Multiphase Pumping: Achievements and Perspectives

Pompage polyphasique : réalisations et perpectives

Institut Français du Pétrole

Corresponding author: jean. falcimaigne@ifp. fr

Abstract

Multiphase pumping receive now a widespread acceptance of the oil industry. The paper describes the state of the art performance of the helico-axial technology invented and developed by the Institut français du pétrole (IFP). The size of the installed pumps has considerably increased as the industry gained confidence with the accumulation of field experience, both onshore and offshore. A single pump can rate up to 6 MW to-date, and helico-axial pumps are the largest multiphase pumps manufactured in the world. Further research works are still performed at IFP to improve the helico-axial pump performance but also to develop new applications of multiphase turbomachines: sour gas re-injection in solution, wet gas compressors, two-phase turbines. The paper describes the main axes of works and the methodologies applied for these developments. The most advanced experimental and computational techniques are used: laser Doppler anemometry on the experimental side, two-phase CFD simulation and shape optimisation by neural network and genetic algorithm on the design and calculation side.

Résumé

Le pompage polyphasique est maintenant largement accepté par l'industrie pétrolière. Le présent article décrit les performances actuelles de la technique de pompage hélico-axiale inventée et développée par l'Institut français du pétrole (IFP). La taille des pompes installées a considérablement augmenté à mesure que l'accumulation de l'expérience obtenue sur les champs, à terre ou offshore, donnait confiance aux exploitants. Une seule pompe peut désormais développer une puissance de 6 MW et les pompes hélico-axiales sont actuellement les plus grosses pompes polyphasiques construites dans le monde. Des travaux de recherche sont toujours effectués par l'IFP pour améliorer les performances des pompes hélico-axiales ainsi que pour développer de nouvelles applications des turbo-machines hélico-axiales : ré-injection des gaz acides en solution, compresseurs de gaz humides, turbines polyphasiques. L'article décrit les principaux axes de travail et les méthodologies utilisées pour ces développements. Les techniques expérimentales et numériques les plus avancées sont utilisées à cet effet : anémométrie Doppler laser du coté expérimental, simulations d'écoulements diphasiques et optimisation des formes par réseau de neurones et algorithme génétique du côté conception et calcul des cellules hydrauliques.