[go: up one dir, main page]

NO20140542A1 - Pump system for water injection at high pressure - Google Patents

Pump system for water injection at high pressure Download PDF

Info

Publication number
NO20140542A1
NO20140542A1 NO20140542A NO20140542A NO20140542A1 NO 20140542 A1 NO20140542 A1 NO 20140542A1 NO 20140542 A NO20140542 A NO 20140542A NO 20140542 A NO20140542 A NO 20140542A NO 20140542 A1 NO20140542 A1 NO 20140542A1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
pump
pressure
engine
water injection
seal
Prior art date
Application number
NO20140542A
Other languages
Norwegian (no)
Inventor
Audun Grynning
Tom Erik Dahl
Original Assignee
Aker Subsea As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aker Subsea As filed Critical Aker Subsea As
Priority to NO20140542A priority Critical patent/NO20140542A1/en
Publication of NO20140542A1 publication Critical patent/NO20140542A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/007Installations or systems with two or more pumps or pump cylinders, wherein the flow-path through the stages can be changed, e.g. from series to parallel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00Pumping installations or systems
    • F04D13/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/08Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
    • F04D13/086Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use the pump and drive motor are both submerged
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/20Displacing by water
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08Sealings
    • F04D29/10Shaft sealings
    • F04D29/12Shaft sealings using sealing-rings
    • F04D29/122Shaft sealings using sealing-rings especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/124Shaft sealings using sealing-rings especially adapted for elastic fluid pumps with special means for adducting cooling or sealing fluid
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49236Fluid pump or compressor making

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Oppfinnelsen tilveiebringer et pumpesystem for høytrykksvanninjeksjon, som vil være omfattet av minst to enheter med vanninjeksjonspumper koplet i serie, hvor hver pumpeenhet vil omfatte en motor i et motorrom som vil være operativt koplet for å kunne drifte en pumpe i et pumperom, særpreget ved at motorrommet for i det minste de pumpeenhetene som kommer etter den første pumpeenheten vil være dimensjonert i henhold til en lavere trykklasse enn det operativt tilkoplede pumperommet. Fremgangsmåte for å anordne nevnte system og anvendelse av nevnte system.The invention provides a pump system for high pressure water injection, which will comprise at least two units with water injection pumps connected in series, each pump unit comprising an engine in an engine compartment which will be operatively coupled to operate a pump in a pump compartment, characterized in that the engine compartment for at least the pump units coming after the first pump unit will be sized according to a lower pressure class than the operatively connected pump room. Method of arranging said system and use of said system.

Description

PUMPESYSTEM FOR VANNINJEKSON VED HØYT TRYKK PUMP SYSTEM FOR WATER INJECTION AT HIGH PRESSURE

Område for oppfinnelsen Field of the invention

Den foreliggende oppfinnelsen gjelder vanninjeksjon i undergrunns reservoarer under vann, slik som er for å stimulere produksjon fra et reservoar som inneholder petroleum. The present invention relates to water injection into underground reservoirs under water, such as to stimulate production from a reservoir containing petroleum.

Bakgrunn for oppfinnelsen og tidligere teknikk Background of the invention and prior art

Vanninjeksjon for å stimulere produksjon fra et petroleumsreservoar skjer ved å pumpe vann med høyt trykk ned i injeksjonsbrønner. Høytrykks vannet blir pumpet inn i det reservoaret, eller i den formasjonen som er i fluidkommunikasjon med reservoaret. Dermed vil reservoartrykket kunne bli opprettholdt, og petroleum vil kunne migrere mot produksjonsbrønnene. Water injection to stimulate production from a petroleum reservoir takes place by pumping water at high pressure into injection wells. The high-pressure water is pumped into that reservoir, or into the formation that is in fluid communication with the reservoir. In this way, the reservoir pressure will be able to be maintained, and petroleum will be able to migrate towards the production wells.

For å kunne få et tilstrekkelig trykk fra undervannspumper vil et antall pumper kunne bli anordnet i serie. Imidlertid vil trykket øke for hver pumpeenhet, og etterfølgende pumpeenheter vil da bli eksponert for det fullstendige trykket fra oppstrøms pumpetrinn, der trykket vil ha øket for hvert pumpetrinn eller for hver pumpeenhet. Hvert pumpetrinn eller hver pumpeenhet vil omfatte en motor og en pumpe som vil være koplet sammen inne i et hus. In order to obtain sufficient pressure from underwater pumps, a number of pumps can be arranged in series. However, the pressure will increase for each pump unit, and subsequent pump units will then be exposed to the full pressure from the upstream pump stage, where the pressure will have increased for each pump stage or for each pump unit. Each pump stage or each pump unit will comprise a motor and a pump which will be connected together inside a housing.

En typisk vurdering for utforming, drift og vedlikehold vil være å ha én type pumpeenhet i alle trinnene. Trykkhuset må velges slik at det siste pumpetrinnet, eller det maksimale trykket som pumpene vil bli eksponert for, vil styre valget. Følgelig vil alle pumpeenheter kunne ha det samme trykkhuset, som vil kunne føre til tunge og kostbare pumpeenheter, men byr på forenklinger med hensyn til lagring av reservedeler og vedlikehold. A typical assessment for design, operation and maintenance would be to have one type of pump unit in all stages. The pressure housing must be selected so that the last pump stage, or the maximum pressure to which the pumps will be exposed, will govern the selection. Consequently, all pump units will be able to have the same pressure housing, which will lead to heavy and expensive pump units, but offers simplifications with regard to the storage of spare parts and maintenance.

Alternativt vil klassifiseringen av trykkhus kunne øke for hvert pumpetrinn, men dette vil ha den virkning at pumpeenhetene med en lavere klassifisering for trykkhus ikke vil kunne byttes ut med pumpeenheter som har en høyere klassifisering for trykkhus. Virkningen vil enten bli at pumpesystemet i samlet vekt vil kunne veie flerfoldig tonn mer enn det som ville ha vært nødvendig og vil komme til å koste millioner i overkant, eller at millioner i overkant vil måtte brukes på ekstra reservedeler. Det vil være en etterspørsel etter et pumpesystem som ikke vil ha slike ulemper som nevnt ovenfor. Alternatively, the pressure housing classification could increase for each pump step, but this would have the effect that the pump units with a lower pressure housing classification would not be able to be replaced with pump units that have a higher pressure housing classification. The effect will either be that the total weight of the pump system will be able to weigh several tonnes more than what would have been necessary and will cost millions in excess, or that millions in excess will have to be spent on extra spare parts. There will be a demand for a pumping system that will not have such disadvantages as mentioned above.

Oppsummering av oppfinnelsen Summary of the invention

Etterspørselen vil kunne bli imøtekommet med den foreliggende oppfinnelsen. The demand will be able to be met with the present invention.

Mer spesifikt, oppfinnelsen vil tilveiebringe et system av høytrykks pumper for vanninjeksjon, som omfatter minst to pumpeenheter for vanninjeksjon, som er koplet i serie, hvor hver pumpeenhet vil omfatte en motor i et motorrom som vil være operativt koplet for å drifte en pumpe i et pumperom, særpreget ved at motorrommet for i det minste de pumpeenhetene som følger etter den første pumpeenheten vil være dimensjonert i henhold til en lavere trykklasse enn det operativt tilkoplete pumperommet. More specifically, the invention will provide a system of high-pressure pumps for water injection, comprising at least two pump units for water injection, which are connected in series, where each pump unit will comprise a motor in an engine compartment which will be operatively connected to operate a pump in a pump room, characterized by the fact that the engine room for at least the pump units that follow the first pump unit will be dimensioned according to a lower pressure class than the operationally connected pump room.

Uttrykket høytrykks vanninjeksjonssystem betyr at minst to pumper for vanninjeksjon må bli anordnet i serie for å kunne oppnå det ønskede trykket. The term high-pressure water injection system means that at least two pumps for water injection must be arranged in series in order to achieve the desired pressure.

For de pumpeenhetene som kommer etter den første pumpeenheten vil motorrommets trykkhus fortrinnsvis være dimensjonert for det samme trykket som er for trykkhuset til den første pumpen. Mer foretrukket, alle trykkhus for motorrom vil være dimensjonert for den samme trykklassen. Effekten av dette vil være trykkhuset eller trykkskallet for pumperommene vil kunne bli tynnere og være lettere, og at dessuten vil tilhørende utstyr, så som penetratorer, sensorer og flenser, kunne bli dimensjonert for et lavere differensialtrykk. For the pump units that come after the first pump unit, the engine compartment pressure housing will preferably be dimensioned for the same pressure as the pressure housing of the first pump. More preferably, all engine compartment pressure housings will be sized for the same pressure class. The effect of this will be that the pressure housing or pressure shell for the pump rooms will be thinner and lighter, and that, in addition, associated equipment, such as penetrators, sensors and flanges, will be dimensioned for a lower differential pressure.

For de pumpene som kommer etter den første pumpeenheten vil motorrommets trykkhus fortrinnsvis være dimensjonert for det samme trykket som vil være for trykkhuset til den første pumpen (avhengig av det maksimale tilførselstrykket for motorens system med barrierefluid, vil dette kunne være høyere enn pumpens sugetrykk). Dersom innløpstrykket for den første pumpen er det samme som trykket fra det omgivende sjøvannet, eller noe mindre enn dette (avhengig av rørledninger og eventuell potensiell vannbehandlingsfasilitet oppstrøms for injeksjonspumpene), det vil si at innløpet vil være rått eller behandlet sjøvann, vil den samme klassen for overtrykk i trykkhuset til motorrommet fortrinnsvis bli valgt for alle motorromshus. Nevnte overtrykk vil typisk kunne være 10-20 bar overtrykk ved drift, men trykklassifiseringen for motorrommet bør kunne være lik det maksimale tilførselstrykket for barrierefluidssystemet, som typisk vil ligge på omtrent 50-100 bar over trykket som er i et strupningskammer, slik som vil bli beskrevet nedenfor. For the pumps that come after the first pump unit, the engine compartment's pressure housing will preferably be dimensioned for the same pressure as will be for the pressure housing of the first pump (depending on the maximum supply pressure for the engine's system with barrier fluid, this could be higher than the pump's suction pressure). If the inlet pressure for the first pump is the same as the pressure from the surrounding seawater, or somewhat less than this (depending on pipelines and any potential water treatment facility upstream of the injection pumps), that is, the inlet will be raw or treated seawater, the same class will for excess pressure in the pressure housing of the engine compartment should preferably be selected for all engine compartment housings. Said overpressure will typically be 10-20 bar overpressure during operation, but the pressure classification for the engine compartment should be equal to the maximum supply pressure for the barrier fluid system, which will typically be approximately 50-100 bar above the pressure in a throttling chamber, as will be described below.

I en foretrukket utførelsesform vil en lekkasjetetning kunne bli anordnet mellom pumperommets hus og et strupningskammer, strupningskammeret vil være for hver pumpeenhet som kommner etter den første pumpeenheten anordnet mellom pumpen og motorrommene, og hvert strupningskammer vil være koplet til en lekkasjeledning som vil være forbundet med innløpsledningen for den første pumpen. Mer foretrukket, en lekkasjetetning vil være anordnet mellom pumperommets hus og et strupningskammer, strupningskammeret vil være for hver pumpeenhet anordnet mellom pumpen og motorrommene, og hvert strupningskammer vil være koplet til en lekkasjeledning som vil være forbundet med innløpsledningen for den første pumpen. For noen utførelsesformer, fortrinnsvis utførelsesformer som benytter rått sjøvann eller behandlet sjøvann som injeksjonsvann, viljekkasjeledningen bli sløyfet og den strømmen som blir lekket ut til strupningskammeret vil bli sluppet ut til sjøen. In a preferred embodiment, a leakage seal could be arranged between the pump room housing and a throttling chamber, the throttling chamber would be for each pump unit that comes after the first pump unit arranged between the pump and the engine rooms, and each throttling chamber would be connected to a leakage line that would be connected to the inlet line for the first pump. More preferably, a leak seal will be provided between the pump room housing and a choke chamber, the choke chamber will be for each pumping unit located between the pump and the engine compartments, and each choke chamber will be connected to a leak line which will be connected to the inlet line of the first pump. For some embodiments, preferably embodiments that use raw seawater or treated seawater as injection water, the exhaust line will be looped and the flow that is leaked to the choke chamber will be released to the sea.

Mer spesifikt, hvert strupningskammer vil kunne innbefatte en strupningstetning i en skillevegg mot pumperommet, strupningstetningen vil kunne være en labyrinttetning eller en hvilken som helst type mekanisk tetning som har en strupnings- eller lekkasjeeffekt, så som en fjærbelastet mekanisk tetning hvor fjæren vil kunne justere lekkasjeåpningen, fortrinnsvis en regulert eller en justerbar strupningseffekt, og en mer fluidtett mekanisk tetning (svært liten lekkasje, typisk noen få liter per dag ved normal drift) vil kunne bli anordnet i skilleveggen mellom hvert strupningskammer og motorrom. Den fluidtette tetningen mellom strupningskammeret og motorrommet vil fortrinnsvis kunne bli koplet til et barrierefluidsystem ved et trykk som vil være det samme som eller høyere enn det trykket som vil være i strupningskammeret. Barrierefluidtrykket i motoren vil kunne bli styrt av en trykk - volum regulator (PVR). More specifically, each throttling chamber may include a throttling seal in a partition wall to the pump room, the throttling seal may be a labyrinth seal or any type of mechanical seal that has a throttling or leakage effect, such as a spring loaded mechanical seal where the spring will be able to adjust the leakage opening , preferably a regulated or an adjustable throttling effect, and a more fluid-tight mechanical seal (very small leakage, typically a few liters per day during normal operation) will be able to be arranged in the partition between each throttling chamber and engine compartment. The fluid-tight seal between the throttling chamber and the engine compartment will preferably be able to be connected to a barrier fluid system at a pressure that will be the same as or higher than the pressure that will be in the throttling chamber. The barrier fluid pressure in the engine will be able to be controlled by a pressure-volume regulator (PVR).

I en foretrukket utførelsesform vil sjøvann kunne bli brukt som kjølemedium for motoren, der sjøvannet vil kunne bli tilveiebrakt av minst én separat kjølepumpe for sjøvann, og som har blitt anordnet for å pumpe sjøvann gjennom motorrommene. Enda mer foretrukket, sjøvann vil kunne bli brukt som kjølemedium for motoren, tilveiebrakt av injeksjons vannet for å kjøle ned lekkasjen gjennom en strupning eller lekkasjetetning anordnet i skilleveggen mellom pumpen og motorrommene, nevnte tetning vil kunne være en labyrinttetning eller en hvilken som helst type mekanisk tetning som har en strupnings- eller lekkasjeeffekt, så som en fjærbelastet mekanisk tetning, fortrinnsvis vil lekkasjetetningsraten være proporsjonal med det som vil være krevet av motorkjølingen. En fullstendig isolert motor vil være avgjørende for påliteligheten for de utførelsesformene som benytter sjøvann eller injeksjonsvann som kjølemedium. Isolasjonsmaterialer, så som kryssforbundet polyetylen XLPE, eller PEEK eller noe annet, vil kunne bli brukt. For de utførelsesformene som pumper inn sjøvann til bruk som kjølemiddel i motoren vil skovlene på sjøvannmotoren fortrinnsvis være anordnet på motorakslingen. In a preferred embodiment, seawater will be able to be used as a cooling medium for the engine, where the seawater will be provided by at least one separate cooling pump for seawater, and which has been arranged to pump seawater through the engine compartments. Even more preferably, seawater could be used as a coolant for the engine, provided by the injection water to cool the leak through a choke or leak seal provided in the partition wall between the pump and the engine compartments, said seal could be a labyrinth seal or any type of mechanical seal which has a throttling or leakage effect, such as a spring-loaded mechanical seal, preferably the leakage sealing rate will be proportional to that which will be required by the engine cooling. A fully insulated motor will be decisive for reliability for those designs that use seawater or injection water as a cooling medium. Insulation materials, such as cross-linked polyethylene XLPE, or PEEK or something else, could be used. For the embodiments that pump in seawater for use as coolant in the engine, the vanes on the seawater engine will preferably be arranged on the engine shaft.

Typiske trykklasser for pumperom vil kunne være 5000 psi (345 bar), 10000 psi (690 bar), 150000 psi (1035 bar) og 20000 psi (1380 bar). Typiske trykklasser for motorrommet vil være betydelig lavere, for eksempel 100 bar eller mindre. Typical pressure classes for pump rooms could be 5000 psi (345 bar), 10000 psi (690 bar), 150000 psi (1035 bar) and 20000 psi (1380 bar). Typical pressure classes for the engine compartment will be significantly lower, for example 100 bar or less.

Oppfinnelsen vil også tilveiebringe en fremgangsmåte for å kunne anordne et pumpesystem for høytrykks vanninjeksjon, som omfatter minst to pumpeenheter for vanninjeksjon koplet i serie, hvor hver pumpeenhet vil være omfattet av en motor i et motorrom som er operativt koplet for å kunne drifte en pumpe i et pumperom. Fremgangsmåten vil være særpreget ved at motorrommet for minst de pumpeenhetene som følger etter den første pumpeenheten vil være dimensjonert i henhold til en lavere trykklasse enn det operativt tilkoblede pumperommet, mer foretrukket vil motorrommets trykkhus for pumpeenhetene som kommer etter den første pumpeenheten være dimensjonert for det samme trykket som er i trykkhuset for den første pumpen, mest foretrukket vil alle trykkhus for motorrom være dimensjonert for den samme trykklassen. The invention will also provide a method to be able to arrange a pump system for high-pressure water injection, which comprises at least two pump units for water injection connected in series, where each pump unit will be comprised of a motor in an engine compartment that is operatively connected to be able to operate a pump in a pump room. The procedure will be characterized by the fact that the engine compartment for at least the pump units that follow the first pump unit will be dimensioned according to a lower pressure class than the operationally connected pump compartment, more preferably the engine compartment's pressure housing for the pump units that come after the first pump unit will be dimensioned for the same the pressure that is in the pressure housing for the first pump, most preferably all pressure housings for the engine compartment will be dimensioned for the same pressure class.

I tillegg vil oppfinnelsen tilveiebringe en anvendelse av pumpesystem for høytrykks vanninjeksjon i henhold til oppfinnelsen, for injeksjon av vann ved høyt trykk inn i et undergrunns reservoar under vann. In addition, the invention will provide an application of a pump system for high-pressure water injection according to the invention, for injecting water at high pressure into an underground reservoir under water.

Figurer Figures

Oppfinnelsen har blitt illustrert med sju figurer, hvorav: The invention has been illustrated with seven figures, of which:

Figurer 1 a og 1 b illustrerer utførelsesformer for et pumpesystem i henhold til oppfinnelsen, med pumpeenheter som ikke vil være identiske, Figurer 2 a og 2 b illustrerer utførelsesformer av et pumpesystem i henhold til oppfinnelsen, med pumpeenheter som vil være identiske, Figurer 3 a, 3 b, 3 c og 3 d illustrerer utførelsesformer for et pumpesystem i henhold til oppfinnelsen, og som bruker sjøvann eller injeksjons vann som kjølemedium. Figures 1 a and 1 b illustrate embodiments of a pump system according to the invention, with pump units that will not be identical, Figures 2 a and 2 b illustrate embodiments of a pump system according to the invention, with pump units that will be identical, Figures 3 a , 3 b, 3 c and 3 d illustrate embodiments of a pump system according to the invention, which uses sea water or injection water as cooling medium.

Detaljert beskrivelse Detailed description

Det vil bli gjort henvisning til fig. 1, som illustrerer en utførelsesform av et pumpesystem i henhold til oppfinnelsen, der den første pumpeenheten vil være forskjellig fra den andre og de etterfølgende pumpeenhetene. Mer spesifikt, den første pumpeenheten vil ikke ha noe strupningskammer, og dermed ingen strupningstetning mellom et pumperom og strupningskammer og ingen lekkasjeledning koplet til et strupningskammer. Dette vil gi en fordel av å ikke få noe tap på grunn av lekkasje i den første pumpen, og dermed en noe bedre virkningsgrad. Dessuten vil det kunne brukes en kortere og dermed en stivere aksling. På den annen side vil denne utførelsesformen ha den ulempen at operatøren da vil ha to forskjellige versjoner av pumper og vil være nødt for å ha ekstra reservedeler og prosedyrer for vedlikehold. En alternativ utførelsesform, men med en lekkasje til sjøen og derfor ingen lekkasjeledning, vil være illustrert i figur lb. Reference will be made to fig. 1, which illustrates an embodiment of a pump system according to the invention, where the first pump unit will be different from the second and subsequent pump units. More specifically, the first pump unit will have no choke chamber, thus no choke seal between a pump room and choke chamber and no leakage line connected to a choke chamber. This will give an advantage of not having any loss due to leakage in the first pump, and thus a somewhat better efficiency. In addition, it will be possible to use a shorter and thus a stiffer axle. On the other hand, this embodiment will have the disadvantage that the operator will then have two different versions of pumps and will have to have extra spare parts and procedures for maintenance. An alternative embodiment, but with a leak to the sea and therefore no leak line, will be illustrated in figure lb.

Det vil bli gjort henvisning til fig. 2 a, som illustrerer en utførelsesform av et pumpesystem i henhold til oppfinnelsen, der alle pumpeenhetene vil kunne være identiske. For denne utførelsesformen vil et strupningskammer være tilveiebrakt mellom pumperommet og motorrommet for alle pumpeenhetene, en lekkasjeledning vil være fra hvert strupningskammer til innløpet for det første trinnet og en strupningstetning vil være anordnet på akslingen som er mellom hvert pumperom og strupningskammer. Følgelig vil det kunne tillates en fleksibilitet og færre reservedeler, men da på bekostning av en noe lavere virkningsgrad, på grunn av den lekkasjestrømmen som er over en strupningstetning, også for førstetrinns pumpen. En alternativ utførelsesform, men med en lekkasje til sjøen og dermed ingen lekkasjeledning, vil være illustrert i figur 2 b. Reference will be made to fig. 2 a, which illustrates an embodiment of a pump system according to the invention, where all the pump units will be identical. For this embodiment, a choke chamber will be provided between the pump room and engine room for all pump units, a leak line will be from each choke chamber to the inlet of the first stage and a choke seal will be provided on the shaft which is between each pump room and choke chamber. Consequently, it will be possible to allow flexibility and fewer spare parts, but then at the expense of a somewhat lower degree of efficiency, due to the leakage current that is above a throttle seal, also for the first-stage pump. An alternative embodiment, but with a leak to the sea and thus no leakage line, will be illustrated in figure 2 b.

Lekkasjen over strupningstetningen og lekkasjeledningen vil være dimensjonert for kunne unngå et overtrykk i strupningskammeret. Dimensjonering for lekkasjeledningen må ta hensyn til at den maksimale strømningsraten vil være proporsjonal med kvadratet av strømningshastigheten. Imidlertid vil en åpning for en avlastningsventil ved et tiltenkt trykk kunne bli anordnet i strupningskammeret. The leakage over the throttling seal and the leakage line will be dimensioned to avoid an overpressure in the throttling chamber. Dimensioning for the leakage line must take into account that the maximum flow rate will be proportional to the square of the flow rate. However, an opening for a relief valve at an intended pressure could be arranged in the throttling chamber.

En annen utførelsesform vil være å bruke det pumpede mediet som en strøm av kjølemiddel til motoren. I denne konfigurasjonen vil lekkasjestrømmen kunne bli rutet fra pumpen gjennom motoren og enten bli sluppet ut til sjøen (fig. 3 c), eller bli rutet tilbake til innløpet til den første pumpen for å gjenvinne det pumpede fluidet (fig. 3 d). Fordelen med denne utførelsesformen vil være at injeksjonspumpen i seg selv vil generere det nødvendige differensialtrykket over lekkasjetetningen mellom pumpe- og motorrommet. Lekkasjetetningen vil da kunne bli utformet slik at det blir oppnådd en tilstrekkelig strømningsrate for å kunne avkjøle motoren uten bruk av en ytterligere sirkulasjonsimpeller for kjølefluidet i motoren. Etter hvert som hastigheten for pumpe / motor blir øket, vil injeksjonspumpen kunne generere et økende differensialtrykk over lekkasjetetningen, og dermed strømningsraten, for å gi en tilstrekkelig kjøling av det økende motortapet ved høyere rotasjonshastigheter. Dette vil bety at den typiske karakteristikken for strømning mot trykk i lekkasjetetningen mellom pumpe- og motorrommet vil kunne bli utformet for å tilveiebringe tilstrekkelig kjølestrømning gjennom motoren ved en hvilken som helst hastighet. Another embodiment would be to use the pumped medium as a stream of coolant for the engine. In this configuration, the leakage flow will be able to be routed from the pump through the motor and either be discharged to the sea (Fig. 3 c), or be routed back to the inlet of the first pump to recover the pumped fluid (Fig. 3 d). The advantage of this embodiment will be that the injection pump itself will generate the necessary differential pressure across the leakage seal between the pump and engine compartment. The leakage seal will then be able to be designed so that a sufficient flow rate is achieved to be able to cool the engine without the use of an additional circulation impeller for the cooling fluid in the engine. As the speed of the pump / motor is increased, the injection pump will be able to generate an increasing differential pressure across the leak seal, and thus the flow rate, to provide sufficient cooling of the increasing motor loss at higher rotational speeds. This will mean that the typical characteristic of flow against pressure in the leak seal between the pump and engine compartment will be able to be designed to provide sufficient cooling flow through the engine at any speed.

I alternative utførelsesformer skulle motoren kunne bli avkjølt ved å anvende en pumpe som trekker ut sjøvann fra omgivelsene (rått sjøvann eller sjøvann som har blitt noe behandlet) eller fra det samme eller et annet vannbehandlingssystem under vann og bli sluppet tilbake til innløpsledningen (fig. 3 a) eller sluppet ut til sjøen (fig. 3 b). In alternative embodiments, the engine could be cooled by using a pump that extracts seawater from the environment (raw seawater or seawater that has been somewhat treated) or from the same or another underwater water treatment system and be released back to the inlet line (Fig. 3) a) or released into the sea (Fig. 3 b).

Hvilke av de illustrerte utførelsesformene som skal være foretrukket i hvert tilfelle vil kunne bli estimert ved å gjøre bruk av en god praktisering av det tekniske og for beregning av kostnadene. De utførelsesformene som bruker det pumpede fluidet som kjølemiddel, injeksjons vannet, vil ofte være den mest foretrukne utførelsesformen siden det ikke vil være påkrevet med noe barrierefluidsystem, og avkjølingen vil kunne bli justert til kjølebehovet siden tetningslekkasjeraten vil kunne bli utformet for å komme i møte for motorens behov for avkjøling. Imidlertid vil hver av utførelsesformene kunne føre til signifikante forenklinger og besparelser sammenlignet med de pumpesystemene som er av tidligere teknikk for høytrykks vanninjeksjon, siden trykklassen for deler av systemet vil kunne bli betydelig redusert, med påfølgende besparelser av vekt, kostnader, lager med reservedeler for pumpene og tilhørende utstyr så som penetratorer. Kostnadsbesparelsen vil kunne utgjøre millioner av norske kroner, og vektbesparelsen vil kunne telles i metriske tonn. Which of the illustrated embodiments are to be preferred in each case will be able to be estimated by making use of a good practice of the technical and for calculating the costs. The embodiments that use the pumped fluid as a coolant, the injection water, will often be the most preferred embodiment since no barrier fluid system will be required, and the cooling will be able to be adjusted to the cooling demand since the seal leakage rate will be able to be designed to meet for the engine's need for cooling. However, each of the embodiments will be able to lead to significant simplifications and savings compared to the pump systems that are of the prior art for high-pressure water injection, since the pressure class for parts of the system will be able to be significantly reduced, with consequent savings in weight, costs, stock of spare parts for the pumps and associated equipment such as penetrators. The cost savings could amount to millions of Norwegian kroner, and the weight savings could be counted in metric tonnes.

Claims (11)

1. Pumpesystem for høytrykks vanninjeksjon, som vil være omfattet av minst to enheter med vanninjeksjonspumper koplet i serie, der hver pumpeenhet vil omfatte en motor i et motorrom som vil være operativt koplet for å drifte en pumpe i et pumperom, karakterisert vedat i det minste de pumpeenhetene som kommer etter den første pumpeenheten vil være omfattet av et strupningskammer som er anordnet mellom pumpen og motorrommene, en lekkasjetetning anordnet mellom pumpen og motorrommene, hvor strupningskammeret har et utløp, og det motorrommet for i det minste de pumpeenhetene som kommer etter den første pumpeenheten vil være dimensjonert i henhold til en lavere trykklasse enn det operativt tilkoblede pumperommet.1. Pump system for high-pressure water injection, which will comprise at least two units of water injection pumps connected in series, where each pump unit will comprise an engine in an engine compartment which will be operatively connected to operate a pump in a pump compartment, characterized by at least the pump units that come after the first pump unit will be comprised of a throttling chamber arranged between the pump and the engine compartments, a leakage seal arranged between the pump and the engine compartments, where the throttling chamber has an outlet, and that engine compartment for at least the pump units that come after the first pump unit will be dimensioned according to a lower pressure class than the operationally connected pump room. 2. Pumpesystem for høytrykks vanninjeksjon i henhold til krav 1, karakterisert vedat, for de pumpeenhetene som kommer etter den første pumpeenheten, vil motorrommets trykkhus være dimensjonert for det samme trykket som vil være i trykkhuset for den første pumpen.2. Pump system for high-pressure water injection according to claim 1, characterized in that, for the pump units that come after the first pump unit, the engine compartment's pressure housing will be dimensioned for the same pressure as will be in the pressure housing for the first pump. 3. Pumpesystem for høytrykks vanninjeksjon i henhold til krav 1, karakterisert vedat alle trykkhus for motorrom vil være dimensjonert for den samme trykklassen.3. Pump system for high-pressure water injection according to claim 1, characterized by the fact that all pressure housings for engine compartments will be dimensioned for the same pressure class. 4. Pumpesystem for høytrykks vanninjeksjon i henhold til krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat hvert strupningskammer vil er koplet til en lekkasjeledning som vil være forbundet med innløpsledningen for den første pumpen.4. Pump system for high-pressure water injection according to claim 1, 2 or 3, characterized in that each throttling chamber will be connected to a leakage line which will be connected to the inlet line for the first pump. 5. Pumpesystem for høytrykks vanninjeksjon i henhold til krav 1,2 eller 3,karakterisert vedat en lekkasjetetning vil være anordnet mellom pumperommets hus og et strupningskammer, der strupningskammeret vil, for hver pumpeenhet som kommer etter den første pumpeenheten, være anordnet mellom pumpen og motorkamrene, og hvert strupningskammer vil være koplet til en lekkasjeledning forbundet med innløpsledningen for den første pumpen.5. Pump system for high-pressure water injection according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a leak seal will be arranged between the pump room housing and a throttling chamber, where the throttling chamber will, for each pump unit that comes after the first pump unit, be arranged between the pump and the motor chambers , and each choke chamber will be connected to a leak line connected to the inlet line of the first pump. 6. Pumpesystem for høytrykks vanninjeksjon i henhold til krav 4 eller 5,karakterisert vedat hvert strupningskammer innbefatter en strupningstetning i skilleveggen mot pumperommet, strupningstetningen vil være en labyrinttetning eller en hvilken som helst type mekanisk tetning som har en strupnings- eller lekkasjeeffekt, så som en fjærbelastet mekanisk tetning hvor fjæren justerer lekkasjeåpningen, fortrinnsvis en regulert eller en justerbar strupningseffekt, og en fluidtett mekanisk tetning vil være anordnet i skilleveggen mellom hvert strupningskammer og motorrom.6. Pumping system for high pressure water injection according to claim 4 or 5, characterized in that each throttling chamber includes a throttling seal in the partition wall towards the pump room, the throttling seal will be a labyrinth seal or any type of mechanical seal that has a throttling or leakage effect, such as a spring-loaded mechanical seal where the spring adjusts the leakage opening, preferably a regulated or an adjustable throttling effect, and a fluid-tight mechanical seal will be arranged in the partition between each throttling chamber and engine compartment. 7. Pumpesystem for høytrykks vanninjeksjon i henhold til krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat sjøvann vil bli brukt som kjølemiddel for motoren, sjøvannet vil bli tilveiebrakt ved at minst én separat kjølepumpe for sjøvann vil være anordnet for å pumpe sjøvann gjennom motorrommene, fortrinnsvis vil sjøvannspumpen bli anordnet som sjøvannspumpe impellere på motorakslingen.7. Pumping system for high-pressure water injection according to claim 1, 2 or 3, characterized in that seawater will be used as coolant for the engine, the seawater will be provided by at least one separate cooling pump for seawater being arranged to pump seawater through the engine compartments, preferably the seawater pump will be arranged as a seawater pump impeller on the motor shaft. 8. Pumpesystem for høytrykks vanninjeksjon i henhold til krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat injeksjons vann vil bli brukt som kjølemiddel for motoren, tilveiebrakt av injeksjonsvann for kjøling som lekker ut gjennom en strupning eller en lekkasjetetning anordnet i en skillevegg mellom pump- og motorrommene, nevnte tetning vil kunne være en labyrinttetning eller en hvilken som helst type mekanisk tetning som har en strupnings- eller lekkasjeeffekt, så som en fjærbelastet mekanisk tetning, fortrinnsvis vil tetningslekkasjeraten være proporsjonal med kjølebehovet for motoren.8. Pump system for high-pressure water injection according to claim 1, 2 or 3, characterized in that injection water will be used as a coolant for the engine, provided by injection water for cooling that leaks out through a throttle or a leak seal arranged in a partition between the pump and the engine compartments, said seal could be a labyrinth seal or any type of mechanical seal that has a throttling or leakage effect, such as a spring-loaded mechanical seal, preferably the seal leakage rate will be proportional to the cooling requirement of the engine. 9. Fremgangsmåte for å anordne et pumpesystem for høytrykks vanninjeksjon, som vil være omfattet av minst to pumpeenheter for vanninjeksjon koplet i serie, der hver pumpeenhet vil omfatte en motor i et motorrom som vil være operativt koplet for drifte en pumpe i et motorrom, karakterisert vedå anordne, for i det minste de pumpeenhetene som kommer etter den første pumpen, et strupningskammer mellom pumpen og motorrommene, en lekkasjetetning mellom pumpen og strupningskammeret, og et utløp fra strupningskamrene; og dimensjonere motorrommet, for i det minst de pumpeenhetene som kommer etter den første pumpeenheten, i henhold til en lavere trykklasse enn det operativt tilkoblede pumperommet, mer foretrukket vil trykkhus for motorrom til de pumpeenhetene som kommer etter den første pumpeenheten være dimensjonert for det samme trykket som vil være for trykkhuset til den første pumpen, mest foretrukket vil alle trykkhus for motorrom være dimensjonert for den samme trykklassen.9. Procedure for arranging a pump system for high-pressure water injection, which will be comprised of at least two pump units for water injection connected in series, where each pump unit will comprise an engine in an engine compartment which will be operatively connected to operate a pump in an engine compartment, characterized by providing, for at least those pump units following the first pump, a throttling chamber between the pump and the engine compartments, a leakage seal between the pump and the throttling chamber, and an outlet from the throttling chambers; and size the engine room, for at least the pump units that come after the first pump unit, according to a lower pressure class than the operationally connected pump room, more preferably the engine room pressure housing of the pump units that come after the first pump unit will be sized for the same pressure which will be for the pressure housing of the first pump, most preferably all pressure housings for the engine compartment will be dimensioned for the same pressure class. 10. Anvendelse av pumpesystem for høytrykks vanninjeksjon i henhold til et hvilket som helst av krav 1-8 eller 11, for injeksjon av vann ved høyt trykk inn i et undergrunnsreservoar under vann.10. Use of a high pressure water injection pump system according to any one of claims 1-8 or 11, for injecting water at high pressure into an underground reservoir under water. 11. Pumpesystem for høytrykks vanninjeksjon, som vil være omfattet av minst to pumpeenheter for vanninjeksjon koplet i serie, hvor hver pumpeenhet omfatter en motor i et motorrom som vil være operativt koplet for å drifte en pumpe i et pumperom,karakterisert vedat den omfatter en lekkasjetetning som er anordnet mellom pumpen og motorrommene, motorrommet har et utløp og vil bli avkjølt av det innlekkede vannet og eventuelt med tilført sjøvann, og fortrinnsvis vil motorrommet for i det minste de pumpeenhetene som kommer etter den første pumpeenheten være dimensjonert i henhold til en lavere trykklasse enn det operativt tilkoblede pumperommet.11. Pump system for high-pressure water injection, which will be comprised of at least two pump units for water injection connected in series, where each pump unit comprises a motor in an engine compartment which will be operatively connected to operate a pump in a pump compartment, characterized in that it includes a leak seal which is arranged between the pump and the engine compartments, the engine compartment has an outlet and will be cooled by the leaked water and possibly by added seawater, and preferably the engine compartment for at least the pump units that come after the first pump unit will be dimensioned according to a lower pressure class than the operationally connected pump room.
NO20140542A 2011-09-29 2014-04-28 Pump system for water injection at high pressure NO20140542A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20140542A NO20140542A1 (en) 2011-09-29 2014-04-28 Pump system for water injection at high pressure

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20111320A NO335469B1 (en) 2011-09-29 2011-09-29 Pump system for water injection at high pressure
PCT/NO2012/050182 WO2013048256A1 (en) 2011-09-29 2012-09-25 High pressure water injection pump system
NO20140542A NO20140542A1 (en) 2011-09-29 2014-04-28 Pump system for water injection at high pressure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO20140542A1 true NO20140542A1 (en) 2014-04-28

Family

ID=47996053

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20111320A NO335469B1 (en) 2011-09-29 2011-09-29 Pump system for water injection at high pressure
NO20140542A NO20140542A1 (en) 2011-09-29 2014-04-28 Pump system for water injection at high pressure

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20111320A NO335469B1 (en) 2011-09-29 2011-09-29 Pump system for water injection at high pressure

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20140241907A1 (en)
BR (1) BR112014007750A2 (en)
GB (1) GB2509265A (en)
NO (2) NO335469B1 (en)
WO (1) WO2013048256A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO20151759A1 (en) * 2015-12-20 2017-06-21 Vetco Gray Scandinavia As A cooling- and barrier fluid system and method for a subsea motor and drive

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10229761B2 (en) * 2012-12-21 2019-03-12 Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc Startup/shutdown hydrogen injection system for boiling water reactors (BWRS), and method thereof
BR102014004572A2 (en) * 2014-02-26 2015-12-29 Fmc Technologies Do Brasil Ltda use of control fluid as barrier fluid for electric motors coupled to subsea pumps
ITUB20150727A1 (en) * 2015-05-22 2016-11-22 Nuovo Pignone Tecnologie Srl COOLING SYSTEM FOR AN INTEGRATED MOTORCOMPRESSOR.
NO341127B1 (en) * 2015-10-15 2017-08-28 Aker Solutions As Subsea barrier fluid system
US10160662B2 (en) 2016-03-15 2018-12-25 Onesubsea Ip Uk Limited Subsea fluid injection system
US10859084B2 (en) 2016-04-26 2020-12-08 Onesubsea Ip Uk Limited Subsea process lubricated water injection pump
US11378083B2 (en) * 2017-01-24 2022-07-05 Onesubsea Ip Uk Limited Mechanical barrier fluid pressure regulation for subsea systems
CN112833051A (en) * 2019-11-25 2021-05-25 浙江天德泵业有限公司 A high-speed water injection pump flushing cooling system
NO20200154A1 (en) * 2020-02-06 2021-05-03 Waterise As Subsea motor and pump assembly and its use in a subsea desalination plant
US12098796B2 (en) 2020-07-02 2024-09-24 Onesubsea Ip Uk Limited System for dewatering a flowline including a multiphase pump connected at a lower end of the flowline
WO2022155568A1 (en) 2021-01-15 2022-07-21 Onesubsea Ip Uk Limited Subsea fluid injection system
US12372090B2 (en) 2021-02-09 2025-07-29 Onesubsea Ip Uk Limited Subsea fluid processing system having a canned motor stator filled with a dielectric fluid
US12442375B2 (en) 2021-02-09 2025-10-14 Onesubsea Ip Uk Limited Subsea fluid processing system having a canned fluid-filled stator and cooling mechanism
CN115288640B (en) * 2022-07-28 2025-01-21 中国石油天然气集团有限公司 A pressurized water injection device with drug adding function and use method thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO313111B1 (en) * 1999-06-01 2002-08-12 Kvaerner Eureka As Device for use in an underwater pump module
US6422822B1 (en) * 2000-06-15 2002-07-23 Shell Oil Company Pressurized seal for submersible pumps
GB0204139D0 (en) * 2002-02-21 2002-04-10 Alpha Thames Ltd Electric motor protection system
US7508101B2 (en) * 2006-02-24 2009-03-24 General Electric Company Methods and apparatus for using an electrical machine to transport fluids through a pipeline
NO326735B1 (en) * 2006-06-30 2009-02-09 Aker Subsea As Method and apparatus for protecting compressor modules against unwanted contaminant gas inflow.

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO20151759A1 (en) * 2015-12-20 2017-06-21 Vetco Gray Scandinavia As A cooling- and barrier fluid system and method for a subsea motor and drive
NO341049B1 (en) * 2015-12-20 2017-08-14 Vetco Gray Scandinavia As A cooling- and barrier fluid system and method for a subsea motor and drive

Also Published As

Publication number Publication date
GB201404556D0 (en) 2014-04-30
NO20111320A1 (en) 2013-04-01
GB2509265A (en) 2014-06-25
BR112014007750A2 (en) 2020-10-27
US20140241907A1 (en) 2014-08-28
NO335469B1 (en) 2014-12-15
WO2013048256A1 (en) 2013-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO20140542A1 (en) Pump system for water injection at high pressure
EP2683944B1 (en) Subsea motor-turbomachine
AU2010309768B2 (en) Pressure intensifier system for subsea running tools
NO343629B1 (en) Underwater pressure amplifier
NO313111B1 (en) Device for use in an underwater pump module
NO323324B1 (en) Procedure for regulating that pressure in an underwater compressor module
US8485797B2 (en) External oil expansion chamber for seabed boosting ESP equipment
NO332973B1 (en) Pressure control system for motor and pump barrier fluids with differential pressure control
NO332972B1 (en) Pressure Control System for Engine and Pump Barrier Fluids in a Submarine Engine and Pump Module
AU2007265793B2 (en) Method and apparatus for protection of compressor modules against influx of contaminated gas
NO20110786A1 (en) Subsea compressor directly driven by a permanent magnet motor with a stator and rotor immersed in liquid
CN101675251A (en) Sealing system device
KR20200003838A (en) Liquefied Gas Fuel Supply Systems and Ships
NO163503B (en) PUMP UNIT.
US7766079B2 (en) Pumping installation for a gas producing well
NO20130604A1 (en) Method and system for collecting and evacuating drainage fluid in an underwater compression system
NO327557B1 (en) Pump protection system
AU2013258038B2 (en) Pressure equalizer
US20060120904A1 (en) Method and apparatus for mounting pumps within a suction vessel
NO341127B1 (en) Subsea barrier fluid system
US20140299196A1 (en) Water Lifting System and Method Having Such a System
US6419458B1 (en) Sub sea pile-sump pumping arrangement
NO332761B1 (en) Underwater valve system and its method of protection
NO20131744A1 (en) Submarine fluid processing system
WO2021158118A1 (en) Subsea motor and pump assembly and its use in a subsea desalination plant

Legal Events

Date Code Title Description
RE Reestablishment of rights (par. 72 patents act)