BR112021005251B1 - Conjunto de bomba submersível - Google Patents

Abstract

CÂMARA ISOLADA PARA VAZAMENTO DE VEDAÇÃO FACIAL MECÂNICA NO CONJUNTO DE BOMBA DE POÇO SUBMERSÍVEL. A presente invenção se refere a um conjunto de bomba submersível (11) que inclui uma seção de vedação (19) conectada a um motor (17), sendo que a seção de vedação tem um alojamento (25) com um mancal externo (35) em uma extremidade de bomba de alojamento (27) em engate de suporte radial com um eixo de acionamento (33). Um mancal interno (39) também está na extremidade de bomba de alojamento e em engate de suporte radial com o eixo de acionamento. Uma câmara de fluido de barreira (77) na extremidade de bomba de alojamento contém um fluido de barreira (79). Uma vedação de eixo de acionamento primária (41) está situada no interior da câmara de fluido de barreira e veda a câmara de fluido de barreira contra o lubrificante de motor (56). Uma vedação de eixo de acionamento secundária (43) é montada na câmara de fluido de barreira entre a vedação de eixo de acionamento primária e o mancal externo. A vedação de eixo de acionamento secundária veda o fluido de barreira na câmara de fluido de barreira contra o fluido de poço externo da extremidade de bomba de alojamento.

Description

CAMPO DA REVELAÇÃO

[0001] A presente revelação refere-se a conjuntos de bomba elétrica submersíveis para poços e, em particular, a vedações de eixo de acionamento facial mecânico dentro de uma câmara de fluido de barreira isolada para mitigar a contaminação de fluido de poço com lubrificante de motor, e mancais internos e externos para manter o eixo de acionamento reto na área de vedação do eixo de acionamento.

ANTECEDENTES

[0002] Bombas elétricas submersíveis (ESP, "electrical submersible pumps") são comumente usadas em poços de produção de hidrocarboneto. Uma ESP inclui uma bomba acionada por um motor elétrico carregado com um lubrificante de motor. Uma seção de vedação conectada entre o motor e a bomba tem uma vedação de eixo de acionamento para retardar a contaminação do fluido do poço com o lubrificante de motor. A vedação de eixo é normalmente uma vedação facial mecânica. A seção de vedação também tem, tipicamente, um equalizador de pressão que reduz um diferencial de pressão entre o lubrificante de motor e o fluido de poço externo. Os mancais radiais nas extremidades superior e inferior da seção de vedação fornecem suporte radial para o eixo de acionamento.

[0003] Essas seções de vedação funcionam de modo satisfatório. Entretanto, uma pequena quantidade de fluido de poço tende a vazar além da vedação do eixo de acionamento, contaminando o lubrificante de motor. O fluido de poço no interior do motor pode ser muito prejudicial.

SUMÁRIO

[0004] Um conjunto de bomba submersível tem um motor para acionar uma bomba do conjunto de bomba. O motor contém um lubrificante de motor dielétrico. Uma seção de vedação se conecta de modo operacional ao motor. A seção de vedação tem um alojamento que tem uma extremidade de motor do alojamento, uma extremidade de bomba de alojamento e um eixo geométrico longitudinal. Um eixo de acionamento coaxial no alojamento é acionado pelo motor. Uma câmara equalizadora de lubrificante de motor está em um espaço anular ao redor do eixo de acionamento axialmente entre a extremidade de bomba de alojamento e a extremidade de motor de alojamento. Um equalizador de lubrificante de motor na câmara equalizadora de lubrificante de motor reduz um diferencial de pressão entre o fluido do poço admitido na câmara equalizadora de lubrificante de motor e o lubrificante de motor no motor. Um mancal externo na extremidade de bomba de alojamento está em engate de suporte radial com o eixo de acionamento. Um mancal interno na extremidade de bomba de alojamento está axialmente separado do mancal externo e em engate de suporte radial com o eixo de acionamento. Uma vedação de eixo de acionamento primária na extremidade de bomba de alojamento está em engate vedante com o eixo de acionamento, sendo que a vedação de eixo de acionamento primária está axialmente entre o mancal externo e o mancal interno.

[0005] Uma passagem de comunicação de lubrificante de motor se estende a partir do motor através da extremidade de motor de alojamento, a câmara equalizadora de lubrificante de motor, para dentro da extremidade de bomba de alojamento, através do mancal interno e para um lado de lubrificante de motor da vedação de eixo de acionamento primária.

[0006] Em uma modalidade, o mancal externo é montado rigidamente na extremidade de bomba de alojamento. Nessa modalidade, o mancal interno é montado na extremidade de bomba de alojamento para um movimento radial compatível limitado em relação à extremidade de bomba de alojamento.

[0007] Mais especificamente, a extremidade de bomba de alojamento tem um receptáculo externo e um receptáculo interno em uma passagem de eixo de acionamento que se estende através da extremidade de bomba de alojamento. O mancal externo compreende um coxim externo montado rigidamente dentro do receptáculo externo para não rotação dentro do receptáculo externo. O mancal interno compreende um coxim interno em engate não giratório com o receptáculo interno. Um membro resiliente entre uma parte externa circunferencial do coxim interno e uma parte interna circunferencial do receptáculo interno permite movimento radial limitado do coxim interno dentro do receptáculo interno.

[0008] O membro resiliente pode ser um membro elastomérico anular deformado entre uma parte externa circunferencial do coxim interno e o receptáculo interno. O membro elastomérico permite um movimento radial limitado do coxim interno no interior do receptáculo interno.

[0009] Na modalidade mostrada, uma câmara de fluido de barreira contendo um fluido de barreira está na extremidade de bomba de alojamento. O eixo de acionamento se estende através da câmara de fluido de barreira. A vedação do eixo de acionamento primária está situada no interior da câmara de fluido de barreira e veda o fluido de barreira na câmara de fluido de barreira contra o lubrificante de motor. Uma vedação de eixo de acionamento secundária é montada na câmara de fluido de barreira entre a vedação de eixo de acionamento primária e o mancal externo. A vedação de eixo de acionamento secundária veda o fluido de barreira na câmara de fluido de barreira contra o fluido de poço externo da extremidade de bomba de alojamento. Um equalizador de fluido de barreira tem um lado em contato com o fluido de barreira na câmara de fluido de barreira para reduzir um diferencial de pressão entre o fluido de barreira e o fluido de poço na parte externa da extremidade de bomba de alojamento. O fluido de barreira pode ter uma gravidade específica mais alta que o lubrificante de motor.

[0010] As vedações de eixo de acionamento primária e secundária podem ser vedações faciais mecânicas que são invertidas uma em relação à outra.

[0011] O equalizador de fluido de barreira pode ser um fole com um coeficiente de mola e configuração para aplicar uma pressão positiva à câmara de fluido de barreira que é maior do que a pressão de fluido de poço na parte externa da extremidade de bomba de alojamento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0012] A Figura 1 é uma vista lateral de um conjunto de bomba elétrica submersível (ESP - electrical submersible pump) que tem uma seção de vedação, de acordo com esta revelação.

[0013] A Figura 2 é uma vista em corte axial da seção de vedação da Figura 1.

[0014] A Figura 3 é uma vista em corte de uma porção superior da seção de vedação da Figura 2.

[0015] Embora a revelação será descrita em conexão com as modalidades preferenciais, será entendido que ela não pretende limitar a revelação a essas modalidades. Pelo contrário, a intenção é cobrir todas as alternativas, modificações, e equivalentes, conforme eles podem ser incluídos dentro do escopo das reivindicações.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0016] O método e o sistema da presente revelação serão agora descritos mais completamente a seguir com referência aos desenhos em anexo nos quais as modalidades são mostradas. O método e o sistema da presente revelação podem estar em muitas formas diferentes e não devem ser interpretados como limitados às modalidades ilustradas aqui apresentadas; ao invés disso, essas modalidades são fornecidas de modo que essa revelação será detalhada e completa, e irá representar totalmente o seu escopo às pessoas versadas na técnica. Números similares se referem a elementos similares por todo o relatório descritivo. Em uma modalidade, o uso do termo "cerca de" inclui +/- 5% da magnitude citada. Em uma modalidade, o uso do termo "substancialmente" inclui +/- 5% da magnitude citada.

[0017] Deve ser adicionalmente entendido que o escopo da presente revelação não se limita aos detalhes exatos de construção, operação, materiais exatos, ou às modalidades mostradas e descritas, uma vez que as modificações e equivalentes serão aparentes a uma pessoa versada na técnica. Nos desenhos e especificação, foram reveladas modalidades ilustrativas e, embora termos específicos sejam usados, eles são usados em um sentido genérico e descritivo apenas e não para propósitos de limitação.

[0018] A Figura 1 ilustra uma bomba elétrica submersível (ESP) 11 de poço de um tipo comumente usado para elevar fluidos de produção de hidrocarboneto provenientes de poços até a superfície. A bomba elétrica submersível (ESP) 11 tem uma bomba centrífuga 13 com portas de admissão 15 para sugar o fluido do poço. A bomba 13 poderia ser composta de várias bombas similares presas juntas em conjunto por prendedores ou cavilhas rosqueadas, com as portas de admissão 15 na bomba mais baixa. As portas de admissão 15 também poderiam estar em um módulo separado conectado à bomba 13. Adicionalmente, se um separador de gás giratório fosse empregado abaixo da bomba 13, as portas de admissão 15 estariam no separador de gás.

[0019] Um motor elétrico 17 é operacionalmente montado à bomba e aciona a bomba 13. O motor 17 contém um lubrificante de motor dielétrico para lubrificar os mancais do motor. Um equalizador de pressão ou seção de vedação 19 se comunica com o lubrificante no motor 17 e com o fluido do poço para reduzir um diferencial de pressão entre o lubrificante no motor 17 e o fluido de poço exterior. No presente exemplo, a porção equalizadora de pressão da seção de vedação 19 se situa entre o motor 17 e as portas de admissão da bomba 15. Alternativamente, a porção de equalizador de pressão da seção de vedação 19 pode estar situada abaixo do motor 17 e outras porções da seção de vedação 19 podem estar acima do motor 17. Os termos "para cima", "para baixo", "acima", "abaixo" e similares são usados apenas para conveniência, pois a ESP 11 pode ser operada em outras orientações, como horizontal.

[0020] Uma coluna do tubo de produção 21 suspensa no interior do tubo de revestimento 23 suporta a ESP 11. Neste exemplo, a bomba 13 descarrega para dentro do tubo de produção 21. Alternativamente, um tubo flexível em espiral poderia suportar a ESP 11, em cujo caso, a bomba 13 seria descarregada para dentro do anel ao redor do tubo flexível em espiral. O motor 17 nesse caso estaria situado acima da bomba 13. O cabo de alimentação do motor 17 estaria dentro do tubo flexível em espiral em vez de ao lado do tubo de produção 21.

[0021] Com referência à Figura 2, a seção de vedação 19 tem um alojamento tubular 25 que inclui uma cabeça ou extremidade de bomba 27 e uma base ou extremidade de motor 29, cada uma presa por roscas à porção tubular do alojamento 25. Quando conectada à ESP 11 (Figura 1), a extremidade de bomba de alojamento 27 estará mais próxima da bomba 13 do que do motor 17, e pode ser diretamente conectada à extremidade da bomba 13 dotada de portas de admissão 15. De modo similar, a extremidade de motor de alojamento 29 estará mais próxima do motor 17 do que da bomba 13, e poderá ser conectada diretamente ao motor 17. Alternativamente, a extremidade de motor de alojamento 29 poderia ser conectada a outra seção de vedação em conjunto ou a outras porções equalizadoras de pressão da seção de vedação 19. Neste exemplo, a extremidade de bomba de alojamento 27 compreende uma porção superior 27a e uma porção inferior 27b, presas uma à outra por roscas.

[0022] O alojamento 25 tem um eixo geométrico longitudinal 31 que se estende concentricamente através da extremidade de bomba de alojamento 27 e da extremidade de motor de alojamento 29. Um eixo de acionamento 33 com extremidades estriadas é girado pelo motor 17 (Figura 1) e se estende ao longo do eixo geométrico 31 através das passagens de eixo de acionamento 34 na extremidade de bomba de alojamento 27 e na extremidade de motor de alojamento 29. Um mancal externo 35 suporta radialmente o eixo de acionamento 33 na extremidade superior da extremidade de bomba de alojamento 27. Um mancal de extremidade de motor 37 suporta radialmente o eixo de acionamento 33 na extremidade inferior da extremidade de motor de alojamento 29. Nesta modalidade, um mancal interno 39 na extremidade de bomba 27 abaixo do mancal externo 35 também fornece suporte radial para o eixo de acionamento 33.

[0023] Além disso, nesta modalidade, uma vedação de eixo de acionamento primária 41 e uma vedação de eixo de acionamento secundária 43 vedam ao redor do eixo de acionamento 33 dentro da extremidade de bomba de alojamento 27. Tanto a vedação de eixo de acionamento primária 41 quanto a vedação de eixo de acionamento secundária 43 estão localizadas axialmente entre o mancal externo 35 e o mancal interno 39 nesta modalidade.

[0024] O alojamento 25 tem uma câmara equalizadora de lubrificante de motor 45 situada entre a extremidade de bomba de alojamento 27 e a extremidade de motor de alojamento 29. Uma porta de fluido de poço 47 admite o fluido de poço na câmara equalizadora de lubrificante de motor 45. A câmara equalizadora de lubrificante de motor 45 tem um equalizador, que neste exemplo compreende uma bolsa ou recipiente flexível 49. Alternativamente, foles ou tubos de labirinto e outras disposições de labirinto podem servir como equalizadores. A extremidade inferior da bolsa 49 veda a extremidade de motor de alojamento 29, e a extremidade superior da bolsa 49 está em uma disposição vedante com a extremidade de bomba de alojamento 27.

[0025] Um tubo-guia 51 se estende coaxialmente através da bolsa 49 ao redor do eixo de acionamento 33. O tubo-guia 51 tem uma extremidade inferior vedada à extremidade de motor de alojamento 29 ao redor da passagem de eixo de acionamento 34. O tubo-guia 51 tem uma extremidade superior vedada à extremidade de bomba de alojamento 27 ao redor da porção da passagem de eixo 34 na extremidade de bomba de alojamento 27. O tubo-guia 51 tem um diâmetro interno maior que um diâmetro externo de eixo de acionamento 33, criando um anel de eixo de acionamento 53 entre o eixo de acionamento 33 e o tubo-guia 51. Nesse exemplo, uma ou mais portas do tubo-guia 55 se estendem através da parede lateral do tubo- guia 51 em proximidade à extremidade de bomba de alojamento 27.

[0026] O lubrificante de motor 56 no motor 17 (Figura 1) é livre para fluir ao longo de uma trajetória de comunicação para a parte interna da bolsa 49. A trajetória de comunicação passa através do mancal de extremidade de alojamento 37, do anel de eixo de acionamento 53 e das portas de tubo-guia 55. A trajetória de comunicação permite, também, que o lubrificante de motor 56 passe através do mancal interno 39 até a vedação de eixo de acionamento primária 41. A bolsa 49 equalizará substancialmente a pressão do lubrificante de motor 49 no motor 17 com a pressão hidrostática de fluido de poço.

[0027] Com referência à Figura 3, que ilustra mais claramente a porção superior da seção de vedação 19, orifícios de cavilha rosqueada 57 podem ser formados na porção superior 27a da extremidade de bomba de alojamento 27 para conectar a seção de vedação 19 a outro módulo, como a bomba 13 (Figura 1). Alternativamente, a conexão poderia ser feita por um colar rosqueado giratório.

[0028] A passagem de eixo de acionamento 34 tem um receptáculo de mancal externo 59 formado na extremidade superior da porção de extremidade de bomba de alojamento 27a. Nesta modalidade, o mancal externo 35 compreende um coxim que se encaixa rigidamente, como por um encaixe por pressão ou por interferência, dentro do receptáculo de mancal externo 59. O mancal externo 35 pode ser formado de um material rígido resistente ao desgaste, como carbeto de tungstênio. O eixo de acionamento 33 tem uma luva de mancal externo 61 presa para rotação ao mesmo, como por uma disposição de chaveta e fenda. A luva de mancal externo 61 está em engate deslizante giratório com o diâmetro interno do mancal externo 35. A luva de mancal externo 61 pode também ser formada a partir de um material rígido resistente ao desgaste.

[0029] De modo similar, a passagem de eixo de acionamento 34 tem um receptáculo de mancal interno 63 formado na extremidade inferior da porção de extremidade de bomba de alojamento 27 b. Nesta modalidade, o mancal interno 39 compreende um coxim que se ajusta com complacência radial no receptáculo de mancal interno 63. Ou seja, o mancal interno 39 pode se mover radialmente por uma quantidade limitada em relação ao receptáculo de mancal interno 63. Uma luva de mancal interno 65, presa ao eixo de acionamento 33 para rotação com o mesmo, gira de maneira deslizante dentro do mancal interno 39. O mancal interno 39 e a luva de mancal interno 65 também podem ser formados de um material rígido como carbeto de tungstênio. O diâmetro externo do mancal interno 39 é selecionado para ser menor que o diâmetro interno do receptáculo interno 39 para acomodar este movimento radial maleável. Um ou mais membros resilientes 67 estão situados entre o diâmetro externo do mancal interno 39 e o diâmetro interno do receptáculo de mancal interno 63. Neste exemplo, os membros resilientes 67 compreendem dois anéis elastoméricos que circundam o mancal interno 39. Os membros resilientes 67 também poderiam vedar, mas não precisam fazê-lo.

[0030] Nesta modalidade, as vedações de eixo de acionamento primária e secundária 41, 43 são vedações faciais mecânicas que podem ser convencionais e idênticas entre si. Cada vedação de eixo de acionamento 41, 43 tem uma base não giratória 69, que é um disco plano circular montado para não rotação em uma porção da passagem de eixo de acionamento 34. Cada vedação de eixo de acionamento 41, 43 tem um retentor 71 rigidamente fixado ao eixo de acionamento 33 para rotação com o mesmo. Um diafragma ou membrana 73, que pode ser um fole metálico, une um jito 75 ao retentor 71. O diafragma 73 é resiliente e impulsiona o jito 75 contra a base 69 em um encaixe deslizante e vedante.

[0031] Além disso, nessa modalidade, as vedações de eixo de acionamento 41, 43 são invertidas uma em relação à outra. Ou seja, a base 69 da vedação de eixo de acionamento secundária 43 é presa em um furo escareado na passagem 34 a uma curta distância abaixo do mancal externo 35. A base 69 da vedação de eixo de acionamento secundária 43 está, dessa forma, acima do retentor 71 da vedação de eixo de acionamento secundária 43. A base 69 da vedação de eixo de acionamento primária 41 é presa em um furo escareado na passagem 34 a uma curta distância acima do mancal interno 39. A base 69 da vedação de eixo de acionamento primária 41 está, portanto, abaixo do retentor 71 da vedação de eixo de acionamento primária 41. Os retentores 71 das vedações de eixo de acionamento 41, 43 têm um espaçamento estreito entre si, mas não precisam se tocar.

[0032] Nesta modalidade, parte da passagem de eixo de acionamento 34 dentro da extremidade de bomba de alojamento 27 compreende uma câmara de fluido de barreira 77. Ambas as vedações de eixo de acionamento primária e secundária 41, 43 estão localizadas dentro da câmara de fluido de barreira 77. A câmara de fluido de barreira 77 é formada neste exemplo pelo engate por acoplamento da porção superior de extremidade de bomba de alojamento 27a com a porção inferior de extremidade de bomba de alojamento 27 b. A câmara de fluido de barreira 77 poderia, alternativamente, ser formada de outras maneiras, como mediante fabricação aditiva ou impressão tridimensional da extremidade de bomba de alojamento 27, em vez de ter porções superior e inferior separadas 27 a, 27 b.

[0033] Um fluido de bloqueio ou barreira 79 será introduzido na câmara de fluido de barreira 77 antes da instalação da ESP 11. O fluido de barreira 79 poderia ser igual ao lubrificante de motor 56, mas nesta modalidade o fluido de barreira 79 é um líquido dielétrico diferente, um que tenha uma gravidade específica maior que a do fluido de poço ou lubrificante de motor 56. A densidade e peso maior do que o fluido do poço, mais a imiscibilidade relativa, fazem com que o fluido do poço tenda a flutuar no topo do fluido de barreira 79. Um tipo adequado de fluido de barreira 79 é um óleo de perfluoropoliéter (PFPE). O PFPE tem uma gravidade específica de 1,94. Nesta modalidade, são preferenciais os fluidos de barreira 79 que têm uma gravidade específica de pelo menos 1,2. O lubrificante de motor 56 tem, tipicamente, uma gravidade específica de cerca de 0,84 a 0,86. As gravidades específicas de fluidos de poço estão na faixa de 0,78 (50 graus API) a 1, 00 (10 graus API). A gravidade específica mais baixa é para óleo bruto leve, e a gravidade específica mais alta é para água ou óleo bruto extrapesado.

[0034] O engate deslizante do jito 75 contra a base 69 da vedação de eixo de acionamento secundária 43 veda contra a entrada de fluido de poço na câmara de fluido de barreira 77. Entretanto, pode ocorrer algum vazamento de fluido do poço além da vedação de eixo de acionamento secundária 43, contaminando a pureza do fluido de barreira 79. O engate deslizante do jito 75 contra a base 69 da vedação de eixo de acionamento primária 41 veda contra a entrada de fluido de barreira 79 em contato com o lubrificante de motor 56 na passagem do eixo de acionamento 34, fornecendo uma segunda barreira à contaminação de fluido de poço com o lubrificante de motor 56.

[0035] A vedação de eixo de acionamento primária 41 define uma extremidade de motor ou inferior da câmara de fluido de barreira 77, e a vedação de eixo de acionamento secundária 43 define uma extremidade de bomba ou superior da câmara de fluido de barreira 77. As partes externas dos diafragmas 73 de ambas as vedações de eixo de acionamento 41, 43 ficam imersas no fluido de barreira 79 nesta modalidade. A parte interna do diafragma 73 da vedação de eixo de acionamento secundária 43 é preenchida com fluido de poço. A parte interna do diafragma 73 da vedação de eixo de acionamento primária 43 é preenchida com lubrificante de motor 56.

[0036] A câmara de fluido de barreira 77 inclui uma câmara de fole de fluido de barreira 81. Nesse exemplo, a câmara de fole de fluido de barreira 81 é deslocada do eixo geométrico 31 e está em comunicação com a câmara de fluido de barreira 77 por uma passagem de fluido de barreira 83. A passagem de fluido de barreira 83 pode compreender um vão entre um lado inferior da porção superior de extremidade de bomba 27a e um lado superior da porção inferior de extremidade de bomba 27 b.

[0037] Um pequeno fole resiliente 85 se move entre as posições contraída e estendida dentro da câmara de fole de fluido de barreira 81. Nesta modalidade, uma porta 87 leva ao interior do fole 85 a partir da porção da câmara equalizadora de lubrificante de motor 45 contendo fluido de poço. O fole 85 pode ser um tubo metálico flexível com lados corrugados e uma extremidade superior fechada.

[0038] Nesta modalidade, o fole 85 está em um estado parcial ou totalmente comprimido quando a ESP 11 é instalada no poço. O coeficiente de mola do fole 85 é selecionado para causar uma pressão positiva na câmara de fole de fluido de barreira 81 e na câmara de fluido de barreira 77. A pressão positiva, que pode ser de até 10 psi, faz com que a câmara de fluido de barreira 77 tenha uma pressão ligeiramente mais alta que a pressão de fluido de poço externa à seção de vedação 19. A pressão positiva também será ligeiramente maior que a pressão do lubrificante de motor 56 na bolsa 49. A pressão positiva na câmara de fluido de barreira 77 minimiza a intrusão de fluido de poço na câmara de fluido de barreira 77 devido ao vazamento além da vedação secundária 43. A baixa pressão positiva também minimiza o vazamento de fluido de barreira 79 para fora da câmara de fluido de barreira 77 além das vedações primária e secundária 41, 43.

[0039] Alternativamente, é possível selecionar um coeficiente de mola para o fole 85 que faz com que o fole 85 esteja em uma posição estendida quando a ESP 11 é abaixada para dentro do poço, em vez de contraída. Essa disposição criaria uma pressão ligeiramente negativa na câmara de fluido de barreira 77, menor que a pressão hidrostática do fluido de poço na parte externa. Uma pressão ligeiramente negativa na câmara de fluido de barreira 77 quando a ESP 11 é primeiro abaixada para dentro do poço estenderia possivelmente a faixa de operação de pressões e temperaturas nas quais a câmara de fluido de barreira 77 poderia operar.

[0040] Como uma alternativa à parte interna do fole 85 ser preenchida com fluido de poço, a porta a partir da porção da passagem do eixo 34 contendo o mancal interno 39 poderia fornecer o lubrificante de motor 56 para a parte interna do fole 87. Em caso afirmativo, durante a operação, conforme o motor 17 aquece o lubrificante de motor 56, a expansão do lubrificante de motor 56 pode criar uma leve tensão para manter a câmara de fluido de barreira 77 a uma pressão ligeiramente mais alta do que o fluido de poço no furo do poço. Essa pressão ligeiramente mais alta durante a operação tende a evitar que o fluido do poço vaze para dentro além da vedação secundária 43 para dentro da câmara de fluido de barreira 77. Nessa alternativa, o fole 85 provavelmente não estaria disposto para criar uma pressão positiva na câmara de fluido de barreira 77.

[0041] Uma válvula de retenção 89, que pode ser convencional, está situada em uma passagem de válvula de retenção 91 que leva da passagem de eixo de acionamento 34, entre a vedação do eixo de acionamento primária 41 e o mancal interno 39. A passagem de válvula de retenção 91 tem uma saída na câmara equalizadora de lubrificante de motor 45. Após a aplicação da ESP 11, o motor em funcionamento 17 faz com que o lubrificante de motor 56 se aqueça e se expanda. A expansão força o excesso de lubrificante de motor 56 na bolsa 49 para fora da válvula de verificação 89 e para dentro da câmara equalizadora de lubrificante 45, que está aberta para o fluido de poço.

[0042] Durante a operação, os mancais externo e interno 35, 39 fornecem suporte para o eixo de acionamento 33 manter a retidão do eixo de acionamento 33 quando vedado pelas vedações de eixo de acionamento primária e secundária 41, 43. A complacência radial do mancal interno 39 acomoda leves variâncias na retidão dessa porção do eixo de acionamento 33. O mancal externo 35 ficará imerso no fluido de poço, e o mancal interno 39 ficará imerso no lubrificante de motor 56. A vedação de eixo de acionamento secundária 43 veda contra a entrada de fluido de poço na câmara de fluido de barreira 77. A vedação de eixo de acionamento primária 41 veda contra a entrada do fluido de barreira 79 no lubrificante de motor 56. A câmara de fluido de barreira isolada 77 conterá substancialmente qualquer vazamento de fluido de poço além da vedação de eixo de acionamento secundária 43.

[0043] Na modalidade descrita, a alta gravidade específica do fluido de barreira 79 faz com que o fluido do poço que possa vazar para a câmara de fluido de barreira 77 seja atraído até o topo da câmara de fluido de barreira 77, reduzindo ainda mais a chance de o fluido de poço entrar em contato com o lubrificante de motor 56. Devido à gravidade específica mais baixa do lubrificante de motor 56, qualquer fluido de poço que consiga entrar na bolsa 49 tende a se acomodar na porção inferior da bolsa 49. O fluido de poço acumulado na porção inferior da bolsa 49 teria que migrar para cima para a porta 55 do anel 53 a fim de alcançar o motor 17. O peso mais leve do lubrificante de motor 56 reduz as chances de migração para cima do fluido do poço. Na modalidade descrita, a pressão positiva aplicada pelo equalizador de fluido de barreira 85 à câmara de fluido de barreira 77 reduz adicionalmente as chances de que o fluido do poço vaze além da vedação secundária 73 para dentro da câmara de fluido de barreira 79.

[0044] A presente revelação aqui descrita, portanto, é bem adaptada para executar os objetivos e atingir os fins e vantagens mencionados, bem como outros que lhes são inerentes. Embora apenas algumas modalidades da revelação tenham sido fornecidas com o propósito de revelação, existem várias alterações nos detalhes dos procedimentos para se alcançar os resultados desejados. Essas e outras modificações similares serão prontamente sugeridas aos versados na técnica, e são destinadas a serem abrangidas dentro do escopo das reivindicações em anexo.

Claims (14)

1. Conjunto de bomba submersível (11), caracterizado pelo fato de que compreende: um motor (17) para acionar uma bomba (13) do conjunto de bomba, sendo que o motor contém um lubrificante de motor dielétrico (56); uma seção de vedação (19) conectada de modo operacional ao motor, a seção de vedação compreendendo: um alojamento (25) que tem uma extremidade de motor de alojamento (29), uma extremidade de bomba de alojamento (27) e um eixo geométrico longitudinal (31); um eixo de acionamento coaxial (33) no alojamento que é acionado pelo motor; uma câmara de lubrificante de motor (45) axialmente entre a extremidade de bomba de alojamento e a extremidade de motor de alojamento; um equalizador de lubrificante de motor (49) na câmara equalizadora de lubrificante de motor para reduzir um diferencial de pressão entre o fluido do poço admitido na câmara equalizadora de lubrificante de motor e o lubrificante de motor no motor; sendo que: um mancal externo (35) na extremidade de bomba de alojamento em engate de suporte radial com o eixo de acionamento; um mancal interno (39) na extremidade de bomba de alojamento, axialmente separado do mancal externo, e em engate de suporte radial com o eixo de acionamento; uma vedação de eixo de acionamento primária (41) na extremidade de bomba de alojamento em engate de vedação com o eixo de acionamento, a vedação de eixo de acionamento primária estando axialmente entre o mancal externo e o mancal interno; e um receptáculo externo (59) na extremidade de bomba de alojamento e um receptáculo interno (63) na extremidade de bomba de alojamento; sendo que o mancal externo compreende um coxim externo montado rigidamente dentro do receptáculo externo para não rotação dentro do receptáculo externo; o mancal interno compreende um coxim interno em engate não giratório com o receptáculo interno; e sendo que o conjunto compreende adicionalmente: um membro resiliente (67) entre uma parte externa circunferencial do coxim interno e o receptáculo interno, sendo que o membro resiliente permite um movimento radial limitado do coxim interno dentro do receptáculo interno.

2. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: uma passagem de comunicação de lubrificante de motor (53) que se estende a partir do motor através da extremidade de motor de alojamento, a câmara equalizadora de lubrificante de motor, para dentro da extremidade de bomba de alojamento, através do mancal interno e para um lado de lubrificante de motor da vedação de eixo de acionamento primária.

3. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o mancal externo é montado rigidamente na extremidade de bomba de alojamento; e o mancal interno é montado na extremidade de bomba de alojamento para um movimento radial compatível limitado em relação à extremidade de bomba de alojamento.

4. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: uma câmara de fluido de barreira (77) na extremidade de bomba de alojamento, sendo que o eixo de acionamento se estende através da câmara de fluido de barreira, sendo que a câmara de fluido de barreira contém um fluido de barreira (79); sendo que a vedação de eixo de acionamento primária está situada no interior da câmara de fluido de barreira e veda o fluido de barreira na câmara de fluido de barreira contra o lubrificante de motor; e uma vedação de eixo de acionamento secundária (43) montada na câmara de fluido de barreira entre a vedação de eixo de acionamento primária e o mancal externo, sendo que a vedação de eixo de acionamento secundária veda o fluido de barreira na câmara de fluido de barreira contra o fluido de poço externo da extremidade de bomba de alojamento.

5. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: uma câmara de fluido de barreira na extremidade de bomba de alojamento, sendo que o eixo de acionamento se estende através da câmara de fluido de barreira, sendo que a câmara de fluido de barreira contém um fluido de barreira; sendo que a vedação de eixo de acionamento primária está situada no interior da câmara de fluido de barreira e veda o fluido de barreira na câmara de fluido de barreira contra o lubrificante de motor; uma vedação de eixo de acionamento secundária montada na câmara de fluido de barreira entre a vedação de eixo de acionamento primária e o mancal externo, sendo que a vedação de eixo de acionamento secundária veda o fluido de barreira na câmara de fluido de barreira contra o fluido de poço externo da extremidade de bomba de alojamento; e sendo que o fluido de barreira tem uma gravidade específica mais alta que o lubrificante de motor.

6. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: uma câmara de fluido de barreira na extremidade de bomba de alojamento, sendo que a câmara de fluido de barreira contém um fluido de barreira, sendo que a vedação de eixo de acionamento primária está no interior da câmara de fluido de barreira e define uma extremidade de motor da câmara de fluido de barreira, sendo que a extremidade de motor da câmara de fluido de barreira está no interior da extremidade de bomba de alojamento; uma vedação de eixo de acionamento secundária montada na câmara de fluido de barreira entre a vedação de eixo de acionamento primária e o mancal externo, sendo que a vedação de eixo de acionamento secundária veda o fluido de barreira na câmara de fluido de barreira contra o fluido do poço na parte externa da extremidade de bomba de alojamento e define uma extremidade de bomba da câmara de fluido de barreira; e um equalizador de fluido de barreira (85) que tem um lado em contato com o fluido de barreira na câmara de fluido de barreira para reduzir um diferencial de pressão entre o fluido de barreira e o fluido de poço na parte externa da extremidade de bomba de alojamento.

7. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: uma câmara de fluido de barreira na extremidade de bomba de alojamento, sendo que a câmara de fluido de barreira contém um fluido de barreira, sendo que a vedação de eixo de acionamento primária está no interior da câmara de fluido de barreira e define uma extremidade de motor da câmara de fluido de barreira, sendo que a extremidade de motor da câmara de fluido de barreira está no interior da extremidade de bomba de alojamento; uma vedação de eixo de acionamento secundária montada na câmara de fluido de barreira entre a vedação de eixo de acionamento primária e o mancal externo, sendo que a vedação de eixo de acionamento secundária veda o fluido de barreira na câmara de fluido de barreira contra o fluido do poço na parte externa da extremidade de bomba de alojamento e define uma extremidade de bomba da câmara de fluido de barreira; um equalizador de fluido de barreira que tem um lado em contato com o fluido de barreira na câmara de fluido de barreira e um lado oposto para contato com o fluido de poço para reduzir um diferencial de pressão entre o fluido de barreira e o fluido de poço na parte externa da extremidade de bomba de alojamento; e sendo que cada uma das vedações de eixo de acionamento primária e secundária compreende vedações faciais mecânicas que são invertidas uma em relação à outra.

8. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: uma câmara de fluido de barreira na extremidade de bomba de alojamento, sendo que a câmara de fluido de barreira contém um fluido de barreira, sendo que a vedação de eixo de acionamento primária está no interior da câmara de fluido de barreira e define uma extremidade de motor da câmara de fluido de barreira, sendo que a extremidade de motor da câmara de fluido de barreira está no interior da extremidade de bomba de alojamento; uma vedação de eixo de acionamento secundária montada na câmara de fluido de barreira entre a vedação de eixo de acionamento primária e o mancal externo, sendo que a vedação de eixo de acionamento secundária veda o fluido de barreira na câmara de fluido de barreira contra o fluido do poço na parte externa da extremidade de bomba de alojamento e define uma extremidade de bomba da câmara de fluido de barreira; um fole de fluido de barreira (85) que tem um lado em contato com o fluido de barreira na câmara de fluido de barreira e um lado oposto para contato com fluido de poço a fim de reduzir um diferencial de pressão entre o fluido de barreira e o fluido de poço na parte externa da extremidade de bomba de alojamento; sendo que o fole de fluido de barreira é móvel entre uma posição contraída e uma posição estendida; e o fole de fluido de barreira é configurado para aplicar uma pressão positiva à câmara de fluido de barreira que é maior que a pressão de fluido de poço na parte externa da extremidade de bomba de alojamento.

9. Conjunto, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as vedações de eixo de acionamento primária e secundária são invertidas uma em relação à outra.

10. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: uma vedação de eixo de acionamento secundária; sendo que as vedações de eixo de acionamento primária e secundária estão axialmente localizadas entre os mancais interno e externo; o mancal interno é imerso no lubrificante de motor; e o mancal externo é adaptado para ser imerso no fluido do poço externo da extremidade de bomba de alojamento.

11. Conjunto, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que: o equalizador de fluido de barreira é móvel entre uma posição contraída e uma posição estendida e é forçado em direção à posição estendida; e o equalizador de fluido de barreira é configurado para estar na posição contraída quando o conjunto é primeiro abaixado para dentro de um poço, de modo a aplicar uma pressão positiva à câmara de fluido de barreira que é maior que a pressão de fluido de poço na parte externa da extremidade de bomba de alojamento.

12. Conjunto, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que: o fluido de barreira tem uma gravidade específica mais alta que o lubrificante de motor; e a gravidade específica do fluido de barreira é pelo menos 1,2.

13. Conjunto, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que: cada uma das vedações de eixo de acionamento primária e secundária compreende uma vedação facial mecânica tendo um jito (75) que gira com o eixo e é impulsionado por um diafragma (73) contra uma base não giratória (69); a base da vedação de eixo de acionamento primária está mais próxima ao mancal interno do que o diafragma da vedação de eixo de acionamento primária; e a base da segunda vedação de eixo de acionamento está mais próxima do mancal externo do que o diafragma da vedação de eixo de acionamento secundária.

14. Conjunto, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que: o equalizador de fluido de barreira é móvel entre uma posição contraída e uma posição estendida e é forçado em direção à posição estendida; e o equalizador de fluido de barreira é configurado para estar na posição contraída quando o conjunto é primeiro abaixado para dentro de um poço, de modo a aplicar uma pressão positiva à câmara de fluido de barreira que é maior que a pressão de lubrificante de motor no motor.