контролируют работу системы в целом;
• система управления;

Мультифазные технологии

Принцип мультифазной технологии

• для перекачивания используются винтовые насосы;
• поток скважинного флюида может перекачиваться одним агрегатом, без сепарации;
• возможность перекачивать продукцию с объемной газовой концентрацией 0…100 % (GVF)

Преимущества мультифазной установки

В отличие от традиционного метода, где требуются сепараторы, компрессоры и жидкостные насосы на каждой скважине/кусте, а также часто приходится сжигать попутный газ, с применением мультифазной технологии, мультифазный поток в полном объёме перекачивается до ЦППН без необходимости большого количества оборудования и без сжигания газа:

• Возможность обеспечить длительное время работы насоса на 100% газе в случае газовой пробки (15-60 минут)
• Скважинный флюид перекачивается одним агрегатом;
• Понижение давления на оголовке скважины продлевает срок эксплуатации скважины и увеличивает её дебит;
• Обеспечивается высокое давление нагнетания для перекачки от удалённых месторождений;
• Уменьшается необходимость испльзовать дополнительные механизированные методы добычи благодаря понижению давления на оголовке скважины;
• Неэмульгирующее перекачивание с малым сдвигом слоёв сред(способность технологии предотвращать сильное смешению фаз, что упрощает сепарацию при дальнейшей обработке потока);
• Способность перекачивать скважинный флюид с объёмной газовой концентрацией (GVF)до 100 %;
• Исключается необходимость использования факельных установок;
• Малые капиталовложения и быстрая окупаемость благодаря увеличению добычи;
• Снижение расходов на эксплуатацию и обслуживание;
• Из-за малых габаритов и весов идеально подходят для установки на морских платформах, удаленных месторождениях

Видео о мультифазных насосах Leistritz

Видео мультифазных систем  Leistritz

Видео мультифазных насосов Leistritz на объекте ПАО «ЛУКОЙЛ»

Технические параметры мультифазных насосов

L4HG

Расход: до 2 000 м²/ч
Напор: 150 бар
Объёмная  газовая концентрация (GVF):  до 100 %
Материальное исполнение: углеродистая сталь, нержавеющая сталь, дуплекс
Уплотнения: двойные (катриджное уплотнения)
План обвязки: 54 или 53В

L4MG

Расход: до 3 400 м²/ч
Напор: 40 бар
Объёмная  газовая концентрация (GVF):  до 100 %
Материальное исполнение: углеродистая сталь, нержавеющая сталь, дуплекс
Уплотнения: двойные (катриджное уплотнения)
План обвязки: 54 или 53В

L4NG

Расход: до 5 000 м²/ч
Напор: 16 бар
Объёмная  газовая концентрация (GVF):  до 100 %
Материальное исполнение: углеродистая сталь, нержавеющая сталь, дуплекс
Уплотнения: двойные (катриджное уплотнения)
План обвязки: 54 или 53В

Максимальное дифференциальное давление насосов Leistritz, бар

Насосы Leistriz могут перекачивать жидкости с давлением от 16 до 280 бар

Максимальная подача, м³/час

Диаграмма вязкости,  сСт

Варианты расположения патрубков

Отрасли применения насосов Leistritz

Насосы Leistritz охватывают все сферы промышленностей, такие как:

• нефтегазовая промышленность
• нефтехимическая промышленность
• кораблестроение/судостроение

• энергетическая промышленность
• целлюлозно-бумажная промышленность
• пищевая промышленность (сахарная)
• химическая промышленность
• машиностроение 

Процессы применения насосов

• добыча нефти;
• насосы для тепловых станций;

• насосы для слива нефти с жд и авто цистерн;

• в установках коксования;
• для установок производства битума;
• подача масла для гидроподъёма турбин;
• подача масла для систем металлопроката;
• используются как гидротурбина в системе пожаротушения;
• используются в производстве химикатов;
• используются как насосы для погрузки/разгрузки кораблей

Основные жидкости, перекачиваемые насосом

• мультифазные среды;
• сырая нефть;
• добываемая вода;
• неочищенная водонефтяная эмульсия;
• горючие масла;
• битум;
• гудрон;
• асфальт;
• консистентные смазки;
• остаточные нефтепродукты;
• парафин;
• расплавленная сера;
• некондиционные продукты и дренаж

Основные референции применения мультифазных  насосов

Мультифазные насосы Leistritz поставляются на различные предприятия РФ и СНГ, такие как:

• Туркменистан

• Платформа Petrobras в Бразилии

• Мексиканский залив – 16 мультифазных насосов

• Китай – проект Jinzhou
• Казахстан

• РН Самаранефтегаз, Винно-Бановское м/р

• ЛУКОЙЛ, Мортымья-Тетеревское м/р

Особенности конструкции и преимущества насосов

Leistritz L4 – конструкция винтовой пары

• минимальный прогиб вала (< 50 % радиального зазора);
• изготовление винтов из цельной заготовки;
• короткое расстояние между подшипниками > мин. прогиба винта;
• большой ряд типоразмеров винта;
• специальная конструкция винтов для минимальной пульсации;
• поток в центр насоса;
• большой шаг винтов;
• закаленные винты;
• покрытие винтов – карбид вольфрама, стеллит

Винтовые насосы Leistritz — это продукция, которая непрерывно оптимизируется и развивается в соответствии с пожеланиями и требованиями заказчиков. Профессиональная служба поддержки заказчиков на местах от компаний Leistritz  и ПромХимТех в любое время окажет любое сопровождение и сервисное обслуживание.

Заводы компании Leistritz оснащены испытательными стендами, обеспечивающими индивидуальный контроль параметров:

• 5 испытательных стендов;

• испытательный стенд мощностью 4 МВт;
• регистрация параметров и их хранение в цифровом виде;
• резервуары большого объема, что обеспечивает длительные периоды испытаний.

Подробное описание работы мультифазной установки

Мультифазный поток на входе попадает в блок фильтров, где очищается от механических примесей и поступает на приём насоса Leistritz. Блок фильтров резервированный для возможности непрерывной работы. Мультифазный поток состоит из водяной, газовой и нефтяной фазы в различных соотношениях.

Также на прием, до блока фильтров, после входной электроприводной арматуры подается химический реагент для предотвращения отложения парафина и коррозии.

Преобразователь давления, расположенный на трубопроводе всасывания, измеряет величину давления, и если она соответствует давлению запуска, то система управления разрешает включение насоса.

Регулирование производительности насоса также осуществляется по сигналу с датчика давления в трубопроводе всасывания. В случае падения давления ниже значения уставки в коллекторе всасывания система управления подает сигнал на ЧРП о снижении частоты тока и напряжения, вследствие чего снижаются обороты электродвигателя и вала насоса, в единицу времени перекачивается меньшее количество потока, производительность, соответственно, уменьшается, давление на приёме растёт. При увеличении давления происходит обратный процесс.

Смазка подшипников и валов насоса раздельная. Для смазки подшипников предусмотрена замкнутая маслосистема (маслостанция). Маслостанция обеспечивает нагрев масла перед пуском, а так же охлаждение масла в АВО при работе(отвод тепла). Маслосистема полностью укомплектована средствами КИПиА для автоматизации и защиты оборудования от нерабочих режимов. Все полевые приборы подключены к системе ЛСУ насосной станции, расположенной в блоке аппаратурном.

Смазка подшипников и рабочих винтов насоса осуществляется раздельно. Для смазки подшипников предусмотрена замкнутая маслосистема (маслостанция). Маслостанция обеспечивает нагрев масла перед пуском, а так же охлаждение масла в АВО (Аппарате Воздушного Охлаждения) при работе(отвод тепла). Маслосистема полностью укомплектована средствами КИПиА для автоматизации и защиты оборудования от нерабочих режимов. Все полевые приборы подключены к системе ЛСУ (Локальная Система Управления) насосной станции, расположенной в аппаратурном  блоке.

Смазка уплотнений и рабочих винтов насоса осуществляется жидкой фазой проходящего многофазного потока. Так же жидкой фазой осуществляется охлаждение винтов и корпуса насоса, нагревающегося вследствие выделения тепла от сжатия газа. Проходящая жидкая фаза уносит тепло, образующееся при сжатии газа.

Давление и температура потока, а так же прочие параметры рабочего процесса контролируются системой КИПиА, входящей в комплект поставки. При достижении определенных критических уставок формируются сигналы «предавария» и «авария». При достижения параметра «авария» происходит автоматическая остановка насоса. При необходимости аварийные сигналы и сигналы состояния насосной станции могут передаваться на верхний уровень по согласованному протоколу.

Система вибромониторинга контролирует допустимую величину вибрации насосного агрегата. В случае превышения допустимых значений виброскорости насос отключается.

Давление на выходе контролируется преобразователями давления. Для визуального контроля давления применяются манометры. Контроль остальных параметров установки осуществляется соответствующими приборами КИП.

Для привода арматуры применяются электроприводы с ручным дублированием.

На выходе из насоса предусмотрена буферная емкость, поставляемая в комплекте насоса на одном основании с ним. Она служит для накопления жидкой фазы. При возникновении режима работы при котором весь входящий поток — газ(газовая пробка), жидкая фаза для смазки и охлаждения начинает подаваться с буферной емкости. Сигналом для начала подачи жидкой фазы служит увеличение температуры потока на выходе. Температура потока начинает увеличиваться вследствие того, что жидкой фазы для отвода тепла в данном случае нет, или ее недостаточно.

При увеличении температуры потока на выходе выше определённого значения система управления (по датчику давления) согласно алгоритму подает сигнал на электромагнитный клапан. Клапан открывается и жидкая фаза для смазки и охлаждения винтов начинает подаваться на вход насоса. Подача безнасосная, осуществляется за счет разности давлений в буферной емкости(в трубопроводе нагнетания насоса) и трубопроводе приема. В таком случае насос работает на запасе жидкости в

емкости. Проходя через насос и отводя тепло, жидкая фаза вновь попадает в емкость. Многократно проходя через насос жидкая фаза нагревается, ввиду того, что уноса тепла не происходит. При работе в режиме газовой пробки за 15 минут жидкая фаза, циркулирующая через насос и буферную емкость, нагревается до критической температуры и насос останавливается по сигналу «авария».

Если в течение 15 минут «газовая шапка» прошла, то температура выходящего потока начинает падать и система автоматики закрывает клапан, управляющий подачей жидкой фазы.

После буферной емкости поток направляется на мультифазный расходомер, который ведет учет проходящего потока по фазам (газ, вода, нефть).

Насосы комплектуются встроенной ёмкостью для хранения определённого объёма жидкости, необходимого для кратковременной работы насоса в процессе перекачки только газа.

В качестве опции предлагается дополнительная емкость зажижения газа (система удержания жидкости).

Данная емкость выполняет ту же функцию, что и буферная емкость, входящая в комплект поставки, В отличие от буферной емкости в комплекте насоса, ёмкость  зажижения имеет больший объем и систему принудительного охлаждения. Она устанавливается в линии перед расходомером. С помощью данной опции имеется возможность увеличить время работы на газовой пробке до времени, указанного Заказчиком(или рассчитанного специалистами  с          учетом особенностей работы месторождения), или возможность работы длительное время в практически компрессорном режиме(до суток и более).

Рассмотрим более подробно работу буферной ёмкости, о которой говорилось ранее. Ограничение в 15 минут работы на жидкости из расширительной емкости обусловленр нагревом жидкой фазы до недопустимой, по условиям эксплуатации насоса, температуры.

1. Для увеличения времени работы на 100% газе можно обеспечить охлаждение жидкой фазы, подаваемой на вход насоса для смазки и охлаждения винтов. Именно охлаждение жидкой фазы является самым эффективным решением вопроса увеличения времени работы в режиме газовой шапки.
2. Другой вариант — увеличение объема ёмкости является затратным, влечет за собой систему обогрева в зимний период, но даже такой способ имеет ограничения по времени, так как увеличить до бесконечности объем емкости невозможно, а при поступлении газовой пробки рано или поздно весь объём жидкости нагреется без принудительного охлаждения.

При поступлении жидкой фазы в ёмоксть  зажижения жидкая фаза остается в нем набираясь до необходимого уровня. Если система оснащена ёмкостью зажижения, то когда на вход насоса поступает газовая пробка и температура смеси начинает расти, еще до включения подачи жидкой фазы с расширительной емкости, на вход начинает подаваться охлажденная жидкая фаза с ёмкости зажижения. Температура потока на выходе из насоса перестает увеличиваться, так как необходимый минимальный рассчитанный поток жидкой фазы для смазки и охлаждения валов подается на вход насоса.

При работе в режиме газовой пробки практически вся жидкость, накопленная в ёмкости зажижения, за исключением небольшой части, уносимой с потоком газа(ориентировочно от 0,4 до 1%), циркулирует по так называемому «малому кругу», когда она подается на вход, подогревается в насосе в процессе смазки и охлаждения, сепарируется в ёмокости зажижения, охлаждается на АВО и подается на вход. Таким образом, 2-3 суток насос может работать на 100% газе. Такое решение способно свести к минимуму количество аварийных остановок по причине прохождения газовых фаз.

В линии от ёмкости зажижения до насоса жидкая фаза может как охлаждаться, проходя через АВО, так и подогреваться электрическими приборами для поддержания нефтяной фазы в текучем состоянии.

Еще одним существенным плюсом являются малые габариты данной системы, так что  возможно размещение системы без увеличения габаритов здания.

Мультифазный насос Leistritz

Для перекачки мультифазного потока применяется мультифазный насос Leistritz. По принципу работы это винтовой насос объемного типа с встречно направленными винтами. Встречное направление винтов производится для увеличения производительности, компенсации усилий на подшипниковый узел, а так же для увеличения срока службы торцевых уплотнений, которые не подвергаются воздействию давлению нагнетания. Винты вращаются навстречу друг другу с равной скоростью, так как валы соединены между собой шестернями с одинаковым количеством зубьев. Ввиду этого насосы являются гидравлически сбалансированными.

Поступающий на вход насоса поток при вращении винтов запирается между круглыми стенками корпуса и камерами винтов.

Образовавшийся объем герметизируется в пределах размера винтов. Объемы камер разных винтов и объемы между оборотами одного винта между собой не сообщаются. Перенося поток и выдавливая его, благодаря конструкции винта, из области приема в областьнагнетания, насос создаёт движение жидкости, преодолевая при этом противодавление трубопровода нагнетания. При этом создаётся разность давлений, необходимая для данного расхода.. При перекачивании мультифазной среды повышение давления по длине винтов происходит неравномерно. Объём всех камер винта одинаковый (шаг винта постоянный), поэтому принудительного сжатия объёма камеры не происходит. Большая часть работы по сжатию газа происходит в камерах винта, находящихся ближе к нагнетанию. Это происходит за счёт перетечки между зазорами между винтами из последующей камеры в предыдущую (из области большего давления в область меньшего). Данная перетечка и создаёт работу по сжатию газа и повышению давления. Таким образом, данная работа совершается насосом за счёт противодавления системы. Рост давления по длине винтов происходит по параболическому закону.

Смазка и охлаждение винтов насоса осуществляется проходящим потоком жидкой фазы.

Поток при сжатии нагревается, но нагрев из-за большой теплоемкости жидкой фазы в нормальном режиме работы незначителен и температура потока на нагнетании не превышает температуры 50С, вплоть до момента, когда в потоке не остается 3% жидкой фазы. При меньшем количестве жидкости поток начинает нагреваться. Для возможности работать при меньшем количестве жидкой фазы на выкиде насоса предусматривается расширительная емкость (см. выше)..

Регулирование производительности       насоса основано            на увеличении/уменьшении скорости вращения вала   насоса. Соответственно в единицу времени уменьшается/увеличивается количество порций потока, выданного в нагнетательный трубопровод. Расход прямо пропорционален количеству оборотов вала. Характеристика начинает отклоняться от линейной начиная с 60% от номинальной производительности, ввиду причин, описанных ниже.

При уменьшении количества оборотов давление на нагнетании остается неизменным, это отличает насосы винтовые от центробежных. КПД насоса с уменьшением оборотов все же уменьшается. Это происходит, т.к. расход снижается, а величина перетечки остаётся примерно одинаковой.. По этой же причине незначительно падает момент, требующийся от двигателя. Мощность на валу, прямо пропорциональна производительности насоса. Крутящий момент винтового насоса практически постоянен при любой частоте вращения.

Пример мультифазной установки

Как получить предложение

Наиболее правильный и эффективный выбор насоса возможен при предоставлении подробных данных о месте установки насосов, данных о процессе, в котором будут работать насосы, о старых насосах, их марках и о проблемах, с которыми сталкивались при работе со старыми насосами. На основе этой информации мы сможем предложить надежный насос, который прослужит долго!

В комплекте с насосами Leistritz и отдельно от насосов Ляйстриц  наша компания в кратчайшие сроки может поставить запчасти (ЗИП) Ляйстриц:

• уплотнения вала;
• подшипники;
• рабочие винты;
• сменные гильзы;
• прокладки корпуса;
• корпусы;
• крышки корпусов;
• муфты для соединения насоса и электрических двигателей

Мы как профессиональный сервисный партнер готовы провести:

• шефмонтаж;
• пуско-наладку оборудования;
• гарантийное и пост гарантийное обслуживание;
• расконсервацию и ревизию / аудит оборудования;
• продлить или предоставить расширенную гарантию;
• взять оборудование на регулярное сервисное обслуживание;
• капитальный ремонт герметичных насосов (для химических, нефтехимических, газоперерабатывающих, нефтеперерабатывающих заводов);
• капитальный ремонт аммиачных насосов;
• капитальный ремонт судовых насосов эксплуатируемых в холодильных установках;
• переоборудование насосов с одинарного уплотнения вала на двойное уплотнение вала в соответствии с требованиями Ростехнадзора РФ

Более подробно о данных процедурах Вы можете прочитать в разделе «Сервис и запасные части»

По вопросам подбора и расчета насосов просим обращаться в компанию ООО «Промышленные Химические Технологии» — официальному поставщику насосов L2 в России и СНГ.

Телефон: 8 800 250-01-54 или заказать звонок
Skype: zakaz.skype, E-mail: zakaz@promhimtech.ru