BR112016003960B1 - Conjunto de bombeamento submersível para uma boca de poço desviada - Google Patents

Abstract

CONJUNTOS DE BOMBEAMENTO SUBMERSÍVEL PARA UMA BOCA DE POÇO DESVIADA E CONJUNTO SUBMERSÍVEL PARA BOMBEAR UM FLUIDO. A presente revelação refere-se a conjuntos de bomba submersível elétrica (10) de fundo de poço. Mais particularmente, a presente revelação se refere a conjuntos de bomba submersível elétrica (10) configurados para fornecer flexibilidade de flexão melhorada durante instalação em fundo de poço de poços desviados. O conjunto de bomba inclui uma ou mais bombas submersíveis elétricas (20) dispostas em um invólucro (16). O invólucro (16) é disposto em uma boca de poço desviada (12) abaixo do solo. O conjunto inclui um ou mais motores elétricos (22) dispostos no invólucro (16) e configurados para operar as uma ou mais bombas submersíveis elétricas (20). O conjunto inclui adicionalmente uma ou mais juntas flexíveis (30). As uma ou mais juntas flexíveis (30) são configuradas para acoplar linear mente as uma ou mais bombas submersíveis elétricas (20) e os um ou mais motores elétricos (22) e conferir flexibilidade ao conjunto na boca de poço desviada (12). Também é fornecido um conjunto submersível para bombear um fluido.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente revelação refere-se a conjuntos de bomba submersível elétrica de fundo de poço. Mais particularmente, a presente revelação se refere a conjuntos de bomba submersível elétrica configurados para fornecer flexibilidade de flexão melhorada durante instalação em fundo de poço de poços desviados.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Conjuntos de bomba submersível elétrica são usados em uma variedade ampla de ambientes, incluindo aplicações de boca de poço para bombear fluidos de produção, como água ou petróleo. Conjuntos de bomba submersível elétrica incluem tipicamente, entre outros componentes, uma bomba submersível que fornece para o bombeamento de volumes altos de fluido, como para uso em poços de óleo os quais produzem quantidades grandes de água ou poços de água de volume alto, e um motor submersível para operar a bomba submersível elétrica. Uma bomba submersível elétrica típica utiliza numerosos estágios de difusores e impulsores, chamados de estágios de bomba, para bombear fluido para a superfície a partir do poço. Durante a operação, os impulsores são configurados para girar dentro dos difusores.

[003] A recuperação de recursos de hidrocarboneto levou ao desenvolvimento de perfuração avançada e estratégias de término para poços em reservas de gás e óleo. Muitos desses poços desviam de uma trajetória reta a fim de entrar em zonas de produção e seguir formações geológicas que estão frequentemente dentro de uma banda estreita. Em muitos casos, é desejável instalar equipamento de levantamento artificial, como as bombas submersíveis elétricas descritas anteriormente, para produzir fluidos a partir de poços desviados. Equipamento tradicional é projetado para ser, de algum modo, rígido e acomodar tipicamente apenas um grau pequeno de flexão.

[004] Em alguns casos, o diâmetro do poço é selecionado para que seja maior que o necessário para alcançar taxas de produção máxima e permitir que equipamento de diâmetro menor e mais flexível seja instalado dentro do mesmo. O custo de poços de diâmetro maior de perfuração e para instalar invólucro de poço maior representa uma despesa capital significativa que sofre um impacto negativo. Em outros casos, poços são perfurados com flexões menos severas ou valores mais baixos de "Severidade Dogleg" (DLS) para acomodar equipamento de bombeamento submersível elétrico tradicional com apenas um grau limitado de flexibilidade. Isso precisa fornecer raios de flexão quando a perfuração de um poço resulta em comprimentos totais maiores de poços ou cobertura reduzida de outro modo dentro de uma zona de produção.

[005] A fim de aumentar a flexibilidade de bombas submersíveis elétricas, é possível projetar equipamento de diâmetro cada vez menor. Tal equipamento acomodará poços desviados com severidade de dogleg maior, mas fornecerá tipicamente desempenho inferior comparado a equipamento de diâmetro maior. É conhecido que uma taxa de produção máxima possível com equipamento de diâmetro reduzido é inferior a uma taxa alcançável máxima com equipamento de diâmetro maior.

[006] Consequentemente, é desejável fornecer para um conjunto submersível de bomba elétrica que fornece instalação de equipamento dentro de poços que têm um desvio a partir de uma trajetória reta e possibilita, portanto, uma otimização maior de estratégias de perfuração sem exigir o uso de equipamento de diâmetro reduzido. Adicionalmente, é desejável fornecer um conjunto submersível de bomba elétrica flexível que permita taxas de produção aumentadas e recuperação total maior a partir de uma reserva que é explorada com uso de poços desviados.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[007] Essas e outras desvantagens do estado da técnica são atendidas pela presente revelação, a qual fornece um conjunto submersível de bomba elétrica flexível.

[008] Um aspecto da presente revelação reside em um conjunto de bombeamento submersível para uma boca de poço desviada que compreende uma ou mais bombas submersíveis elétricas e um ou mais motores elétricos dispostos em um invólucro, em que o invólucro é disposto em uma boca de poço desviada abaixo do solo. As uma ou mais bombas submersíveis elétricas incluem um ou mais elementos estacionários ou elementos giratórios. Os um ou mais motores elétricos são configurados para operar as uma ou mais bombas submersíveis elétricas. Os um ou mais motores elétricos incluem um ou mais elementos estacionários ou elementos giratórios. O conjunto inclui adicionalmente uma ou mais juntas flexíveis configuradas para acoplar linearmente um ou mais dentre os elementos estacionários ou os elementos giratórios de uma ou mais bombas submersíveis elétricas e os um ou mais motores elétricos e conferir flexibilidade ao conjunto de bombeamento submersível na boca de poço desviada.

[009] Outro aspecto da presente revelação reside em um conjunto de bombeamento submersível para uma boca de poço desviada que compreende um invólucro disposto em uma boca de poço desviada abaixo do solo. Uma ou mais seções de equipamento são dispostas no invólucro e alojam nas mesmas uma ou mais bombas submersíveis elétricas. As uma ou mais bombas submersíveis elétricas incluem um ou mais elementos estacionários ou elementos giratórios. O conjunto inclui adicionalmente uma ou mais seções de equipamento dispostas no invólucro e alojamento nos mesmos um ou mais motores elétricos configurados para operar as uma ou mais bombas submersíveis elétricas. Os um ou mais motores elétricos incluem um ou mais elementos estacionários ou elementos giratórios. O conjunto ainda inclui adicionalmente uma ou mais juntas flexíveis configuradas para acoplar linearmente um ou mais elementos estacionários ou os elementos giratórios das uma ou mais seções de equipamento, em que as juntas flexíveis conferem flexibilidade ao conjunto de bombeamento submersível.

[010] Ainda outro aspecto da revelação reside em um conjunto submersível para bombear um fluido que compreende um invólucro disposto em uma boca de poço desviada abaixo do solo e uma ou mais bombas submersíveis elétricas dispostas no invólucro. As uma ou mais bombas submersíveis elétricas incluem um ou mais elementos estacionários, incluindo um alojamento, ou elementos giratórios, incluindo pelo menos um impulsor e pelo menos um difusor configurados em engate cooperativo. O alojamento, o pelo menos um impulsor e o pelo menos um difusor definem um volume interno dentro do alojamento, em que o dito volume interno é configurado para receber um fluido. O conjunto inclui adicionalmente um ou mais motores elétricos dispostos no invólucro e configurados para operar a uma ou mais bombas submersíveis elétricas. Os um ou mais motores elétricos incluem um ou mais elementos estacionários ou elementos giratórios. Uma ou mais juntas flexíveis são incluídas no conjunto e são configuradas para acoplar linearmente um ou mais dentre os elementos estacionários ou os elementos giratórios das uma ou mais bombas submersíveis elétricas e os um ou mais motores elétricos e conferir flexibilidade ao conjunto submersível na boca de poço desviada.

[011] Vários refinamentos dos recursos notados acima existem em relação aos vários aspectos da presente revelação. Recursos adicionais também podem ser incorporados nesses vários aspectos. Esses refinamentos e recursos adicionais podem existir individualmente ou em qualquer combinação. Por exemplo, vários recursos discutidos abaixo em relação a uma ou mais das realizações ilustradas podem ser incorporados em qualquer um dos aspectos descritos acima da presente revelação sozinho ou em qualquer combinação. Novamente, a descrição resumida apresentada acima é destinada apenas a familiarizar o leitor com certos aspectos e contextos da presente revelação sem limitação à matéria reivindicada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[012] Esses e outros recursos, aspectos e vantagens da presente revelação serão mais bem entendidos quando as seguintes descrições detalhadas forem lidas com referência aos desenhos anexos, nos quais caracteres similares representam partes similares ao longo dos desenhos.

[013] A Figura 1 é uma vista em corte parcial esquemática de um conjunto submersível de bomba elétrica disposto dentro de uma boca de poço desviada, de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento.

[014] A Figura 2 é uma vista em corte esquemática ampliada de uma porção de um conjunto submersível de bomba elétrica disposto dentro de uma boca de poço desviada, de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento e ilustradas em contraste a um conjunto de bomba conhecido.

[015] A Figura 3 é uma vista em corte esquemática de uma porção de um conjunto submersível de bomba elétrica, de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento.

[016] A Figura 4 é uma vista lateral esquemática de uma porção de um conjunto submersível de bomba elétrica, de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento.

[017] A Figura 5 é uma vista em corte esquemática de uma porção de um conjunto submersível de bomba elétrica, de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento.

[018] A Figura 6 é uma vista em corte esquemática de uma junta flexível para uso no conjunto submersível de bomba elétrica da Figura 5, de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento.

[019] A Figura 7 é uma vista em corte esquemática de uma porção de um conjunto submersível de bomba elétrica, de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento.

[020] A Figura 8 é uma vista em corte de uma porção do conjunto submersível de bomba elétrica da Figura 7, de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[021] A revelação será descrita apenas para os propósitos de ilustração em conexão com certas realizações; entretanto, deve ser entendido que outros objetivos e vantagens da presente revelação serão feitos aparentes pela descrição dos desenhos a seguir de acordo com a revelação. Embora realizações preferidas sejam reveladas, as mesmas não são destinadas a serem limitantes. Em vez disso, os princípios gerais estabelecidos no presente documento são considerados como meramente ilustrativos do escopo da presente revelação e deve ser entendido adicionalmente que numerosas mudanças podem ser feitas sem se afastar do escopo da presente revelação.

[022] Conforme descrito em detalhes abaixo, realizações da presente revelação fornecem um conjunto submersível de bomba elétrica flexível que permite a instalação de equipamento dentro de poços que têm um desvio maior de uma trajetória reta e possibilitam, portanto, otimização maior de estratégias de perfuração. O conjunto submersível de bomba elétrica flexível permite taxas de produção aumentadas e recuperação total maior a partir de uma reserva que é explorada com uso de poços desviados.

[023] Os termos "primeiro", "segundo" e similares, no presente documento, não denotam qualquer ordem, quantidade ou importância, mas são usados para distinguir um elemento de outro e são destinados para o propósito de orientar o leitor como para partes de componentes específicos. A linguagem aproximada, conforme usada no presente documento ao longo do relatório descritivo e das reivindicações, pode ser aplicada para modificar qualquer representação quantitativa que pode variar de forma permissível sem resultar em uma mudança na função básica a qual é relacionada. O modificador “cerca de” usado em conexão com uma quantidade é inclusivo do valor declarado e tem o significado ditado pelo contexto (por exemplo, inclui o grau de erro associado à medição da quantidade particular). Consequentemente, um valor modificado por um termo ou termos, como “cerca de”, não é limitado ao valor preciso especificado. Em alguns casos, a linguagem de aproximação pode corresponder à precisão de um instrumento para medir o valor.

[024] No seguinte relatório descritivo e nas reivindicações, as formas singulares “um”, “uma”, “a” e “o” incluem referências no plural, a menos que o contexto determine claramente o contrário. Conforme usado no presente documento, o termo “ou” não se destina a ser exclusivo e se refere a pelo menos um dentre os componentes referenciados que estão presentes e incluem exemplos nos quais uma combinação dos componentes referenciados pode estar presente, a menos que o contexto determine claramente o contrário. Adicionalmente, nesse relatório descritivo, o sufixo "(s)" é destinado frequentemente a incluir tanto o singular quanto o plural do termo que modifica, incluindo, assim, um ou mais daquele termo (por exemplo, "o impulsor" pode incluir um ou mais impulsores, a menos que especificado o contrário). Referência ao longo do relatório descritivo a "uma realização", "outra realização" e assim por diante, significa que um elemento particular (por exemplo, recurso, estrutura e/ou característica) descrito em conexão com a realização é incluído em pelo menos uma realização descrita no presente documento, e pode ou pode não estar presente em outras realizações. De modo similar, referência a "uma configuração particular" significa que um elemento particular (por exemplo, recurso, estrutura e/ou característica) descrito em conexão com a configuração é incluído em pelo menos uma configuração descrita no presente documento, e pode ou pode não estar presente em outras configurações. Adicionalmente, deve ser entendido que os recursos inventivos descritos podem ser combinados em qualquer maneira adequada nas várias realizações e configurações.

[025] Conforme usado no presente documento, os termos “pode” e “pode ser” indicam uma possibilidade de uma ocorrência dentro de um conjunto de circunstâncias; uma posse de uma propriedade, característica ou função especificada; e/ou qualificar outro verbo expressando-se um ou mais dentre uma habilidade, capacidade ou possibilidade associada ao verbo qualificado. Consequentemente, o uso de “pode” e “pode ser” indica que um termo modificado é aparentemente apropriado, capaz ou adequado para uma capacidade, função ou uso indicado, enquanto leva em consideração que, em algumas circunstâncias, o termo modificado pode, algumas vezes, não ser apropriado, capaz ou adequado. Por exemplo, em algumas circunstâncias, um evento ou capacidade podem ser esperados, enquanto em outras circunstâncias o evento ou capacidade podem não ocorrer - essa distinção é capturada pelos termos “pode” e “pode ser”.

[026] Em referência à Figura 1, um conjunto de bomba submersível elétrica (ESP) exemplificativo 10 é ilustrado em que o conjunto de ESP é disposto dentro de uma boca de poço desviada ou direcional 12. Em uma realização, a boca de poço desviada 12 é formada em uma formação geológica 14, por exemplo, um campo petrolífero. Sabe-se que conjuntos de ESP têm capacidade para operação em qualquer nível de inclinação a partir de 0 a 90 graus. Conforme melhor ilustrado na Figura 2, conjuntos de ESP conhecidos, indicados em 11, fornecem a disposição em uma boca de poço com uma severidade de dogleg (DLS) de cerca de 16 a 18 radianos (dependendo da aplicação). Em um caso específico, 100'/DLS*(180/pi) exige um raio de 318' a 360'. Conforme ilustrado, a flexibilidade limitada desses conjuntos de ESP 11 conhecidos se iguala a um raio de flexão limitada em contraste a um raio de flexão do conjunto de ESP 10 descrito no presente documento. Através da inclusão de juntas flexíveis no conjunto de ESP 10, conforme revelado e descrito no presente documento, conjuntos de ESP podem estar dispostos em uma boca de poço com uma severidade de dogleg (DLS) que alcança 30 a 35 radianos (dependendo da aplicação). Consequentemente, um raio de 230' a 260' é exigido, o que fornece cerca de 30% de raio de flexão mais apertado. Conforme ilustrado na Figura 2, materiais de sustentação residual e areia 13 podem levar à mudança e compactação de condições de fluxo 15 em poços horizontais. Conforme ilustrado na Figura 2, em uma realização, a boca de poço desviada 12 inclui uma porção substancialmente horizontal 17.

[027] Novamente com referência à Figura 1, a boca de poço desviada 12 é alinhada por uma coluna de invólucro 16. Em uma realização, o invólucro 16 é disposto dentro da boca de poço desviada 12 e pode ser cimentado à formação geológica circundante 14. Em uma realização, a coluna de invólucro 16 pode ser perfurada adicionalmente para permitir que um fluxo seja bombeado (chamado no presente documento como "fluido de produção") para fluir no invólucro 16 a partir da formação geológica 14 e ser bombeado para a superfície da boca de poço 12.

[028] Conforme melhor ilustrado na Figura 3, o conjunto de ESP 10 inclui uma ou mais bombas submersíveis elétricas 20, um ou mais motores elétricos 22 (dos quais apenas um é ilustrado) para operar as uma ou mais bombas submersíveis elétricas 20, e um cabo elétrico 24 configurado para alimentar os um ou mais motores elétricos 22. Em uma realização, as uma ou mais bombas submersíveis elétricas 20 e os um ou mais motores elétricos 22 podem ser configurados em um dentre segmentos curtos ou longos (descritos presentemente). Em uma realização, o conjunto de ESP 10 pode incluir adicionalmente um separador de gás (não mostrado), uma vedação (não mostrado), uma entrada (não mostrado), separador de gás (não mostrado), instrumentação de fundo de poço (não mostrado) e componentes adicionais (não mostrado). Conforme ilustrado na Figura 1, o equipamento acima do solo 26 para operação do conjunto de ESP 10 e, mais particularmente, das uma ou mais bombas submersíveis elétricas 20 e dos um ou mais motores elétricos 22, é incluído adicionalmente.

[029] Conforme notado inicialmente, o conjunto de ESP 10, de acordo com realizações da revelação, é disposto dentro da boca de poço desviada 12 para operação contínua durante um período de tempo estendido. Conforme ilustrado na Figura 1, a boca de poço desviada 12 é desviada de uma trajetória reta. Consequentemente, em tais realizações, o conjunto de ESP 10, e mais especificamente os componentes do conjunto de ESP 10, é configurado com recursos que aumentam a flexibilidade de flexão. O conjunto de ESP 10 permite, desse modo, a instalação em poços que desviam de modo significativo de uma trajetória reta. A inclusão desse recurso de flexibilidade, conforme descrito no presente documento, permite flexão sem causar danos ao passo que o conjunto de ESP 10 é instalado na boca de poço desviada 12.

[030] Agora com referência à Figura 4, é ilustrada esquematicamente em vista lateral uma realização de uma porção do conjunto de ESP 10, incluindo uma junta flexível 30, conforme descrito no presente documento. Na realização ilustrada, a junta flexível 30 é disposta entre dois segmentos de equipamento 32, em que cada tem disposto no mesmo uma bomba de ESP, geralmente similar à bomba de ESP 20. A inclusão da junta flexível 30 fornece desvio de uma trajetória reta durante inserção do conjunto de ESP 10 na boca de poço desviada 12, conforme ilustrado. A junta flexível 30 é configurada para acoplar linearmente os segmentos de equipamento, e mais particularmente acoplar linearmente as uma ou mais bombas submersíveis elétricas 20 e os um ou mais motores elétricos 22 e conferir flexibilidade ao conjunto de ESP 10 na boca de poço desviada 12.

[031] Agora com referência à Figura 5, é ilustrada esquematicamente uma realização de um conjunto de ESP 40, geralmente similar ao conjunto de ESP 10, incluindo uma ou mais juntas flexíveis ou acoplamentos 42, geralmente similares à junta flexível 30, conforme descrito no presente documento. Na realização ilustrada, as uma ou mais juntas flexíveis 42 são dispostas entre uma ou mais seções de equipamento de comprimento curto 44, como dispostas entre duas seções de bomba de ESP 48, em que cada uma tem disposta nas mesmas um componente do conjunto de ESP 40. Cada seção de equipamento de comprimento curto 44 é de comprimento axial limitado, e é conectado à próxima através da disposição de acoplamento flexível. O equipamento de sistema de ESP pode ser conectado ao próximo equipamento de peça através do acoplamento flexível, de modo que tenha um acoplamento flexível entre cada peça do equipamento no sistema de ESP ou apenas conforme exigido entre partes específicas do sistema de ESP. As juntas flexíveis 42 são configuradas como conexões tolerantes à flexão, permitindo, assim, que as seções de equipamento de comprimento curto 44 flexionem através doglegs de boca de poço desviada 12. Mais especificamente, na realização ilustrada, as quatro seções de equipamento de comprimento curto 44 são configuradas como duas seções de equipamento de motor elétrico 46 e duas seções de equipamento de bomba de ESP 48. Cada uma das seções de equipamento de motor elétrico 46 têm alojadas nas mesmas um motor elétrico geralmente similar ao motor elétrico 22. Cada uma das seções de equipamento de bomba de ESP 48 têm alojadas nas mesmas uma bomba de ESP, geralmente similar à bomba de ESP 20. As uma ou mais juntas flexíveis 42 são configuradas entre cada uma das seções de equipamento de comprimento curto 44 para permitir a flexão do conjunto de ESP geral 40. Mais especificamente, conforme mostrado na realização ilustrada, as uma ou mais juntas flexíveis 42 podem ser configuradas entre uma seção de equipamento de bomba de ESP 48 e uma seção de equipamento de motor elétrico 46 e/ou entre cada uma das seções de equipamento de bomba de ESP 48 e entre cada uma das seções de equipamento de motor elétrico 46. Deve ser entendido que embora uma junta flexível 42 seja ilustrada entre cada seção de equipamento de comprimento curto 44, em uma realização, pode haver uma junta flexível 42 configurada apenas entre uma porção do número total de seções de equipamento de comprimento curto 44. A inclusão da junta flexível 42 fornece desvio de uma trajetória reta durante inserção do conjunto de ESP 40 em uma boca de poço desviada, como boca de poço 12 da Figura 1.

[032] Agora com referência à Figura 6, é ilustrada uma ampliação da junta flexível 42, de acordo com uma realização. Conforme indicado anteriormente, as juntas flexíveis 42 são configuradas como conexões tolerantes à flexão, permitindo, assim, que as seções de equipamento de comprimento curto 44 flexionem entre si. Na realização ilustrada, a junta flexível 42 é configurada como a arruela de pressão em disco 50. Conforme usado na técnica, uma arruela de pressão em disco pode ser chamada alternativamente de uma mola de disco cônica, uma arruela de pressão cônica, uma mola de disco, uma mola Belleville®, uma arruela de pressão em concha ou outro termo similar. Em geral, a arruela de pressão em disco 50 é configurada como um tipo de mola que é formatada como uma arruela. A arruela de pressão em disco 50 tem um formato geralmente frustocônico que dá a arruela uma característica similar à mola. A arruela de pressão em disco 50 pode transferir uma vida de fadiga na junta flexível, fornecer melhor utilização de espaço, tendência de deslocamento baixa e capacidade de carga alta.

[033] Em uma realização alternativa, a junta flexível 42 pode ser configurada como qualquer tipo de junta que transmitirá flexibilidade ao conjunto de ESP 40. Consequentemente, a junta flexível 42 pode ser configurada como uma junta universal, uma junta de tornel, uma junta articulada, um acoplamento ou similares.

[034] Agora, em referência às Figuras 7 e 8, é ilustrada outra realização de um conjunto submersível de bomba elétrica flexível incluindo um primeiro conjunto de juntas flexíveis e um segundo conjunto de juntas flexíveis, de acordo com a revelação. Mais particularmente, é ilustrada uma realização de um conjunto de ESP 60, geralmente similar ao conjunto de ESP 10, incluindo uma ou mais juntas flexíveis ou acoplamentos 62. Na realização ilustrada, o conjunto de ESP 60 inclui uma ou mais seções de equipamento 64, em que cada uma tem disposta nas mesmas um componente do conjunto de ESP 60, como uma bomba de ESP e motor elétrico cooperante, geralmente similar à bomba 20 e ao motor elétrico 22 da Figura 3. Em contraste à realização da Figura 5, cada uma dentre as uma ou mais seções de equipamento 64 pode ser de comprimento axial não restrito e incluir as uma ou mais juntas flexíveis ou acoplamentos 62 configurados dentro das uma ou mais seções de equipamento 64, para formar um primeiro conjunto de juntas flexíveis ou recursos de flexão 66. A inclusão do primeiro conjunto de juntas flexíveis ou recursos de flexão 66 dentro da seção de equipamento 64 fornece flexibilidade de flexão aumentada a uma pluralidade de elementos giratórios alojados na mesma. A inclusão das uma ou mais juntas flexíveis 62, e mais particularmente o primeiro conjunto de juntas flexíveis ou recursos de flexão 66 dentro das uma ou mais seções de equipamento 64 pode ser adicionalmente, ou no lugar da mesma, a inclusão de uma ou mais juntas flexíveis 62 dispostas entre as mesmas, cada uma dentre as uma ou mais seções de equipamento 64, e para propósitos de clareza, chamado de um segundo conjunto de juntas flexíveis 68. Na realização ilustrada, as uma ou mais juntas flexíveis 68 (das quais apenas uma é ilustrada) são configuradas como juntas flexíveis 42, conforme descrito com relação à realização da Figura 5.

[035] Conforme descrito anteriormente, as uma ou mais juntas flexíveis 62, dispostas dentro e/ou entre as uma ou mais seções de equipamento 64, são configuradas como conexões tolerantes à flexão, permitindo, assim, que as uma ou mais seções de equipamento 64 e os componentes alojados dentro das mesmas flexionem através de doglegs de boca de poço desviada 12. Mais especificamente, na Figura 7, duas seções de equipamento 64 são ilustradas; uma primeira seção de equipamento 70 e uma segunda seção de equipamento 72. É alojada dentro da primeira seção de equipamento 70 uma bomba submersível elétrica 74, geralmente similar à bomba submersível elétrica 20 da Figura 3. É alojado dentro da segunda seção de equipamento 72 um motor elétrico 76, geralmente similar ao motor elétrico 22 da Figura 3. As uma ou mais juntas flexíveis 62, e mais particularmente o segundo conjunto de juntas flexíveis 68, são configuradas entre as seções de equipamento 64 para permitir a flexão do conjunto de ESP geral 60. Mais especificamente, conforme mostrado na realização ilustrada, o segundo conjunto de juntas flexíveis 68 é configurado entre a primeira seção de equipamento 70 e a segunda seção de equipamento 72. Adicionalmente, no lugar de, ao segundo conjunto de juntas flexíveis 68, uma ou mais juntas flexíveis 62, e mais particularmente o primeiro conjunto de juntas flexíveis 66, são ilustrados conforme configurados dentro da segunda seção de equipamento 72, e mais particularmente dentro de um alojamento 78 do motor elétrico 76.

[036] Agora com referência à Figura 8, é ilustrada uma ampliação de uma porção da segunda seção de equipamento 72. A segunda seção de equipamento 72 inclui uma pluralidade de juntas flexíveis 62, de acordo com uma realização. Conforme indicado anteriormente, as juntas flexíveis 62 são configuradas como conexões tolerantes à flexão, permitindo, assim, que as seções de equipamento 64 flexionem. Na realização ilustrada, as uma ou mais juntas flexíveis 62 incluem o primeiro conjunto de juntas flexíveis 66 (das quais apenas uma é ilustrada) formadas dentro da segunda seção de equipamento 72 e o segundo conjunto de juntas flexíveis 68 (das quais apenas uma é ilustrada) dispostas entre as seções de equipamento 64, e similares às uma ou mais juntas flexíveis 42 da Figura 5. Em uma realização, o primeiro conjunto de juntas flexíveis 66 pode ser configurado para incluir uma ou mais juntas flexíveis 80 entre componentes giratórios de motor elétrico individual 82 alojados nas mesmas e/ou uma ou mais juntas flexíveis 84 dentro de uma bobina de fenda flutuante 86, ou outro componente similar, disposta dentro do alojamento 78. As uma ou mais juntas flexíveis 62, incluindo o primeiro conjunto de juntas flexíveis 66 e o segundo conjunto de juntas flexíveis 68, pode ser composta por uma arruela de pressão em disco, como a descrita anteriormente com referência às Figuras 5 a 6, ou configuradas como qualquer tipo de junta que transmite flexibilidade ao conjunto de ESP 60. Consequentemente, as uma ou mais juntas flexíveis 62 podem ser configuradas como uma junta articulada, um acoplamento universal, um acoplamento de tornel, um acoplamento de mola de disco, um acoplamento de fole ou qualquer combinação de juntas flexíveis ou similares. Em uma realização, o primeiro conjunto de juntas flexíveis 66 é configurado para acoplar os elementos estacionários dos um ou mais motores elétricos 76 e as uma ou mais bombas submersíveis 74, e o segundo conjunto de juntas flexíveis 68 é configurado para acoplar as porções giratórias dos um ou mais motores elétricos 76 e as uma ou mais bombas submersíveis 74. Em uma realização, cada uma dentre o primeiro conjunto de juntas flexíveis 66 é configurada como um dentre uma junta articulada, um acoplamento universal, um acoplamento de tornel, um acoplamento de mola de disco, um acoplamento de fole ou um acoplamento mecânico configurado para transmitir torque e permitir faixa angular de movimento. Em uma modalidade, cada uma dentre o segundo conjunto de juntas flexíveis 68 é configurada como uma junta articulada, um acoplamento universal, um acoplamento de tornel, um acoplamento de mola de disco, um acoplamento de fole ou um acoplamento mecânico configurado para permitir faixa angular de movimento.

[037] Deve ser entendido que enquanto as uma ou mais juntas flexíveis 62 são ilustradas entre cada uma das seções de equipamento 64 e dentro das seções de equipamento 64, em uma realização, qualquer combinação de uma ou mais juntas flexíveis 62 pode ser utilizada no conjunto de ESP 60, incluindo entre apenas uma porção do número total de seções de equipamento 46, dentro de apenas uma seção de equipamento 64 que aloja os componentes de motor elétrico 76, dentro de apenas uma seção de equipamento 64 que aloja os componentes de bomba submersível elétrica 74 ou qualquer combinação dos mesmos. A inclusão das uma ou mais juntas flexíveis 62 fornece desvio de uma trajetória reta durante inserção do conjunto de ESP 60 em uma boca de poço desviada, como a boca de poço 12 da Figura 1. A inclusão das uma ou mais juntas flexíveis 62, e mais particularmente o primeiro conjunto de juntas flexíveis 66 dentro das seções de equipamento 64, permite que equipamentos maiores e mais potentes flexionem em uma maneira similar a unidades menores. Em uma realização, as seções de equipamento 64 podem ser configuradas para "destravar" para instalação e "travar" após posicionamento dentro da boca de poço desviada 12.

[038] Em uma realização, a presente revelação fornece um conjunto submersível de bomba elétrica com capacidade para acomodar poços desviados com severidade de dogleg aumentada, enquanto é mantido o desempenho como de equipamento de diâmetro grande. Com referência às Figuras 3, 5 e 7, cada um dentre os um ou mais conjuntos de ESP 10, 40, 60, e mais particularmente cada uma dentre as uma ou mais bombas submersíveis elétricas 20, 48, 74, de acordo com uma realização, são configurados como uma unidade de múltiplos estágios com o número de estágios determinado pelas exigências de operação. Cada estágio consiste em um impulsor acionado e um difusor que direciona o fluxo do próximo estágio da bomba. Em uma realização, cada uma das bombas submersíveis elétricas 20, 48, 74 é configurada como uma bomba centrífuga que compreende um ou mais estágios de bomba. Cada estágio de bomba é composto por pelo menos um impulsor e pelo menos um difusor empilhados em um eixo comum 36 que estende pelo menos o comprimento da seção de bomba. Os um ou mais estágios de bomba, e mais particularmente o pelo menos um impulsor e pelo menos um difusor, são dispostos dentro de um alojamento. O eixo 36 se estende de modo concêntrico através do alojamento e é girado pelos um ou mais motores elétricos 22, 46, 76, acionando, desse modo, as uma ou mais bombas submersíveis elétricas 20, 48, 74.

[039] Em uma realização, o conjunto de ESP 10, 40, 60 é configurado para ser instalado em uma boca de poço 12. Em uma realização, o conjunto de ESP 10, 40, 60 é configurado para ser instalado em uma formação geológica 14, como um campo petrolífero. Em algumas realizações, o conjunto de ESP 10, 40, 60 pode ter capacidade para bombear fluidos de produção a partir de uma boca de poço 12 ou um campo petrolífero. Os fluidos de produção podem incluir hidrocarbonetos (óleo) e água, por exemplo.

[040] Em algumas realizações, o conjunto de ESP 10, 40, 60 é instalado em uma formação geológica 14, como um campo petrolífero, perfurando-se um orifício ou uma boca de poço 12 em uma formação geológica 14, por exemplo, um campo petrolífero. A boca de poço 12 pode ser vertical e pode ser perfurada em várias direções, por exemplo, para cima ou horizontal. Em uma realização, a boca de poço 12 é envolvido com uma estrutura tubular de metal chamada de invólucro 16. Em algumas realizações, cimentação entre o invólucro 16 e a boca de poço 12 também pode ser fornecida. Uma vez que o invólucro 16 é fornecido dentro da boca de poço 12, o invólucro 16 pode ser perfurado para conectar a formação geológica 14 fora do invólucro 16 ao lado de dentro do invólucro 16. Em algumas realizações, um dispositivo de levantamento artificial como o conjunto de ESP 10, 40, 60 da presente revelação pode ser fornecido para acionar fluidos de fundo de poço à superfície. O conjunto de ESP 10, 40, 60, de acordo com algumas realizações reveladas, é usado na produção de óleo para fornecer um levantamento artificial ao óleo a ser bombeado.

[041] Um conjunto de ESP 10, 40, 60 pode incluir componentes de superfície, por exemplo, uma plataforma de óleo (não mostrado) e componentes de subsuperfície (constatados na boca de poço). Em uma realização, o conjunto de ESP 10, 40, 60 inclui adicionalmente componentes de superfície 26 como cabos de superfície controladores de motor e transformadores. Em uma realização, os componentes de subsuperfície podem incluir bombas, motor, vedações ou cabos.

[042] Em uma realização, um conjunto de ESP 10, 40, 60 inclui subcomponentes de superfície como as uma ou mais bombas submersíveis elétricas 20, 48, 74 e os um ou mais motores elétricos 22, 46, 76 configurados para operar as bombas 20, 48, 74. Em uma realização, cada um dentre um ou mais motores elétricos 22, 46, 76 é um dentre um rotor submersível, motor elétrico de indução, um motor de ímã permanente ou similares. O tamanho de motor pode ser projetado para levantar o volume desejado de fluidos de produção. Em uma realização, cada um dentre uma ou mais bombas submersíveis elétricas 20, 48, 74 é uma unidade de múltiplos estágios com o número de estágios determinado pelas exigências de operação. Em uma realização, cada estágio dentre uma ou mais bombas submersíveis elétricas 20, 48,74 inclui um impulsor acionado e um difusor que direciona o fluxo ao próximo estágio da bomba submersível elétrica 20, 48, 74.

[043] Em uma realização, cada um dentre um ou mais motores elétricos 22, 46, 76 é acoplado adicionalmente a um cabo de potência elétrica 24. Em uma realização, o cabo de potência elétrica 24 é acoplado ao motor elétrico 22, 46, 76 por um conector elétrico. Em algumas realizações, o cabo de potência elétrica 24 fornece a potência necessária para alimentar o motor elétrico 22, 46, 76 e pode ter configurações e tamanhos diferentes dependendo da aplicação. Em algumas realizações, o cabo de potência elétrica 24 é projetado para resistir ao ambiente de boca de poço de temperatura alta.

[044] Adicionalmente, conforme notado inicialmente, em uma realização, cada uma dentre uma ou mais bombas submersíveis elétricas 20, 48, 74 inclui um alojamento, com o impulsor e o difusor dispostos dentro do alojamento. O alojamento, o impulsor e o difusor definem um volume interno dentro do alojamento, em que o dito volume interno contém um fluido.

[045] Consequentemente, é revelado um conjunto submersível de bomba elétrica inovadora configurada para fornecer instalação de equipamento dentro de poços que têm um desvio maior a partir de uma trajetória reta e possibilita, portanto, otimização maior de estratégias de perfuração sem exigir o uso de equipamento de diâmetro reduzido. Adicionalmente, é revelado um conjunto submersível de bomba elétrica flexível que permite taxas de produção aumentadas e recuperação total maior a partir de uma reserva que é explorada com uso de poços desviados.

[046] Essa descrição escrita usa exemplos para revelar a revelação, incluindo o melhor modo, e também para possibilitar que qualquer técnico no assunto pratique a revelação, incluindo fazer e usar quaisquer dispositivos ou conjuntos e realizar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da revelação é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram àqueles técnicos no assunto. Tais outros exemplos são destinados a estarem dentro do escopo das reivindicações caso tenham elementos estruturais que não difiram da linguagem literal das reivindicações ou caso incluam elementos estruturais equivalentes às diferenças não substanciais da linguagem literal das reivindicações.

Claims (9)

1. CONJUNTO DE BOMBEAMENTO SUBMERSÍVEL (40) PARA UMA BOCA DE POÇO DESVIADA (12), compreendendo: - uma ou mais bombas submersíveis elétricas (20) dispostas em um invólucro (16), em que o invólucro (16) é disposto em uma boca de poço desviada (12) abaixo do solo, sendo que as uma ou mais bombas submersíveis elétricas (20) incluem um ou mais elementos estacionários ou elementos giratórios; - um ou mais motores elétricos (22) dispostos no invólucro (16) e configurados para operar as uma ou mais bombas submersíveis elétricas (20), em que os um ou mais motores elétricos (22) incluem um ou mais elementos estacionários ou elementos giratórios; e - uma ou mais juntas flexíveis (30, 42) configuradas para acoplar linearmente um ou mais dentre os elementos estacionários ou os elementos giratórios das uma ou mais bombas submersíveis elétricas (20) e dos um ou mais motores elétricos, e conferir flexibilidade ao conjunto de bombeamento submersível na boca de poço desviada (12), caracterizado pelas uma ou mais juntas flexíveis (30, 42) fornecerem flexibilidade ao conjunto de bombeamento submersível (40) para instalação em uma boca de poço desviada (12) que tem uma severidade de dogleg em uma faixa de 22 a 35 radianos.

2. CONJUNTO DE BOMBEAMENTO SUBMERSÍVEL (40), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada uma dentre uma ou mais juntas flexíveis (30, 42) ser configurada como um dentre uma junta articulada (42), um acoplamento universal, um acoplamento de tornel, um acoplamento de mola de disco ou um acoplamento de fole.

3. CONJUNTO DE BOMBEAMENTO SUBMERSÍVEL (40), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas uma ou mais juntas flexíveis (30, 42) incluírem um primeiro conjunto de juntas flexíveis (30) configurado para acoplar os elementos giratórios de um ou mais motores elétricos (22) e as uma ou mais bombas submersíveis (20), e um segundo conjunto de juntas flexíveis (30) configurado para acoplar as porções estacionárias dos um ou mais motores elétricos (22) e as uma ou mais bombas submersíveis (20).

4. CONJUNTO DE BOMBEAMENTO SUBMERSÍVEL (40), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por cada uma dentre o primeiro conjunto de juntas flexíveis (30) ser configurada como um dentre uma junta articulada (42), um acoplamento universal, um acoplamento de tornel, um acoplamento de mola de disco, um acoplamento de fole ou um acoplamento mecânico configurado para transmitir torque e permitir faixa angular de movimento.

5. CONJUNTO DE BOMBEAMENTO SUBMERSÍVEL (40), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por cada uma dentre o segundo conjunto de juntas flexíveis (30) ser configurada como uma junta articulada (42), um acoplamento universal, um acoplamento de tornel, um acoplamento de mola de disco, um acoplamento de fole ou um acoplamento mecânico configurado para permitir faixa angular de movimento.

6. CONJUNTO DE BOMBEAMENTO SUBMERSÍVEL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas uma ou mais juntas flexíveis (30, 42) fornecerem flexibilidade do conjunto de bombeamento submersível (40) para instalação em uma boca de poço desviada (12) que tem uma severidade de dogleg em uma faixa de 30 a 35 radianos.

7. CONJUNTO DE BOMBEAMENTO SUBMERSÍVEL (40), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as uma ou mais bombas submersíveis elétricas (20) incluírem pelo menos um alojamento, um impulsor e pelo menos um difusor configurados em engate cooperativo, em que o alojamento, o pelo menos um impulsor e o pelo menos um difusor definem um volume interno dentro do alojamento, em que o volume interno é configurado para receber um fluido.

8. CONJUNTO DE BOMBEAMENTO SUBMERSÍVEL (40) para bombear um fluido, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelas uma ou mais juntas flexíveis (30) incluírem um primeiro conjunto de juntas flexíveis (30) configurado para acoplar os elementos estacionários dos um ou mais motores elétricos (22) e as uma ou mais bombas submersíveis, e um segundo conjunto de juntas flexíveis (30) configurado para acoplar as porções giratórias dos um ou mais motores elétricos (22) e as uma ou mais bombas submersíveis.

9. CONJUNTO DE BOMBEAMENTO SUBMERSÍVEL (40), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por cada uma dentre o primeiro conjunto de juntas flexíveis (30) ser configurada como um dentre uma junta articulada (42), um acoplamento universal, um acoplamento de tornel, um acoplamento de mola de disco, um acoplamento de fole ou um acoplamento mecânico configurado para permitir uma faixa angular de movimento, e cada uma dentre o segundo conjunto de juntas flexíveis (30) ser configurada como uma junta articulada (42), um acoplamento universal, um acoplamento de tornel, um acoplamento de mola de disco, um acoplamento de fole ou um acoplamento mecânico configurado para transmitir torque e permitir faixa angular de movimento.

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