Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Pumpenanlage bereit zu stellen, mit der die Abförderung des Multiphasengemisches verbessert und gleichzeitig der erforderliche Bauaufwand für die Pumpenanlage begrenzt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass druckseitig ein Teilflüssigkeitsstrom aus dem Hauptförderstrom des separierten Multiphasengemisches abgezweigt und zu der Hochdruckseite zumindest einer Strahlpumpe geleitet wird, die als Förderhilfsmittel auf der Saugseite der Verdrängerpumpe angeordnet ist, bzw. dass eine Speiseleitung den Druckraum der Verdrängerpumpe mit der Hochdruckseite zumindest einer saugseitig in Förderrichtung der Verdrängerpumpe angeordneten Strahlpumpe verbindet und separierte Flüssigkeitsphase der Strahlpumpe zuleitet.

Die zum Antrieb der Strahlpumpe verwendete Druckflüssigkeit zirkuliert zwischen der Strahlpumpe und der Verdrängerpumpe, die insbesondere als Multiphasenpumpe ausgebildet ist, ohne dass eine bleibende Kontamination des Fördergemisches auftritt. Darüber hinaus ist die Energieversorgung der Strahlpumpe sichergestellt, ohne dass eine externe Energiequelle, insbesondere ein hydraulische Energiequelle zur Verfügung gestellt werden muss.

Durch eine geeignete Auslegung der Strahlpumpe lässt sich erreichen, dass die Verdrängerpumpe mit einem moderaten Vordruck, der beispielsweise 2 bar beträgt, gespeist wird, so dass die Abförderung des Multiphasengemisches verbessert und das freie Gasvolumen gleichzeitig begrenzt wird. Dadurch kann sich der Bauaufwand der Verdrängerpumpe verringern, was insgesamt die Kosten reduziert.

Vorteilhafterweise ist die Strahlpumpe im oder am Bohrloch angeordnet, sofern das Multiphasengemisch aus einer Kohlwasserstoffquelle gefördert wird, um das Ansaugen der Kohlenwasserstoffe zu erleichtern. Alternativ ist es möglich, dass die Strahlpumpe innerhalb der Saugleitung angeordnet ist.

Multiphasengemische zeichnen sich durch eine hohe Veränderlichkeit in ihrer Zusammensetzung aus, wobei es sich um ein Vielstoffgemisch handelt, das in mehreren Phasen vorliegen kann. Die Zusammensetzung kann sich von nahezu 100% Flüssigphase auf nahezu 100% Gasphase verändern, wobei auch große Anteile von Feststoffen in einem Multiphasengemisch vorkommen können. Um eine ausreichende Kühlung und Abdichtung der Verdrängerpumpe zu bewirken, ist es vorgesehen, dass in der Verdrängerpumpe eine Separation von Gasphase und Flüssigkeitsphase durchgeführt und der Teilflüssigkeitsstrom zu der Strahlpumpe aus der separierten Flüssigkeitsphase abgezweigt wird. Somit wird zum Betreiben der Strahlpumpe eine Flüssigkeit verwendet, die nur noch einen geringen Gasanteil aufweist und der Flüssigkeitsphase des geförderten Produktes entspricht. Eine Veränderung bzw. Kontamination des Förderproduktes durch den Einsatz des abgezweigten Teilflüssigkeitsstromes als Energieträger für die Strahlpumpe findet somit nicht statt, und die Verdrängerpumpe wird stets mit einem Flüssigkeitsanteil saugseitig versorgt, so dass eine hinreichende Schmierung, Kühlung und Abdichtung der Verdrängerpumpe stattfindet.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein Teilvolumenstrom der separierten Flüssigkeitsphase über eine Kurzschlussleitung der Saugseite der Verdrängerpumpe dosiert zugeführt wird, also dass die Zuleitung nicht ausschließlich über die Strahlpumpe erfolgt, sondern über eine vorzugsweise innerhalb des Verdrängerpumpengehäuses angeordnete Kurzschlussleitung erfolgt, wodurch sich die Gefahr eines Trockenlaufes der Verdrängerpumpe reduzieren lässt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass nach der Abzweigung des Teilflüssigkeitsstromes dieser durch einen zusätzlichen Separator zur Trennung von Gasphase und Flüssigkeitsphase geleitet wird, falls die Separation innerhalb der Verdrängerpumpe nicht ausreichend war. Durch den zusätzlichen Separator wird sichergestellt, dass eine weitestgehend von der Gasphase befreite Flüssigkeitsphase der Strahlpumpe als Druckflüssigkeit und Energieträger zugeleitet wird.

Um ein ausreichend hohes Druckniveau, insbesondere ein konstantes Druckniveau bereit zu stellen, ist zwischen der Verdrängerpumpe und der Strahlpumpe eine Druckerhöhungspumpe vorgesehen, durch die der Förderdruck erhöht wird.

Die erfindungsgemäße Pumpenanlage sieht vor, dass eine Speiseleitung den Druckraum der Verdrängerpumpe mit der Hochdruckseite zumindest einer Strahlpumpe verbindet, wobei die Strahlpumpe einseitig in Förderrichtung der Verdrängerpumpe angeordnet ist, um die Verdrängerpumpe mit einem moderaten Vordruck zu speisen. Von der Druckseite der Verdrängerpumpe wird also ein Teilflüssigkeitsstrom zur Hochdruckseite einer oder mehrerer Strahlpumpen, die als Förderhilfsmittel eingesetzt werden, geleitet, was eine besonders wirtschaftliche Druckerhöhung saugseitig bewirkt. Anders als bei aktiven Komponenten zur Erhöhung des Vordruckes, bei denen mechanische Teile eine Druckerhöhung bewirken, beispielsweise in Gestalt von Down-Hole-Pumpentechnologien, wie Beam Pump, ESP, PCP oder SSP, sind Strahlpumpen extrem einfach aufgebaut und besitzen keine bewegten Teile. Insbesondere aufgrund der mitunter hohen abrasiven Eigenschaften des geförderten Multiphasengemisches ist der Verzicht auf mechanische Komponenten vorteilhaft. Aufgrund des geringen Wartungsaufwandes sind die Anlagen zuverlässiger und kostengünstiger, zumal im Bereich eines Bohrloches die Zugänglichkeit eingeschränkt und eine Reparatur sehr aufwendig ist. Dies führt zu langen Stillstandszeiten und zu Wirtschaftlichkeitsproblemen bei den Anlagebetreibern. Innerhalb des Verdrängerpumpengehäuses sind Separationseinrichtungen zur Trennung von Gasphase und Flüssigkeitsphase im Druckraum ausgebildet, wodurch die Gasphase des Multiphasengemisches von der Flüssigkeitsphase separiert wird und lediglich die Flüssigkeitsphase zum Antreiben der Strahlpumpe verwendet wird.

Um sicherzustellen, dass bei einer besonders langen Ausgestaltung der Speiseleitung ein gewisser Flüssigkeitsumlauf zur Abdichtung, Schmierung und Kühlung der Verdrängerpumpe vorhanden ist, ist eine Kurzschlussleitung von der Druckraumseite zur Saugseite der Verdrängerpumpe zur dosierten Zuführung der separierten Flüssigkeitsphase vorgesehen.

Zur verbesserten Trennung von Flüssigkeitsphase und Gasphase ist in der Speiseleitung ein Zusatzseparator vorgesehen, von dem Zusatzseparator eine Rückführleitung der separierten Gasphase zur Druckleitung der Verdrängerpumpe führt, so dass die Gasphase zusammen mit dem übrigen Förderprodukt zur Weiterverarbeitung abgeführt werden kann.

In der Speiseleitung ist eine Druckerhöhungspumpe angeordnet, so dass die separierte Flüssigkeitsphase einen erhöhten Energiegehalt aufweist.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass die Verdrängerpumpe als eine Schraubenspindelpumpe ausgebildet ist, da Schraubenspindelpumpen Multiphasengemische, insbesondere mit einem hohen Anteil an abrasiven Stoffen und stark wechselnden Gasanteilen, zuverlässig fördern und Vorteile bei der Verfügbarkeit bieten.

Aus Montagegründen ist es vorteilhaft, dass die Strahlpumpe im oder am Bohrloch an dem Ende der Saugleitung angeordnet ist, alternativ ist es möglich, dass die Strahlpumpe an einem anderen Ort angeordnet ist, beispielsweise in der Saugleitung näher an der Verdrängerpumpe oder aber in einem Bohrloch entfernt von der Saugleitung.