BOMBA HELICOIDAL DE HUSILLOS.

Bomba helicoidal de husillos en una forma constructiva de un solo flujo y de dos ejes,

con dos husillos roscados (1, 2) y una carcasa de la bomba (3) que rodea los husillos roscados (1, 2) formando cámaras de impulsión (4) y que limita las cámaras de impulsión (4) exteriormente con su superficie de cubierta interior (3a), así como una cámara de aspiración (5) para el medio a aspirar y una cámara de presión (6), que aloja el medio transportado a través de los husillos roscados (1, 2), estando introducida la carcasa de la bomba (3) en una carcasa de presión (7) y fijada a la carcasa de presión (7), con lo que la cámara de presión (6) rodea, al menos parcialmente, la carcasa de la bomba (3), caracterizada porque ambos husillos roscados (1, 2) están apoyados con un apoyo exterior y en la cámara de presión (6) están previstos equipos separadores para separar una mezcla multifase transportada en una fase de gas y una fase de líquido y porque está prevista una tubería de cortocircuito (13) desde la cámara de presión (6) hasta la cámara de aspiración (5), a través de la que se conduce de retorno el líquido separado hasta la cámara de aspiración (5)

La invención se refiere a una bomba helicoidal de husillos con forma constructiva de un solo flujo y de dos ejes, con un apoyo exterior de ambos husillos roscados y una carcasa para la bomba, que envuelve los husillos roscados formando cámaras de impulsión y limitando exteriormente las cámaras de impulsión con su superficie de cubierta, así como una cámara de aspiración para el medio de aspirar y una cámara de presión, que aloja el medio transportado por los husillos roscados.

Se conocen muchos conceptos de bombas helicoidales de husillos, por ejemplo una configuración de dos ejes y de dos flujos según el documento EP 0 699 276 B1, que se utiliza en particular para transportar mezclas petróleoagua-gas sin tratar, que salen de un pozo muy grande o de muchos pozos pequeños, a veces más de 500. Las bombas helicoidales de husillos de dos flujos presentan una carcasa dividida en una cámara de aspiración y una cámara de presión. Los tornillos de transporte corren entonces directamente en la carcasa o bien en una pieza insertada en la carcasa o cartucho sustituible, que se inserta en la carcasa entre la cámara de aspiración y la cámara de presión. La carcasa tiene entonces por un lado la tarea de proporcionar una suficiente resistencia a la presión para absorber la presión del proceso y por otro lado aportar la forma y solidez de posición para mantener las tolerancias de la junta de estanqueidad entre los tornillos de transporte, uno respecto a otro, y de los tornillos de transporte y la carcasa o la pieza insertada en la carcasa, necesarias para el proceso de aumento de la presión, formulando los husillos de transporte que marchan sin contacto exigencias especialmente altas a las juntas de estanqueidad, que han de tener intersticios lo más pequeños posible, para lograr un elevado rendimiento.

Las bombas helicoidales de husillos en ejecución de dos ejes y dos flujos son técnicamente muy caras, costosas de fabricar y de mantener y se utilizan por ello preferiblemente para grandes potencias de transporte, que son típicamente demasiado grandes para la extracción en pozos individuales (Single-well-boosting).

Por el documento DE 715860 B1 se conoce una bomba helicoidal para extraer líquidos que presenta un apoyo exterior por un solo lado para los tornillos de transporte. Los tornillos de transporte están envueltos por una carcasa, configurada de una sola pieza y embridada a una pieza de la carcasa, en la que están apoyados los husillos de transporte. Esta carcasa puede retirarse para trabajos de mantenimiento. Cuando ha de realizarse el mantenimiento de la bomba, es necesario separar la misma de la tubería de transporte en las tubuladuras de entrada y salida y montar una bomba completamente nueva.

Alternativamente a la sustitución de la bomba completa, puede despiezarse una bomba helicoidal de husillos en el mismo lugar y repararse, lo que cuesta mucho tiempo. Además, el montaje de la bomba partiendo de varias piezas sueltas en el cliente in situ tiene el inconveniente de que no es posible una prueba de la bomba averiguando exactamente los datos de potencia, por lo que para que se cumplan los parámetros de potencia exigidos es necesaria por lo general la sustitución completa de la bomba.

Precisamente en la extracción de un solo pozo resultan fuertes variaciones de la composición del medio a transportar. En gran medida y de forma imprevisible se alternan estados de una extracción de un 100% de líquido con fases de extracción de un 100% de gas, siendo las fases de extracción de un 100% de gas especialmente críticas para las bombas helicoidales de husillos, ya que en las bombas helicoidales de husillos tradicionales, tras un cierto tiempo de extraer gas, se acarrea el líquido de

estanqueidad, refrigeración y lubrificación. Este estado origina un calentamiento de los tornillos de transporte, lo que implica un contacto de los tornillos de transporte entre sí y con la carcasa de impulsión, lo que da lugar a un mayor desgaste y dado el caso a la parada de la bomba. Los problemas que ello origina en cuanto al mantenimiento in situ ya se han descrito.

El documento EP 0 405 160 A1 describe una bomba helicoidal de husillos con un husillo de accionamiento dispuesto en la cámara interior de una carcasa de la bomba y al menos un husillo de estanqueidad con su eje paralelo al anterior, así como con una entrada y una salida para un medio fluyente a transportar por los husillos.

Los husillos están rodeados por una pieza insertada en la carcasa de forma tubular, que delimita con la carcasa de la bomba que la rodea al menos una cámara anular unida mediante al menos una abertura pasante con la cámara interior que aloja los husillos.

Para la extracción a partir de pozos individuales se utilizan, además de bombas helicoidales de husillos, también bombas excéntricas de tornillos sin fin, que no obstante sólo pueden utilizarse para extraer mezclas multifase en determinadas condiciones, ya que su capacidad de transportar gas al 100% es muy limitada en el tiempo, debido al calor por rozamiento que resulta.

Al estar sobredimensionadas las bombas multifase en ejecución de dos ejes y dos flujos y al faltar bombas multifase adecuadas con potencias inferiores, no se explotan o dejan de explotarse, en todo el mundo miles de pozos de petróleo, con lo que no se aprovechan valiosas materias primas.

Por lo tanto, es tarea de la presente invención proporcionar una bomba económica de fabricar y mantener y que sea adecuada básicamente para extraer mezclas multifase para la extracción de un solo pozo.

Según la invención se resuelve esta tarea mediante una bomba helicoidal de husillos de tipo genérico con las características de la reivindicación 1. Ventajosas mejoras y perfeccionamientos de la invención se describen en las reivindicaciones subordinadas.

La bomba helicoidal de husillos correspondiente a la invención, en forma constructiva de un solo flujo y dos ejes, con un apoyo exterior de ambos husillos roscados y una carcasa de la bomba, que rodea los husillos roscados formando cámaras de impulsión y que limita exteriormente las cámaras de impulsión con su envoltura de cubierta interior, así como con una cámara de aspiración para el medio a aspirar y una cámara de presión que aloja el medio transportado mediante los husillos roscados, prevé que la carcasa de la bomba se introduzca en una carcasa de presión y que esté fijada a la carcasa de presión, con lo que la cámara de presión rodea la carcasa de la bomba al menos parcialmente. Mediante la posibilidad de introducir la carcasa de la bomba en la carcasa de presión y la fijación de la carcasa de la bomba a la carcasa de presión, es posible sustituir solamente la carcasa de la bomba inclusive los husillos roscados allí dispuestos y el apoyo exterior, con lo que se proporciona en forma constructiva modular una bomba helicoidal de husillos que puede repararse con rapidez, dado que pueden retirarse por completo de la carcasa de presión las piezas desgastadas. Mediante una sencilla sustitución de la carcasa de la bomba con los husillos roscados allí dispuestos, se realiza además un desacoplamiento mecánico entre la carcasa de presión y la carcasa de la bomba, con lo que las deformaciones debidas a la presión dentro de la carcasa de la presión no se transmiten, o sólo inapreciablemente, a la carcasa de la bomba. De esta manera queda asegurada la exactitud de posición de los husillos roscados entre sí, ya que las deformaciones de la carcasa de presión no

repercuten en las tolerancias de los elementos de transporte, las juntas y los cojinetes. Esto reduce el desgaste y posibilita ajustar una dimensión reducida para el intersticio, lo que aumenta el rendimiento de la bomba. Para la compresión cuando se utiliza en Single-wellboosting, está previsto que en la cámara de presión se prevean equipos separadores para separar una mezcla multifase transportada en una fase de gas y una fase de líquido, con lo que las fases separadas pueden evacuarse separadamente o bien puede conducirse de retorno una parte de la fase de líquido separada a través de una tubería de cortocircuito desde la cámara de presión hasta la cámara de aspiración, para aportar una cantidad mínima de líquido dentro de la carcasa de la bomba, para que los husillos roscados puedan refrigerarse y el intersticio entre los husillos roscados, así como entre los husillos roscados y la carcasa de la bomba, puedan permanecer estancos.

Un perfeccionamiento de la invención prevé que la carcasa de la bomba atraviese la carcasa de presión,...

1. Bomba helicoidal de husillos en una forma constructiva de un solo flujo y de dos ejes, con dos husillos roscados (1, 2) y una carcasa de la bomba (3) que rodea los husillos roscados (1, 2) formando cámaras de impulsión (4) y que limita las cámaras de impulsión (4) exteriormente con su superficie de cubierta interior (3a), así como una cámara de aspiración (5) para el medio a aspirar y una cámara de presión (6), que aloja el medio transportado a través de los husillos roscados (1, 2), estando introducida la carcasa de la bomba (3) en una carcasa de presión (7) y fijada a la carcasa de presión (7), con lo que la cámara de presión (6) rodea, al menos parcialmente, la carcasa de la bomba (3), caracterizada porque ambos husillos roscados (1, 2) están apoyados con un apoyo exterior y en la cámara de presión (6) están previstos equipos separadores para separar una mezcla multifase transportada en una fase de gas y una fase de líquido y porque está prevista una tubería de cortocircuito (13) desde la cámara de presión

(6) hasta la cámara de aspiración (5), a través de la que se conduce de retorno el líquido separado hasta la cámara de aspiración (5).

2. Bomba helicoidal de husillos según la reivindicación 1, caracterizada porque la carcasa de la bomba (3) atraviesa la carcasa de presión (7).

3. Bomba helicoidal de husillos según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la carcasa de la bomba (3) está fijada, en particular atornillada, por un lado a la carcasa de presión (7).

4. Bomba helicoidal de husillos según la reivindicación 3, caracterizada porque la carcasa de la bomba (3) está

fijada mediante una placa de soporte a la carcasa de presión (7).

5. Bomba helicoidal de husillos según la reivindicación 3 o 4, caracterizada porque el extremo (30) no fijado a la carcasa de presión (7) de la carcasa de la bomba (3) está apoyado con un determinado juego en una guía (17) en la carcasa de presión (7) y la carcasa de la bomba

(3) está impermeabilizada mediante una junta (27) respecto a la carcasa de presión (7).

6. Bomba helicoidal de husillos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los husillos roscados (1, 2) están apoyados en una unidad de apoyo (9) que está unida con la carcasa de la bomba (3).

7. Bomba helicoidal de husillos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la unidad de apoyo (9) está fijada, en particular atornillada, a una placa de soporte (8).

8. Bomba helicoidal de husillos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los husillos roscados (1, 2), la carcasa de la bomba (3) y una unidad de apoyo (9) de los husillos roscados (1, 2) están reunidos para formar un módulo de transporte.

9. Bomba helicoidal de husillos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la tubería de cortocircuito (13) está configurada en la carcasa de la bomba (3).

10. Bomba helicoidal de husillos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la carcasa de la bomba (3) está dispuesta excéntrica en la carcasa de presión (7)

11. Bomba helicoidal de husillos según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizada porque en la carcasa de presión (7) están dispuestos tirantes de tracción (42) para pretensar la carcasa de presión (7) frente al apoyo del husillo roscado (9).

12. Bomba helicoidal de husillos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en la carcasa de la bomba (3) está configurada la cámara de aspiración (5).

13. Bomba helicoidal de husillos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la carcasa de la bomba (3) forma una parte de la pared de la cámara de presión (6).

14. Bomba helicoidal de husillos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los equipos de conexión (14) para tuberías de entrada y tuberías de salida están configurados en la carcasa de presión (7).