带有分离器的多相泵,其中过程流体润滑和冷却该泵的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于栗送包含碳氢化合物的多相混合物的多相栗。
【背景技术】
[0002]化石燃料不以纯净形式存在于油田或气田中，而是作为包含液体组分、气体组分和可能还有的固体组分的多相混合物存在。利用栗从油田或气田栗送原油、天然气和化学品的多相混合物，并将其向前运输；并且该多相混合物还可能存在有海水和不固定份额的沙。在化石燃料的这样的输送时，使用多相栗，其能够栗送气-液混合物，并且所述气-液混合物还可能包含例如沙这样的固体组分。这样的多相栗被设计成能够长距离并且还竖直地输送被输送产品的高压栗。这尤其适用于从水下场所输送原材料的水下栗。
[0003]尤其是在利用难以访问的栗的情况下，例如位于海床上的栗，如果冷却和润滑能在低维护的情况下并且在几乎没有外部回路(例如，用于润滑剂)的情况下发生，这将是很有利的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种多相栗，其采用尽可能少的特殊操作介质回路来进行管理。
[0005]该目的通过最初命名种类的多相栗满足，其根据本发明具有分离系统，所述分离系统具有用于将多相混合物的至少一些至少部分地分离成多种相富集组分的第一分离级。单独的相富集组分，尤其是液体富集的液体组分和/或气体富集的气体组分，能用于多相栗中的特殊操作工作，例如栗单元和/或马达单元的润滑和/或冷却。
[0006]在有利的实施例中，多相栗包括用于将液体富集的液体组分作为润滑剂供应至待润滑的栗单元的供应系统。以这样的方式，能免除外部润滑剂的润滑剂容器和润滑剂回路。另外，能免除用于在栗的高压侧和在低压侧分隔润滑剂与栗送产品的密封。
[0007]待润滑的栗元件能够是多相栗的马达单元和/或栗单元的轴承。栗元件尤其地仅由液体富集的液体组分润滑。液体富集的液体组分是包含碳氢化合物并且其液体份额比多相混合物的液体份额高的液体组分。液体份额按重量计算尤其地高于98%，其中，液体的体积份额超过70%是有利的。
[0008]分离系统用于将液体富集的液体组分与多相混合物分离，尤其还用于将气体富集的气体组分与多相混合物分离，并且进一步尤其用于将诸如沙的固体组分与多相混合物分离，使得液体富集的液体组分至少大致从固体释放。具有大于100 μπι的颗粒尺寸的、且按重量计算高达1%、尤其按重量计算高达0.2%的固体份额在这方面仍然是相容的，并且能由大致没有固体的表示所涵盖。
[0009]多相栗适宜地是用于以至少10巴的压差栗送多相混合物的高压栗。例如，多相栗是尤其设置成用于在水面下使用、尤其在水面下下至100m、下至500m或甚至下至超过1，OOOm的深度处使用的水下栗、顶侧栗(top-side pump)或另外的栗。该栗能够是准备用于原油的栗送的抽油栗。在这方面，多相混合物适宜地包含作为包含碳氢化合物的部分的石油或原油。此外，多相混合物还能包含甲烷、天然气或另外的气态燃料。
[0010]分离系统包括在多相栗的产品入口与产品出口之间的分支，用于分离多相混合物的一部分。分支能位于栗路径之前或之后，其能连接至栗的高压区域或连接至栗的低压区域。尤其是采用在高压范围内的布置，分支能够是栗送产品的、也就是说多相混合物的一部分能挤压穿过的部分可透的密封。为了允许分离组分(尤其是固体组分和/或气体组分)的进入产品入口与产品出口之间的产品通道中的回流，如果分离系统连接至栗的低压侧，使得能在那里引入被引出的组分，这将是有利的。
[0011]采用本发明的有利的实施例，分离系统具有除第一分离级之外的第二分离级，用于将液体富集的液体组分分离成更加高度富集的液体组分和气体富集的气体组分。分离级的另一功能是防止或至少抑制液体组分与气体组分的混合。因此能产生更加液体纯净的液体组分用于更加有效的润滑过程。
[0012]第一分离级有利地设置成将固体部分至少大致完全地与液体富集的液体组分分离。气体部分不必彻底地与液体富集的液体组分分离。液体富集的液体组分能在第二分离级中被分离成更加高度富集的液体组分和气体富集的气体组分，并且能单独地使用一种或两种组分。液体富集的液体组分从而能用于润滑和/或冷却栗元件，例如栗单元或马达单元的一个或多个轴承。
[0013]在本发明的特别有利的实施例中，气体富集的气体组分同样例如用于冷却栗单元或马达单元的元件。以这样的方式，液体组分与气体组分能以促进操作的方式用于多相栗，使得能减少用于润滑和/或冷却多相栗的元件的努力。
[0014]分离系统的第二分离级有利地在供应系统中布置在栗元件的上游。液体组分因此能从第一分离级经由第二分离级被引导至栗元件。在第一分离级中被分开的气体组分和/或固体组分适宜地不到达第二分离级，使得能在第二分离级产生更加高度富集的液体组分。第二分离级有利地直接布置在待润滑的栗元件处，例如布置在待润滑的多相栗的栗单元和马达单元的轴承处。
[0015]如果第二分离级具有带旋转离心元件的离心机，所述离心机具有向内设置的气体通道和向外设置的液体通道，则能在所述第二分离级内实现可靠的分离。液体由于较高的惯性质量，所以比气体被更加向外地离心推压，使得气体部分与液体部分分离。
[0016]离心机的液体通道有利地引导通过用于支撑离心元件的轴承。轴承的冷却和/或润滑因此能以非常紧凑的方式与第二分离级中的分离相关联，使得能实现紧凑、简单并且可靠的润滑和/或冷却以及分离。
[0017]多相栗的中心轴有利地由离心元件支撑。离心元件通过栗轴一起旋转，由此，能特别简单地实现离心驱动。离心分离因此能以简单且紧凑的方式与轴支撑相关联。
[0018]本发明的另一有利方面提出的是，供应系统具有冷却单元，尤其是在液体富集的液体组分的回路中具有冷却单元。液体组分能被冷却并能用于冷却栗元件。冷却单元被有利地布置在第一与第二分离级之间。在第一分离级中获得的液体富集的液体组分能被冷却，并能以被冷却的形式引导至待润滑和/或冷却的栗元件。这具有的优点是，不仅液体富集的液体组分中的液体、而且保持在液体组分中的气体部分被冷却，并因此能用于冷却目的。如果气体部分与液体部分在第二分尚级中分尚，贝lJ两种组分能相应地在它们特别有利的部位处被使用。在这方面，通常的情况是，由于从第一分离级开始通过全栗壳体使气体上升，所以出现了气流，使得这样的气体也是可用的。
[0019]栗元件能由液体组分冷却或由气体组分冷却。尽管液体组分具有较高的冷却功率的优点，但气体组分提供较低的与冷却相关联的摩擦。从而有利的是，当液体冷却产生不想要的摩擦并因此不利时，将气体组分用于冷却。如果多相栗具有从分离系统的气体出口到发热的栗元件的气体供应，那么在这方面将是有利的。气体出口有利地是分离系统的第二分离级的一部分，这带来的优点是，在第一分离级中分离的气体组分能用于将固体部分运走。
[0020]在本发明的一个方面中，气体出口是用于将液体富集的液体组分分离成更加高度富集的液体组分和气体富集的气体组分的第二分离级的出口。如果气体组分，尤其是从第二分离级发出的气体组分，用于冷却栗元件，那么将是更加有利的。为此，气体组分适宜地预先流过冷却单元，例如，与液体组分的液体部分一起。
[0021]多相栗具有以用于栗送的马达单元的形式的栗马达。马达单元适宜地包括设置在外的定子和设置在内的转子，其中，设置在外的定子能由冷却剂(例如由介电流体)冷却，使得能存在单独的冷却回路。然而，由于到转子的流体连接非常复杂和/或昂贵，所以转子的冷却是困难的。气体冷却对此是适宜的。
[0022]如果多相栗下述冷却气体路径，则能实现这样的气体冷却，所述冷却气体路径从分离系统的气体出口起，将气体富集的气体组分引导通过栗马达，以冷却栗马达。气体部分从而能从第一或第二分离级被引导至栗马达，并且能在那里冷却所述栗马达。初始在第二分离级中分离并尤其地已预先经过冷却单元的气体部分被适宜地引导通过栗马达，用于所述栗马达的冷却。气体富集的气体组分从而例如能在栗马达的转子与定子之间被引导，并因此能穿过转子与定子之间的间隙。由于转子适宜地具有将设置在外的介电冷却液体与设置在内的转子屏蔽开的罐(所谓的密封马达就是这样的一个例子)，所以转子与定子之间的间隙可能非常窄，也就是说配置有小的容积，使得气体沿着全转子以强制方式被引导，并且使有效的冷却变成可能。
[0023]在第二分离级中的多相混合物或液体富集的液体组分的分离时，几乎不能防止两种分离的组分通过分离被稍微加热。如果多相栗具有包含冷却单元的用于分离系统的气体富集的气体组分的气体回路，那么在这方面将