BR112020004767A2

BR112020004767A2 - electric submersible motor thrust bearing system

Info

Publication number: BR112020004767A2
Application number: BR112020004767-8A
Authority: BR
Inventors: Jeffrey G. Frey; Larry James Parmeter
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc.
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2020-09-24
Also published as: WO2019083527A1; CA3070385C; AR113132A1; CO2020002735A2; MX2020003249A; NO20200319A1; CA3070385A1

Abstract

Um sistema de rolamento de empuxo de motor submersível elétrico é descrito. Um sistema de rolamento de empuxo de motor submersível elétrico inclui um conjunto de rolamento de empuxo que transporta um empuxo de um motor elétrico submersível, o conjunto de rolamento de empuxo incluindo um anel de separação preso ao redor de um eixo do motor elétrico submersível para dentro de um executador de empuxo rotativo, o executador de empuxo rotativo acoplado em torno de um diâmetro externo do anel de separação e acoplado acima de um rolamento de empuxo não rotativo, o executador de empuxo rotativo servindo como uma barreira à expansão radial do anel de separação, um anel de trava preso ao executador de empuxo por uma conexão rosqueada, pelo menos uma porção do anel de trava acima do anel de separação e pelo menos uma porção do executador de empuxo abaixo do anel de separação, e a conexão rosqueada prendendo o anel de separação axialmente entre o anel de trava e o executador de empuxo.An electric submersible motor thrust bearing system is described. An electric submersible motor thrust bearing system includes a thrust bearing assembly that carries a thrust from a submersible electric motor, the thrust bearing assembly including a separating ring attached around an inward submersible electric motor shaft of a rotary thrust executor, the rotary thrust executor coupled around an outer diameter of the separating ring and coupled above a non-rotating thrust bearing, the rotating thrust executor serving as a barrier to the radial expansion of the separating ring , a locking ring attached to the thrust executor by a threaded connection, at least a portion of the locking ring above the separating ring and at least a portion of the thrusting executor below the separating ring, and the threaded connection securing the ring separation axially between the locking ring and the thrust executor.

Description

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SUBMERSIBLE ENGINE PUSH BEARING SYSTEM ELECTRIC FUNDAMENTALS

1. CAMPO DA INVENÇÃO1. FIELD OF THE INVENTION

[001] Modalidades da invenção aqui descritas referem-se ao campo de bombas submersíveis elétricas. Mais particularmente, mas não a título limitativo, uma ou mais modalidades da invenção permitem um sistema de rolamento de empuxo de motor submersível elétrico.[001] Modalities of the invention described here refer to the field of electric submersible pumps. More particularly, but not by way of limitation, one or more embodiments of the invention allow an electric submersible motor thrust bearing system.

2. DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA2. DESCRIPTION OF RELATED TECHNIQUE

[002] Fluidos, como gás natural, óleo ou água, geralmente estão localizados em formações subterrâneas. Quando a pressão dentro do poço não é suficiente para forçar o fluido para fora do poço, o fluido deve ser bombeado para a superfície de modo que possa ser coletado, separado, refinado, distribuído e/ou vendido. As bombas centrífugas são normalmente usadas em aplicações de bombas submersíveis elétricas (ESP) para elevar fluido de poço para a superfície. As bombas centrífugas transmitem energia a um fluido acelerando-o através de um impulsor rotativo pareado com um difusor estacionário. Um eixo rotativo corre através do cubo central do impulsor e o impulsor é enchavetado ao eixo de modo que o impulsor gire com o eixo. Um motor elétrico abaixo da bomba gira o eixo.[002] Fluids, such as natural gas, oil or water, are usually located in underground formations. When the pressure inside the well is not sufficient to force the fluid out of the well, the fluid must be pumped to the surface so that it can be collected, separated, refined, distributed and / or sold. Centrifugal pumps are typically used in electric submersible pump (ESP) applications to lift well fluid to the surface. Centrifugal pumps transmit energy to a fluid by accelerating it through a rotary impeller paired with a stationary diffuser. A rotating shaft runs through the central impeller hub and the impeller is keyed to the shaft so that the impeller rotates with the shaft. An electric motor below the pump turns the shaft.

[003] O motor elétrico é tipicamente um motor de indução bipolar e trifásico de gaiola de esquilo. A cabeça do motor inclui um rolamento de pressão próximo ao topo do motor. O rolamento de pressão suporta o peso do rotor e do eixo do motor pendurados abaixo da cabeça do motor, que pode estar entre 50 e 2.000 libras, dependendo do tamanho e do comprimento do motor.[003] The electric motor is typically a bipolar and three-phase squirrel cage induction motor. The cylinder head includes a thrust bearing near the top of the engine. The thrust bearing supports the weight of the rotor and motor shaft hanging below the motor head, which can be between 50 and 2,000 pounds, depending on the size and length of the motor.

[004] Convencionalmente, os conjuntos de rolamentos axiais de motor são hidrodinâmicos e incluem um executador de empuxo que gira com o eixo oposto a um rolamento de pressão que não gira. Acima do executador[004] Conventionally, axial motor bearing assemblies are hydrodynamic and include a thrust runner that rotates with the shaft opposite a non-rotating thrust bearing. Above the executor

2 / 18 de empuxo está um anel de trava que é aparafusado ao topo do executador de empuxo e gira com o executador de empuxo. Um anel de separação está encaixado em uma ranhura ao redor do eixo do motor dentro do anel de trava. O anel de separação, preso dentro da ranhura do eixo, destina-se a impedir que o conjunto do rolamento de empuxo deslize axialmente ao longo do eixo do motor. O anel de trava normalmente é aparafusado ao rolamento axial e, dessa maneira, mantido no lugar ao redor do anel de separação. Quando aparafusado no lugar, o anel de trava impede que o anel de separação se expanda radialmente para fora da ranhura do eixo, mantendo o anel de separação para fora da ranhura e mantendo o anel de separação axialmente no lugar no eixo do motor.2/18 of thrust is a locking ring that is screwed to the top of the thrust executor and rotates with the thrust executor. A separation ring is fitted in a groove around the motor shaft within the locking ring. The separating ring, stuck inside the shaft groove, is intended to prevent the thrust bearing assembly from sliding axially along the motor shaft. The locking ring is usually bolted to the thrust bearing and is thus kept in place around the separating ring. When screwed in place, the locking ring prevents the separation ring from expanding radially out of the shaft groove, keeping the separation ring out of the groove and keeping the separation ring axially in place on the motor shaft.

[005] Um problema que surge é que, durante a operação do motor elétrico submersível, os parafusos que prendem o anel de trava ao executador de empuxo voltam para fora e se desviam, afrouxando a retenção do anel de trava no anel de separação. Quando o anel de trava é desengatado, o anel de separação se expande radialmente e se move axialmente ao longo do eixo do motor durante a operação do motor ESP. O movimento do anel de separação pode fazer com que o eixo do motor se solte e caia do motor, causando uma falha completa do motor.[005] A problem that arises is that, during the operation of the submersible electric motor, the screws that secure the locking ring to the thrust executor turn outwards and deviate, loosening the locking ring retention in the separation ring. When the locking ring is disengaged, the separation ring expands radially and moves axially along the motor axis during operation of the ESP motor. The movement of the separation ring can cause the motor shaft to come loose and fall off the motor, causing a complete motor failure.

[006] Como é evidente, os rolamentos de empuxo atuais para motores submersíveis elétricos sofrem movimento axial e perda do eixo do motor. Portanto, há uma necessidade de um sistema aprimorado de rolamento de empuxo de motor submersível elétrico.[006] As is evident, the current thrust bearings for electric submersible motors suffer axial movement and loss of the motor shaft. Therefore, there is a need for an improved submersible electric thrust bearing system.

SUMMARY

[007] Uma ou mais modalidades da invenção permitem um sistema de rolamento de empuxo de motor submersível elétrico.[007] One or more embodiments of the invention allow an electric submersible motor thrust bearing system.

[008] Um sistema de rolamento de empuxo de motor submersível elétrico é descrito. Uma modalidade ilustrativa de um sistema de rolamento de empuxo de motor submersível inclui um conjunto de rolamento de empuxo[008] An electric submersible motor thrust bearing system is described. An illustrative embodiment of a submersible engine thrust bearing system includes a thrust bearing assembly

3 / 18 que transporta um empuxo de um motor submersível elétrico, o conjunto de rolamento de empuxo incluindo um anel de separação preso ao redor de um eixo do motor submersível elétrico para dentro de um executador de empuxo rotativo, o executador de empuxo rotativo acoplado em torno de um diâmetro externo do anel de separação e acoplado acima de um rolamento de empuxo não rotativo, o executador de empuxo rotativo serve como uma barreira à expansão radial do anel de separação, um anel de trava preso ao executador de empuxo por uma conexão rosqueada, pelo menos uma porção do anel de trava acima do anel de separação e pelo menos uma porção do executador de empuxo abaixo do anel de separação e a conexão rosqueada prendendo o anel de separação axialmente entre o anel de trava e o executador de empuxo.3/18 which carries a thrust from an electric submersible motor, the thrust bearing assembly including a separating ring attached around an electric submersible motor shaft into a rotary thrust executor, the rotary thrust executor coupled in around an outer diameter of the separating ring and coupled above a non-rotating thrust bearing, the rotating thrust executor serves as a barrier to the radial expansion of the separating ring, a locking ring attached to the thrust executor by a threaded connection , at least a portion of the locking ring above the separation ring and at least a portion of the thrusting ring below the separating ring and the threaded connection securing the separation ring axially between the locking ring and the thrusting ring.

Em algumas modalidades, uma base do executador de empuxo rotativo é chaveada no eixo abaixo do anel de separação, de modo que o executador de empuxo gire com o eixo, o rolamento de empuxo não rotativo preso a um alojamento de uma cabeça do motor submersível elétrico.In some embodiments, a base of the rotary thrust executor is keyed on the shaft below the separation ring, so that the thrust executor rotates with the axis, the non-rotating thrust bearing attached to a housing of an electric submersible motor head .

Em certas modalidades, uma série de almofadas de bronze se estende ao redor do rolamento de empuxo não rotativo entre o rolamento de empuxo não rotativo e o executador de empuxo rotativo.In certain embodiments, a series of bronze pads extends around the non-rotating thrust bearing between the non-rotating thrust bearing and the rotating thrust executor.

Em algumas modalidades, a conexão rosqueada inclui ainda uma extensão tubular que se estende para cima a partir de uma base do executador de empuxo rotativo, a extensão tubular tendo roscas macho em torno de um diâmetro externo da extensão tubular, o anel de trava tendo roscas fêmeas em torno de um diâmetro interno do anel de trava e as roscas macho e fêmea acopladas de modo que a rotação do eixo aperta a conexão rosqueada.In some embodiments, the threaded connection further includes a tubular extension extending upwardly from a base of the rotating thrust executor, the tubular extension having male threads around an outer diameter of the tubular extension, the locking ring having threads females around an inner diameter of the lock ring and the male and female threads coupled so that the rotation of the shaft tightens the threaded connection.

Em certas modalidades, a extensão tubular envolve o diâmetro externo do anel de separação e o anel de trava envolve o diâmetro externo da extensão tubular.In certain embodiments, the tubular extension involves the outer diameter of the separation ring and the locking ring surrounds the outer diameter of the tubular extension.

Em algumas modalidades, o anel de trava inclui ainda uma superfície superior que se estende acima da conexão rosqueada e radialmente entre o eixo do motor vertical e o diâmetro externo do anel de trava.In some embodiments, the locking ring also includes an upper surface that extends above the threaded connection and radially between the vertical motor axis and the outer diameter of the locking ring.

Em certas modalidades, a superfície superior serve como uma barreiraIn certain embodiments, the upper surface serves as a barrier

4 / 18 ao movimento axial para cima do anel de separação. Em certas modalidades, um espaço se estende entre o anel de separação e a superfície superior. Em algumas modalidades, a conexão rosqueada inclui ainda uma extensão tubular que se estende para cima a partir de uma base do executador de empuxo rotativo, a extensão tubular tendo roscas fêmeas em torno de um diâmetro interno da extensão tubular, o anel de trava tendo roscas macho em torno de um diâmetro externo do anel de trava e as roscas macho e fêmea acopladas de modo que a rotação do eixo aperta a conexão rosqueada. Em certas modalidades, o anel de trava envolve um diâmetro externo do anel de separação e a extensão tubular envolve o diâmetro externo do anel de trava. Em algumas modalidades, o anel de trava inclui ainda um ressalto que ensanduicha o anel de separação entre o ressalto e uma base do executador de empuxo rotativo. Em certas modalidades, uma porção do anel de trava abaixo do ombro se estende ao redor de um diâmetro externo do anel de separação. Em algumas modalidades, uma pluralidade de parafusos de fixação se estende axialmente através do anel de trava e engata no executador de empuxo.4/18 to the axial upward movement of the separation ring. In certain embodiments, a space extends between the separation ring and the upper surface. In some embodiments, the threaded connection further includes a tubular extension extending upwardly from a base of the rotating thrust executor, the tubular extension having female threads around an inner diameter of the tubular extension, the locking ring having threads male around an outside diameter of the locking ring and the male and female threads coupled so that the rotation of the shaft tightens the threaded connection. In certain embodiments, the locking ring involves an outer diameter of the separating ring and the tubular extension involves the outer diameter of the locking ring. In some embodiments, the locking ring also includes a shoulder that sandwiches the separation ring between the shoulder and a base of the rotary thrust executor. In certain embodiments, a portion of the locking ring below the shoulder extends around an outside diameter of the separating ring. In some embodiments, a plurality of fixing screws extend axially through the locking ring and engage the thrust executor.

[009] Uma modalidade ilustrativa de um sistema de rolamento de pressão de motor submersível elétrico inclui um motor submersível elétrico acoplado operativamente a uma bomba submersível elétrica, uma cabeça do motor submersível elétrico suportando um eixo de motor rotativo que se estende abaixo da cabeça, a cabeça incluindo um conjunto de rolamento de empuxo, incluindo um executador de empuxo rotativo enchavetado no eixo do motor, oposto a um rolamento de empuxo não rotativo abaixo do executador de empuxo, o executador de empuxo rotativo, incluindo uma base compatível com uma série de almofadas no rolamento de empuxo não rotativo e uma extensão tubular que se estende para cima a partir da base, a extensão tubular incluindo um primeiro conjunto de roscas, um anel de trava rotativo preso um dentro ou em torno da extensão tubular, o anel de trava rotativo incluindo um segundo conjunto de roscas acopladas com o primeiro conjunto[009] An illustrative embodiment of an electric submersible motor thrust bearing system includes an electric submersible motor operatively coupled to an electric submersible pump, an electric submersible motor head supporting a rotating motor shaft extending below the head, to head including a thrust bearing assembly, including a rotary thrust executor latched to the motor shaft, opposite a non-rotating thrust bearing below the thrust executor, the rotary thrust executor, including a base compatible with a series of pads on the non-rotating thrust bearing and a tubular extension extending upwards from the base, the tubular extension including a first set of threads, a rotating lock ring attached to or in the tubular extension, the rotating lock ring including a second set of threads coupled with the first set

5 / 18 de roscas para formar uma conexão rosqueada, a conexão rosqueada é apertada no sentido de rotação do eixo do motor e um anel de separação assentado em uma ranhura no eixo do motor para dentro da extensão tubular do executador de empuxo rotativo, o anel de separação acima da base e abaixo de pelo menos uma porção do anel de trava rotativo. Em algumas modalidades, uma pluralidade de parafusos de fixação se estende axialmente através do anel de trava e engata o executador de empuxo. Em algumas modalidades, o anel de trava inclui ainda um ressalto que se estende acima do anel de separação ensanduichando o anel de separação entre o ressalto e a base do executador de empuxo. Em certas modalidades, o anel de trava rotativo é preso dentro da extensão tubular e ao redor do eixo do motor, e em que o primeiro conjunto de roscas são roscas fêmeas e o segundo conjunto de roscas são roscas macho. Em algumas modalidades, o anel de trava envolve o anel de separação e a extensão tubular do executador de empuxo rotativo envolve o anel de trava. Em certas modalidades, a extensão tubular envolve o anel de separação, o anel de trava rotativo é preso em torno da extensão tubular, e o primeiro conjunto de roscas são roscas macho e o segundo conjunto de roscas são roscas fêmeas. Em algumas modalidades, o anel de trava inclui ainda aberturas de engate na parte superior do anel de trava, as aberturas de engate permitindo engate rotacional da conexão rosqueada. Em certas modalidades, a base serve como uma barreira ao movimento axial para baixo do anel de separação e o anel de trava serve como uma barreira ao movimento axial para cima do anel de separação. Em algumas modalidades, o rolamento de empuxo não rotativo é preso contra a rotação por um pino que engata em um alojamento da cabeça. Em certas modalidades, o executador de empuxo rotativo envolve o anel de separação e serve como uma barreira à expansão radial do anel de separação.5/18 threads to form a threaded connection, the threaded connection is tightened in the direction of rotation of the motor shaft and a separating ring seated in a groove in the motor shaft into the tubular extension of the rotary thrust executor, the ring of separation above the base and below at least a portion of the rotating lock ring. In some embodiments, a plurality of fixing screws extend axially through the locking ring and engage the thrust executor. In some embodiments, the locking ring also includes a shoulder that extends above the separation ring by sandwiching the separation ring between the shoulder and the base of the thrusting executor. In certain embodiments, the rotating locking ring is attached within the tubular extension and around the motor axis, where the first set of threads are female threads and the second set of threads are male threads. In some embodiments, the lock ring surrounds the separation ring and the tubular extension of the rotary thrust executor surrounds the lock ring. In certain embodiments, the tubular extension involves the separation ring, the rotating locking ring is attached around the tubular extension, and the first set of threads are male threads and the second set of threads are female threads. In some embodiments, the locking ring also includes engagement openings in the upper part of the locking ring, the engagement openings allowing rotational engagement of the threaded connection. In certain embodiments, the base serves as a barrier to axial movement down the separation ring and the locking ring serves as a barrier to axial movement upward from the separation ring. In some embodiments, the non-rotating thrust bearing is secured against rotation by a pin that engages a head housing. In certain embodiments, the rotating thrust executor surrounds the separation ring and serves as a barrier to the radial expansion of the separation ring.

[0010] Uma modalidade ilustrativa de um sistema de rolamento de empuxo de motor submersível inclui um conjunto de rolamento de empuxo[0010] An illustrative embodiment of a submersible engine thrust bearing system includes a thrust bearing assembly

6 / 18 que transporta um empuxo de um motor submersível elétrico, o conjunto de rolamento de empuxo incluindo um anel de separação preso ao redor de um eixo do motor submersível elétrico para dentro de um executador de empuxo rotativo, o executador de empuxo rotativo acoplado em torno de um diâmetro externo do anel de separação e acoplado acima de um rolamento de empuxo não rotativo, o executador de empuxo rotativo serve como uma barreira à expansão radial do anel de separação, um anel de trava preso dentro de um recesso no executador de empuxo, pelo menos uma porção do anel de trava acima do anel de separação e pelo menos uma porção do executador de empuxo abaixo do anel de separação e o anel de pressão prendendo o anel de separação axialmente entre o anel de trava e o executador de empuxo. Em algumas modalidades, o executador de empuxo rotativo inclui uma extensão tubular acima de uma base, a extensão tubular formando o recesso e incluindo uma ranhura do anel de pressão, o anel de pressão parcialmente assentado na ranhura do anel de pressão e se estendendo parcialmente acima do anel de trava. Em certas modalidades, o anel de trava envolve o anel de separação e a extensão tubular envolve o anel de trava.6/18 which carries a thrust from an electric submersible motor, the thrust bearing assembly including a separation ring attached around an electric submersible motor shaft into a rotary thrust executor, the rotary thrust executor coupled in around an outer diameter of the separating ring and coupled above a non-rotating thrust bearing, the rotating thrust executor serves as a barrier to the radial expansion of the separating ring, a locking ring trapped within a recess in the thrust executor , at least a portion of the locking ring above the separation ring and at least a portion of the thrusting ring below the separating ring and the pressure ring securing the separation ring axially between the locking ring and the thrusting ring. In some embodiments, the rotary thrust executor includes a tubular extension above a base, the tubular extension forming the recess and including a snap ring groove, the snap ring partially seated in the snap ring groove and extending partially above the lock ring. In certain embodiments, the lock ring surrounds the separation ring and the tubular extension surrounds the lock ring.

[0011] Em outras modalidades, as características de modalidades específicas podem ser combinadas com características de outras modalidades. Por exemplo, as características de uma modalidades podem ser combinadas com características de qualquer uma das outras modalidades. Em outras modalidades, características adicionais podem ser adicionadas às modalidades específicas aqui descritas.[0011] In other modalities, the characteristics of specific modalities can be combined with characteristics of other modalities. For example, the characteristics of one modality can be combined with characteristics of any of the other modalities. In other modalities, additional features can be added to the specific modalities described here.

[0012] BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS[0012] BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0013] Vantagens da presente invenção podem tornar-se evidentes para os versados na técnica, com o benefício da seguinte descrição detalhada e com referência aos desenhos em anexo, nos quais:[0013] Advantages of the present invention may become evident to those skilled in the art, with the benefit of the following detailed description and with reference to the attached drawings, in which:

[0014] FIG. 1 é uma vista em perspectiva de um conjunto de bomba submersível elétrica de uma modalidade ilustrativa.[0014] FIG. 1 is a perspective view of an electric submersible pump assembly of an illustrative embodiment.

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[0015] FIG. 2 é uma vista em perspectiva de uma cabeça de motor de uma modalidade ilustrativa.[0015] FIG. 2 is a perspective view of an engine head of an illustrative embodiment.

[0016] FIG. 3 é uma vista em perspectiva de um conjunto de rolamento de empuxo de uma modalidade ilustrativa.[0016] FIG. 3 is a perspective view of a thrust bearing assembly of an illustrative embodiment.

[0017] FIG. 4 é uma vista em perspectiva em seção transversal de um conjunto de rolamento de empuxo de uma modalidade ilustrativa.[0017] FIG. 4 is a perspective cross-sectional view of a thrust bearing assembly of an illustrative embodiment.

[0018] FIG. 5 é uma vista em perspectiva de um conjunto de rolamento de empuxo de uma modalidade ilustrativa.[0018] FIG. 5 is a perspective view of a thrust bearing assembly of an illustrative embodiment.

[0019] FIG. 6 é uma vista explodida de um conjunto de rolamento de empuxo de uma modalidade ilustrativa.[0019] FIG. 6 is an exploded view of a thrust bearing assembly of an illustrative embodiment.

[0020] FIGs. 7-8 são vistas em perspectiva de uma cabeça de motor de uma modalidade ilustrativa.[0020] FIGs. 7-8 are a perspective view of a cylinder head of an illustrative embodiment.

[0021] FIG. 9 é uma vista em perspectiva em seção transversal de uma cabeça de motor de uma modalidade ilustrativa.[0021] FIG. 9 is a perspective cross-sectional view of an engine head of an illustrative embodiment.

[0022] FIG. 10 é uma vista explodida de um conjunto de rolamento de empuxo de uma modalidade ilustrativa.[0022] FIG. 10 is an exploded view of a thrust bearing assembly of an illustrative embodiment.

[0023] FIGs. 11-12 são vistas em perspectiva de um conjunto de rolamento de empuxo de uma modalidade ilustrativa.[0023] FIGs. 11-12 are a perspective view of a thrust bearing assembly of an illustrative embodiment.

[0024] FIG. 13 é uma vista em perspectiva em seção transversal de um conjunto de rolamento de empuxo de uma modalidade ilustrativa.[0024] FIG. 13 is a perspective cross-sectional view of a thrust bearing assembly of an illustrative embodiment.

[0025] FIG. 14 é uma vista explodida de um conjunto de rolamento de empuxo de uma modalidade ilustrativa.[0025] FIG. 14 is an exploded view of a thrust bearing assembly of an illustrative embodiment.

[0026] Embora a invenção seja suscetível a várias modificações e formas alternativas, modalidades específicas dos mesmos são mostradas a título de exemplo nos desenhos e podem ser descritas em detalhes aqui. Os desenhos podem não estar em escala. Deve ser entendido, no entanto, que as modalidades descritas neste documento e mostradas nos desenhos não se destinam a limitar a invenção à forma específica divulgada, mas, pelo contrário, a intenção é cobrir todas as modificações, os equivalentes e as[0026] Although the invention is susceptible to several modifications and alternative forms, specific modalities thereof are shown by way of example in the drawings and can be described in detail here. Drawings may not be scaled. It should be understood, however, that the modalities described in this document and shown in the drawings are not intended to limit the invention to the specific form disclosed, but, on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents and

8 / 18 alternativas que se enquadram no escopo da presente invenção, conforme definido pelas reivindicações anexas.8/18 alternatives that fall within the scope of the present invention, as defined by the appended claims.

DETAILED DESCRIPTION

[0027] Um sistema de rolamento de empuxo de motor submersível elétrico é descrito. Na seguinte descrição exemplificativa, numerosos detalhes específicos são apresentados a fim de proporcionar uma compreensão mais completa das modalidades da invenção. Será, no entanto, evidente para um versado da técnica comum que a presente invenção pode ser praticada sem incorporar todos os aspectos dos detalhes específicos aqui descritos. Em outros casos, características específicas, quantidades, ou medições bem conhecidas dos versados comuns na técnica não foram descritas em detalhes de modo a não obscurecer a invenção. Os leitores devem notar que, embora os exemplos da invenção sejam aqui apresentados, as reivindicações e o escopo completo de quaisquer equivalentes são os que definem os limites e os limites da invenção.[0027] An electric submersible motor thrust bearing system is described. In the following exemplary description, numerous specific details are presented in order to provide a more complete understanding of the modalities of the invention. It will, however, be apparent to one of ordinary skill in the art that the present invention can be practiced without incorporating all aspects of the specific details described herein. In other cases, specific characteristics, quantities, or measurements well known to those of ordinary skill in the art have not been described in detail so as not to obscure the invention. Readers should note that while the examples of the invention are presented here, the claims and the full scope of any equivalents are those that define the limits and limits of the invention.

[0028] Como usado neste relatório descritivo e nas reivindicações anexas, as formas singulares "um" "uma" e "o/a" incluem referentes plurais, a menos que o contexto indique claramente de outra forma. Assim, por exemplo, a referência a um empuxo inclui um ou mais empuxos.[0028] As used in this specification and the appended claims, the singular forms "a" "a" and "the" include plural referents, unless the context clearly indicates otherwise. Thus, for example, the reference to a thrust includes one or more thrusts.

[0029] Como utilizado neste relatório descritivo e nas reivindicações anexas "acoplado" refere-se a uma conexão direta ou indireta (por exemplo, pelo menos uma conexão intermediária) entre um ou mais objetos ou componentes. A frase “diretamente ligado” significa uma conexão direta entre objetos ou componentes.[0029] As used in this specification and in the appended claims "coupled" refers to a direct or indirect connection (for example, at least an intermediate connection) between one or more objects or components. The phrase "directly connected" means a direct connection between objects or components.

[0030] Como utilizado neste relatório descritivo e nas reivindicações anexas, "a jusante" ou "para cima" refere-se de forma intercambiável à direção longitudinal substancialmente com o fluxo principal de fluido elevado quando o conjunto da bomba está em operação. A título de exemplo, mas não de limitação, em um conjunto ESP vertical de fundo de poço, a direção a[0030] As used in this specification and in the appended claims, "downstream" or "upward" refers interchangeably to the longitudinal direction substantially with the elevated main fluid flow when the pump assembly is in operation. As an example, but not a limitation, in a vertical ESP bottom set, the direction to

9 / 18 jusante pode ser em direção à superfície do poço. O "topo" de um elemento refere-se ao lado mais a jusante do elemento, sem levar em consideração se o elemento é orientado horizontalmente, verticalmente ou se estende por um raio. "Acima" refere-se a um elemento localizado mais a jusante do que o elemento ao qual é comparado.9/18 downstream can be towards the surface of the well. The "top" of an element refers to the most downstream side of the element, regardless of whether the element is oriented horizontally, vertically or extends over a radius. "Above" refers to an element located further downstream than the element to which it is compared.

[0031] Como utilizado neste relatório descritivo e nas reivindicações anexas, "a montante" ou "para baixo" refere-se de forma intercambiável à direção longitudinal substancialmente oposta ao fluxo principal de fluido elevado quando o conjunto da bomba está em operação. A título de exemplo, mas não de limitação, em um conjunto ESP vertical de fundo de poço, a direção a montante pode ser oposta à superfície do poço. O "fundo" de um elemento refere-se ao lado mais a montante do elemento, sem levar em consideração se o elemento é orientado horizontalmente, verticalmente ou se estende por um raio. "Abaixo" refere-se a um elemento localizado mais a montante do que o elemento ao qual é comparado.[0031] As used in this specification and in the appended claims, "upstream" or "down" refers interchangeably to the longitudinal direction substantially opposite the main high fluid flow when the pump assembly is in operation. As an example, but not a limitation, in a vertical downhole ESP assembly, the upstream direction can be opposite the well surface. The "bottom" of an element refers to the side upstream of the element, regardless of whether the element is oriented horizontally, vertically or extends by a radius. "Below" refers to an element located further upstream than the element to which it is compared.

[0032] Como utilizado neste documento, o termo "exterior", "externo" ou "para fora" significa a direção radial do centro do eixo do componente do conjunto da bomba submersa elétrica (ESP) e/ou a abertura de um componente através do qual o eixo se estenderia. Na técnica, o "diâmetro externo" é usado para se referir à circunferência externa ou à superfície externa de um objeto em forma de tubo ou anular, como um rolamento ou anel.[0032] As used in this document, the term "exterior", "exterior" or "out" means the radial direction from the center of the component shaft of the electric submerged pump (ESP) assembly and / or the opening of a component through from which the axis would extend. In the art, the "outer diameter" is used to refer to the outer circumference or outer surface of a tube or annular object, such as a bearing or ring.

[0033] Como utilizado neste documento, o termo "interior", "interno" ou "para dentro" significa a direção radial em direção ao centro do eixo do componente do conjunto de ESP e/ou a abertura de um componente através do qual o eixo se estenderia. Na técnica, o "diâmetro interno" é usado para se referir à circunferência interna ou superfície interna de um objeto em forma de tubo ou anular, como um rolamento ou anel.[0033] As used in this document, the term "interior", "internal" or "inward" means the radial direction towards the center of the component of the ESP assembly and / or the opening of a component through which the axis would extend. In the art, the "inner diameter" is used to refer to the inner circumference or inner surface of a tube or annular object, such as a bearing or ring.

[0034] Como utilizado neste documento, os termos "axial",[0034] As used in this document, the terms "axial",

10 / 18 "axialmente", "longitudinal" e "longitudinalmente" referem-se alternadamente à direção que se estende ao longo do comprimento do eixo do motor de ESP.10/18 "axially", "longitudinal" and "longitudinally" refer alternately to the direction that extends along the length of the ESP motor shaft.

[0035] Para facilitar a descrição, as modalidades ilustrativas descritas neste documento são descritas em termos de um conjunto de bomba submersível elétrica (ESP) operando em um poço de petróleo ou gás de fundo de poço. No entanto, modalidades ilustrativas não são tão limitadas e podem ser igualmente aplicadas a qualquer rolamento de empuxo hidrodinâmico preso em torno de um eixo rotativo e carregando altas cargas axiais (por exemplo, 2.000 libras), onde é desejável impedir o movimento axial do eixo.[0035] To facilitate the description, the illustrative modalities described in this document are described in terms of an electric submersible pump (ESP) set operating in an oil well or downhole gas. However, illustrative modalities are not so limited and can also be applied to any hydrodynamic thrust bearing attached to a rotating shaft and carrying high axial loads (eg 2,000 pounds), where it is desirable to prevent axial movement of the shaft.

[0036] Modalidades ilustrativas podem impedir o movimento axial e a perda de um eixo do motor de ESP. Modalidades ilustrativas podem impedir que um anel de separação, que mantém um conjunto de rolamento de empuxo no lugar no eixo do motor, se expanda radialmente para fora de sua ranhura do eixo e depois deslize axialmente ao longo do eixo do motor. Modalidades ilustrativas podem prender o anel de separação para dentro do executador de empuxo e prender o anel de trava ao executador de empuxo por rosca e/ou anel de pressão, eliminando parafusos problemáticos que tendem a voltar para trás e se desviarem. Modalidades ilustrativas podem impedir que o eixo do motor de ESP se solte e caia do motor.[0036] Illustrative modalities can prevent axial movement and loss of an ESP motor axis. Illustrative modalities can prevent a separation ring, which holds a thrust bearing assembly in place on the motor shaft, from expanding radially out of its shaft groove and then sliding axially along the motor shaft. Illustrative modalities can attach the separating ring into the thrust executor and secure the locking ring to the thrust executor by thread and / or pressure ring, eliminating problematic screws that tend to go back and deviate. Illustrative modalities can prevent the ESP motor shaft from loosening and falling from the motor.

[0037] Modalidades ilustrativas incluem um conjunto de rolamento de empuxo que carrega o empuxo de um motor submersível elétrico. O conjunto de rolamento de empuxo pode incluir um anel de trava preso a um executador de empuxo por uma conexão rosqueada e/ou anel de pressão. O executador de empuxo pode envolver um anel de separação assentado dentro de uma ranhura no eixo do motor de ESP. A conexão rosqueada e/ou o anel de pressão podem capturar o anel de separação radialmente dentro do executador de empuxo e axialmente entre o anel de trava e o executador de empuxo, impedindo o assentamento e/ou o movimento axial do anel de separação. O executador de empuxo pode incluir uma extensão tubular que se estende para[0037] Illustrative modalities include a thrust bearing assembly that carries the thrust of an electric submersible motor. The thrust bearing assembly may include a locking ring attached to a thrust executor by a threaded connection and / or pressure ring. The thrust runner may involve a separating ring seated within a groove on the ESP motor shaft. The threaded connection and / or the pressure ring can capture the separation ring radially within the thrust runner and axially between the locking ring and the thrust runner, preventing seating and / or axial movement of the separating ring. The buoyancy executor may include a tubular extension that extends to

11 / 18 cima a partir de uma base do executador de empuxo, a extensão tubular pode incluir roscas macho ou fêmeas que se acoplam com roscas no anel de trava. A conexão rosqueada pode apertar na direção de rotação do eixo vertical do motor.11/18 upwards from a thrust executor base, the tubular extension may include male or female threads that mate with threads on the locking ring. The threaded connection can tighten in the direction of rotation of the vertical axis of the motor.

[0038] FIG. 1 ilustra um conjunto de ESP incluindo um motor submersível elétrico de modalidades ilustrativas. O conjunto de ESP 100 pode estar no fundo do poço em um poço, como um poço de petróleo ou gás. O conjunto de ESP 100 pode ser vertical e/ou se estender através de um raio. Em algumas modalidades, o conjunto de ESP 100 pode ser disposto horizontalmente dentro do poço de fundo de poço. O conjunto de ESP pode incluir motor elétrico 105. O motor submersível elétrico 105 pode ser um motor bipolar, trifásico de indução por gaiola de esquilo que opera para girar o eixo da bomba ESP 110. A bomba ESP 110 pode ser uma bomba centrífuga de múltiplos estágios com estágios de impulsor e difusor empilhados. A seção de vedação 115 pode proteger o motor elétrico 105 da entrada de fluido de poço e pode equalizar a pressão dentro do motor 105. A entrada 120 pode servir como a entrada de fluido para a bomba ESP 110. A tubulação de produção 125 pode transportar fluido elevado para a superfície do poço. A cabeça do motor ESP 130 pode ser parafusada para vedar a seção 115, com o peso do restante do motor 105, incluindo as seções do eixo e do rotor do motor, penduradas na cabeça 130. Os sensores de fundo de poço 135 também podem se pendurar abaixo da cabeça do motor 130. A cabeça do motor 130 pode incluir um conjunto de rolamento de empuxo para transportar cargas de empuxo e uma conexão de energia que recebe o cabo de energia ESP 140 e/ou uma extensão do condutor do motor. O cabo de energia ESP 140 pode obter energia de uma fonte de energia de superfície dentro do gabinete 145. O gabinete 145 pode também alojar um inversor de frequência variável (VFD) e/ou controlador VFD que opera o motor elétrico 105 fornecendo e/ou variando a voltagem e/ou a corrente de entrada do motor ESP[0038] FIG. 1 illustrates a set of ESP including an electric submersible motor of illustrative modalities. The ESP 100 assembly can be at the bottom of a well in a well, such as an oil or gas well. The ESP 100 assembly can be vertical and / or extend across a radius. In some embodiments, the ESP 100 assembly can be arranged horizontally within the downhole well. The ESP set can include electric motor 105. The electric submersible motor 105 can be a bipolar, three-phase squirrel cage induction motor that operates to rotate the shaft of the ESP 110 pump. The ESP 110 pump can be a multi-centrifugal pump stages with stacked impeller and diffuser stages. The sealing section 115 can protect the electric motor 105 from the well fluid inlet and can equalize the pressure inside the motor 105. Inlet 120 can serve as the fluid inlet for the ESP 110 pump. Production line 125 can transport elevated fluid to the well surface. The ESP 130 cylinder head can be screwed to seal section 115, with the weight of the rest of the engine 105, including the motor shaft and rotor sections, hanging from the cylinder head 130. Downhole sensors 135 can also be hang below the cylinder head 130. The cylinder head 130 may include a thrust bearing assembly for carrying thrust loads and a power connection that receives the ESP 140 power cable and / or an extension from the motor conductor. The ESP 140 power cable can obtain power from a surface power source inside cabinet 145. Cabinet 145 can also house a variable frequency drive (VFD) and / or VFD controller that operates electric motor 105 by supplying and / or varying the voltage and / or the input current of the ESP motor

12 / 1812/18

105.105.

[0039] FIG. 2 ilustra a cabeça do motor 130 com um conjunto de rolamento de empuxo de modalidades ilustrativas. O alojamento 200 da cabeça do motor 130 pode ser parafusado no adaptador flangeado 205 que conecta a cabeça do motor 130 à seção de vedação 115. A cabeça 130 também pode incluir conexão de energia 1100 (mostrada na FIG. 11) para conexão do motor 105 ao cabo de energia 140 e/ou uma extensão do condutor do motor e/ou fonte de energia. O eixo do motor 210 pode se estender central e longitudinalmente através do motor 105 e da cabeça do motor 130, com a maioria do comprimento do eixo do motor 210 se estendendo abaixo da cabeça do motor 130. O eixo do motor 210 pode incluir estrias 610 para conexão com o eixo da seção de vedação 115 acima do eixo do motor 210 e o eixo do motor 210 podem ser oco para permitir que o óleo do motor flua através do eixo do motor 210. O conjunto de rolamento de empuxo 215 pode ser incluído na cabeça do motor 130 e transportar cargas de empuxo, como o peso do eixo do motor 210, as seções do rotor do motor (não mostradas) e os sensores de fundo de poço 135, todos suspensos abaixo da cabeça do motor[0039] FIG. 2 illustrates the cylinder head 130 with a thrust bearing assembly of illustrative embodiments. The housing 200 of the cylinder head 130 can be screwed on the flanged adapter 205 that connects the cylinder head 130 to the sealing section 115. The cylinder head 130 may also include power connection 1100 (shown in FIG. 11) for connection of the motor 105 to power cord 140 and / or an extension of the motor conductor and / or power source. The motor shaft 210 can extend centrally and longitudinally through the motor 105 and the motor head 130, with most of the length of the motor shaft 210 extending below the motor head 130. The motor shaft 210 can include splines 610 for connection to the shaft of the sealing section 115 above the motor shaft 210 and the motor shaft 210 can be hollow to allow the engine oil to flow through the motor shaft 210. Thrust bearing assembly 215 can be included on the cylinder head 130 and carry thrust loads, such as the weight of the engine shaft 210, the rotor sections of the engine (not shown) and the downhole sensors 135, all suspended below the cylinder head

130. O conjunto de rolamento de empuxo 215 pode estar dentro da cabeça do motor 130 e/ou pode se estender parcialmente no adaptador 205. O conjunto de rolamento de empuxo 215 pode incluir um conjunto de rolamento hidrodinâmico que contém, consiste em e/ou inclui rolamento de empuxo não rotativo 220 e executador de empuxo rotativo 225. O rolamento de empuxo 220 pode ser assentado no alojamento 200 da cabeça 130 e/ou preso contra rotação no alojamento 200 da cabeça 130. O pino 330 pode engatar o rolamento de empuxo 220 e o alojamento 200 e pode impedir a rotação do rolamento de empuxo 220. Uma série de almofadas de bronze 230 pode ser dispersa ao redor do rolamento de empuxo 220, entre o rolamento de empuxo 220 e o executador de empuxo 225. O rolamento de empuxo 220 e o executador de empuxo 225 podem ser anulares e o eixo circundante 210. O130. Thrust bearing assembly 215 may be within the cylinder head 130 and / or may partially extend on adapter 205. Thrust bearing assembly 215 may include a hydrodynamic bearing assembly that contains, consists of and / or includes non-rotating thrust bearing 220 and rotary thrust executor 225. Thrust bearing 220 can be seated in housing 200 of head 130 and / or secured against rotation in housing 200 of head 130. Pin 330 can engage the thrust bearing 220 and housing 200 and can prevent rotation of thrust bearing 220. A series of bronze pads 230 can be dispersed around thrust bearing 220, between thrust bearing 220 and thrust executor 225. The thrust bearing thrust 220 and thrust executor 225 can be annular and the surrounding axis 210. The

13 / 18 executador de empuxo 225 pode ser enchavetado e/ou preso ao eixo 210 de modo que o executador de empuxo gire com o eixo 210. O óleo do motor fornecido por uma porta de óleo no eixo oco do motor 210 pode lubrificar o espaço entre o executador de empuxo 225 e o rolamento de empuxo, permitindo que um filme de fluido hidrodinâmico se forme entre o rolamento de empuxo 220 e o executador de empuxo 225.13/18 thrust runner 225 can be keyed and / or attached to shaft 210 so that the thrust runner rotates with shaft 210. Engine oil supplied through an oil port on the hollow shaft of engine 210 can lubricate the space between the thrust runner 225 and the thrust bearing, allowing a film of hydrodynamic fluid to form between the thrust bearing 220 and the thrust runner 225.

[0040] Voltando à FIG. 3, o anel de trava 300 pode ser rosqueado para empurrar o executador de empuxo 225. A FIG. 3 ilustra uma modalidade em que o executador de empuxo 225 tem roscas fêmeas e o anel de trava 300 tem roscas macho. O executador de empuxo 225 pode incluir a base 305 e a extensão tubular 310. A base 305 pode se opor e/ou acoplar ao rolamento de empuxo 220 e/ou ser adjacente às almofadas de bronze 230. A extensão tubular 310 pode se estender para cima acima da base 305, pode ser tubular e/ou um cilindro oco e pode envolver o anel de trava 300. O diâmetro interno da extensão tubular 310 pode incluir roscas de executador 315 e o diâmetro externo do anel de trava 300 pode incluir roscas do anel de trava[0040] Returning to FIG. 3, the locking ring 300 can be threaded to push the thrust executor 225. FIG. 3 illustrates an embodiment in which the thrust executor 225 has female threads and the lock ring 300 has male threads. The thrust executor 225 can include the base 305 and the tubular extension 310. The base 305 can oppose and / or couple with the thrust bearing 220 and / or be adjacent to the bronze pads 230. The tubular extension 310 can extend to above the base 305, it can be tubular and / or a hollow cylinder and it can involve the locking ring 300. The inner diameter of the tubular extension 310 can include tapper threads 315 and the outer diameter of the locking ring 300 can include threads of the lock ring

320. As roscas do executador 315 podem receber as roscas do anel de trava 320 para formar uma conexão rosqueada entre o anel de trava 300 e o executador de empuxo 225. A conexão rosqueada entre as roscas do corredor 315 e as roscas do anel de trava 320 pode incluir linhas finas e/ou 5-7 linhas de engate. Em algumas modalidades, a conexão rosqueada pode ser rosca de contraforte. Como mostrado na FIG. 3, quando engatado com rosca, o anel de trava 300 pode assentar dentro e/ou por dentro do executador de empuxo 225 e/ou extensão tubular 310, acima da base 305 do executador de empuxo 225. O executador de empuxo 225 e/ou o anel de trava podem ser usinados e/ou formados em aço inoxidável de alta resistência. O rolamento radial 325 pode fornecer suporte radial ao eixo do motor 210 abaixo do conjunto de rolamento de empuxo 215.320. The threads of the executor 315 can receive the threads of the lock ring 320 to form a threaded connection between the lock ring 300 and the thrust executor 225. The threaded connection between the threads of the corridor 315 and the threads of the lock ring 320 may include fine lines and / or 5-7 hitch lines. In some embodiments, the threaded connection may be a buttress thread. As shown in FIG. 3, when engaged with a thread, the locking ring 300 can seat inside and / or inside the thrust executor 225 and / or tubular extension 310, above the base 305 of the thrust executor 225. The thrust executor 225 and / or the locking ring can be machined and / or formed from high-strength stainless steel. Radial bearing 325 can provide radial support to motor shaft 210 below thrust bearing assembly 215.

[0041] Voltando à FIG. 4, o anel de separação 400 pode manter o[0041] Returning to FIG. 4, the separation ring 400 can keep the

14 / 18 conjunto de rolamento de empuxo 215 no lugar axialmente no eixo do motor14/18 thrust bearing assembly 215 in place axially on the motor shaft

210. O anel de separação 400 pode ser "separado" e/ou formado de duas ou mais peças que se conectam juntas ao redor do eixo 210 para formar um formato de anel. O anel de separação 400 pode ser semelhante a uma chave, mas se estendendo circunferencialmente em torno do eixo 210, em vez de axialmente ao longo do eixo 210. O anel de separação 400 pode ser assentado dentro da ranhura do anel de separação 600 (mostrada na FIG. 6) ao redor do eixo do motor 210, logo abaixo e/ou adjacente às estrias 610 na parte superior do eixo do motor 210. O executador de empuxo 225 pode ser posicionado de tal modo que a base 305 se estenda ao redor do eixo do motor 210 abaixo do anel de separação 400. A base 305 pode ser enchavetada e/ou presa ao eixo 210 abaixo do anel de separação 400, de modo que o executador de empuxo 225 gire com o eixo. A extensão tubular 310 pode envolver e/ou ser externa do anel de separação 400. A extensão tubular 310 pode servir como uma barreira direta ou indireta à expansão radial do anel de separação 400. Como mostrado na FIG. 4, o anel de trava 300 é rosqueado dentro do executador de empuxo 225 e envolve o anel de separação 400, e a extensão tubular 310 do executador de empuxo 225 envolve o anel de trava 300. O anel de trava 300 pode incluir uma ranhura do anel de trava ou ressalto 405 que se estende sobre e/ou acima da parte superior do anel de separação 400. O anel de trava 300 pode ser ensanduichado acima da base 305 do executador de empuxo 225 e abaixo do ressalto 405 do anel de trava 300. Em algumas modalidades, um ou mais parafusos de fixação 410 podem opcionalmente se estender axialmente através das aberturas 415 (mostradas na FIG. 6) no anel de trava 300 e engatar a base 305 do executador de empuxo 225, que pode ainda prender e/ou impedir o recuo do anel de trava 300.210. The separation ring 400 can be "separated" and / or formed of two or more pieces that connect together around the axis 210 to form a ring shape. Separation ring 400 may resemble a key, but extending circumferentially around axis 210, instead of axially along axis 210. Separation ring 400 can be seated within the groove of separation ring 600 (shown in Figure 6) around the motor shaft 210, just below and / or adjacent to the splines 610 on the top of the motor shaft 210. The thrust executor 225 can be positioned in such a way that the base 305 extends around of the motor shaft 210 below the separation ring 400. The base 305 can be keyed and / or secured to the shaft 210 below the separation ring 400, so that the thrust executor 225 rotates with the axis. Tubular extension 310 can surround and / or be external to separation ring 400. Tubular extension 310 can serve as a direct or indirect barrier to the radial expansion of separation ring 400. As shown in FIG. 4, the lock ring 300 is threaded into the thrust executor 225 and surrounds the separation ring 400, and the tubular extension 310 of the thrust executor 225 surrounds the lock ring 300. The lock ring 300 can include a groove in the locking ring or shoulder 405 extending over and / or above the upper part of the separation ring 400. The locking ring 300 can be sandwiched above the base 305 of the thrust executor 225 and below the shoulder 405 of the locking ring 300 In some embodiments, one or more retaining screws 410 can optionally extend axially through the openings 415 (shown in FIG. 6) in the lock ring 300 and engage the base 305 of the thrust executor 225, which can also secure and / or prevent the lock ring 300 from receding.

[0042] FIG. 5 e a FIG. 6 ilustram três parafusos de ajuste dispersos circunferencialmente em torno do anel de trava rosqueado 300, engatando com o executador de empuxo 225. Como mostrado na FIG. 5, quando[0042] FIG. 5 and FIG. 6 illustrate three adjusting screws scattered circumferentially around the threaded lock ring 300, engaging with the thrust executor 225. As shown in FIG. 5, when

15 / 18 rosqueado ao executador de empuxo 225, a superfície superior do anel de trava 300 pode ser nivelada ou substancialmente empurrada com a superfície superior do executador de empuxo 225 em modalidades em que o anel de trava 300 se enrosca dentro do executador de empuxo 225. A superfície superior do anel de trava 300 também pode incluir orifícios de engate 500. Os orifícios de engate 500 podem ser orifícios ou recessos para permitir que uma ferramenta e/ou operador segure o anel de trava 300 e gire o anel de trava 300 para rosquear o anel de trava 300 ao executador de empuxo 225.15/18 threaded to the thrust executor 225, the upper surface of the locking ring 300 can be leveled or substantially pushed with the upper surface of the thrust executor 225 in modalities in which the locking ring 300 enters inside the thrust executor 225 The upper surface of the lock ring 300 can also include engagement holes 500. Engagement holes 500 can be holes or recesses to allow a tool and / or operator to hold the lock ring 300 and rotate the lock ring 300 to screw the locking ring 300 to the thrust executor 225.

[0043] FIG. 6 ilustra uma vista explodida do conjunto de rolamento de empuxo 215 mostrando a ranhura do anel de separação 600 na qual o anel de separação 400 pode estar assentado. A ranhura do anel de separação 600 pode ser posicionada diretamente abaixo e/ou adjacente às estrias 610 e/ou porção estriada do eixo do motor 210. A base 305 do executador de empuxo 225 pode ser chaveada ao eixo 210 pela chave 605 que se estende longitudinalmente ao longo do eixo do motor 210 abaixo da ranhura do anel de separação 600. A chaveta 1405 (mostrado na FIG. 14) no diâmetro interno da base 305 do executador de empuxo 225 pode coincidir com a chave 605 para permitir que o executador de empuxo 225 e o anel de trava anexado 300 girem com o eixo 210. Como mostrado na FIG. 6, a extensão tubular 310 do executador de empuxo 225 pode formar um recesso e/ou receptáculo para o anel de trava 300 que pode caber dentro da extensão tubular 310 presa por conexão rosqueada entre as roscas do anel trava 320 e as roscas do executador de empuxo 315.[0043] FIG. 6 illustrates an exploded view of the thrust bearing assembly 215 showing the groove of the separation ring 600 in which the separation ring 400 can be seated. The groove of the separation ring 600 can be positioned directly below and / or adjacent to the splines 610 and / or the splined portion of the motor shaft 210. The thrust executor base 305 can be keyed to the shaft 210 by the key 605 extending longitudinally along the axis of the motor 210 below the groove of the separation ring 600. The key 1405 (shown in FIG. 14) in the internal diameter of the base 305 of the thrust executor 225 can match the key 605 to allow the executor to thrust 225 and attached locking ring 300 rotate with shaft 210. As shown in FIG. 6, the tubular extension 310 of the thrust executor 225 can form a recess and / or receptacle for the lock ring 300 that can fit within the tubular extension 310 secured by threaded connection between the threads of the lock ring 320 and the threads of the lock executor. thrust 315.

[0044] FIG. 7-FIG. 10 ilustram uma modalidade do conjunto de rolamento de empuxo 215, onde o executador de empuxo 225 tem roscas macho e o anel de trava 300 tem roscas fêmeas. Como mostrado na FIG. 8 e FIG. 9, o diâmetro externo da extensão tubular 310 do executador de empuxo 225 pode incluir roscas do executador 315 e o diâmetro interno do anel de trava 300 pode incluir roscas do anel de trava 320. O anel de trava 300 pode[0044] FIG. 7-FIG. 10 illustrate an embodiment of the thrust bearing assembly 215, where thrust executor 225 has male threads and locking ring 300 has female threads. As shown in FIG. 8 and FIG. 9, the outer diameter of the tubular extension 310 of the thrust executor 225 can include threads of the executor 315 and the inner diameter of the lock ring 300 can include threads of the lock ring 320. The lock ring 300 can

16 / 18 incluir roscas do anel de trava 315 no diâmetro interno do anel de trava 300 e a superfície superior 505 do anel de trava 300 pode se estender sobre a parte superior do anel de trava 300. A superfície superior 505 pode ser uma placa de cobertura e/ou pode ser anular, circundando o eixo 210 e se estendendo para fora do eixo 210 até pelo menos o diâmetro interno do anel de trava 300, se estendendo do eixo 210 para o diâmetro externo do anel de trava 300 e/ou se estendendo entre o diâmetro interno e externo do anel de trava 300. Quando o anel de trava 300 é rosqueado para acionar o executador de empuxo 225 com roscas internas do anel de trava 320, a superfície superior 505 pode se estender acima da conexão rosqueada e/ou acima da extensão tubular 310. O tampão de drenagem 705 é mostrado na FIG. 7 e pode permitir que o óleo do motor seja drenado da cabeça do motor 130 quando o motor ESP 105 não estiver em uso.16/18 include threads of the lock ring 315 on the inner diameter of the lock ring 300 and the upper surface 505 of the lock ring 300 can extend over the top of the lock ring 300. The upper surface 505 can be a plate cover and / or can be annular, surrounding axis 210 and extending outside axis 210 to at least the inner diameter of the lock ring 300, extending from axis 210 to the outer diameter of the lock ring 300 and / or extending between the inner and outer diameter of the lock ring 300. When the lock ring 300 is threaded to drive thrust executor 225 with internal threads of the lock ring 320, the upper surface 505 may extend above the threaded connection and / or above tubular extension 310. Drain plug 705 is shown in FIG. 7 and can allow engine oil to drain from the engine head 130 when the ESP 105 engine is not in use.

[0045] Voltando à FIG. 9, o anel de separação 400 pode ser posicionado para dentro do executador de empuxo 225 e/ou para dentro da extensão tubular 310. Na FIG. 9, o anel de separação 400 é mostrado diretamente para dentro, entrando em contato e/ou adjacente ao executador de empuxo 225 e/ou extensão tubular 310, de modo que o executador de empuxo 225 e/ou a extensão tubular impeçam a expansão radial do anel de separação[0045] Returning to FIG. 9, the separation ring 400 can be positioned into the thrust executor 225 and / or into the tubular extension 310. In FIG. 9, the separation ring 400 is shown directly inward, contacting and / or adjacent to the thrust executor 225 and / or tubular extension 310, so that the thrust executor 225 and / or the tubular extension prevent radial expansion separation ring

400. O anel de trava 300 se estende para fora da extensão tubular 310 e acima do executador de empuxo 225. A base 305 está posicionada abaixo do anel de separação 400 e pode impedir o movimento descendente do anel de separação400. Lock ring 300 extends out of tubular extension 310 and above thrust executor 225. Base 305 is positioned below separation ring 400 and can prevent downward movement of the separation ring

400. A superfície superior 505 pode servir como uma barreira para o movimento ascendente do anel de separação 400. Um espaço 900 pode se estender axialmente entre o anel de separação 400 e a superfície superior 505. O anel de separação 400 pode ser impedido de deslizar para dentro do espaço 900, uma vez que o executador de empuxo 225 e/ou a extensão tubular 310 podem bloquear o anel de separação 400 de se expandir radialmente para fora da ranhura do anel de separação 600 no eixo 210. No entanto, no caso400. The upper surface 505 can serve as a barrier to the upward movement of the separation ring 400. A space 900 can extend axially between the separation ring 400 and the upper surface 505. The separation ring 400 can be prevented from sliding into the space 900, since the thrust executor 225 and / or the tubular extension 310 can block the separation ring 400 from expanding radially out of the groove of the separation ring 600 on the shaft 210. However, in the case

17 / 18 improvável do anel de separação 400 se deslocar, a superfície superior 505 pode limitar suficientemente o movimento axial do anel de separação 400 para impedir que o eixo 210 caia.17/18 unlikely that the separation ring 400 will move, the upper surface 505 can sufficiently limit the axial movement of the separation ring 400 to prevent the shaft 210 from falling.

[0046] Em algumas modalidades, em vez de ou além do anel de trava 300 anexado ao executador de empuxo 225 por conexão rosqueada, o anel de trava 300 e/ou o anel de separação 400 podem ser mantidos no lugar e/ou presos ao executador de empuxo 225 por um anel de pressão. As FIG. 11- FIG. 14 ilustram o conjunto de rolamento de empuxo 215 utilizando o anel de pressão exemplificativo 1300. Voltando à FIG. 13, o anel de trava 300 pode assentar dentro e/ou para dentro da extensão tubular 310 do executador de empuxo 225. O anel de separação 400 pode ser capturado dentro do anel de trava 300 e no executador de empuxo 225. Na modalidade mostrada na FIG. 13, o anel de trava 300 se estende para fora da porção superior do anel de separação 400 e a base do executador de empuxo 305 se estende diretamente para fora da porção inferior do anel de separação 400. A porção tubular 310 se estende para fora do anel de trava 300 e indiretamente para fora do anel de separação 400. A porção tubular 310 do executador de empuxo pode incluir uma ranhura de anel de pressão 1400 próxima e/ou perto do topo da porção tubular. O anel de pressão 1300 pode ser encaixado e/ou assentado na ranhura do anel de pressão 1400 para prender firmemente, ensanduichar, apertar e/ou segurar o anel de trava 300 na posição dentro do recesso do executador de empuxo 225. O anel de pressão 1300 pode se estender parcialmente na ranhura do anel de pressão 1400 em um lado externo (diâmetro externo) e parcialmente sobre o topo do anel de trava 300 em um lado interno (diâmetro interno), o que pode impedir o movimento ascendente do anel de trava 200 em relação ao executador de empuxo 225. Como mostrado na FIG. 14, o anel de pressão 1300 pode ser um anel de metal semi- flexível com extremidades abertas, como um freio, um grampo c, um anel Seeger ou outro fixador ou anel de retenção semelhante que permita a rotação[0046] In some embodiments, instead of or in addition to the lock ring 300 attached to the thrust executor 225 by threaded connection, the lock ring 300 and / or the separation ring 400 can be held in place and / or secured to the thrust executor 225 by a pressure ring. FIG. 11- FIG. 14 illustrate the thrust bearing assembly 215 using the exemplary snap ring 1300. Returning to FIG. 13, the locking ring 300 can seat within and / or into the tubular extension 310 of the thrust executor 225. The separation ring 400 can be captured within the locking ring 300 and in the thrust executor 225. In the form shown in FIG. 13, the locking ring 300 extends out of the upper portion of the separating ring 400 and the base of the thrust executor 305 extends directly out of the lower portion of the separating ring 400. The tubular portion 310 extends out of the lock ring 300 and indirectly away from separation ring 400. The tubular portion 310 of the buoyancy executor may include a snap ring groove 1400 near and / or near the top of the tubular portion. The pressure ring 1300 can be fitted and / or seated in the groove of the pressure ring 1400 to securely clamp, sandwich, tighten and / or hold the lock ring 300 in position within the recess of the thrust executor 225. The pressure ring 1300 can extend partially in the groove of the pressure ring 1400 on an external side (external diameter) and partially on the top of the lock ring 300 on an internal side (internal diameter), which can prevent the upward movement of the lock ring 200 with respect to the thrust executor 225. As shown in FIG. 14, the pressure ring 1300 can be a semi-flexible metal ring with open ends, such as a brake, a clamp c, a Seeger ring or other fastener or similar retaining ring that allows rotation

18 / 18 do anel de trava 300 enquanto impede o movimento axial. O anel de pressão 1300 pode ser usado em vez das roscas 315, 320 ou além das roscas 315, 320.18/18 of the lock ring 300 while preventing axial movement. Snap ring 1300 can be used instead of threads 315, 320 or in addition to threads 315, 320.

[0047] Um sistema de rolamento de empuxo de motor submersível elétrico foi descrito. Outras modificações e modalidades alternativas de vários aspectos da invenção podem ser evidentes para os versados na técnica tendo em conta esta descrição. Por conseguinte, esta descrição deve ser interpretada como apenas ilustrativa e tem como finalidade ensinar aos versados na técnica o modo geral de realizar a invenção. Deve ser entendido que as modalidades aqui apresentadas e descritas devem ser consideradas como as modalidades presentemente preferidas. Elementos e materiais podem ser substituídos por aqueles ilustrados e descritos aqui, partes e processos podem ser invertidos, e certas características da invenção podem ser utilizadas independentemente, tudo como seria evidente para um versado na técnica depois de ter o benefício desta descrição da invenção. Podem ser feitas alterações nos elementos aqui descritos sem se afastar do âmbito e faixa de equivalentes como descrito nas reivindicações seguintes. Além disso, deve ser entendido que as características aqui descritas independentemente podem, em certas modalidades, ser combinadas.[0047] An electric submersible motor thrust bearing system has been described. Other modifications and alternative modalities of various aspects of the invention may be evident to those skilled in the art in view of this description. Therefore, this description should be interpreted as illustrative only and is intended to teach those skilled in the art the general way of carrying out the invention. It should be understood that the modalities presented and described here must be considered as the presently preferred modalities. Elements and materials can be replaced by those illustrated and described here, parts and processes can be reversed, and certain features of the invention can be used independently, all as would be apparent to one skilled in the art after having the benefit of this description of the invention. Changes can be made to the elements described herein without departing from the scope and range of equivalents as described in the following claims. In addition, it should be understood that the features described herein independently can, in certain embodiments, be combined.

Claims

1. Electric submersible motor thrust bearing system, characterized by the fact that it comprises: a thrust bearing assembly that carries a thrust from an electric submersible motor, the thrust bearing assembly comprising: a separating ring attached around a submersible electric motor shaft into a rotary thrust executor; the rotating thrust executor coupled around an outer diameter of the separating ring and coupled above a non-rotating thrust bearing, the rotating thrust executor serving as a barrier to the radial expansion of the separating ring; a locking ring attached to the thrust executor by a threaded connection, at least a portion of the locking ring above the separating ring and at least a portion of the thrusting executor below the separating ring; and the threaded connection securing the separation ring axially between the locking ring and the thrust executor.

2. Electric submersible thrust bearing system according to claim 1, characterized by the fact that a base of the rotary thrust executor is keyed on the axis below the separation ring, so that the thrust executor rotates with the shaft, the non-rotating thrust bearing attached to a housing of an electric submersible motor head, in which a series of bronze pads extends around the non-rotating thrust bearing between the non-rotating thrust bearing and the thrust executor rotary.

3. Electric submersible thrust bearing system according to claim 1, characterized by the fact that the threaded connection also comprises:

a tubular extension extending upwardly from a base of the rotating thrust executor, the tubular extension having male threads around an outer diameter of the tubular extension; the locking ring with female threads around an inner diameter of the locking ring; and the male and female threads coupled in such a way that the rotation of the shaft tightens the threaded connection.

4. Electric submersible motor thrust bearing system according to claim 3, characterized by the fact that the tubular extension involves the outer diameter of the separation ring and the locking ring surrounds the outer diameter of the tubular extension.

5. Electric submersible motor thrust bearing system according to claim 3, characterized by the fact that the locking ring also comprises an upper surface that extends above the threaded connection and radially between the vertical axis of the motor and the diameter outer of the locking ring, where the upper surface serves as a barrier to upward axial movement of the separation ring, where a space extends between the separation ring and the upper surface.

6. Electric submersible thrust bearing system according to claim 1, characterized by the fact that the threaded connection further comprises: a tubular extension extending upwards from a base of the rotary thrust executor, the extension tubular having female threads around an inner diameter of the tubular extension; the lock ring having male threads around an outer diameter of the lock ring; where the lock ring involves an outer diameter of the separation ring and the tubular extension involves the outer diameter of the lock ring, where the lock ring further comprises a shoulder which sandwiches the separation ring between the shoulder and a base of the rotary thrust executor, in which a portion of the locking ring below the shoulder extends around an outer diameter of the separating ring; and the male and female threads coupled in such a way that the rotation of the shaft tightens the threaded connection.

7. Electric submersible thrust bearing system according to claim 1, characterized by the fact that it also comprises a plurality of adjustment screws that extend axially through the locking ring and engage the thrust executor.

8. Electric submersible motor thrust bearing system, characterized by the fact that it comprises: an electric submersible motor operatively coupled to an electric submersible pump; a submersible electric motor head supporting a rotating motor shaft extending below the head, the head comprising: a thrust bearing assembly comprising a rotary thrust bearing encased in the motor shaft opposite a non-rotating thrust bearing below from the thrust executor, the rotary thrust executor comprising: a base adaptable to a series of pads on the non-rotating thrust bearing; and a tubular extension extending upwardly from the base, the tubular extension comprising a first set of threads; a rotating locking ring secured one in or around the tubular extension, the rotating locking ring comprising a second set of threads coupled to the first set of threads to form a threaded connection; the threaded connection tightens in a direction of rotation of the motor shaft; and a separation ring seated in a groove on the motor shaft into the tubular extension of the rotary thrust executor, the separation ring above the base and below at least a portion of the rotating lock ring.

9. Electric submersible thrust bearing system according to claim 8, characterized by the fact that it also comprises a plurality of adjusting screws that extend axially through the locking ring and engage the thrust executor, in which the locking ring further comprises a shoulder which extends above the separating ring sandwiching the separation ring between the shoulder and the base of the thrust executor, in which the rotating locking ring is attached within the tubular extension and around the axis of the motor, and where the first set of threads are female threads and the second set of threads are male threads, where the lock ring surrounds the separation ring and the tubular extension of the rotary thrust executor involves the lock ring.

10. Electric submersible motor thrust bearing system according to claim 8, characterized by the fact that the tubular extension surrounds the separation ring, the rotating locking ring is attached around the tubular extension and the first set of threads are male threads and the second set of threads are female threads.

11. Electric submersible motor thrust bearing system according to claim 8, characterized by the fact that the locking ring also comprises coupling openings in the upper part of the locking ring, the coupling openings allowing rotational engagement of the threaded connection .

12. Electric submersible motor thrust bearing system according to claim 8, characterized in that the base serves as a barrier to axial movement down the separation ring and the locking ring serves as a barrier to axial movement over the separation ring.

13. Electric submersible thrust bearing system according to claim 8, characterized in that the non-rotating thrust bearing is secured against rotation by a pin that engages in a head housing, in which the thrust executor rotating surrounds the separation ring and serves as a barrier to the radial expansion of the separation ring.

14. Electric submersible motor thrust bearing system, characterized by the fact that it comprises: a thrust bearing assembly that carries a thrust from an electric submersible motor, the thrust bearing assembly comprising: a separating ring attached around a submersible electric motor shaft into a rotary thrust executor; the rotating thrust executor coupled around an outer diameter of the separating ring and coupled above a non-rotating thrust bearing, the rotating thrust executor serving as a barrier for the radial expansion of the separating ring; a locking ring secured within a recess in the thrusting executor, at least a portion of the locking ring above the separating ring and at least a portion of the thrusting executor below the separating ring; and a pressure ring securing the separation ring axially between the locking ring and the thrust executor.

15. Electric submersible thrust bearing system according to claim 14, characterized in that the rotary thrust executor comprises a tubular extension above a base, the tubular extension forming the recess and comprising a groove in the ring pressure, the pressure ring partially seated in the groove of the pressure ring and extending partially above the lock ring where the lock ring surrounds the separation ring and the tubular extension surrounds the lock ring.