[go: up one dir, main page]

BRPI1008336A2 - bomba - Google Patents

bomba Download PDF

Info

Publication number
BRPI1008336A2
BRPI1008336A2 BRPI1008336-7A BRPI1008336A BRPI1008336A2 BR PI1008336 A2 BRPI1008336 A2 BR PI1008336A2 BR PI1008336 A BRPI1008336 A BR PI1008336A BR PI1008336 A2 BRPI1008336 A2 BR PI1008336A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
pump
components
fact
stage
module
Prior art date
Application number
BRPI1008336-7A
Other languages
English (en)
Inventor
Mark Joseph Denny
Original Assignee
Bp Exploration Operating Company Limited
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bp Exploration Operating Company Limited filed Critical Bp Exploration Operating Company Limited
Publication of BRPI1008336A2 publication Critical patent/BRPI1008336A2/pt

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/12Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
    • E21B43/121Lifting well fluids
    • E21B43/128Adaptation of pump systems with down-hole electric drives
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C11/00Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations
    • F04C11/001Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations of similar working principle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C13/00Adaptations of machines or pumps for special use, e.g. for extremely high pressures
    • F04C13/008Pumps for submersible use, i.e. down-hole pumping
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C2/16Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2230/00Manufacture
    • F04C2230/60Assembly methods
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00Components
    • F04C2240/20Rotors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00Components
    • F04C2240/50Bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00Components
    • F04C2240/70Use of multiplicity of similar components; Modular construction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00Working fluid
    • F05B2210/10Kind or type
    • F05B2210/14Refrigerants with particular properties, e.g. HFC-134a
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49236Fluid pump or compressor making
    • Y10T29/49242Screw or gear type, e.g., Moineau type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

BOMBA Uma bomba de vários estágios (4) compreende: uma pluralidade de componentes (50, 60, 70, 80, 90, 100, 110) compreendendo uma pluralidade de módulos de bomba pré-montados (70, 90, 110) incluindo pelo menos um módulo de bomba de dois parafusos (1, 2) ; caracterizada pelo fato de que a bomba de múltiplos estágios (4) ainda compreende um casquilho alonngado (41) para abrigar os componentes (50, 60, 70, 80, 90, 100, 110) ; e meios de fixação (42 , 42b) acoplável ou engatável com uma porção do casquilho alongado (41), os meios de fixação (42a, 42b) sendo operáveis para reter fixamente os componentes (50, 60, 70, 80, 90, 100, 110) dentro do casquilho (41).

Description

BOMBA A presente invenção refere-se a bombas para elevação de fluidos, especialmente fluidos de múltiplas fases que compreendem fase líquida e gasosa. A invenção refere-se, em particular, a bombas tais como bombas elétricas submersíveis para uso no fundo do poço em poços de hidrocarbonetos.
Na indústria de petróleo e gás é muitas vezes necessário implantar e operar uma bomba no fundo do poço a fim de auxiliar na produção de hidrocarbonetos de um poço.
Os hidrocarbonetos de tias poços podem muitas vezes ser produzidos na forma de um fluido de múltiplas fases, por exemplo, um fluido compreendendo um ou mais líquidos, como água e / ou petróleo bruto e um ou mais gases como Oo gás natural.
Assim, é preferível que uma bomba que é para ser utilizada no fundo do poço deve ser capaz de: (i) lidar de forma confiável com fluidos de múltiplas fases; (ii) gerar pressão suficiente para elevar os fluidos do fundo de formações tendo hidrocarbonetos para a superfície, e (iii) suportar e operar de forma confiável em ambientes de fundo de poço duros.
A fim de gerar pressão suficiente para elevar os fluidos do fundo de formações tendo hidrocarbonetos para a superfície, é conhecido usar bombas de múltiplos estágios, ou seja, bombas ou conjuntos de bomba que contém uma pluralidade de estágios de bomba ou módulos, em que, tipicamente, um primeiro estágio de bomba descarrega para a ingestão de um segundo estágio de bomba, que por sua vez descarrega em um terceiro estágio de bomba e assim por
Í 2/30 diante.
Se uma bomba de única etapa é capaz de gerar uma pressão diferencial dada, digamos de x psi, em uma determinada vazão, digamos de y litros / hora, então uma bomba tendo dois estágios de bomba em série pode ser construída, o que seria capaz de gerar uma pressão diferencial de 2x psi em uma vazão de y litros / hora. Se a bomba de dois estágios foi disposta em paralelo, então a bomba seria capaz de gerar uma pressão diferencial de x psi a uma vazão de 2y litros / hora.
É conhecido para bombas elétricas submersíveis de poço de petróleo usar esse princípio para gerar pressões diferenciais extremamente altas, por exemplo, 2000-3000 psi (13,8-20,7 MPa). Tais bombas podem conter 100 ou mais estágios de bomba dispostos em série.
É conhecido a utilização de bombas centrífugas de múltiplos estágios para levantar os fluidos do fundo de formações tendo hidrocarbonetos para a superfície. Bombas centrífugas trabalhan pela aceleração e desaceleração repetida do fluido para adicionar pressão incremental aumentada para o líquido bombeado. Ao ser usada para bombear um fluido de fase mista contendo um líquido e um gás, como resultado do contraste de densidade entre líquido e gás o líquido é preferencialmente acelerado nos primeiros estágios de uma bomba centrífuga. Como a proporção de gás livre dentro do fluido aumenta o gás tende a se acumular no centro dos impulsores de bomba, assim fazendo com que a bomba perca excelência, uma condição conhecida como "bloqueio de gás". Assim, bombas centrífugas podem não ser totalmente adequadas para uso em bombeamento de fluidos de fase mista.
Outros tipos de bomba conhecidos incluem as bombas de deslocamento positivo tipo de êmbolo e bombas de cavidade progredindo.
Bombas do tipo êmbolo são igualmente afetadas por gás livre arrastado no líquido bombeado. Neste caso, Oo gás e o líquido podem separados dentro do tambor de bomba, que pode causar uma carga de choque quando o êmbolo desce e contata a superfície do líquido, uma condição conhecida como "“encurralar fluido".
Bombas de cavidade progredindo normalmente trabalham por rotação de um rotor helicoidal de metal dentro de um estator elastomérico, a ação de tal faz com que cavidades volumétricas discretas progridam da entrada da bomba para a descarga. Embora o modo de funcionamento de uma bomba como tal a torne adequado para o bombeamento de líquidos e gás, na prática os gases tendem a se difundir na matriz do estator elastomérico fazendo com que ele tanto inche quanto amoleça. Como consequência, o rotor pode tender para qualquer tanto romper o estator e / ou superaquecer devido à diminuição da tolerância de funcionamento e aumento de atrito.
Sabe-se que bombas de deslocamento positivo de dois parafusos podem ser utilizadas com segurança para a produção de fluidos de múltiplas fases. Os métodos de construção de uma bomba de dois parafusos e os elementos essenciais de tal bomba são bem conhecidos para uma pessoa hábil na arte.
Tipicamente, uma bomba de dois parafusos pode conter um único par de rotores de entrelaçamento, tendo roscas de
' 4/30 parafusos manuseadas opostamente e que giram, em uso, em direções opostas. O impulso gerado pelo par de rotores quando o fluido é bombeado através da bomba pode ser suportado por um rolamento de impulso adequado.
Alternativamente ou adicionalmente, uma bomba de dois parafusos pode ter o impulso equilibrado, ou seja, compreende dois pares opostos de rotores de entrelaçamento, em que o impulso gerado por um par de rotores é equilibrado pelo impulso igual e oposto do par de rotor oposto.
Independentemente da configuração da bomba, os parafusos de cada par de rotores devem ser girados de forma síncrona, normalmente, orientando o eixo de um rotor ao eixo paralelo do outro tal que as faces dos rotores de entrelaçamento mantem uma distância próxima, sem conflitos.
Normalmente, alguns meios de ajuste do eixo axial podem ser desejáveis para simplificar o alinhamento do início das roscas de rotor com relação ao outro.
Mecanismos de parafuso relativamente simples têm sido utilizados para ajustar Oo alinhamento do eixo em bomba de dois parafusos para uso na superfície. Tais mecanismos, no entanto, são completamente inadequados para fundo de poço ou bombas de fundo do mar, uma vez que estas bombas são geralmente extremamente de difícil acesso para manutenção. Por isso, é muito preferível que os rotores e os eixos de uma bomba de parafuso duplo para uso no fundo do poço sejam alinhados e fixos quando a bomba é montada de forma que nenhum ajuste adicional seja necessário durante a vida útil da bomba.
No passado, a maioria das bombas de dois parafusos foram produzidas tendo apenas um pequeno número (geralmente apenas uma) de fases de bomba, daí, elas têm muitas vezes sido incapazes de produzir as pressões diferenciais extremamente elevadas que podem ser necessárias para oO levantamento de fluidos dentro de poços de hidrocarbonetos. Em tempos mais recentes, algumas bombas de múltiplos estágios de dois parafusos têm sido desenvolvidas.
US 5.779.451 revela uma bomba que inclui um alojamento tendo uma carcaça de rotor interno, a carcaça tendo uma entrada e uma saída e uma pluralidade de rotores operavelmente contidos na carcaça. Cada rotor tem um eixo e uma pluralidade de roscas estendendo exteriormente fixadas nele, os rotores sendo moldados para fornecer uma taxa de entrega volumétrica não-uniforme ao longo do comprimento de cada rotor. Em uma modalidade, os rotores têm uma pluralidade de estágios de bomba roscada separados por câmaras de não bombeamento sem rosca. Apesar de uma bomba de múltiplos estágios, o projeto do alojamento impede que seja usada submersa dentro de um poço.
US 6.413.065 Bl revela uma bomba de múltiplos estágios modular de dois parafusos e um método de construção do mesma. Os estágios podem ser seletivamente ligados em paralelo ou em série, ou qualquer combinação dos dois, para produzir a combinação desejada de pressão e vazão da bomba. As bombas divulgadas em US 5.779.451 e US 6.413.065 B1 são de impulsos equilibrados.
Embora adequado para uso em um poço, cada módulo individual da bomba divulgada em US 6.413.065 Bl é de conteúdo extremamente complicado como ela tem dois eixos, dois pares opostos de rotores entrelaçados e contra girando, uma câmara de entrada e de descarga e várias passagens de líquido necessárias para permitir que as fases individuais da bomba sejam hidraulicamente conectadas em série ou paralelo.
Além disso, uma bomba de acordo com US 6.413.065 B1 seria extremamente difícil de construir rapidamente e / ou em grandes volumes, até por causa do grande número de componentes discretos que devem ser alinhados com precisão quando o conjunto é construído, em especial os pares de rotores entrelaçados e contra rotação, que devem ser axialmente presos a um eixo comum tanto para flutuar extremidade de controle de rotor (para evitar o choque dos parafusos em operação) e transferir o impulso do rotor ao eixo comum para equilibrar o impulso de rotor oposto.
Para montar esta bomba, o eixo deve primeiro ser passado através do apoio central (rolo de agulha) e tendo os rotores opostos chaveados, estriados ou de outra maneira rotacionalmente seguros sobre o eixo comum para transferir a unidade do eixo do rotor.
O fato de que os rotores devem ser tanto axialmente e rotacionalmente fixos aos eixos significa que a tolerância de fabricação deve ser controlada com precisão ou complexos procedimentos de calços devem ser utilizados ao montar a bomba para garantir que os rotores sejam precisamente alinhados.
Além disso, assim como a seção de rotação, cada módulo contém passagens de admissão e descarga que exigem que a bomba tenha vários perfis diferentes seções transversais, aumentando ainda mais a complexidade de fabricação.
Além disso, cada módulo montado é preso com parafusos passantes que exigem um anteparo entre os módulos adjacentes para fornecer acesso para os torquear.
Í 7/30 A fabricação e montagem lenta e complexa desta bomba significa que não pode ser facilmente produzida em números suficientemente grandes para grandes projetos comerciais.
WO 03/029610 divulga outra bomba de dois parafusos de múltiplas fases para uso em poços, bem como um método de adaptação de uma bomba de dois parafusos de múltiplas fases para uso em poços. A bomba inclui um alojamento tendo uma extremidade de admissão e uma extremidade de saída e uma passagen de fluxo de fluido se estende entre uma extremidade de admissão e uma extremidade de saída. Dois parafusos de bombeamento são dispostos na passagem de fluxo de fluido. Um canal de líquidos suplementar se estende através do alojamento em comunicação fluida com os dois parafusos de bombeamento e uma armadilha de líquido é fornecia que está em comunicação com a passagem de fluxo de fluido. Desta forma, líquido que se move ao longo da passagem de fluxo de fluido pelos parafusos de bombeamento podem ser captado e enviado através do canal de líquido suplementar e retornado para a passagem de fluxo de fluido para melhorar um selo de líquido em torno dos parafusos de bombeamento.
No entanto, a montagem de bomba ensinada no WO 03/029610 sofre muitos dos problemas discutidos acima. Em particular, a montagem de bomba é muito demorada. Os componentes devem ser montados em sequência, cada um sendo exatamente alinhado com respeito aos componentes adjacentes. Isto não só inibe a produção em larga escala desta bomba, mas faz a manutenção da bomba "in loco" extremamente complicada e o consum de tempo deve a bomba desenvolver um problema operacional.
| 8/30 WO 95/30090 divulga uma instalação de bombeamento de líquidos a partir da crosta terrestre, compreendendo: uma bomba de parafuso rebaixada para dentro da terra que é fornecida com um primeiro membro de parafuso e um membro contra parafuso, meio de acionamento disposto sobre ou perto da superfície da terra para dirigir o membro de parafuso que por sua vez aciona o membro contra parafuso, e meio de transmissão para transmitir o movimento produzido pelo meio de acionamento, o que significa estender a transmissão a partir do meio de acionamento sobre ou perto da superfície da terra para a bomba de parafuso rebaixada.
Montagens de bomba ainda são descritas em RU 55050U1, WO 99/27256, GB2152587, GB 2376250 e EP 0464340, embora nenhuma dessas resolvem os problemas acima mencionados.
Por isso, é um objeto não exclusivo da presente invenção fornecer uma bomba de vários estágios melhorada, que pode em particular ser mais rápido e mais simples de montar e / ou mais confiável e / ou adaptável do que as bombas de múltiplos estágios conhecidas.
É um objeto ainda não exclusivo da invenção fornecer um método melhorado de montagem de uma bomba de múltiplos estágios, em que o método pode ser mais rápido do que os métodos conhecidos e / ou pode ser capaz de aumentar para a fabricação em volume.
De acordo com um primeiro aspecto da invenção é provido uma bomba de vários estágios compreendendo: * uma pluralidade de componentes compreendendo uma pluralidade de módulos de bomba pré-montados incluindo pelo menos um módulo de bomba de dois parafusos; caracterizada pelo fato de que a bomba de vários
' 9/30 estágios compreende ainda um casquilho alongado para abrigar os componentes; e meio de fixação anexável ou acoplável com uma porção do casquilho alongado, o meio de fixação sendo operável para reter fixamente os componentes dentro do casquilho.
Por pré-montados, se entende que um componente, por exemplo, um módulo de bomba, foi feito separadamente, como uma unidade auto-suficiente de tal forma que este possa ser facilmente e rapidamente incorporado em um sistema Ou aparelho mais complexo, por exemplo, uma bomba modular de múltiplos estágios.
De preferência, um ou mais dos módulos de bomba de dois parafusos podem incluir um par de rotores de entrelaçamento, em que um dos rotores é mais curto que o outro.
De preferência, o ou cada um dos módulos de bomba de dois parafusos pré-montados pode incluir um alojamento, um eixo de acionamento e um eixo de projeção e um rolamento de impulso, em que O alojamento compreende um corpo tendo uma passagem através dele, o eixo de acionamento e o eixo de projeção executam substancialmente em paralelo entre si dentro de cada passagem e cada carregam uma rosca de parafuso ou rotor em uma parte de seus comprimentos dentro da passagem, o eixo de acionamento sendo adaptado em pelo menos uma de suas extremidades para fixação em outro componente, e no qual o rolamento de impulso está localizado pelo menos parcialmente dentro do alojamento ' acima ou abaixo dos rotores.
Além de módulos de bomba, a bomba pode ainda compreender uma ou mais unidades de espaçador. A ou cada
' 10/30 unidade de espaçador pode ser um componente discreto ou módulo. Alternativamente, a ou cada unidade de espaçador pode ser integral com um módulo de bomba pré-montado.
A pluralidade de componentes pode ainda compreender um conjunto de acoplamento de unidade.
De preferência, uma unidade de espaçador pode ser localizada entre um primeiro módulo de bomba e um segundo módulo de bomba. Vantajosamente, a unidade de espaçador pode incluir meio de conexão de eixo para conectar ou acoplar um ou o eixo de acionamento do primeiro módulo de bomba com um ou o eixo de acionamento do segundo módulo de bomba. Por exemplo, o meio de conexão de eixo pode compreender um casquilho de acoplamento.
Alternativamente ou adicionalmente, um ou os eixos de acionamento de módulos de bomba e / ou a montagem de acoplamento de acionamento podem ser adaptados de tal forma que eles podem acoplar diretamente um com o outro, por exemplo, devido ao fornecimento de conexões estriadas macho e fêmea compatíveis nas extremidades dos eixos de acionamento.
A ou uma montagem de acoplamento de acionamento pode incluir meios adaptados para acoplar dois eixos deslocados mas paralelos. Meios adequados são bem conhecidos na arte e podem incluir qualquer um dos seguintes: um acoplamento de acionamento de manivela paralela, um acoplamento Oldham; engrenagens engatando diretamente; acoplamentos cruciformes duplos com um eixo de acionamento intermediário; juntas de velocidade constante dupla (CV) com um eixo de acionamento intermediário e acoplamentos de engrenagem duplos com um eixode acionamento intermediário.
] 11/30 Alternativamente, a montagem de acoplamento de acionamento pode ser adaptada para acoplar um par de eixos, que são co-axiais um com o outro. Em particular, este arranjo pode ser preferido em bombas maiores, ou seja, as bombas de maior diâmetro e capacidade volumétrica, como bombas de reforço de tubulação e leito do mar.
Preferencialmente, os componentes podem ser organizados em série dentro do casquilho para formar uma pilha. A pilha pode incluir uma série de componentes no qual uma unidade de espaçador se interpõe entre um par de módulos de bomba.
Em uma modalidade preferida, o componente mais alto na pilha pode ser um ou a montagem de acoplamento de acionamento. Alternativamente, um ou a montagem de acoplamento de acionamento pode ser o componente mais baixo na pilha.
O meio de fixação pode incluir um meio para a aplicação de uma pré-carga de compressão, de preferência em uma direção longitudinal, na pilha.
Por exemplo, o meio de fixação pode compreender um anel roscado, que é de preferência engatável com a parte final do casquilho. O meio de fixação pode compreender um par de anéis roscados, um para O engate com cada extremidade do casquilho.
Um ou mais dos componentes podem ser fornecidos com a meios de localização ou engate para manter o alinhamento relativo angular dos componentes dentro do casquilho. Os meios de localização ou engate podem incluir pinos ou ranhuras.
O casquilho alongado pode ter uma parede sólida
[| 12/30 contínua. Alternativamente, a parede do casquilho alongado pode ser descontínua, desde que tenha duas extremidades conectadas juntas de forma que o meio de fixação possa anexar ou engatar com uma parte do casquilho para manter os componentes dentro do casquilho. Por exemplo, a parede do casquilho alongado pode ter aberturas através dela, ou pode assumir a forma de uma gaiola.
De acordo com um segundo aspecto da invenção, um método de montagem de uma bomba de vários estágios compreende: .º fornecer uma pluralidade de componentes compreendendo uma pluralidade de módulos de bomba pré- montados incluindo pelo menos um módulo de bomba de dois parafusos; * organizar os componentes em uma pilha de tal forma que os módulos de bomba são localizados em série; e inserir a pilha dentro de um alojamento externo ou casquilho, e * operar meios de fixação para fixamente segurar a pilha dentro do alojamento exterior ou casquilho.
De acordo com um terceiro aspecto da invenção, é provido uma bomba, de preferência uma bomba de múltiplos estágios, compreendendo um ou mais módulos de bomba de dois parafusos, o ou cada módulo de bomba compreendendo um par de rotores de entrelaçamento em eixos substancialmente paralelos e um rolamento de impulso discreto para cada rotor.
De preferência, o ou cada módulo de bomba de dois parafusos pode ser pré-montado.
Os eixos substancialmente paralelos pode incluir um í 13/30 eixo de acionamento e um eixo de projeção, o eixo de projeção sendo conduzido em uso por movimento, por exemplo, rotação do eixo de acionamento.
Ao proporcionar um rolamento de impulso discreto para cada rotor, será apreciado que não há necessidade de fazer a bomba em uma configuração de impulso equilibrado. Assim, o desenho da bomba pode ser simplificado, particularmente no que pode não ser necessário para fornecer caminhos de fluxo de fluido numerosos e / ou complexos através da bomba.
Vantajosamente, o impulso suportado por cada rolamento de impulso discreto pode ser relativamente baixo. Consequentemente, complexos conjuntos de rolamentos múltiplos podem não ser necessários, assim, vantajosamente potencialmente reduzindo a complexidade e o custo de fabricação e montagem da bomba.
Outra vantagem de proporcionar um rolamento de impulso discreto para cada rotor é que a face do rolamento pode ser usada como um ponto de referência axial para o rotor durante a montagem do módulo de bomba. Portanto, pode ser relativamente fácil ajustar a posição axial de um rotor com relação ao seu homólogo de casamento, a fim de alinhar corretamente um par de rotores. Na prática, isso permite que a sub-montagem de rotor seja montada e a extremidade flutuante do rotor de acionamento ou projeção seja medida em relação ao rotor de acionamento. A média das medições de duas extremidades flutuantes pode, então, fornecer uma espessura do calço ideal exigida abaixo do rolamento de impulso do rotor de acionamento.
Alternativamente, a localização dos eixos e seus rolamentos de impulso pode ser fixada, e a posição relativa do rotor de eixo de projeção ajustada ao longo do eixo geométrico de seu eixo. Por exemplo, isso pode ser alcançado tornando o rotor de acionamento ou projeção menor que o seu rotor de casamento, e variando a embalagem ou calços acima e abaixo do rotor.
Ao montar um módulo de bomba, os eixos de rolamento de rotor primeiramente pode ser experimentalmente montados em uma posição dentro de um alojamento de rotor aberto ou gabarito. Os rotores podem ser introduzidos em seus respectivos eixos e engrenagens de sincronismo, em seguida, alinhados e chaveados. A extremidade flutuante do rotor de eixo projeção pode ser medida em relação ao rotor de eixo principal fixo. O eixo de projeção pode então ser axialmente calçado sobre seu eixo. Consequentemente, quando instalado em um alojamento de rotor de bomba totalmente fechado as engrenagens de distribuição já estarão alinhadas corretamente e podem ser chaveadas para os eixos para completar um módulo de bomba corretamente cronometrado.
De preferência, um dos rotores de cada par pode ser mais curto do que O outro.
Por exemplo, o rotor de eixo de acionamento ou projeção pode ser mais curto do que O seu rotor de eixo de acionamento de casamento. Vantajosamente, isso pode permitir que eixos e seus rolamentos de impulso sejam fixados durante a montagem do ou cada módulo de bomba, como o rotor de eixo de acionamento ou projeção pode ser movido longitudinalmente ao longo de seu eixo para trazê-lo para um alinhamento adequado com o seu rotor de acionamento de casamento. Calços e / ou embalagem podem ser empregados
Á 15/30 acima e / ou abaixo do rotor de eixo de acionamento ou projeção para fixá-los fixamente na posição correta em seu eixo.
Outra característica benéfica adicional de ter um par de rotores de entrelaçamento compreendendo rotores de comprimento diferentes dentro de um módulo de bomba é que os espaços acima e abaixo do menor rotor podem, naturalmente, formar uma porta de (necessária para evitar os travamentos hidráulicos de rotores). Assim, nenhuma porta de entrada e descarga adicional pode precisar ser fornecida nas extremidades da câmara de rotor, o que pode simplificar e / ou reduzir o custo do módulo da bomba.
De acordo com um quarto aspecto da invenção é provido uma bomba de dois parafusos ou módulo de bomba para uma bomba de múltiplos estágios que inclui um par de rotores de entrelaçamento em eixos substancialmente paralelos, onde um dos rotores é mais curto que o outro.
Em uso, uma bomba de acordo com a presente invenção pode ser conectada e acionada por um motor. O motor pode ser um motor elétrico submersível, de preferência um motor de imã permanente.
O motor e bomba juntos (adiante designado como um conjunto motor-bomba) pode ser implantado e operado dentro de um poço, por exemplo um poço de produção de hidrocarbonetos ou um poço de injeção, usando tubulação articulada, tubulação enrolada ou um cabo eletromecânico. Em uso, no fundo do poço, o motor pode estar acima ou abaixo da bomba. Normalmente, pode ser preferido que o motor esteja acima da bomba, quando o conjunto motor-bomba é implantado usando tubulação enrolada ou um cabo
Á 16/30 eletromecânico. No entanto, quando o conjunto motor-bomba é implantado utilizando tubulação articulada pode ser preferido que o motor esteja inferior à bomba.
Por isso, é uma vantagem da invenção que o conjunto motor-bonba possa ser facilmente incorporado em uma configuração de acionamento inferior ou uma configuração de acionamento superior, ou seja, onde o motor está abaixo ou acima da bomba, respectivamente, para atender aos requisitos de uma aplicação específica, simplesmente rearranjando os componentes dentro do casquilho externo ou alojamento.
Uma bomba de vários estágios de acordo com a presente invenção pode, preferencialmente, ser operada na direção frontal e reversa, por exemplo, ela pode ser usada para produzir fluidos contendo hidrocarbonetos a partir de um poço de produção e / ou dentro de um poço de injeção para injetar um fluido em uma formação contendo hidrocarbonetos.
Um método de produção de um fluido, por exemplo, um fluido compreendendo pelo menos uma fase líquida e pelo menos uma fase gasosa, a partir de ou injetando um líquido em uma formação contendo hidrocarbonetos pode incluir a implantação e operação de uma bomba de vários estágios de acordo com a presente invenção dentro de um poço.
Para que a invenção possa ser mais bem compreendida, certas modalidades da mesma serão agora descritas a título de exemplo e com referência aos desenhos que a acompanham em que: A Figura 1 mostra uma visão transversal de um módulo de bomba de acordo com a presente invenção; A Figura 2 mostra uma visão transversal de um segundo
' 17/30 módulo de bomba de acordo com a presente invenção; A Figura 3 mostra um exemplo de um conjunto de eixo de acionamento para uso em uma bomba de vários estágios de acordo com a presente invenção, e A Figura 4 mostra uma montagem de bomba de vários estágios de acordo com a presente invenção.
Referindo-se à Figura 1, é mostrado transversalmente um módulo de bomba 1, com um alojamento, que compreende um cilindro de metal 11 e um elemento superior 18a e um elemento inferior 18b, em que o cilindro 11 e os elementos superior e inferior 18a, 18b definem uma câmara de bomba. Uma entrada de fluido e uma saída de fluido são fornecidas na parte superior e inferior do módulo 1 e fornecem comunicação fluida para dentro e para fora da câmara de bomba. A entrada de fluido e saída de fluido são escondidas da visão na seção mostrada na Figura 1, mas sua presença é indicada por linhas tracejadas. Dentro da câmara de bomba, estendendo-se longitudinalmente nela, há um eixo de acionamento 12 e um eixo de projeção 13. Os eixos 12 e 13 são substancialmente paralelos um com o outro e rolamentos para cada um dos eixos 12, 13 são fornecidos nos elementos superior e inferior 18a, 18b. Rotores roscados 14 e 15, respectivamente, são realizados no eixo de acionamento 12 e eixo de projeção 13, respectivamente. Os rotores 14, 15 têm roscas de parafusos manuseadas de forma oposta. Os rotores 14, 15 entrelaçam e giram em sentidos opostos, quando em uso. Um rolamento de impulso 16, 16b é fornecido para cada eixo 12, 13 para o fundo do alojamento, abaixo do elemento de fundo 18b. Localizado entre o elemento de fundo 18b e os rolamentos de impulso l6a e 16b, são engrenagens de
Ú 18/30 sincronismo 19a, 19b, realizadas no eixo de acionamento 12 e eixo de projeção 13, respectivamente.
As engrenagens de sincronismo 19A e 19B, enquanto ainda inter-engatadas, são ligeiramente compensadas axialmente umas das outras devido ao fato de que o eixo de projeção 13 é calçado com relação ao eixo de acionamento 12 por calços 109 localizado abaixo do rolamento de impulso.
Porções de extremidade superior e inferior 17a, 17b do eixo de acionamento 12 estendem ascendente e descendentemente além das extremidades do alojamento.
As porções de extremidade 17a, 17b têm estrias.
Estas estrias são projetadas para ajudar o acoplamento dos eixos 22, 23 a eixos em outros componentes usando um casquilho de acoplamento com estrias internas com formato complementar.
Na Figura 2 é mostrada na seção de um módulo da bomba 2, que é bastante semelhante ao módulo de bomba 1 mostrado na Figura 1. Referindo-se a Figura 2, é mostrada na seção de um módulo de bomba 2 que compreende um alojamento, que compreende um cilindro de metal 21 e um elemento de topo 28 e um elemento de fundo 28b, em que o cilindro 21 e os elementos superior e inferior 28a, 28b definem uma câmara de bomba.
Uma entrada de fluido (não mostrada) e uma saída de fluido (não mostrada) são fornecidas na parte superior e inferior do módulo 1 e fornecem comunicação fluida para dentro e para fora da câmara da bomba.
A entrada de fluido e saída de fluido são escondidos da visão na seção mostrada na Figura 2, mas a presença é indicada por linhas tracejadas.
Dentro da câmara de bomba, estendendo-se longitudinalmente nela, há um eixo de acionamento 22 e um
Á 19/30 eixo de projeção 23. Os eixos 22 e 23 são substancialmente paralelos um ao outro e rolamentos para cada um dos eixos são fornecidos em elementos superior e inferior 28a, 28b. Rotores roscados 24 e 25, respectivamente, são realizados no eixo de acionamento 22 e eixo de projeção 23, respectivamente. Os rotores 24, 25 têm roscas de parafuso manuseadas opostamente. Os rotores 24, 25 e entrelaçam e giram em sentidos opostos, quando em uso. Rotor roscado 25 é menor que rotor roscado 24. O eixo de projeção 23 também transporta calços 209 para alinhar axialmente o rotor roscado 25 com rotor roscado 24. Em contraste com o módulo de bomba mostrado na Figura 1, o eixo de projeção 23 e eixo de acionamento 22 não são calçados com relação um ao outro, mas os calços 209, um acima e três abaixo do rotor 25 servem para alinhar o rotor 25 com relação ao eixo 23 no qual está montado.
Um rolamento de impulso 26a, 26b é fornecido para cada eixo 22, 23 através da parte superior do alojamento, acima do elemento de topo 28. Localizado entre o elemento de topo 28a e os rolamentos de impulso 26a, 26b são engrenagens de sincronismo 29a, 29b, realizados no eixo de acionamento 22 e eixo de projeção 23, respectivamente. As engrenagens de sincronismo 29a e 2965 são inter-engatadas e não são deslocadas axialmente entre si, devido ao fato de que, como explicado acima, os eixos 22, 23 não serem calçados com relação um ao outro. Porções de extremidade superior e inferior 27a, 27b do eixo de acionamento 22 estendem ascendente e descendentemente além das extremidades do alojamento. As porções de extremidade 27a, 27b têm estrias. Estas estrias são projetadas para ajudar o acoplamento dos eixos 22, 23 a eixos em outros componentes usando um casquilho de acoplamento com estrias internas com formato complementar. Em qualquer um dos módulos de bomba mostrados nas Figuras 1l e 2, deve ser apreciado que as posições relativas das engrenagens de sincronismo e rolamentos de impulso podem muito bem ser revertidas, ou seja, o rolamento de impulso pode estar mais perto dos rotores que as engrenagens de sincronismo.
Na Figura 3 é mostrado na seção um montagem de eixo de acionamento 3 para usar em uma bomba de vários estágios de acordo com a presente invenção. A montagem de eixo de acionamento 3 inclui uma câmara definida por um corpo cilíndrico 31, um elemento de topo 35a e um elemento de fundo 35b. O elemento de topo 35a e elemento de fundo 35b compreende rolamentos para eixos passando através deles. Estendendo para cima a partir da câmara, passando pelo rolamento no elemento de topo 35a existe um primeiro eixo
32. O eixo geométrico longitudinal do eixo 32 é coincidente como eixo geométrico longitudinal do corpo cilíndrico 31. Estendendo para baixo da câmara e passando pelo rolamento no elemento de fundo 35b existe um segundo eixo 33. O eixo geométrico longitudinal do segundo eixo 33 é paralelo com o do primeiro eixo 32, mas não é coincidente com o eixo geométrico longitudinal do corpo cilíndrico 31, ou seja, os eixos 32, 33 são radialmente deslocados uma dos outros. Dentro da câmara há um mecanismo 34 para acoplamento do primeiro eixo 32 com o segundo eixo 33. O mecanismo 34 inclui um acoplamento de acionamento de manivela paralela.
Outros mecanismos adequados serão conhecidos por uma pessoa f 21/30 habilitada na técnica.
Porções de extremidade do primeiro eixo 32 e segundo eixo 33 projetando da parte superior e inferior do corpo cilíndrico 31 são fornecidas com estrias. Estas estrias são projetadas para ajudar O acoplamento dos eixos 32, 33 a eixos em outros componentes usando um casquilho de acoplamento com estrias internas com formato complementar.
Em uso, o primeiro eixo 32 normalmente será acoplado ao eixo de saída de um motor, por exemplo, um motor elétrico submersível.
Em uso, o segundo eixo 33 será tipicamente acoplado ao eixo de acionamento de um módulo de bomba, como um dos módulos de bomba mostrados na Figura 1 ou Figura 2.
Na Figura 4, é mostrado uma bomba de vários estágios montada 4. A bomba 4 compreende um casquilho externo 41 que tem uma parede sólida contínua na forma de um cilindro, dentro do qual está disposta uma série de componentes que constituem a bomba. A partir do topo (como visto na Figura 4), os componentes consistem de uma montagem de eixo de acionamento 50, um primeiro cilindro de espaçador 60, um primeiro módulo de bomba 70, um segundo cilindro de espaçador 80, um segundo módulo de bomba 90, um terceiro cilindro de espaçador 100 e um terceiro módulo de bomba
110.
O conjunto de acionamento 50 é substancialmente como mostrado na Figura 3 e descrito acima.
os módulos de bomba 70, 90, 110 são substancialmente como mostrado na Figura 1 e descritos acima. Claro, um ou mais módulos de bomba substancialmente como mostrado na Figura 2 6e descritos acima podem ser incorporados dentro da
" 22/30 bomba de vários estágios 4.
Os cilindros de espaçador 60, 80 e 100 cada um compreendem um corpo cilíndrico 61, 81 e 101 e um casquilho de acoplamento 62, 82, 102. Cada uma dos casquilhos de acoplamento 62, 82, 102 tem uma superfície interna que corresponde à superfície ondulante das porções finais dos eixos que se estendem desde os módulos de bomba e / ou o conjunto do eixo de acionamento. Assim, em uso, cada casquilho de acoplamento efetua uma junta deslizante entre as porções de extremidade de dois eixos e evita a rotação axial de um eixo em relação ao outro. Vantajosamente, isso significa que o sincronismo dos dois eixos dentro de um módulo de bomba não é referenciado a, ou afetado, pelo sincronismo dos eixos em qualquer outro módulo de bomba.
Além disso, será apreciado que juntas deslizantes, sendo relativamente simples, podem ajudar muito a taxa de construção de uma pilha de componentes para a inclusão dentro de um casquilho ou alojamento exterior.
Na modalidade mostrada na Figura 4, primeiro cilindro de espaçador 60 é disposto entre montagem de eixo de acionamento 50 e primeiro módulo de bomba 70; segundo cilindro de espaçador 80 é disposto entre primeiro módulo de bomba 70 e segundo módulo de bomba 90; e terceiro cilindro de espaçador 100 é disposto entre segundo módulo de bomba 90 e terceiro módulo de bomba 110.
Um método preferido de montagem da bomba de vários estágios 4 mostrado na Figura 4 será agora descrito.
O corpo cilíndrico 101 do cilindro de espaçador 100 é colocado na parte superior do módulo de bomba 110 e casquilho de acoplamento 102 é colocado ao redor da
É 23/30 extremidade superior do eixo de acionamento da montagem de bomba 110. O módulo de bomba 90 é então colocado no topo do cilindro de espaçador 100, a extremidade inferior do eixo de acionamento do módulo de bomba 90 sendo inserida no casquilho de acoplamento 102 e, assim, sendo acoplado juntamente com o eixo de acionamento do módulo de bomba
110. Da mesma forma, o cilindro de espaçador 80, módulo de bomba de 70, cilindro de espaçador 60 e montagem de eixo de acionamento 50, são adicionados por sua vez para formar uma pilha. Será apreciado que haverá pelo menos um caminho para o líquido bombeado para passar por cada um dos componentes, por sua vez a partir da base para o topo da pilha, ou vice- versa. Será apreciado ainda que as faces superior e inferior de cada componente (cilindro de espaçador, módulo de bomba e montagem de eixo de acionamento) casarão para formar uma vedação contra a pressão e o fluxo do interior para o exterior da pilha. Isto pode ser conseguido através do fornecimento de selos de metal para metal ou anéis-o nas superfícies adjacentes.
A pilha compreendendo componentes 50, 60, 70, 80, 90, 100 e 110 é, então, deslizada dentro do casquilho 41. Os anéis roscados inferior e superior 42a, 42b são colocados no interior da extremidade inferior e extremidade superior do casquilho 41, respectivamente. Os anéis roscados 42a, 42b são apertados, assim, transmitindo uma carga de compressão à pilha para ajudar a segurá-la no lugar dentro do casquilho 41 e formar uma vedação entre cada módulo. A bomba de vários estágios 4 está agora pronta para uso.
A implantação e utilização da bomba de vários estágios 4 serão agora descritos.
Ú 24/30 Uma vez que a bomba de vários estágios 4 foi implantada, ela é anexada em sua extremidade superior a um motor. O eixo estendendo para cima 52 que se estende a partir da montagem de eixo de acionamento 50 no topo da pilha é acoplado a um eixo de saída do motor usando um casquilho de acoplamento.
O conjunto motor-bomba (ou seja, o motor e bomba juntos) é então anexado em sua extremidade superior a uma tubulação enrolada ou cabo eletromecânico, em que tubo ou cabo é capaz de suportar o peso do conjunto motor-bomba e fornecimento de energia elétrica aos mesmos.
O conjunto motor-bomba é então abaixado em um poço por descontrair o tubo ou cabo na forma de bobina ou tambor como é conhecido na técnica. O conjunto motor-bomba é geralmente reduzido para abaixo do nível do fluido no interior do poço. Energia elétrica é fornecida ao motor para impulsionar a bomba, o que pode em seguida, levantar fluido a partir do poço.
Em modalidades preferidas, os eixos de passador ou ranhuras podem ser fornecidos nas extremidades — dos componentes dentro da pilha, por exemplo, módulos de bombas, cilindros e conjuntos de eixo de acionamento cilindros de espaçador para garantir e manter o alinhamento angular dos componentes dentro da pilha e que os vários eixos de acionamento permaneçam alinhados quando em uso.
Como já foi observado anteriormente, os módulos de bomba de dois parafusos contidos dentro das bombas de múltiplos estágios da presente invenção podem ser pré- montados. Além disso, será apreciado que oO desenho relativamente simples dos módulos de bomba da presente
Í 25/30 invenção pode ser fabricado a partir de um pequeno número de peças base, permitindo assim fabricação relativamente rápida de um número relativamente grande de módulos de bomba.
Vantajosamente, uma vez que os módulos de bomba pré- montados podem ser precisamente cronometrados, pode ser relativamente rápido e simples produzir uma bomba de vários estágios, organizando os componentes em uma pilha, que pode ser inserida em um alojamento externo ou casquilho.
Deve ser apreciado que a invenção permite a qualquer número de componentes —. pré-montados ser rapidamente combinados em uma bomba completa, desde que o alojamento externo seja selecionado de modo que seja suficientemente longo para abrigá-los.
Desde que fluidos de hidrocarbonetos podem apresentar uma faixa contínua de taxa líquido para gás, dependendo não apenas da composição do líquido em peso molecular, mas também da temperatura e da pressão a que são submetidos, a presente invenção vantajosamente permite a construção de bombas que podem ser otimizadas individualmente para que o fluido seja bombeado.
Por exemplo, se a bomba é para ser utilizada substancialmente para compressão de gás é uma questão simples construir a bomba de tal forma que inclua módulos de bomba com conjuntos de rotor diferentes para acomodar o menor volume ocupado pelo gás quando ele é comprimido de estágio para estágio.
Uma bomba de múltiplos estágios tendo um, dois ou mais estágios diferentes de bomba dentro de um alojamento único, é conhecida como uma bomba cônica. Vantajosamente, a
É 26/30 invenção torna possível construir facilmente uma bomba de dois parafusos cônica de relativamente poucos componentes.
Uma série de outras vantagens da presente invenção será evidente para o leitor habilitado.
Por exemplo, oO fornecimento de um rolamento de impulso e engrenagens de sincronismo dentro de cada módulo de bomba fornece redundância para a bomba completa.
O benefício de tal redundância pode ser ilustrado por um exemplo.
Considere uma bomba com oito pares de rotor (ou seja, oito módulos de bomba): se o rolamento de impulso ou engrenagens de sincronismo de um par de rotores falhar, então os sete subconjuntos restantes podem não ser afetados.
Vantajosamente, uma vez que cada rolamento de impulso só carrega a carga de um rotor, que pode ser relativamente pouco carregado e, portanto, pouco provável a falhar.
Da mesma forma, as engrenagens de sincronismo podem ser levemente carregadas e menos propensas a falhar.
Em uma bomba de acordo com a presente invenção, se uma seção de rotor falhar, então os rotores vão esmerilar uns contra os outros e operar com alto de atrito de rolamento.
No entanto, a bomba pode ainda virar e o eixo principal (ou seja, a série de eixos de acionamento) pode não ser sobrecarregado.
Em contraste, se, como no estado da técnica, os rotores são fornecidos em um eixo comum apoiados em uma única montagem de engrenagem de sincronismo e rolamento de impulso, qualquer falha do sincronismo de rotor (devido à falha ou desgaste da engrenagem ou rolamento de impulso) fará com que todos os rotores síncronos de modo a fazer contato simultaneamente, com aumento proporcional de atrito
Ú 27/30 de rolamento, que pode fazer com que a bomba falhe.
Portanto, uma bomba de acordo com a presente invenção pode ser mais confiável em uso devido à redundância dos componentes críticos (sincronismo de rotor). Assim, a bomba pode não precisar de ser concertada ou substituída tão frequentemente quanto as bombas conhecidas.
Além disso, outra característica vantajosa da presente invenção é que ela oferece a possibilidade de reparar uma bomba danificada, já que toda a montagen pode ser rapidamente desmontado e subconjuntos de rotor individuais (módulos de bomba) checados para corrigir o alinhamento do rotor, extremidade flutuante e o desgaste do rolamento de eixo. Se um ou mais módulos de bomba estão com defeito, então ou eles podem ser rapidamente substituídos usando outros módulos de bomba pré-montados mantidos em estoque, permitindo assim que a bomba seja remontada e colocada de volta em serviço.
Da mesma forma, se um módulo de bomba falhar um controle de qualidade (por exemplo, torque operacional alto) durante a montagem inicial, em seguida, o módulo de bomba pode ser rejeitado e substituído por outro módulo de bomba pré-montado.
os módulos de bomba normalmente compreendem uma seção de sincronismo que alinha os dois rotores opostos em cada módulo de bomba e, normalmente, contém engrenagens de sincronismo e rolamentos de impulso. A seção de sincronismo pode operar no fluido bombeado, ou pode ser selada a partir da seção de rotor por vedações de eixo.
Se a seção de sincronismo é exposta ao fluido bombeado as engrenagens e rolamentos são adequadamente especificados
Ô 28/30 para operar em um fluido sujo com lubricidade baixa. Revestimentos resistentes à abrasão e corrosão apropriados são bem conhecidos por aqueles hábeis na técnica como são projetos de rolamento de impulso apropriados.
Um aspecto vantajoso de fornecer um alojamento externo separado para os componentes da bomba é que é possível, então, fornecer um canal para óleo lubrificante interligando todas as seções de sincronismo do módulo de bomba. Por exemplo, uma ranhura rasa ou sulco na face interna do alojamento externo ou a face externa dos módulos de bomba e unidades de espaçador podem fornecer comunicação fluida, por exemplo, uma passagem de óleo contínua ao longo do comprimento da bomba. Além disso, um canal que contém uma válvula de retenção, a partir da passagem para cada seção de sincronismo, pode permitir o fornecimento de óleo lubrificante.
Além disso, um reservatório de óleo em comunicação de pressão com a entrada da bomba pode ser fornecido para assegurar que as seções de sincronismo têm a pressão equilibrada com relação ao fluido circundante de poço quando a bomba está parada.
Quando a bomba opera, normalmente a pressão pode não ser uniforme dentro da bomba, mas pode aumentar progressivamente etapa por etapa a partir da ingestão para a descarga da bomba. As válvulas de retenção podem impedir a comunicação de pressão entre as seções de sincronismo de Í alta pressão perto da descarga e seções de sincronismo de baixa pressão perto da entrada, onde válvulas de retenção não equipadas tenderia à vazão de óleo das seções de sincronismo de alta pressão para as seções de sincronismo i 29/30 de baixa pressão.
Para particularmente as bombas de alta pressão, seções de sincronismo que podem operar no líquido bombeado podem ser preferidas.
Será apreciado que a presente invenção fornece uma bomba de vários estágios, de preferência uma bomba de múltiplos estágios de dois parafusos e um método de fazer a mesmo, que é simultaneamente simples e versátil, já que os módulos individuais da bomba podem ser rápida e confiavelmente pré-montados antes de serem incorporados dentro da bomba de vários estágios.
Além disso, os pares de rotores dentro dos módulos de bomba pré-montados são sincronizados tanto axial quanto rotacionalmente.
Assim, uma bomba de vários estágios pode ser eficientemente montada incorporando uma série de quase todo o número de módulos de bomba.
Além disso, será apreciado que nenhum caminho de fluxo complexo precisa ser fornecido entre a descarga de um módulo de bomba e a entrada do próximo módulo de bomba na série.
Também deve ser apreciado que os módulos de bomba pré- montados não precisam ser todos do mesmo tipo bomba.
Por exemplo, pode ser vantajoso fornecer uma bomba de vários estágios em que o primeiro módulo de bomba é uma bomba de dois parafusos e ou cada módulo de bomba subsequente compreende uma bomba centrífuga.
Esta configuração pode ser benéfica uma vez que a bomba de dois parafusos pode comprimir um fluido de múltiplas fases que está sendo bombeado por ela, reduzindo a fração de gás do referido fluido.
A fração de gás pode ser suficientemente reduzida de tal forma que o fluido pode ser efetivamente bombeado através de um ou mais módulos de bomba centrífuga.
De
Ú 30/30 preferência, o ou cada módulo de bomba centrífuga pode ser pré-montado.
Um módulo adaptador intermediário pode ser requerido entre o módulo de bomba de dois parafusos e um módulo de bomba centrífuga subsequente para permitir a transição de um par de eixos (no módulo de bomba de dois parafusos) a um eixo único (no módulo de bomba centrífuga). Projetos adequados para módulos adaptadores intermediários serão aparentes a uma pessoa habilitada na técnica.
Mais bombas de múltiplos estágios híbridas compreendendo pelo menos um módulo de bomba de dois parafusos e um ou mais módulos de bomba de outros tipos de bomba serão aparentes a uma pessoa habilitada na técnica.
Prevê-se que a bomba da presente invenção pode ser adequada para qualquer aplicação onde uma bomba é obrigada a entregar pressões de altos diferenciais para mover um fluido de múltiplas fases.
Por exemplo, a bomba pode encontrar utilidade particular na produção de hidrocarbonetos, por exemplo, em poços de produção e poços de injeção, e para a dinamização de uma corrente de fluido de múltiplas fases (petróleo, gás, água), por exemplo, em estações de bombeamento e gasodutos submarinos de bombeio de múltiplas fases.

Claims (14)

REIVINDICAÇÕES
1. Bomba de vários estágios (4) compreendendo: e uma pluralidade de componentes (50, 60, 70, 80, 90, 100, 110) compreendendo uma pluralidade de módulos de bomba pré-montados (70, 90, 110) incluindo pelo menos um módulo de bomba de dois parafusos (1, 2); caracterizada pelo fato de que a bomba de vários estágios (4) compreende ainda um casquilho alongado (41) para abrigar os componentes (50, 60, 70, 80, 90, 100, 110); e meios de fixação (42a, 42b) sendo acopláveis ou engatáveis com um parte do casquilho alongado (41), Os meios de fixação (42a, 42b) sendo operável para reter fixamente os componentes (50, 60, 70, 80, 90, 100, 110) dentro do casquilho (41).
2. Bomba de vários estágios (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que cada um dos módulos de bomba pré-montados (70, 90, 110) compreende pelo menos um rolamento de impulso (16a, 16b; 26a, 26b).
3. Bomba de vários estágios (4), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que compreende um rolamento de impulso discreto (l16a, 16b; 26a, 26b) para cada rotor (14, 15, 24, 25) do ou cada módulo de bomba de dois parafusos (1, 2).
4. Bomba de vários estágios (4), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizada pelo fato de que o ou cada módulo de bomba de dois parafusos (2) compreende um par de rotores de entrelaçamento (24, 25), um dos quais é mais curto que o outro.
5. Bomba de vários estágios (4), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4 caracterizada pelo fato de que ainda compreende uma ou mais unidades de espaçador (60, 80, 100).
6. Bomba de vários estágios (4), de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a ou cada unidade de espaçador (60, 80, 100) é um componente discreto.
7. Bomba de vários estágios (4), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de componentes (50, 60, 70, 80, 90, 100, 110) compreende ainda uma montagem de acoplamento de acionamento (3).
8. Bomba de vários estágios (4), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 Ou 7, caracterizada pelo fato de que uma superfície interna do casquilho (41) e/ou uma superfície externa de cada um dos componentes (50, 60, 70, 80, 90, 100 , 110) é fornecida com uma ranhura estendendo-se longitudinalmente para proporcionar um canal permitindo a comunicação fluida de uma fonte de fluido lubrificante para os componentes (50, 60, 70, 80, 90, 100, 110) dentro da bomba (4).
9. Bomba de vários estágios (4), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizada pelo fato de que os componentes (50, 60, 70, 80, 90, 100, 110) estão dispostos em série dentro do casquilho (41).
10. Bomba de vários estágios (4), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizada pelo fato de que a parede do casquilho alongado é descontínua.
11. Método de montagem de uma bomba de vários estágios (4) caracterizado pelo fato de que compreende: * fornecer uma pluralidade de componentes (50, 60, 70, 80, 90, 100, 110) compreendendo uma pluralidade de módulos de bomba pré-montados (70, 90, 110) incluindo pelo menos um módulo de bomba de dois parafusos (1, 2); e organizar os componentes (50, 60, 70, 80, 90, 100, 110) em uma pilha de tal forma que os módulos de bomba (70, 90, 110) estejam localizados em série; e inserir a pilha dentro de um alojamento ou casquilho externo (41), e * operar meios de fixação (42a, 42b) para fixamente segurar a pilha dentro do alojamento ou casquilho exterior (41).
12. Conjunto caracterizado pelo fato de que compreende uma bomba de vários estágios (4) de qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10 e um motor para acionar a bomba.
13. Conjunto, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o motor está localizado acima ou abaixo da bomba (4).
14. Método de produção de um fluido a partir de injeção de um fluido em uma formação contendo hidrocarbonetos caracterizado pelo fato de que compreende a implantação e operação de uma bomba de vários estágios (4) de qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10 dentro de um poço.
BRPI1008336-7A 2009-02-10 2010-01-21 bomba BRPI1008336A2 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09250326.7 2009-02-10
EP09250326A EP2216501A1 (en) 2009-02-10 2009-02-10 Pump
PCT/GB2010/000100 WO2010092320A1 (en) 2009-02-10 2010-01-21 Pump

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BRPI1008336A2 true BRPI1008336A2 (pt) 2021-02-09

Family

ID=40872281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BRPI1008336-7A BRPI1008336A2 (pt) 2009-02-10 2010-01-21 bomba

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8985975B2 (pt)
EP (2) EP2216501A1 (pt)
KR (1) KR101706080B1 (pt)
CN (1) CN102317571B (pt)
AU (1) AU2010212637B2 (pt)
BR (1) BRPI1008336A2 (pt)
CA (1) CA2751727C (pt)
EA (1) EA019442B1 (pt)
WO (1) WO2010092320A1 (pt)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2013004807A (es) * 2010-10-28 2014-03-12 Adam Budenski Unidad de mando de bomba de cavidad progresiva, sumergible.
US8651836B2 (en) 2011-04-08 2014-02-18 Baker Hughes Incorporated Torque transmitting rings for sleeves in electrical submersible pumps
US10024310B2 (en) * 2011-04-28 2018-07-17 Afglobal Corporation Modular pump design
KR101893238B1 (ko) 2011-05-20 2018-08-29 비피 익스플로레이션 오퍼레이팅 컴파니 리미티드 펌프
US10495084B2 (en) * 2012-04-11 2019-12-03 Itt Manufacturing Enterprises Llc Method for twin screw positive displacement pump protection
KR101419883B1 (ko) * 2013-03-11 2014-07-17 송을수 직렬 연결식 다단 수중 모터 펌프
US8864486B2 (en) 2013-03-15 2014-10-21 Corning Incorporated Twin screw shaft spacer bearing
CN104695910A (zh) * 2015-02-17 2015-06-10 中国石油大学(北京) 同类容积泵接力举升采油装置及方法
US10962015B2 (en) * 2016-04-25 2021-03-30 Saudi Arabian Oil Company Methods and apparatus for providing ESP stage sequential engagement
CN107630838A (zh) * 2017-10-27 2018-01-26 西华大学 一种螺旋轴流式气液混输泵
US11149732B2 (en) 2017-11-02 2021-10-19 Carrier Corporation Opposed screw compressor having non-interference system
CN108252927A (zh) * 2017-12-11 2018-07-06 安徽颐博思泵业有限责任公司 一种卧式多级泵
CN109681424A (zh) * 2018-11-21 2019-04-26 大连华科机械有限公司 多级组合齿轮抽油泵
DE102018222516A1 (de) * 2018-12-20 2020-06-25 Audi Ag Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
KR102198568B1 (ko) * 2019-03-12 2021-01-06 조종두 유체 압축기
DE102020133555A1 (de) * 2020-12-15 2022-06-15 Leistritz Pumpen Gmbh Schraubenspindelpumpe
KR102553043B1 (ko) * 2021-10-28 2023-07-07 (주)세인테크 미세 유량 토출이 가능한 기어 펌프

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US750532A (en) 1904-01-26 Half to charles francis harris
US1430894A (en) 1920-04-13 1922-10-03 William E Quimby Inc Screw pump
US1423768A (en) 1921-04-25 1922-07-25 William S Holdaway Pump
US1762708A (en) 1927-07-05 1930-06-10 Allred Byron Harvey Pump
US1751703A (en) 1927-11-03 1930-03-25 Daniel D Long Pump
US2100560A (en) 1933-12-02 1937-11-30 Laval Steam Turbine Co Deep well pump
GB1134484A (en) * 1967-02-07 1968-11-27 Warren Pumps Inc Rotary pumps
GB2152587B (en) * 1983-11-30 1987-10-28 Inst Burovoi Tekhnik Helical down-hole machine
EP0216406B1 (en) * 1985-09-04 1991-07-31 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Fluid driven pumping apparatus
FR2633293B1 (fr) 1988-06-24 1991-03-22 Rhone Poulenc Chimie Nouveaux polyphosphites et leur utilisation comme stabilisants des polymeres halogenes
JPH0218682A (ja) 1988-07-07 1990-01-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> パターン認識後処理方式
JPH0218681A (ja) 1988-07-07 1990-01-22 Nissan Motor Co Ltd 線分検出方法
CN2079228U (zh) * 1990-04-14 1991-06-19 北京燕山石油化工公司机械厂 双螺杆热油泵
EP0464340A3 (en) * 1990-07-03 1992-10-14 Dresser Industries, Inc. Apparatus and method for inserting a pump within a conduit
JPH0518379A (ja) 1991-06-23 1993-01-26 Ulvac Japan Ltd 多段ルーツ型真空ポンプ
JPH06187785A (ja) * 1992-12-16 1994-07-08 Sanyo Electric Co Ltd Atd回路
US5460493A (en) * 1993-11-17 1995-10-24 Baxter International Inc. Organizer frame for holding an array of flexible tubing in alignment with one or more peristaltic pump rotors
NL9400708A (nl) * 1994-04-29 1995-12-01 Houttuin Technology N V Werkwijze en inrichting voor het oppompen van vloeistof uit de aardkorst.
US5779451A (en) 1995-06-05 1998-07-14 Hatton; Gregory John Power efficient multi-stage twin screw pump
US5695471A (en) * 1996-02-20 1997-12-09 Kriton Medical, Inc. Sealless rotary blood pump with passive magnetic radial bearings and blood immersed axial bearings
US6173794B1 (en) * 1997-06-30 2001-01-16 Intedyne, Llc Downhole mud motor transmission
GB9724899D0 (en) * 1997-11-26 1998-01-28 Triangle Engineering Consultan Downhole pump/motor assembly
US6413065B1 (en) 1998-09-09 2002-07-02 Pradeep Dass Modular downhole multiphase pump
DE19859247A1 (de) 1998-12-22 2000-06-29 Kappa Badenkarton Verpackungselement, insbesondere ein Umschlag, eine Einlageseite oder ein Beihefter für Druckereierzeugnisse
CN2355134Y (zh) * 1999-01-11 1999-12-22 天津市科技投入公司 双螺杆泵
US6457950B1 (en) * 2000-05-04 2002-10-01 Flowserve Management Company Sealless multiphase screw-pump-and-motor package
US6547514B2 (en) * 2001-06-08 2003-04-15 Schlumberger Technology Corporation Technique for producing a high gas-to-liquid ratio fluid
CA2357887C (en) * 2001-09-28 2006-07-04 Pradeep Dass Method of adapting a downhole multi-phase twin screw pump for use in wells having a high gas content and a downhole multi-phase twin screw pump
US6592334B1 (en) * 2001-12-21 2003-07-15 Weatherford/Lamb, Inc. Hydraulic multiphase pump
CN1560476A (zh) * 2004-02-19 2005-01-05 北京石油化工学院 电动潜油双螺杆泵采油系统
US7137793B2 (en) * 2004-04-05 2006-11-21 Peopleflo Manufacturing, Inc. Magnetically driven gear pump
US7401655B2 (en) * 2005-07-07 2008-07-22 Baker Hughes Incorporated Downhole gas compressor
RU55050U1 (ru) * 2005-08-12 2006-07-27 Дмитрий Федорович Балденко Устройство для перекачивания газожидкостных смесей при технологических операциях в скважинах
CN1858972A (zh) 2006-05-25 2006-11-08 沈阳工大新新科技开发有限公司 用于潜油螺杆泵的链式稀土永磁同步电动机驱动装置
CN101187367A (zh) 2006-12-27 2008-05-28 中国海洋石油总公司 井下双螺杆泵系统
CN201173176Y (zh) 2008-03-24 2008-12-31 山东胜利石油石化装备研究中心 双螺杆采油泵装置
CN102155390B (zh) * 2011-03-25 2013-09-25 杨天博 深井螺杆泵用柔性传动机构

Also Published As

Publication number Publication date
EP2396507A1 (en) 2011-12-21
AU2010212637B2 (en) 2016-05-26
AU2010212637A2 (en) 2011-09-15
AU2010212637A1 (en) 2011-09-01
CN102317571A (zh) 2012-01-11
CA2751727A1 (en) 2010-08-19
CA2751727C (en) 2018-02-20
EA201101181A1 (ru) 2012-04-30
KR101706080B1 (ko) 2017-02-14
EP2396507B1 (en) 2019-12-18
KR20110116042A (ko) 2011-10-24
EP2216501A1 (en) 2010-08-11
US20120018168A1 (en) 2012-01-26
WO2010092320A1 (en) 2010-08-19
EA019442B1 (ru) 2014-03-31
US8985975B2 (en) 2015-03-24
CN102317571B (zh) 2014-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BRPI1008336A2 (pt) bomba
US11542928B2 (en) Modular pumping system
US6413065B1 (en) Modular downhole multiphase pump
US10161187B2 (en) Rotor bearing for progressing cavity downhole drilling motor
CA2831980C (en) Lightweight and flexible rotors for positive displacement devices
BR112018012627B1 (pt) Sistema de bombeamento submersível e método para controlar a temperatura de um motor elétrico
US10907419B2 (en) Pinned coupling with shims for electric submersible pump
US20110217199A1 (en) Downhole positive displacement motor
US9366104B2 (en) Downhole tubing rotators and related methods
US20220325706A1 (en) Electrically-actuated linear pump system and method
US20170184089A1 (en) Rotary Hydraulic Pump with ESP Motor
Zejun et al. Artificial lift technique of multistage sliding vane pump used in thermal production well
US20220356878A1 (en) Reversible Reciprocating Pump
US10550677B2 (en) Adjustable up thrust bearing
EP4093970B1 (en) Submersible pump assembly and method for use of same
RU2746292C2 (ru) Установка электропогружного шестеренного насоса
RU2365726C1 (ru) Винтовой забойный двигатель
RU2345208C1 (ru) Героторная машина
BR112022013495B1 (pt) Conjunto de bomba submersível para transferência de um meio de fluido com baixa viscosidade

Legal Events

Date Code Title Description
B06F Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette]
B06F Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette]
B06U Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette]
B09B Patent application refused [chapter 9.2 patent gazette]
B09B Patent application refused [chapter 9.2 patent gazette]

Free format text: MANTIDO O INDEFERIMENTO UMA VEZ QUE NAO FOI APRESENTADO RECURSO DENTRO DO PRAZO LEGAL

B350 Update of information on the portal [chapter 15.35 patent gazette]