Pompes pour applications multiphasiques – liquide/gaz : comment choisir la technologie la plus appropriée ?

Dans le monde de la manipulation des fluides industriels, les pompes multicellulaires représentent une solution technique avancée qui est de plus en plus demandée pour manipuler des mélanges complexes contenant à la fois des liquides et des gaz. Mais comment choisir la technologie la plus appropriée en fonction de la composition du fluide à traiter ? Dans cet article, nous vous proposons un aperçu technique et opérationnel pour vous guider dans votre choix, en présentant également un cas concret du secteur minier.

Applications multiphases « légères » : lorsque le gaz est un composant secondaire

Les premiers scénarios à envisager sont ceux où la teneur en gaz ou en air du fluide est faible, généralement inférieure à 50-60%. Ces scénarios, souvent classés comme des applications multiphasiques « légères », incluent :
– Opérations de décapage de réservoirs, où un mélange liquide/gaz inhomogène est créé à la fin de la vidange du réservoir.
– Systèmes manipulant des liquides volatils, qui s’évaporent partiellement dès la phase d’aspiration de la pompe.
– Mélanges mousseux, où la présence de bulles d’air influe sur le comportement hydraulique.

Dans ces cas, il est essentiel d’utiliser une pompe capable de maintenir la continuité du flux même en présence de phases gazeuses inhomogènes.

Applications à haute teneur en gaz : pétrole et gaz et au-delà

Dans les contextes les plus critiques, tels que les applications en amont dans l’industrie du pétrole et du gaz, on atteint des pourcentages de gaz allant jusqu’à 99% en volume. Dans ce cas, le comportement du mélange change radicalement : la pompe doit être en mesure de gérer un fluide qui se comporte presque comme un gaz, tout en conservant une partie liquide essentielle pour la lubrification et l’étanchéité à l’intérieur de la chambre de pompage. L’utilisation de pompes multiphasiques dans ces applications permet de réduire le nombre de machines installées (séparées pour le gaz et le liquide), d’exploiter le gaz au lieu de devoir l’éliminer (en le brûlant ou en le réinjectant dans le puits), d’augmenter considérablement la productivité des puits de pétrole et de gaz épuisés et de simplifier l’ensemble de l’installation de traitement, avec des avantages considérables en termes de coûts, de productivité et de fiabilité.

Pourquoi choisir une pompe à double vis

Parmi les différentes technologies disponibles pour le traitement des fluides multi-étagés, la pompe à double vis se distingue par sa polyvalence, sa stabilité opérationnelle et sa simplicité de construction. Par rapport à des solutions telles que les centrifugeuses multi-étagées ou les pompes à cavité progressive (PCP), les pompes à double vis offrent les avantages suivants :
– un débit adaptable en fonction des besoins du système en aval et du pourcentage de gaz provenant du puits ;
– la capacité de traiter des mélanges présentant de fortes variations de viscosité et de densité, mais aussi des particules solides ;
– un auto-amorçage et un fonctionnement continu, même en présence de pourcentages élevés de gaz ;
– l’absence de pulsations, ce qui en fait la solution idéale pour les applications où les puits de pétrole sont sensibles aux variations des conditions d’exploitation en surface ;
– une facilité d’entretien et une longue durée de vie, en particulier dans les environnements agressifs.

Configurations personnalisées : matériaux, profils et accessoires

L’un des grands avantages des pompes à vis multiphasiques est qu’elles peuvent être adaptées à des conditions spécifiques. Les personnalisations possibles sont les suivantes :
– Matériaux spéciaux pour les pièces en contact avec le fluide (tels que Duplex, Super Duplex, Hastelloy®, Inconel®) ;
– Durcisseurs de surface pour augmenter la résistance à l’abrasion dans les environnements à faible lubrification dans la chambre de la pompe ;
– Profils de vis optimisés pour des débits spécifiques ou un comportement multiphasique ;
– Garnitures mécaniques doubles adaptées au traitement de débits de gaz élevés ;
– Systèmes de recirculation des liquides intégrés dans le corps de la pompe ou sur le côté de la pompe.
– Gestion de la pompe via un panneau de contrôle avec PLC programmable et personnalisable.

Ils sont complétés par des accessoires essentiels au fonctionnement sûr et efficace de la machine : instrumentation de contrôle, vannes de sectionnement et de non-retour, systèmes à inverseur (VFD) pour la régulation dynamique de la vitesse, et redondance des instruments pour les installations hautement critiques.

Systèmes parallèles et configurations service/secours

Pour assurer la continuité du fonctionnement, même en cas de panne ou de maintenance, les pompes multiphasées peuvent être installées en parallèle ou dans une configuration de service et de secours. Ce type d’architecture permet à la fois de doubler le débit et d’augmenter la fiabilité du système, assurant ainsi un fonctionnement continu même dans des environnements difficiles ou isolés.

Étude de cas : secteur minier – pompage de liquides contenant des pourcentages élevés de solides, ainsi que de liquides et de gaz dans des pourcentages similaires

Un exemple concret nous vient du secteur minier, où 3P Prinz a fourni une pompe à double vis pour le transport d’un fluide multiphasique très abrasif, composé de :
– Sels de sodium et de potassium,
– Eau salée saturée,
– Air, dans un pourcentage élevé.

Le client avait auparavant utilisé d’autres technologies, des pompes centrifuges et volumétriques de différents types, qui s’étaient révélées insatisfaisantes en raison de l’usure élevée et de l’entretien constant nécessaire, voire des performances médiocres. La solution proposée par 3P Prinz, en revanche, garantissait :
– une efficacité et une continuité de fonctionnement maximales,
– une réduction drastique de la maintenance, malgré le fait que le produit pompé soit très abrasif
– une meilleure adaptation aux conditions variables des fluides.

Conclusion : des conseils sur mesure pour chaque application

Le choix de la bonne pompe multiphasique ne se limite pas à l « évaluation d’une fiche technique : c’est un processus qui implique l’analyse des fluides, la définition des conditions de fonctionnement et la sélection de la technologie la plus appropriée. C’est pourquoi l » équipe technique et commerciale de 3P Prinz est à votre disposition pour vous offrir des conseils personnalisés fondés sur l’expérience, une conception sur mesure et des solutions éprouvées dans des secteurs très complexes.

Contactez-nous dès aujourd’hui pour étudier ensemble la pompe multiphase la plus adaptée à votre application.