Marginale Spalte

Härtetest

März 2013

 

Einfach flexibel: Der größte deutsche Erdöl- und Erdgasproduzent Wintershall testet einen elektrohydraulischen Tiefpumpenantrieb von Rexroth.

 
 

Testaufbau der R7-Anlage

Die Förderung von Erdöl und Erdgas stellt hohe Anforderungen an die eingesetzte Technik: Sichere, saubere, energieeffiziente, zuverlässige und wirtschaftliche Lösungen sind gefragt. Reicht beispielsweise der Lagerstättendruck nicht aus, damit Öl oder Gas selbstständig oder in ausreichender Menge an die Oberfläche gelangen, kommen Tiefpumpen zum Einsatz.

Bislang prägen hier die „nickenden“ mechanischen Pferdekopfantriebe das Bild. Doch deren Pumpengestänge ist ab Tiefen von 3.000 Metern bis zu 20 Tonnen schwer und erfordert daher entsprechend große mechanische Antriebe. Die Wintershall Holding GmbH testete in einem ersten Schritt 18 Monate lang an ihrem Sitz im pfälzischen Landau als Alternative den elektrohydraulischen Tiefpumpenantrieb R7 von Rexroth ‒ mit einer Bohrtiefe von rund 1.400 Metern.

Flexibel zu mehr Produktivität

Beim R7 lassen sich Zykluszeiten und Zylinderhub flexibel den Förderbedingungen anpassen. So sorgen individuell eingestellte Hub- und Senkgeschwindigkeit für mehr Effizienz und Produktivität. „Durch eine einfache und schnelle Anpassung an die variierenden Förder- und Zuflussbedingungen kann zu jeder Zeit eine optimale Förderleistung erreicht werden“, betont Dmitry Kuznetsov, der das Projekt bei Wintershall begleitet.

Die Tiefpumpe schützt die Förderanlage vor Überlastungen und steigert dadurch die Produktivität zusätzlich: Tritt beispielsweise Sand in das Bohrloch ein, befreit der R7 das Gestänge behutsam mit einem Schleichgang. Ist der Widerstand überwunden, kehrt der elektrohydraulische Antrieb automatisch in den Normalbetrieb zurück. Ausfallzeiten sinken so auf ein Minimum. Bei mechanischen Anlagen führt diese Situation hingegen häufig zu Gestängebruch und aufwendigen Reparaturen.

Einfach zu handhaben

Bis zu zwei Tonnen weniger Gewicht bringt der R7-Antrieb im Vergleich zur mechanischen Tiefpumpe auf die Waage und nimmt auch deutlich weniger Platz ein. Das vereinfacht Transport und Installation. Zudem benötigt er kein Fundament, da der Hydraulikzylinder direkt auf dem Förderrohr montiert und das Hydraulikaggregat außerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs aufgestellt werden kann.

Doch nicht nur das Handling vor Ort ist einfach, auch die Steuerung in der Leitstelle ist benutzerfreundlicher. Das elektrohydraulische Antriebssystem erstellt automatisch ein Zugkraft-Wege-Diagramm, auf dessen Basis das Bedienpersonal veränderte Förderbedingungen schnell erkennen und den Betrieb sofort optimieren kann.

Nach der Auswertung dieser Zwischenergebnisse setzt Wintershall die Testreihe mit der R7-Anlage fort. Eine Langzeitbetrachtung soll die Zuverlässigkeit und Wartungsintensität überprüfen. Zudem testet das Unternehmen die Flexibilität der Anlage an anderen Standorten, die veränderte Förderbedingungen aufweisen. Insgesamt ist der Feldtest auf fünf Jahre angelegt.

 

Funktionsweise des R7

 

Die Anlage besteht aus einem Hydraulikzylinder (Z) und einem Hydraulikaggregat (A). Dessen Hauptkomponenten sind die Axialkolbeneinheit, der E-Motor mit angebauter Schwungmasse und die Anlagensteuerung. Für die Aufwärtsbewegung schwenkt die Axialkolbeneinheit in den Pumpenbetrieb, fördert Hydrauliköl zum Zylinder und hebt die Zylinderstange, das verbundene Pumpengestänge und den Kolben der Tiefpumpe.

E-Motor und Schwungmasse liefern die benötigte Energie.Für die Abwärtsbewegung schwenkt die Axialkolbeneinheit in den Motorbetrieb und wird durch die Energie des Gestänges und des Tiefpumpenkolbens angetrieben. Die Axialkolbeneinheit beschleunigt E-Motor und Schwungmasse wieder auf Netz-Synchrondrehzahl, wodurch die Energie rotatorisch gespeichert wird. Auf diese Weise sinkt der Stromverbrauch des E-Motors.