Numerical Study on a new Hydraulic Subsurface Pump

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Autoren

Abstract

Fördersysteme werden aufgrund der Entwicklung und des Ausbaus älterer Felder sowie natürlicher Alterung der bereits produzierenden Lagerstätten für die Erdölbranche in Zukunft zunehmend wichtiger. Während Tauchkreiselpumpen und Gestängetiefpumpen global gesehen sehr häufig zur Anwendung kommen, sind hydraulische Pumpsysteme am Markt stark unterrepräsentiert. An der Montanuniversität Leoben wurde eine neue hydraulische Pumpe entworfen und hergestellt, die nur aus einem doppelten Kolben/Zylinder-System besteht und nur wenige bewegliche Teile innerhalb des Bohrloches beinhaltet. Diese Pumpe bietet alle Vorteile hydraulischer Fördersysteme: Potentielle Fehlerquellen können beispielsweise durch den Wegfall von elektrischen Kabeln oder Gestängen reduziert werden. Weiters lassen sich Phänomene an der Tiefenpumpe, die auf die Länge und Trägheit des Gestänges zurückzuführen sind, vermeiden. Neigungen beziehungsweise Inklinationen im Bohrloch stellen dadurch kein Problem dar. Aufgrund der Installation als konzentrische Verrohrung können Inhibitoren injiziert werden und herausgelöstes Gas kann an die Oberfläche gelangen. Dies macht die Pumpe zu einer exzellenten Alternative bei Anwendungen der erweiterten Erdölgewinnung. Um das Pumpenkonzept zu validieren wurde mithilfe von OpenFOAM, einer quelloffenen Softwarebibliothek, und der Programmbibliothek swak4Foam eine numerische Studie durchgeführt. Dabei wurde für die computergestützte Strömungssimulation ein inkompressibler Löser verwendet, der die Fähigkeit besitzt, mit beweglichen Netzen umzugehen. Das Modell beinhaltet eine gleitende und kommunizierende Grenzfläche im Netz (Abitrary Coupled Mesh Interface, ACMI) sowie eine deformierbare Region des Netzes, um die Bewegung der Pumpe beschreiben zu können. Der Versatz der Pumpe wird aus den Kräften, die auf die Pumpe wirken, abgeleitet. Diese Kräfte werden jeden Zeitschritt der Simulation berechnet und die neue Position der Pumpe, beziehungsweise der Netzpunkte, wird für den nächsten Zeitschritt aktualisiert. Die Studie, ihre Ergebnisse und der Modellaufbau an sich geben einen guten Einblick in das Verhalten der Pumpe unter bestimmten Betriebszuständen und können für die weitere Entwicklung und Optimierung des Pumpensystems verwendet werden.

Details

Titel in ÜbersetzungNumerische Studie an einer neuen hydraulischen Tiefenpumpe
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung29 Juni 2018
StatusVeröffentlicht - 2018