BR112019012473A2

BR112019012473A2 - compensador de pressão de lubrificante de motor eletricamente alimentado para motor de bomba submersível

Info

Publication number: BR112019012473A2
Application number: BR112019012473A
Authority: BR
Inventors: C Clingman James; Semple Ryan
Original assignee: Baker Hughes A Ge Co Llc
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2017-12-04
Publication date: 2020-04-14
Also published as: CA3047278C; EP3555482A4; US10669825B2; CA3047278A1; WO2018111596A1; US20180171766A1; EP3555482A1

Abstract

um conjunto de bomba de poço submersível elétrica (11) inclui um motor elétrico (21) para acionar uma bomba (17). uma câmara de compensação de pressão (38) contém um lubrificante dielétrico (37) em comunicação de fluido com um interior do motor. um elemento de compensação de pressão móvel (47) tem um primeiro lado em contato com o lubrificante na câmara. o movimento do elemento em relação à câmara provoca uma mudança em volume da câmara. um mecanismo de acionamento elétrico (59, 61) é conectado com e move o elemento. um controlador (55) detecta uma diferença de pressão entre a pressão de lubrificante e a pressão de fluido de poço e opera o mecanismo de acionamento em resposta. o elemento pode ser um pistão (47), um fole (71) ou tubos telescópicos (91, 93).

Description

COMPENSADOR DE PRESSÃO DE LUBRIFICANTE DE MOTOR ELETRICAMENTE ALIMENTADO PARA MOTOR DE BOMBA SUBMERSÍVEL

Campo da Divulgação:

[1] A presente divulgação se refere a sistemas de bombas submersíveis elétricas para fluidos de furo de poço e, mais especificamente, a um compensador de pressão acionado eletricamente para lubrificante de motor no motor.

Fundamentos:

[2] Muitos poços de hidrocarbonetos são produzidos por conjuntos de bomba de poço submersível elétrica (ESP). Uma ESP típica inclui uma bomba centrífuga tendo um grande número de estágios, cada estágio tendo um impelidor e um difusor. Um motor elétrico acopla à bomba para girar os impelidores.

[3] Um equalizador de pressão ou seção de vedação conecta ao motor para reduzir um diferencial de pressão entre lubrificante no motor e a pressão hidrostática do fluido de poço. O equalizador de pressão tem uma passagem de lubrificante de motor levando de uma barreira flexível, tal como um saco ou fole, para o interior do motor. A passagem de lubrificante de motor está sempre aberta para comunicar pressão de fluido de poço aplicada no equalizador de pressão à barreira flexível do lubrificante de motor no motor. Normalmente, uma passagem de fluido de poço leva ao equalizador de pressão para um lado da barreira flexível oposto ao lado em contato com lubrificante.

[4] Com a maioria das ESP's da técnica anterior, o equalizador de pressão ou a seção de vedação está localizada entre o motor e a bomba. Em outras, o equalizador de pressão está montado abaixo do motor. Seja acima ou abaixo, o movimento da barreira flexível ocorre apenas em resposta direta às forças exercidas pelo fluido de poço e lubrificante na barreira flexível.

Sumário [5] Um conj unto de bomba submersível elétrica para bombear fluido de poço de um poço tem um motor elétrico para acionar uma bomba. Uma câmara de compensação de pressão contendo um lubrificante dielétrico está em comunicação de fluido com um interior do motor. Um elemento de compensação de pressão móvel tem um primeiro lado em contato com o lubrificante na câmara. O movimento do elemento em relação à câmara provoca uma mudança em volume da câmara. Um mecanismo de acionamento elétrico conectado ao

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2/10 elemento move o elemento em relação à câmara. Um controlador opera o mecanismo de acionamento em resposta a uma diferença entre uma pressão do lubrificante na câmara e uma pressão do fluido de poço em um exterior do motor.

[6] O elemento pode compreender um pistão que está em engate deslizante com uma parede lateral da câmara. Uma mola pode ser comprimida contra um segundo lado do pistão. Uma porção inferior do alojamento pode ser preenchida com um gás pressurizado que exerce uma força contra o lado inferior do pistão. A mola pode ser posicionada dentro da porção de gás pressurizado da câmara.

[7] Como alternativa, o elemento pode compreender um fole. O primeiro lado do elemento compreende um exterior do fole, o qual é imerso no lubrificante na câmara. O mecanismo de acionamento acopla a uma primeira extremidade do fole para mover a primeira extremidade do fole em relação a uma segunda extremidade do fole. Um orifício de fluido pode fornecer fluido de poço para um interior do fole.

[8] Altemativamente, o elemento pode compreender uma carcaça vedada dentro da câmara. A carcaça tem primeiro e segundo componentes que são móveis em relação um ao outro para mudar o volume global da carcaça. A carcaça tem um exterior que compreende o primeiro lado do elemento e é imerso no lubrificante na câmara. O mecanismo de acionamento é acoplado ao primeiro componente para mover o primeiro componente em relação ao segundo componente para mudar um volume da carcaça.

[9] Na modalidade mostrada, o mecanismo de acionamento compreende um eixo de servo motor. Um servo motor gira o eixo. Um conversor rotativo para linear translada a rotação do eixo do servo motor para movimento linear. O elemento é acoplado ao conversor linear para movimento linear com o mesmo.

[10] Em outra modalidade, um primeiro pistão é movimentado pelo mecanismo de acionamento entre uma posição de volume de câmara maior e uma posição de volume de câmara menor. Um segundo pistão tem um primeiro lado voltado para o primeiro pistão e um segundo lado. Um orifício de fluido de poço na câmara admite fluido de poço de um exterior do motor para o segundo lado do segundo pistão. Um fluido de barreira protetora está localizado entre e em contato com o primeiro e o segundo pistões.

Breve Descrição dos Desenhos [11] Fig. 1 é uma vista esquemática de um conjunto de bomba submersível elétrica de acordo com esta invenção.

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3/10 [12] Fig. 2 é uma vista em seção esquemática do motor do conjunto de bomba da Fig. 1.

[13] Fig. 3 é uma vista em seção ampliada de um compensador de pressão de lubrificante de motor do motor da Fig. 2.

[14] Fig. 4 é uma vista em seção de uma primeira modalidade alternativa do compensador de pressão de lubrificante de motor da Fig. 3.

[15] Fig. 5 é uma vista em seção de uma segunda modalidade alternativa do compensador de pressão de lubrificante de motor da Fig. 3.

[16] Fig. 6 é uma vista em seção de uma terceira modalidade alternativa do compensador de pressão de lubrificante de motor da Fig. 3.

[17] Fig. 7 é uma vista em seção de uma quarta modalidade alternativa do compensador de pressão de lubrificante de motor da Fig. 3.

[18] Embora a invenção seja descrita em conjunto com as modalidades preferidas, será compreendido que não se pretende limitar a invenção a essas modalidades. Pelo contrário, pretende-se cobrir todas as alternativas, modificações e equivalentes que possam ser incluídos dentro do espírito e escopo da invenção, como definido pelas reivindicações anexas.

Descrição Detalhada [19] O método e o sistema da presente divulgação serão descritos agora mais plenamente a seguir com referência aos desenhos anexos nos quais modalidades são mostradas. O método e o sistema da presente divulgação podem estar em muitas formas diferentes e não devem ser interpretados como limitados às modalidades ilustradas estabelecidas no presente documento; em vez disto, estas modalidades são fornecidas de modo que esta divulgação seja aprofundada e completa e transmita totalmente seu escopo para os versados na técnica. Números similares se referem a elementos similares em todo o documento. Em uma modalidade, o uso do termo “cerca de” inclui +/- 5% da magnitude citada. Numa modalidade, o uso do termo “substancialmente” inclui +/- 5% da magnitude citada.

[20] É para ser ainda entendido que o escopo da presente divulgação não está limitado aos detalhes exatos de construção, operação, materiais exatos, ou modalidades mostradas e descritas, pois modificações e equivalentes serão evidentes para um versado na técnica. Nos desenhos e no relatório descritivo, foram divulgadas modalidades ilustrativas e, embora termos específicos sejam empregados, ele são usados num sentido genérico e descritivo apenas e não para a finalidade de limitação.

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4/10 [21] Fig. 1 ilustra uma bomba submersível elétrica (“ESP”) 11 suspensa em uma coluna de tubulação de produção 13 dentro do revestimento 15 em um poço. A ESP 11 inclui uma bomba 17 com uma admissão 19 para aspirar fluido de poço. A bomba 17 pode ser uma bomba centrífuga tendo um grande número de estágios, cada estágio tendo um impelidor e um difusor. Alternativamente, a bomba 17 pode ser de outro tipo, tal como uma bomba de cavidade progressiva.

[22] Um motor de bomba 21 aciona a bomba 17 e está normalmente localizado abaixo da bomba 17. O motor de bomba 21 é um motor elétrico trifásico. Um cabo de energia 23 se estende da superfície ao lado da tubulação de produção 13. Uma porção de condutor de motor na extremidade inferior do cabo de energia 23 fixa ao motor de bomba 21 para alimentar energia.

[23] Com referência à Fig. 2, o motor de bomba 21 tem um alojamento tubular 25 que é mostrado esquematicamente como um elemento de peça única, mas pode incluir vários componentes fixados juntos, tal como por roscas. Um estator 27 está rigidamente fixado dentro do alojamento 25, O estator 27 é constituído por um grande número de discos de metal finos ou laminações. Enrolamentos (não mostrados) se estendem através das fendas nos discos. Um rotor constituído de várias seções de rotor 29 se localiza dentro de um furo definido por aberturas centrais nos discos do estator 27. Seções de rotor 29 são também constituídas por um grande número de discos de metal finos. Hastes de cobre se estendem através de fendas nos discos de rotor. Um eixo de motor 31 se estende através de seções de rotor 29 para rotação em uníssono. Mancais radiais 33 localizados entre cada seção de rotor 29 encaixam por atrito no furo do estator 27 e fornecem suporte radial para o eixo do motor 31. As fases dos enrolamentos do estator 27 estão fixadas juntas na extremidade inferior do estator 27 num ponto em estrela 35.

[24] O interior do aloj amento 25 define uma câmara 3 8 contendo um lubrificante de motor dielétrico 37 para lubrificar os mancais 33. Uma vedação de eixo principal 39 veda o lubrificante 37 do contato com fluido de poço no exterior do motor de bomba 21. A vedação principal 39 é comumente uma vedação de face tendo um elemento rotativo que engata de forma deslizante em um elemento estacionário. Um mancai de encosto, compreendendo um canal de encosto 41 e uma base de encosto 43, está localizado dentro da câmara 38 abaixo da vedação principal 39 para absorver empuxo axial no eixo de motor 31. A calha de impulsão 41 gira com o eixo de motor 31 e desliza contra o lado superior da base de empuxo

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43. A base de empuxo 43 tem orifícios (não mostrados) que permitem que lubrificante passe de baixo para cima da base de empuxo 43 para lubrificar a interface com a calha de impulsão 41.

[25] A extremidade superior do eixo de motor 31 acopla a um eixo de bomba (não mostrado) para acionar a bomba 17. Uma unidade de mancai de encosto de eixo de bomba separada (não mostrada) para absorver empuxo no eixo de bomba podería ser montada em um módulo entre o motor de bomba 21 e a admissão de bomba 19. Opcionalmente, a vedação principal 39 podería ser montada na extremidade superior do módulo de mancai de encosto, de modo que o lubrificante de motor 37 no alojamento 25 comunique com lubrificante na unidade de mancai de eixo de bomba. Outra alternativa seria ter um acoplamento magnético (não mostrado) conectando o motor de bomba 21 à bomba 17. O mancai de encosto pode estar localizado em parte do alojamento para a bomba 17.

[26] O motor de bomba 21 tem um compensador de pressão de lubrificante de motor 45, que é mostrado cercado por linhas pontilhadas na Fig. 2. Nas modalidades mostradas, o compensador de pressão 45 está localizado dentro do alojamento 25 abaixo do estator 27 e do eixo de motor 31.0 compensador de pressão 45 serve para controlar a pressão interna do lubrificante de motor 37 na câmara 38. O fluido de poço onde a ESP 11 está localizada pode ter vários milhares de libras por polegada quadrada de pressão hidrostática, dependendo da profundidade do fluido de poço no revestimento 11 acima da ESP 11. Além disso, quando o motor de bomba 21 está operando, ele aquece, fazendo com que o lubrificante de motor 37 na câmara 38 expanda termicamente e aumente a pressão do lubrificante de motor.

[27] Um diferencial de pressão negativo através da vedação principal 39, isto é, um com uma pressão hidrostática mais alta do que a pressão de lubrificante interna, pode fazer com que quantidades prejudiciais de fluido de poço vazem para a câmara 38. Um diferencial de pressão positivo através da vedação principal 39, com a pressão de lubrificante sendo mais alta que a pressão hidrostática, evita a penetração de fluido de poço na câmara 38. Contudo, se o diferencial positivo for alto demais, lubrificante de motor excessivo 37 pode vazar para fora da vedação principal 39, esgotando o lubrificante dentro da câmara 38. Um diferencial de pressão de zero através da vedação principal 39 evita que fluido de poço entre na câmara 38 e também evita que lubrificante de motor 37 vaze para fora da câmara 38. No entanto, a vedação principal 39 opera melhor sob um pequeno diferencial de pressão para fornecer um

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6/10 filme de fluido entre os componentes rotativos e não rotativos. O compensador de pressão 45 fornece controle cuidadoso da pressão interna do lubrificante de motor 37.

[28] O compensador de pressão 45 aumenta e diminui seletivamente o volume da câmara de alojamento de motor 38 para manter uma diferença de pressão desejada. Na modalidade das Figs. 2 e 3, o compensador de pressão 45 inclui um elemento de compensação de pressão móvel que compreende um pistão 47. O pistão 47 tem uma vedação 49 que desliza axialmente e veda contra uma superfície interna do alojamento 25. O lado superior do pistão 47 define uma extremidade inferior da câmara 38 e está em contato com lubrificante de motor 37.

[29] Um sensor de pressão externa 51, que pode ser montado no exterior do alojamento 25, detecta a pressão hidrostática do fluido de poço no exterior do alojamento 25. Um sensor interno 53, que pode ser montado na superfície interna do alojamento 25, detecta a pressão do lubrificante de motor 37 na câmara 38. Um controlador 55 montado no alojamento 25 é conectado por fios a sensores 53, 55 para receber sinais deles. Em alternativa, em vez de separar os sensores 51, 53, o controlador 55 podería receber sinais de uma unidade convencional de detecção de pressão e temperatura montada na extremidade inferior do motor de bomba 21. O controlador 55 pode ter fios de energia 57 que levam ao ponto em estrela 35 (Fig. 2) para receber energia enquanto a energia está sendo alimentada ao motor de bomba 21. O controlador 55 controla um servo motor elétrico 59 em resposta a sinais sendo recebidos para causar movimento axial do pistão 47 em relação ao alojamento 25. O controlador 55 e o servo motor 59 podem ser montados em um suporte 60 no alojamento de motor 25 e imersos no lubrificante de motor 37.

[30] O mecanismo de acionamento também inclui uma ligação entre o servo motor 59 e o pistão 47. Várias ligações de acionamento são viáveis para fazer com que o servo motor 59 mova axialmente o pistão 47. Nesta modalidade, o servo motor 59 tem um eixo de saída rotativo que compreende um parafuso de avanço 6Í com uma forma de rosca helicoidal. O parafuso de avanço 6Í tem uma lingueta 63 que pode ser um ou mais mancais de esferas que engatam em suas roscas, assim como roscas internas de um portador de lingueta 65. O portador de lingueta 65 é uma luva rigidamente montada no lado superior do pistão 47. O parafuso de avanço 61 se estende para o interior do portador de lingueta 65. O parafuso de avanço óleo portador de lingueta 65 servem como um conversor rotativo para linear, com

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7/10 a rotação do parafuso de avanço 61 causando o movimento linear do portador de lingueta 65 e do pistão 47.

[31] Se o controlador 55 detectar que a pressão do lubrificante de motor 37 deve ser aumentada, ele fará com que o servo motor 59 gire o parafuso de avanço 61 em uma direção fazendo com que o pistão 47 se mova para cima, diminuindo o volume da câmara 38. Se o controlador 55 detectar que a pressão do lubrificante de motor 37 deve ser diminuída, ele fará com que o servo motor 59 gire o parafuso de avanço 61 em uma direção oposta, fazendo com que o pistão 47 se mova para baixo, aumentando o volume da câmara 38.

[32] Enquanto o motor de bomba 21 não estiver operando, não haverá nenhuma energia no ponto estrela 35. Assim, em vez de usar energia do ponto estrela 35, um fio de instrumento separado se estendendo da cabeça de poço podería fornecer energia ao controlador 55, independentemente da energia sendo fornecida ao motor de bomba 21. Altemativamente, uma batería (não mostrada) opcionalmente pode alimentar o controlador de pressão 45 enquanto a energia não está sendo fornecida ao motor de bomba 21.

[33] Além disso, um mecanismo de desvio pode ser empregado para mover o pistão 47 para um local de pressão desejado na câmara 38, sem que energia elétrica sendo fornecida ao controlador 55. Nesta modalidade, o mecanismo de desvio opera independentemente da pressão hidrostática do fluido de poço. O mecanismo de desvio é pré-ajustado antes de instalar a ESP 11 para fornecer uma pressão de lubrificante 37 que seja quase igual ou ligeiramente superior à pressão hidrostática antecipada do fluido de poço, uma vez que a ESP 11 esteja instalada.

[34] Na Fig. 3, o mecanismo de desvio inclui uma mola helicoidal 67 que age no lado inferior do e impele o pistão 47 para cima no alojamento 25. Além disso, a Fig. 3 ilustra uma câmara cheia com gás pressurizado 69 entre a extremidade inferior fechada do alojamento 25 e o pistão 47. A pressão do gás na câmara cheia de gás 69 também exerce uma força ascendente adicional no pistão 47. A mola helicoidal 67 está localizada dentro da câmara cheia de gás 69 neste exemplo.

[35] Em uma modalidade, servo motor 59 e o parafuso de avanço 61 são configurados de modo que movimento ascendente do pistão 47 causado pela mola helicoidal 67 e pela câmara cheia de gás 69 fará com que o parafuso de avanço 61 gire ou gire livre enquanto o servo motor 59 está sem energia. O desvio combinado da mola helicoidal 67 e do gás na câmara cheia com gás 69 aplicará uma pressão desejada ao lubrificante 37 mesmo enquanto o motor

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8/10 de bomba 21 estiver desligado. Em alguns casos, o motor de bomba 21 pode ser desligado por um longo período de tempo, particularmente quando o motor de bomba 21 for parte de uma ESP de reserva instalada dentro de um poço juntamente com uma ESP primária. Opcionalmente, enquanto a bomba 21 estiver desligada, ajustes de volume poderíam ser feitos por energia, seja através de uma batería ou de uma linha de instrumento separada se estendendo da superfície. Além disso, a mola helicoidal 67 e a câmara cheia com gás 69 proporcionam uma assistência para o servo motor 59 enquanto energia está sendo alimentada ao motor de bomba 21, reduzindo a quantidade de energia requerida do servo motor 59 para mover o pistão 47 para cima. Na modalidade das Figs. 2 e 3, fluido de poço não é admitido no alojamento 25, a não ser através de possível ligeiro vazamento através da vedação principal 39.

[36] Muitos dos componentes das modalidades alternativas das Figs 4 - 7 são os mesmos que nas Figs. 2 e 3 e não precisam ser discutidos novamente. Em vez do mecanismo de desvio ser uma mola helicoidal e câmara cheia com gás pressurizado, pode ser empregado um fole 71, como mostrado na Fig. 4. O fole 71 é ilustrado como sendo um elemento de parede lateral corrugado de metal tendo uma rigidez desejada contra contração e extensão de um ponto neutro. Um guia 73 na extremidade superior do fole 71 pode tocar, mas não vedar, a superfície interna do alojamento 125 durante contração e extensão. Fendas ou escalonamentos 75 no perímetro da guia 73 asseguram que o lubrificante de motor 138 possa fluir abaixo da guia 73 e circundar a extremidade exterior e inferior do fole 71. A extremidade inferior do fole 71 é fixada a um tubo de entrada de fluido de poço 77 o qual, por sua vez, é fixado à extremidade inferior do alojamento 125. O tubo 77 impede movimento ascendente e descendente da extremidade inferior do fole 71 durante contração e extensão. O tubo 77 é aberto para admitir fluido de poço no interior do fole 71. A extremidade inferior do fole 71 é fechada, exceto pela abertura vedada para o tubo 77.

[37] Enquanto o motor de bomba 121 está sendo abaixado no poço, fluido de poço admitido através do tubo 77 estará à pressão hidrostática do fluido de poço no exterior do alojamento 125. Esta pressão hidrostática faz com que o fole 71 alongue movendo o guia 73 para cima. A expansão do fole 71 reduz o volume da porção da câmara 138 contendo lubrificante de motor, desse modo aumentando a pressão do lubrificante na câmara 138, muito embora o controlador 155 não esteja sendo alimentado. Uma vez que o motor 121

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9/10 recebe energia, o controlador 155 controlará a diferença de pressão desejada contraindo e estendendo o fole 71.

[38] A modalidade da Fig. 5 é semelhante à da Fig. 3 na medida em que ela tem uma câmara cheia com gás pressurizado 269. Contudo, a câmara 269 não tem uma mola helicoidal exercendo uma força de desvio contra o pistão 247. A pressão pré-carregada na câmara cheia com gás 269 serve como um meio de desvio e age no pistão 247 antes de baixar o motor 221 no poço. A pressão na câmara cheia com gás 269 pode ser selecionada para fornecer um pequeno diferencial positivo sobre a pressão de fluido de poço enquanto o motor de bomba 121 não está sendo alimentado.

[39] Na modalidade da Fig. 6, um pistão inferior 81 com uma vedação 83 está localizado abaixo do pistão 347. O pistão inferior 81 desliza e veda na superfície interna do alojamento 325, criando uma câmara de fluido de barreira móvel vedada, mas móvel entre o pistão inferior 81 e o pistão 347. Um fluido de barreira protetor 85 está localizado na câmara de fluido de barreira entre o pistão 347 e o pistão inferior 81. O fluido de barreira de proteção 85 é de preferência um líquido e pode ser o mesmo que o lubrificante de motor 337.

[40] A extremidade inferior 87 do alojamento 325 está aberta, admitindo fluido de poço 89 em contato com o lado inferior do pistão inferior 81. A pressão hidrostática do fluido de poço 89 exercerá uma força ascendente no pistão inferior 81 a qual transfere essa força através do fluido de barreira protetor 85 para o pistão 347. Enquanto o motor de bomba 321 não está operando, os pistões 81, 347 e o fluido de barreira protetor 85 farão com que a pressão do lubrificante de motor 337 na câmara 338 seja substancialmente igual à pressão hidrostática do fluido de poço 89. Quando o motor 321 começar a operar, o controlador 355 moverá o pistão 347 para cima e para baixo para manter uma pressão desejada na câmara 338 em relação à pressão hidrostática do fluido de poço 89. O fluido de barreira protetor 85 isola o fluido de poço 89 do contato com o lubrificante de motor 337 na câmara 338.

[41] O elemento compensador de pressão da Fig. 7 compreende uma carcaça vedada feita de tubos telescópicos 91, 93 tendo extremidades abertas internas e extremidades fechadas externas 95, 97, respectivamente. Vedações 99 vedam entre as paredes laterais cilíndricas dos tubos 91,93. Os tubos telescópicos 91,93 definem uma câmara interna 101 que aumenta e encolhe quando os tubos 91, 93 se estendem e contraem um em relação ao outro. Quando os tubos 91, 93 se estendem, eles reduzem o volume da câmara de lubrificante 438 no motor de bomba 421.

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10/10 [42] Neste exemplo, o mecanismo de extensão e contração está localizado dentro dos tubos 91, 93 e inclui um eixo de acionamento de engrenagem não rotativa 103. O eixo de acionamento de engrenagem 103 tem dentes de engrenagem helicoidal 105 formados no mesmo. O eixo de acionamento de engrenagem 103 é fixado a uma das extremidades de tubo a qual, neste exemplo, é a extremidade de tubo 95. Uma engrenagem de eixo rotativa 107 engata nos dentes de engrenagem de eixo 105, fazendo com que o eixo de acionamento de engrenagem 103 se mova para cima ou para baixo, dependendo da direção de rotação. Uma engrenagem de servo motor 109 de um servo motor 459 engata na engrenagem de eixo 107 para fazê-la girar. Um controlador 455 conecta a um sensor de pressão externa 451 no exterior do motor 421 e a um sensor de pressão interna 453 no exterior do tubo 93. Uma batería opcional 111 pode fornecer energia ao controlador 455 e ao servo motor 459. O controlador 455 controla o servo motor 421 para fazer com que o volume da câmara de tubo 101 expanda e contraia.

[43] A câmara de tubo 101 pode ser pré-carregada com um gás compressivo até um nível selecionado antes de funcionar o motor de bomba 421. A pré-carga posicionará os tubos 91, 93 numa extensão desejada que cria uma pressão inicial na câmara de lubrificante de motor 438 para coincidir com uma pressão hidrostática esperada no exterior do motor 421 quando atingindo a profundidade desejada.

[44] A presente invenção descrita no presente documento, portanto, é bem adaptada para executar os objetivos e atingir as metas e vantagens mencionadas, bem como outras inerentes à mesma. Embora várias modalidades da invenção tenham sido dadas para o propósito de divulgação, inúmeras mudanças existem nos detalhes de procedimentos para atingir os resultados desejados. Estas e outras modificações similares serão prontamente sugeridas por elas mesmas àqueles versados na técnica e se destinam a ser englobadas dentro do espírito da presente invenção divulgada no presente documento e do escopo das reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Conjunto de bomba submersível elétrica (11) para bombear fluido de poço de um poço, compreendendo:

um motor de bomba elétrico (21) para acionar uma bomba (17);

uma câmara de compensação de pressão (38) contendo um lubrificante dielétrico (37) que está em comunicação de fluido com um interior do motor de bomba;

um elemento de compensação de pressão móvel (47) tendo um primeiro lado em contato com o lubrificante na câmara, em que o movimento do elemento em relação à câmara provoca uma mudança em volume da câmara; caracterizado por um mecanismo de acionamento elétrico (59, 61) conectado com o elemento para mover o elemento em relação à câmara; e um controlador (55) que opera o mecanismo de acionamento em resposta a uma diferença entre uma pressão do lubrificante na câmara e uma pressão do fluido de poço em um exterior do motor de bomba.
2. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o elemento compreende um pistão (47) que está em engate deslizante com uma parede lateral da câmara.
3. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento compreende:

um pistão que desliza no engate de vedação contra uma parede lateral da câmara; e em que o conjunto compreende ainda:

uma mola (67) comprimida contra um segundo lado do pistão.
4. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: a câmara está dentro de um alojamento (25) numa extremidade inferior do motor de bomba;

o elemento compreende um pistão que desliza no alojamento e separa o lubrificante em uma porção superior do alojamento de uma porção inferior do alojamento; em que o conjunto compreende ainda:

uma mola na porção inferior do alojamento e comprimida contra um lado inferior do pistão; e em que a porção inferior do alojamento é preenchida com um gás pressurizado (69) que exerce uma força contra o lado inferior do pistão.
5. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:

Petição 870190055976, de 17/06/2019, pág. 10/67 o elemento compreende um fole (71) tendo um interior aberto para um fluido de poço, o primeiro lado do elemento compreendendo um exterior do fole o qual é imerso no lubrificante na câmara; e o mecanismo de acionamento acopla a uma primeira extremidade (73) do fole para movimentar a primeira extremidade do fole em relação a uma segunda extremidade do fole.
6. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda meios de desvio (67, 69) para desviar o elemento em direção a uma posição de volume de câmara menor.
7. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o elemento tem um primeiro lado em contato com o lubrificante na câmara;

e o conjunto compreende ainda:

um orifício de entrada de fluido de poço (87) dentro da câmara para admitir fluido de poço na câmara para contato com um segundo lado do elemento.
8. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento compreende:

um primeiro pistão (347) que é acionado pelo mecanismo de acionamento entre uma posição de volume de câmara maior e uma posição de volume de câmara menor; e em que o conjunto compreende ainda:

um segundo pistão (81) tendo um primeiro lado voltado para o primeiro pistão e um segundo lado;

um orifício de fluido de poço (87) na câmara para admitir fluido de poço de um exterior do motor de bomba para o segundo lado do segundo pistão; e um fluido de barreira protetor (85) localizado entre e em contato com o primeiro e o segundo pistões.
9. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de acionamento compreende:

um eixo de servomotor (61);

um servomotor (59) que gira o eixo;

um conversor rotativo para linear (63, 65) que translada rotação do eixo de servomotor para movimento linear; e em que o elemento é acoplado ao conversor linear para movimento linear com o mesmo.

Petição 870190055976, de 17/06/2019, pág. 11/67
10. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o elemento compreende uma carcaça vedada (91, 93) dentro da câmara, a carcaça tendo primeiro e segundo componentes (91, 93) que são móveis um em relação ao outro, a carcaça tendo um exterior que compreende o primeiro lado do elemento e é imerso no lubrificante na câmara; e o mecanismo de acionamento é acoplado ao primeiro componente para mover o primeiro componente em relação ao segundo componente para mudar um volume da carcaça.
11. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda:

um sensor de pressão externa (51) que detecta uma pressão de fluido de poço em um exterior do motor de bomba;

um sensor de pressão interna (53) que detecta uma pressão do lubrificante na câmara; e em que o controlador move o mecanismo de acionamento em resposta a sinais dos sensores de pressão interna e externa.
12. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o elemento compreende primeiro e segundo tubos telescópicos (91, 93) que engatam de modo vedado entre si; e o primeiro tubo telescópico (91) é acoplado ao mecanismo de acionamento.
13. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda:

uma mola (67) comprimida contra o elemento para impelir o elemento em direção a uma posição de volume de câmara menor.
14. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda:

um gás pressurizado (269) agindo contra o elemento para impelir o elemento em direção a uma posição de volume de câmara menor.
15. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o elemento compreende um fole tendo uma extremidade móvel acoplada ao mecanismo de acionamento e uma extremidade fixa fixada ao alojamento;

o primeiro lado do elemento compreende uma superfície externa do fole; e

Petição 870190055976, de 17/06/2019, pág. 12/67 o alojamento tem um orifício de fluido de poço (77) para comunicar fluido de poço do exterior do motor de bomba para um interior do fole.