Schraubenpumpen zur Förderung von Erdöl/Erdgas-Gemischen sollen leistungsfähiger werden. Ein neues Pumpenkonzept ermöglicht bis 10 MW Antriebsleistung.
Schraubenpumpen in der Erdölförderung transportieren Gemische aus Rohöl, Erdgas, Sand und Wasser an Land, auf Plattformen und aus Wassertiefen bis 1000 Meter. Langsam versiegende Quellen und der steigende Energiebedarf erfordern zunehmend die Nutzbarmachung von schwer zugänglichen Ölfeldern, die mit den heute verfügbaren Fördermethoden nicht mehr wirtschaftlich erschlossen werden können. Die damit verbundenen neuen Vorgaben für die Schraubenpumpe, wie extrem hohe interne und externe Drücke, große Fördermengen und eine hohe Gasbeladung, haben einen breiten Forschungs- und Entwicklungsaufwand zur Folge:
- neues Lagerkonzept zur Aufnahme der extremen Radialkräfte
- neues Montage- und Wartungskonzept
- druckkompensiertes Außengehäuse
- ein Getriebe mit geringeren Verlustleistungen
- Optimierung der Fertigungstechnologien zur Gehäusebearbeitung
- Wirkungsgraderhöhung
- Verringerung des Spindelverschleißes
- Optimierung der Tröpfchenabscheidung aus gefördertem Gasstrom
- frühzeitige Störungserkennung durch eine Betriebszustandsüberwachung
Um die Forschungsziele zu erreichen, wurden Berechnungen mittels der Finite-Elemente-Methode, der Mehrkörpersysteme und der numerischen Strömungsmechanik vorgenommen. In einem Getriebeprüfstand wurden die Verzahnungsleerlaufverluste genauer untersucht. Durch Hochgeschwindigkeitsaufnahmen in einem Spaltstromvisualisator an einer Modellpumpe wurden wichtige Erkenntnisse über das Förderverhalten von Öl-Gas-Gemischen in Schraubenpumpen gewonnen. Der Bau einer skalierten ersten Prototyppumpe mit einer Antriebsleistung von 1,5 MW bei 150 bar Differenzdruck und eines modifizierten Prüfstands ermöglichte die Verifikation der theoretischen Ergebnisse.
