Optimierung und Monitoring von Exzenterschneckenpumpen für den Downhole-Betrieb zur Rohölgewinnung

Aufgrund ihrer zahlreichen Vorteile und sehr breiter Anwendbarkeit werden immer häufiger Exzenterschneckenpumpen als Downhole- Aggregat in der Rohölförderung eingesetzt. Allerdings stellt der Downhole-Betrieb extreme Anforderungen an das Material hinsichtlich Rohölzusammensetzung, Gasmitförderung, Sandmitförderung, Temperatur und sonstige lokale Einflussgrößen. Dies führt regelmäßig zu unerwarteten Ausfällen dieser Aggregate, wodurch hohe Rüst- und Produktionsausfall-Kosten verursacht werden, so dass der Ruf der Betreiber nach Maßnahmen zur Steigerung der Anlagenverfügbarkeit immer lauter wird. Im Mittelpunkt dieser Forderungen stehen das Vermeiden von Materialversagen durch die Auswahl der richtigen und durch neue, optimierte Werkstoffe sowie Methoden zur Vermeidung von unvorhergesehenen Betriebsstörungen und Bedienungsfehlern. Die werkstofflich begründete SChwachstelle ist das Stator-Elastomer der Exzenterschneckenpumpen. Das bisherige Vorgehen der Hersteller, die Werkstoffauswahl für das Fördergut aus einer neuen Bohrung gewissermaßen erfahrungsgestützt nach dem „Trial-and-Error“-Prinzip zu treffen, führt aufgrund der Komplexität der Einflussparameter teilweise zu Standzeiten der Anlagen von unter zwei Wochen. Verbesserungspotential bietet hier die Elastomerauswahl mit Hilfe geeigneter werkstoffwissenschaftlicher Untersuchungen. Ist ein geeigneter Werkstoff gewählt, können die anderen Störungen und Fehler durch eine gezielte Überwachung der Anlagen eliminiert werden. Mehrere schon auf dem Markt erhältliche Monitoringsysteme für Downhole-Exzenterschneckenpumpen belegen den Bedarf, haben jedoch aufgrund mangelnden Komforts, ungenügender Zuverlässigkeit, nicht optimaler Merkmalsbildung oder zu hoher Investitionskosten weltweit keine nennenswerte Verbreitung, so dass die übliche Vorgehensweise der Betreiber immer noch das Fahren der Anlage bis zum Ausfall ist. Die vorliegende Arbeit fokussiert sich durch eine zweigleisige Vorgehensweise exakt auf die Schwachstellen dieser Technik und hat zum Ziel, der Fachwelt die notwendigen wissenschaftlichen Grundlagen und Hinweise für den optimalen Betrieb von Exzenterschneckenpumpen im Downhole-Einsatz in die Hand zu geben, um in der Zukunft eine höhere Anlagenverfügbarkeit und auch ein nachhaltigeres Wirtschaften zu ermöglichen.