BR102017009824B1 - Sistema para circulação de gás em espaços anulares de máquinas rotativas - Google Patents
Sistema para circulação de gás em espaços anulares de máquinas rotativas Download PDFInfo
- Publication number
- BR102017009824B1 BR102017009824B1 BR102017009824-9A BR102017009824A BR102017009824B1 BR 102017009824 B1 BR102017009824 B1 BR 102017009824B1 BR 102017009824 A BR102017009824 A BR 102017009824A BR 102017009824 B1 BR102017009824 B1 BR 102017009824B1
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- gas
- pump
- ejector
- fluid
- annular space
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 77
- 230000008450 motivation Effects 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 8
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 46
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 2
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 2
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000001483 mobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
- F04D29/5806—Cooling the drive system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
- F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
- F04F5/02—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being liquid
- F04F5/04—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being liquid displacing elastic fluids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D13/00—Pumping installations or systems
- F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
- F04D13/08—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
- F04D13/086—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use the pump and drive motor are both submerged
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
- F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
- F04F5/14—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid
- F04F5/16—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing elastic fluids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
- F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
- F04F5/14—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid
- F04F5/16—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing elastic fluids
- F04F5/20—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing elastic fluids for evacuating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
- F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
- F04F5/54—Installations characterised by use of jet pumps, e.g. combinations of two or more jet pumps of different type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
- F01P5/02—Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D7/00—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
- F04D7/02—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
- F04D7/04—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/12—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
- H02K5/132—Submersible electric motors
Abstract
a presente invenção refere-se a um sistema para recirculação de gás em espaços anulares de máquinas rotativas através de um ejetor (10), um motor (18) e uma bomba (32). esse sistema consiste em circular um gás (08), que é extraído de uma unidade de extração de gás (24), que está localizada na bomba (32). esse gás circula no espaço entre o rotor (28) e estator (26) do motor (18), com o objetivo de diminuir o arrasto entre os dois elementos, aumentando a sua eficiência. o rotor (28) do motor (18) está acoplado ao eixo da bomba (32), em uma realização o gás (08) da unidade de extração de gás (24) flui da bomba (32) para o ejetor (10) para ser injetado no espaço anular (?air gap?) (20), espaço entre o rotor (28) e estator (26), e depois voltando alinha de processo (34). em outra realização o gás (08) da unidade de extração de gás (24) flui da bomba (32) sendo injetado diretamente no espaço anular (?air gap?) (20) e depois passando pelo ejetor (10) para recircular o gás na linha de processo (34).
Description
[001] A presente invenção trata-se de um sistema para injetar gases em espaços anulares de máquinas rotativas, através de um ejetor, bomba e um motor. Esse sistema pode ser utilizado em equipamentos submarinos, bombeio submarino, motores submarinos, compressores submarinos, máquinas rotativas.
[002] A produção de fluidos do reservatório contém tipicamente uma mistura de hidrocarbonetos, gás e óleo, juntamente com água e areia. No período inicial da produção de um poço obtém-se a maior fração de produção do óleo, cujo é o componente mais rentável, enquanto que a fração produzida de água é mínima. Porém, a curva de produção de um poço, ao longo do tempo descreve uma inversão significativa com que as frações dos fluidos são produzidas. Com o decorrer da vida do poço há a necessidade de fazer uso métodos artificiais de elevação de forma que a fração recuperada de óleo se mantenha ainda rentável.
[003] Normalmente métodos artificiais de elevação são utilizados em reservatórios de óleo com propriedades complexas, que dificultam a garantia de escoamento do poço até unidade de produção. O uso de "gas lift", injeção de água, injeção de gás ou vapor e bombeio submarino são algumas técnicas tipicamente aplicadas.
[004] O bombeio submarino abrange diferentes tecnologias de motores e bombas, de maneira a adequar as funções do equipamento aos requisitos dos sistemas e suas características como diferencial de pressão requerido ("head"), composição do fluido, fração de gás ("gas volume fraction" - GVF), viscosidade, variações no WC (“watercut"), presença de emulsões e quantidades representativas de areia. A hidráulica hélico-axial e centrífuga tem sido adotada pelo mercado para o bombeio submarino.
[005] Bombas submarinas têm sido utilizadas em lâmina d'água profundas, por exemplo, acima de 1000 m, podendo estar localizadas no interior do poço de produção de petróleo ou em leito submarino. Das aplicações já citadas, a adoção da bomba centrífuga pode necessitar de um poço perfurado exclusivamente para sua instalação, o qual recebe a produção de fluidos do reservatório, vindo do poço de produção, e pode também necessitar que gás seja separado de forma a alcançar teores de gás remanescentes aceitáveis para ingressar na bomba sem que possa acarretar qualquer dano.
[006] É conhecido da indústria que bombas centrífugas podem tolerar em torno de 20% de fração volumétrica de gás na corrente de produção a ser bombeada. A intervenção no equipamento, quando este é instalado no interior de um poço, é de altíssimo custo, se comparado com a intervenção do equipamento quando este é instalado em leito marinho, ocasionando inclusive a interrupção da produção. Já as bombas de hidráulica hélico-axial, apresentam maior tolerância às frações de gás a serem bombeadas juntamente com frações de líquido e, além disso, são instaladas em leito submarino.
[007] De forma sucinta, um sistema de bombeio ou compressão é constituído de um motor e uma bomba ou compressor propriamente dito. O rotor do motor é acoplado ao eixo da bomba, podendo ser o mesmo eixo em algumas aplicações. A bomba ou compressor é composta também por uma parte rotativa, acoplada ao eixo, chamados de impelidores, que são componentes responsáveis por transferir energia para o fluido, além disto, a bomba possui componentes estáticos, chamados de difusores, cuja função é condicionar o escoamento. Outros acessórios e dispositivos podem estar montados no conjunto de acordo com necessidades específicas da aplicação.
[008] Motores elétricos utilizados para acionar dispositivos, onde existe fluido de processo pressurizado, como por exemplo, bombas e compressores, devem ser projetados de maneira a impedir o ingresso do fluido de processo no motor. Uma solução é a separação do motor e da bomba em carcaças individuais fazendo com que qualquer vazamento seja coletado externamente ao sistema. Em um sistema submarino, de maneira geral, as carcaças se comunicam entre si, possuindo um selo mecânico como barreira entre elas. Porém, por se tratar de um selo dinâmico, ocorre um pequeno vazamento de fluido do lado de alta pressão para o lado de baixa pressão. Este selo então é pressurizado pelo lado do motor com um fluido de barreira, provocando um vazamento na direção da bomba.
[009] Na maior parte dos motores, o fluido de barreira deve possuir características elétricas controladas, sendo geralmente um óleo mineral dielétrico, livre de contaminantes e com a concentração de água controlada. Alguns sistemas podem utilizar fluidos com especificações mais brandas, como por exemplo, em motores enrolados a cabo, onde as características elétricas do fluido não são críticas.
[010] O fluido de barreira pode ser tanto um fluido com características elétricas bem definidas, como um óleo mineral dielétrico, quanto pode ser um fluido com especificações mais brandas, como no caso onde os enrolamentos do motor são feitos a cabo. Além da função principal de barreira, este fluido também apresenta a função secundária de refrigeração do motor. O sistema de fluido de barreira requer que seja instalado nas facilidades topside, um skid com painéis hidráulicos e um reservatório de fluido mineral ligado ao umbilical para abastecimento contínuo do fluido de barreira no equipamento submarino. A necessidade de sistema de fluido de barreira acarreta supervisão operacional e custo à operação, visto que o fluido de barreira é consumível e necessita de reposição periódica.
[011] A utilização de fluido de barreira tem como desvantagem: a necessidade de um sistema dedicado ao suprimento do fluido na unidade de superfície, tipicamente localizado no Turret da plataforma, ocupa linhas do umbilical com a transferência do fluido para o motor, requer a supervisão e manutenção de operadores, consome energia da plataforma.
[012] Além disso, a utilização de fluido de barreira, que na maioria das vezes é um líquido, também apresenta perdas significativas devido ao arrasto gerado pelo movimento relativo entre a parte estática e a rotativa. Portanto, a presença de um fluido viscoso no anular do motor pode significar uma baixa eficiência para um motor de grandes diâmetros ou que opere a altas velocidades, podendo ainda, inviabilizar a operação da máquina.
[013] Uma solução para este problema é a utilização de um gás comprimido neste anular, porém, o circuito deste gás deve ser tal que a diferença de pressão provoque um vazamento constante de gás pelo selo em direção ao fluido de processo, o que requer uma pressão no anular maior do que a da interface entre fluidos. No caso de uma bomba, por exemplo, se a descarga for a parte mais próxima ao anular, a pressão precisa ser maior que a pressão de descarga, o que pode exigir um sistema de compressão dedicado para o gás do anular.
[014] Uma segunda solução é drenar o anular constantemente, removendo, principalmente, gás. Porém, nesta situação, a pressão do fluido de processo é maior que a pressão do anular, fazendo com que o fluido de processo vaze para o anular, com isso, este dreno também é responsável por remover este líquido e direcioná-lo para outro ponto do sistema.
[015] A presente invenção trata de um sistema para injetar gás nos espaços anulares de máquinas rotativas (“air gap”) (20), esse sistema compreende na utilização de uma bomba (32), um motor (18) e um ejetor (10). A presente invenção apresenta duas realizações.
[016] A primeira realização apresenta um sistema (30) que permite uma redução da viscosidade do fluido no espaço anular (“air gap”) (20) entre o rotor (28) e estator (26) do motor (18), no qual esse fluido de baixa viscosidade (12) é proveniente da descarga (58) do ejetor (10), onde esse fluido de baixa viscosidade (12) é o resultado da mistura de um gás (08) proveniente da unidade de extração de gás (24) da bomba (32) com um fluido de motivação (48) proveniente da descarga (14) da bomba (32).
[017] A segunda realização apresenta um sistema (40) que permite uma redução da viscosidade do fluido no espaço anular (“air gap”) (20) entre o rotor (28) e estator (26) do motor (18), no qual um gás (08) proveniente de uma unidade de extração de gás (24) circula através do espaço anular (“air gap”) (20) e posteriormente através de um ejetor (10) o fluido (12) escoa para a linha de processo à montante da bomba (32).
[018] A presente invenção poderá ser bem compreendida a partir das figuras ilustrativas em anexo, as quais de uma forma esquemática e não limitativa de seu escopo representam: - Figura 1- Ejetor e seus componentes; - Figura 2 - Esquemático da circulação de fluido com alto GVF da descarga do ejetor pelo espaço anular (“air gap”); e - Figura 3 - Esquemático da circulação pelo espaço anular (“air gap”) de gás succionado pelo ejetor.
[019] A presente invenção descreve sistemas para injetar gás nos espaços anulares de máquinas rotativas (“air gap”) (20), esses sistemas compreendem na utilização de uma bomba (32), um motor (18) e um ejetor (10). A presente invenção, à título ilustrativo, descreverá duas realizações.
[020] A presente invenção utiliza um ejetor (10) que é um equipamento para succionar ou pressurizar fluidos, como pode ser visto na Figura 1, o ejetor (10) sendo constituído por um bocal convergente (02) ("nozzle") que apresenta uma entrada de motivação (22) e um estreitamento (16) em sua saída, provido ainda de uma entrada de sucção (54) perpendicular, ditos bocal convergente (02) e entrada de sucção (54) sendo ambos interligados a uma garganta (04) onde ocorre a mistura do gás succionado (08) e o fluido de motivação (48) e a referida garganta (04) sendo continuada por um difusor (06), que é responsável pela pressurização da mistura do gás (08) e do fluido de motivação (48) e, portanto, condicionando o fluido de descarga (12) à pressão requerida. O fluido pressurizado (48), a determinadas Pm e Qm (pressão e vazão de motivação), é admitido na entrada de motivação (22) do ejetor (10) e ao passar pelo bocal convergente (02) a sua energia potencial é convertida em energia cinética, devido ao estreitamento (16) de área imposto pelo bocal (02), de forma que logo após o bocal (02) é gerado uma zona de baixa pressão (56). A baixa pressão gerada provoca um diferencial de pressão entre a entrada de sucção (54) e a garganta (04), admitindo fluido a certa Ps e Qs (pressão e vazão de sucção) pela entrada de sucção (54).
[021] As vazões de motivação e sucção são somadas na garganta (04) do ejetor (10), o que condiciona aumento de velocidade da mistura dos fluidos. À jusante da garganta (04), um difusor (06) é responsável por converter velocidade, novamente, em pressão, e assim a pressão na descarga (58) do ejetor (10) pode ser dimensionada de forma a intermediária a pressão de motivação e pressão de sucção.
[022] A invenção descrita a seguir abrange duas realizações utilizando-se um ejetor (10), de forma a prover gás separado recirculando pelo espaço anular (20) (“air gap”).
[023] A primeira realização do sistema para injetar gás nos espaços anulares de máquinas rotativas (30), representado pelo esquemático na Figura 2, compreende um ejetor (10) que utiliza como fluido de motivação (48) o fluido da linha de descarga (36) da bomba (32), dito ejetor (10) sendo conectado à linha de descarga (36) através do tubo (44). A realização do sistema (30) compreende também uma bomba (32) que apresenta em sua constituição uma unidade de extração de gás (24) responsável por extrair do fluido da linha de processo (34), o gás (08) a ser utilizado pelo ejetor (10). A realização do sistema (30) apresenta também um motor (18) que é constituído por um estator (26) e um rotor (28), onde este rotor (28) está acoplado ao eixo da bomba (32), e onde o rotor (28) circundado pelo estator (26) forma um espaço anular (20) (“air gap”).
[024] O gás (08), proveniente da unidade de extração de gás (24) da bomba (32), é succionado, pelo ejetor (10), via entrada de sucção (54), o ejetor (10) e a unidade de extração de gás (24) estão conectados através do tubo (46). A mistura do gás (08) e do fluido de motivação (48) ocorre na garganta (04) do ejetor (10) e depois é pressurizada pelo difusor (06) e injetada no espaço anular (20) entre o rotor (28) e estator (26) por um tubo (38).
[025] O fluido de descarga (12) do ejetor (10) contém altíssimo GVF (“gas volume fraction”), esta característica condiciona o gás, juntamente com algum fluído remanescente, a ser majoritariamente circulado pelo espaço anular (“air gap”) (20) através de um tubo (38), e dessa forma, obtém-se fluido de baixíssima viscosidade no espaço anular (“air gap”) (20), o que implica em perdas mínimas por arraste, o qual as superfícies rotativas e estáticas estariam submetidas.
[026] Após o fluido de descarga circular pelo espaço anular (20), o mesmo é injetado na linha de processo (34) através de um tubo (42) à montante da bomba (32). Esta configuração poderá ser utilizada em sistemas que requerem que um fluido seja circulado com pressão elevada pelo espaço anular (“air gap”) (20), e da mesma forma que certa quantidade de liquido possa ser admitido e drenado do espaço anular (“air gap”) (20).
[027] A segunda realização do sistema para injetar gás nos espaços anulares de máquinas rotativas (40), representado pelo esquemático na Figura 3, compreende um ejetor (10) que utiliza como fluido de motivação (48) o fluido da linha de descarga (36) da bomba (32), dito ejetor (10) sendo conectado à linha de descarga (36) através do tubo (44). A realização do sistema (40) compreende também uma bomba (32) que apresenta em sua constituição uma unidade de extração de gás (24) responsável por extrair do fluido da linha de processo (34), o gás (08). A realização do sistema (40) apresenta também um motor (18) que é constituído por um estator (26) e um rotor (28), onde este rotor (28) está conectado ao eixo da bomba (32), e onde o rotor (28) circundado pelo estator (26) forma um espaço anular (20) (“air gap”).
[028] O referido gás (08), da unidade de extração de gás (24), é succionado pelo ejetor (10), via entrada de sucção (54), para circular no espaço anular (20) antes de ser pressurizado pelo ejetor (10). A unidade de extração de gás (24) está conectada ao espaço anular (20) do motor (18) através do tubo (50), e o espaço anular (20) do motor (18) está conectado à entrada de sucção (54) do ejetor (10) através do tubo (52). O ejetor (10) é responsável por misturar o gás (08) proveniente do espaço anular (20) com o fluido de motivação (48), a referida mistura ocorre na garganta (04) do ejetor (10) e depois é pressurizada pelo difusor (06) e injetada na linha de processo (34) através do tubo (38) que conecta a descarga (58) do ejetor (10) a referida linha de processo (34) à montante da bomba (32).
[029] Nessa realização (40) o gás (08) não circula com altíssimo GVF, porém quando o espaço anular (20) succiona o gás (08) da unidade de extração de gás (24), um fluido de baixa viscosidade circula no espaço anular. Portanto, esta configuração poderá ser utilizada em sistemas quando a pressão operacional no espaço anular (“air gap”) (20) é aproximadamente igual à pressão de sucção da bomba (32).
[030] Os efeitos e vantagens relacionados às realizações são: - o aumento da eficiência do motor (18); - a diminuição das perdas devido ao arrasto; - o fato de dispensar um sistema de fluido de barreira, tipicamente utilizado para garantir a integridade e funcionamento do sistema motor- hidráulica; - diminuir o custo operacional do sistema de bombeamento/compressor submarino; - simplificar a interface entre o motor (18) e a unidade de superfície com a redução das linhas de fluido de barreira; - diminuir o espaço requerido na plataforma para adotar sistemas de bombeamento submarino; - utilizar um equipamento compacto, sem partes móveis, capaz de mobilizar fluido de baixa viscosidade à baixa pressão, e condicioná-lo a recirculação; - utilizar um fluido de processo, separado, pressurizado por um equipamento ou dispositivo submarino de forma a promover a recirculação deste gás pelo espaço anular (“air gap”) (20) entre o estator (26) e rotor (28); e - utilizar um gás separador para circulação no espaço anular (“air gap”) (20), a partir de um separador à montante do equipamento rotativo ou integrado ao equipamento rotativo.
Claims (5)
1. SISTEMA PARA CIRCULAÇÃO DE GÁS EM ESPAÇOS ANULARES DE MÁQUINAS ROTATIVAS, compreendendo uma bomba (32), acoplada a um rotor (28) do motor (18) por meio de seu eixo, dito rotor (28) circundado por um estator (26) formando um espaço anular (20) entre o dito rotor (28) e o dito estator (26), referido sistema (30) compreendendo ainda um ejetor (10) caracterizado pela circulação de um gás no espaço anular, a bomba (32) ser provida com uma unidade de extração de gás (24), o ejetor (10) constituído de um bocal convergente (02), o qual é provido de uma entrada de fluido motriz (22) e um estreitamento (16) em sua saída, dito bocal convergente (02) sendo conectado à uma linha de descarga (36) da dita bomba (32) através do tubo (44), dito ejetor (10) sendo ainda provido de uma entrada de sucção (54) perpendicular, dita entrada de sucção (54) sendo conectada à unidade de extração de gás (24) através de um tubo (46), ditos bocal convergente (02) e entrada de sucção (54) sendo ambos interligados a uma garganta (04) onde ocorre a mistura do fluido motriz (48) e o gás (08) proveniente da unidade de extração de gás (24), a referida garganta (04) sendo continuada por um difusor (06) onde a mistura do fluido motriz (48) e o gás (08) é pressurizada; dito sistema (30) compreendendo ainda o fato de que: - dita unidade de extração de gás (24) da referida bomba (32) separa um fluido de processo de uma linha de processo (34) conectada a uma entrada da referida bomba (32) ao fluido de processo em direção à referida linha de descarga (36), sendo o referido fluido de processo que circula na linha de processo (34) uma mistura de um gás e um líquido; - dito espaço anular (20) está conectado a uma descarga (58) do dito ejetor (10) através de um tubo (38), o fluido descarregado pelo referido ejetor (10) e circulando no espaço anular (20) sendo uma mistura de gás e líquido; e - dito espaço anular (20) está conectado à dita linha de processo (34) à montante da bomba (32) através de um tubo (42).
2. SISTEMA, de acordo com as reivindicações 1, caracterizado pelo fato de um fluido da descarga (12) do dito ejetor (10) possuir altíssima fração de volume de gás - GVF e uma baixíssima viscosidade.
3. SISTEMA PARA CIRCULAÇÃO DE GÁS EM ESPAÇOS ANULARES DE MÁQUINAS ROTATIVAS, compreendendo uma bomba (32) acoplada a um rotor (28) do motor (18) por meio de seu eixo, dito rotor (28) circundado por um estator (26) formando um espaço anular (20) entre o dito rotor (28) e o estator (26), referido sistema (40) compreendendo ainda um ejetor (10), caracterizado pela bomba (32) ser provida com uma unidade de extração de gás (24), o ejetor (10) constituído de um bocal convergente (02), o qual é provido de uma entrada de fluido motriz (22) e um estreitamento (16) em sua saída, dito bocal convergente (02) sendo conectado a uma linha de descarga (36) da bomba (32) através de um tubo (44), dito ejetor(10) sendo ainda provido de uma entrada de sucção (54) perpendicular, dita entrada de sucção (54) sendo conectada ao dito espaço anular (20) através de um tubo (52), ditos bocal convergente (02) e entrada de sucção (54) sendo ambos interligados a uma garganta (04) onde ocorre a mistura do fluido de motivação (48) e o gás (08) proveniente do espaço anular (20), a referida garganta (04) sendo continuada por um difusor (06) onde a mistura do fluido motriz (48) e o gás (08) é pressurizada; dito sistema (40) compreendendo ainda o fato de que: - dita unidade de extração de gás (24) da referida bomba (32) separa um fluido de processo de uma linha de processo (34) conectada a uma entrada da referida bomba (32) ao fluido de processo em direção à referida linha de descarga (36), sendo o referido fluido de processo que circula na linha de processo (34) uma mistura de um gás e um líquido; - dita unidade de extração de gás (24) da dita bomba (32) está conectada ao espaço anular (20) através de um tubo (50); - dito ejetor (10) aspira gás (8) do referido espaço anular (20) através da referida entrada de sucção (54), e - a descarga (58) do dito ejetor (10) está conectada à dita linha de processo (34) à montante da bomba (32) através de um tubo (38); o fluido descarregado pelo referido ejetor (10) sendo uma mistura de gás e líquido.
4. SISTEMA, de acordo com as reivindicações 3, caracterizado pelo fato de o gás (08) que circula pelo espaço anular (20) ser de baixa viscosidade.
5. SISTEMA, de acordo com as reivindicações 1 ou 3, caracterizado por ser utilizado em equipamentos submarinos, bombeio submarino, motores submarinos, compressores submarinos ou máquinas rotativas.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BR102017009824-9A BR102017009824B1 (pt) | 2017-05-10 | 2017-05-10 | Sistema para circulação de gás em espaços anulares de máquinas rotativas |
EP18797718.6A EP3623636A4 (en) | 2017-05-10 | 2018-05-09 | SYSTEM FOR CIRCULATION OF GAS IN AIR GAPS OF LATHE |
PCT/BR2018/050152 WO2018205002A1 (pt) | 2017-05-10 | 2018-05-09 | Sistema para circulação de gás em espaços anulares de máquinas rotativas |
US16/613,080 US11603861B2 (en) | 2017-05-10 | 2018-05-09 | System for the circulation of gas in airs gaps of rotating machines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BR102017009824-9A BR102017009824B1 (pt) | 2017-05-10 | 2017-05-10 | Sistema para circulação de gás em espaços anulares de máquinas rotativas |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BR102017009824A2 BR102017009824A2 (pt) | 2018-12-04 |
BR102017009824B1 true BR102017009824B1 (pt) | 2023-12-19 |
Family
ID=64104107
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BR102017009824-9A BR102017009824B1 (pt) | 2017-05-10 | 2017-05-10 | Sistema para circulação de gás em espaços anulares de máquinas rotativas |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11603861B2 (pt) |
EP (1) | EP3623636A4 (pt) |
BR (1) | BR102017009824B1 (pt) |
WO (1) | WO2018205002A1 (pt) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11201524B2 (en) * | 2019-06-26 | 2021-12-14 | Hamilton Sundstrand Corporation | Motor cooling systems |
DE102021118253B4 (de) | 2021-07-14 | 2023-02-02 | Man Energy Solutions Se | Strömungsmaschinenanordnung |
US11876434B2 (en) | 2021-09-03 | 2024-01-16 | Dana Limited | Air gap scavenging system for oil cooled electric motor |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB888211A (en) | 1956-12-05 | 1962-01-31 | G & J Weir Ltd | Improvements in or relating to pumps |
US3514167A (en) | 1968-07-03 | 1970-05-26 | Caterpillar Tractor Co | Venturi-type oil seal system for engine crankshafts or the like |
US3698839A (en) * | 1970-10-14 | 1972-10-17 | Borg Warner | Pressure equalizer for unloading a compressor during start-up |
US5165248A (en) * | 1991-09-03 | 1992-11-24 | Carrier Corporation | Oil reclaim in a centrifugal chiller system |
CH686525A5 (de) | 1992-07-02 | 1996-04-15 | Escher Wyss Ag | Turbomaschine . |
EP1069313B1 (de) * | 1999-07-16 | 2005-09-14 | Man Turbo Ag | Turboverdichter |
NO323324B1 (no) | 2003-07-02 | 2007-03-19 | Kvaerner Oilfield Prod As | Fremgangsmate for regulering at trykket i en undervannskompressormodul |
GB2443117B (en) | 2003-12-20 | 2008-08-13 | Rolls Royce Plc | A seal arrangement |
US7181928B2 (en) * | 2004-06-29 | 2007-02-27 | York International Corporation | System and method for cooling a compressor motor |
US20080260539A1 (en) | 2005-10-07 | 2008-10-23 | Aker Kvaerner Subsea As | Apparatus and Method For Controlling Supply of Barrier Gas in a Compressor Module |
NO328277B1 (no) * | 2008-04-21 | 2010-01-18 | Statoil Asa | Gasskompresjonssystem |
US8899912B2 (en) * | 2009-01-15 | 2014-12-02 | Dresser-Rand Company | Shaft seal with convergent nozzle |
TWI577949B (zh) * | 2013-02-21 | 2017-04-11 | 強生控制科技公司 | 潤滑及冷卻系統 |
BR102013009262B1 (pt) | 2013-04-16 | 2021-03-09 | Fmc Technologies Do Brasil Ltda | estação integrada de produção submarina e processo de separação de água, òleo, gás e sólidos |
US9874230B2 (en) * | 2014-04-15 | 2018-01-23 | Dresser-Rand Company | Gas takeoff isolation system |
GB2536291A (en) * | 2015-03-13 | 2016-09-14 | Caltec Ltd | Jet pump |
ITUB20152564A1 (it) * | 2015-07-28 | 2017-01-28 | Nuovo Pignone Tecnologie Srl | Motocompressore e metodo per migliorare l’efficienza di un motocompressore |
-
2017
- 2017-05-10 BR BR102017009824-9A patent/BR102017009824B1/pt active IP Right Grant
-
2018
- 2018-05-09 EP EP18797718.6A patent/EP3623636A4/en active Pending
- 2018-05-09 US US16/613,080 patent/US11603861B2/en active Active
- 2018-05-09 WO PCT/BR2018/050152 patent/WO2018205002A1/pt unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20200340495A1 (en) | 2020-10-29 |
EP3623636A1 (en) | 2020-03-18 |
WO2018205002A1 (pt) | 2018-11-15 |
US11603861B2 (en) | 2023-03-14 |
BR102017009824A2 (pt) | 2018-12-04 |
EP3623636A4 (en) | 2021-01-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11162340B2 (en) | Integrated pump and compressor and method of producing multiphase well fluid downhole and at surface | |
DK178564B1 (da) | Gaskompressionssystem | |
EP3449131B1 (en) | Subsea process lubricated water injection pump | |
BR112017024237B1 (pt) | Sistema de reforço adequado para uso submarino | |
CN101956712B (zh) | 用于工业设备的过程流体的高压压缩单元及相关操作方法 | |
RU2659594C2 (ru) | Многоступенчатый центробежный насос с интегральными износостойкими упорными осевыми подшипниками | |
WO2018205002A1 (pt) | Sistema para circulação de gás em espaços anulares de máquinas rotativas | |
KR101006925B1 (ko) | 펌프의 슬러지 제거장치 | |
US20150315884A1 (en) | Multiphase pressure boosting pump | |
BRPI0709145A2 (pt) | método para a operação de uma unidade compressora, e uma unidade compressora associada | |
US20130195695A1 (en) | Hollow rotor motor and systems comprising the same | |
AU2016246629A1 (en) | Apparatus and method for injecting a chemical to facilitate operation of a submersible well pump | |
US10385673B2 (en) | Fluid driven commingling system for oil and gas applications | |
BR102017009298B1 (pt) | Sistema e método de bombeamento submarino acionado hidraulicamente | |
US20220042512A1 (en) | Subsea pump system with process lubricated bearings | |
GB2499114A (en) | Hollow rotor for a motor and an electrical generator | |
US11702937B2 (en) | Integrated power pump | |
WO2019064948A1 (ja) | 圧縮機 | |
US11965402B2 (en) | Electric submersible pump (ESP) shroud system | |
BR102017022705B1 (pt) | Sistema de lubrificação e arrefecimento de equipamentos de bombeamento | |
RU28384U1 (ru) | Устройство повышения давления всасывания мощных погружных центробежных насосов | |
BR112015015562B1 (pt) | Sistema de ascensão artificial com motor de cavidades progressivas no fundo para a extração de hidrocarbonetos | |
BR112020008359B1 (pt) | Sistema de fluido, método para gerenciar um fluido multifásico e sistema | |
GB2066363A (en) | Deep-well and pipeline pumps | |
NO861210L (no) | Pumpesats for installasjon i roerledninger, spesielt paa havbunnen. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] | ||
B06W | Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette] | ||
B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 10/05/2017, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS |