Pompes multiphases haute puissance

Changer le monde de la production de pétrole via un pompage multi-phase

Chez Sulzer, nous continuons à révolutionner le visage de la production de pétrole en fabricant des pompes multiphases (PMP) haute puissance. Avec 20 ans d'expérience en utilisant de PMP sous nos courroies, nous sommes fiers de servir le marché avec les plus grandes pompes au monde et d'offrir une alternative technique et commerciale avantageuse aux systèmes traditionnels.

Feux sur les pompes multiphases Sulzer

Les PMP permettent de transporter de grandes capacités de mélanges de gaz et de liquide sur des distances plus longues sans avoir besoin de séparation antérieure des phases. Grâce à ces pompes, nous offrons une production continue à partir des champs de pétrole et allongeons également la durée de vie de ces pompes tout en réduisant les coûts de développement. Ci-dessous, nous expliquons comment la plateforme pétrolière Dunbar au Royaume-Uni démontre comment ces avantages ont été réalisés sur le terrain.

Nos pompes multiphases en pratique : le champ de Dunbar

Nos pompes multiphases sont en marche depuis près de 20 ans sur le champ de Dunbar (voir figure 1), une plateforme à tête de puits exploitée par la société TOTAL dans le secteur du Royaume-Uni de la Mer du Nord. Dunbar est un satellite de la plateforme Alwyn North.

Fig. 1 Les champs de Dunbar et d'Alwyn.
Depuis l'introduction de nos pompes multiphases sur le champ de Dunbar, la production de pétrole est capable de se poursuivre malgré le déclin de la pression de la tête de puits. (fig. 2)
Fig. 2 L'évolution de la pression sur le champ de Dunbar au cours des années.
Fig. 3 Concept traditionnel.

Pourquoi les pompes multiphases ?

TOTAL a envisagé deux options de système pour le champ de Dunbar. L'une était un système traditionnel (Fig. 3) qui fonctionnait à basse pression et où les liquides étaient pompés et le gaz était comprimé en amont du pipeline multiphase. L'autre était un système innovant (Fig. 4) qui utilisait une PMP pour combiner plusieurs puits et stimuler les puits à basse pression directement dans le pipeline multiphase.

Fig. 4 Concept innovant utilisant des pompes multiphases.

TOTAL a opté pour la solution à PMP Sulzer plutôt que pour une solution à séparateur car :

  • Il n'y avait pas de grosses modifications requises sur les installations de traitement existantes ;
  • Elle constituait une solution plus économique ;
  • Les restrictions de poids et d'espace sur la plateforme de Dunbar favorisaient la conception de l'extension à module en porte-à-faux de PMP. Ce module était plus de 30 % plus léger qu'un système traditionnel et l'installation des pompes à la verticale minimisait les exigences d'espace ;
  • Une flexibilité opérationnelle était permise par la mise en place d'un plan de séparation des puits.
Fig. 5 Module dans la cour de fabrication

Installation des pompes

Les formules à deux groupes moto-pompe ont été intégrées dans un module dans la cour de fabrication. Le module mesurant 12 m x 7,5 m x 19 m (L x l x h) et pesant 650 tonnes (Fig. 5) a été branché à la plateforme durant l'été 1999 et les pompes ont été mises en service en novembre de la même année.

Réfléchir judicieusement à la séparation

Un plan de séparation des puits apporte une flexibilité opérationnelle. Ce plan de trois têtes de production indépendantes — haute pression (HP), basse pression (BP) et très basse pression (TBP) — permet d'utiliser au maximum l'énergie naturelle des puits. Cela minimise les exigences d'alimentation électrique. Les puits HP contournent les pompes. Les puits BP et TBP sont chacun acheminés vers l'une des deux PMP pour optimiser la production.

Prêt à & l'emploi

Prenant en considération la nature instable du pompage à écoulement diphasique, Sulzer s'est concentré sur le développement de systèmes de contrôle adaptés qui :

  • Facilitent la vie de l'opérateur
  • Permettent un fonctionnement automatique de la pompe
  • Augmentent le temps moyen entre pannes (MTBF) de la pompe et optimisent la production

Le fonctionnement automatique de la PMP de Dunbar inclut un système de contrôle de couple / pression d'aspiration, au moyen duquel la vitesse peut être automatiquement ajustée pour atteindre un point de consigne donné de pression d'aspiration défini par l'opérateur. Cela permet d'humidifier les poches de liquide, ce qui minimise les vibrations de la pompe et optimise la production.

Des partenariats solides

Le centre de R&D Sulzer situé à Winterthur, Suisse, consacre beaucoup d'efforts au développement de nouvelles solutions pour les pompes multiphases, notamment une nouvelle conception de piston d'équilibrage et un dispositif breveté d'humidification au milieu de l'arbre. La collaboration sur les fluides entre TOTAL et Sulzer a permis d'appliquer ces recherches avec succès aux PMP de Dunbar en 2013. L'amélioration de la conception des pompes a aidé à surmonter les instabilités résultant de la baisse des pressions de tête de puits et a permis d'adapter la pompe à l'évolution continue du champ de pétrole. Ensemble, TOTAL et Sulzer sont convaincus que la flexibilité des PMP aidera à optimiser la production en fin de vie du réservoir de Dunbar et à maintenir des fonctionnements à des pressions de tête de puits de 20 bars(g) et en dessous, sans avoir besoin de trop investir.

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