BRPI0922891B1 - aparelho para bombear fluido de produção de um poço e método para bombear fluido de um poço - Google Patents
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Abstract
aparelho para bombear fluido de produção de um poço e método para bombear fluido de um poço a presente invenção refere-se a um motor de bomba submersível elétrico possui óleo de motor fluindo através de tubos de circulação externos para resfriar o motor. uma parte substancial do exterior de cada tubo é submersa e exposta ao fluido de furo de poço. o calor é transferido do motor para o óleo de motor, e então circulado através dos tubos de circulação externos para conduzir o calor para o fluido de furo de poço. bombas de óleo de motor internas ou externas podem ser utilizadas para impulsionar o óleo de motor através dos tubos de circulação. as proteções ou placas defletoras podem ser utilizadas para proteger os tubos de circulação e influenciar o fluxo de fluido de produção através dos tubos de circulação.
Description
Referência Cruzada a Pedidos Relacionados [001] Esse pedido reivindica prioridade do pedido de patente provisório N° 61/120.743, depositado em 8 de dezembro de 2008 e do pedido não provisório N° 12/632.883, depositado em 8 de dezembro de 2009.
Antecedentes da Invenção
Campo Técnico [002] A presente invenção refere-se em geral a bombas de poço, em particular a um alojamento de bomba de poço utilizando óleo circulante para aperfeiçoar transferência de calor.
Descrição da Técnica Relacionada [003] Uma bomba submersível elétrica (ESP) é utilizada para bombear o fluido de produção, tal como óleo bruto, das profundezas da terra até a superfície. A ESP é normalmente localizada em um furo de poço, frequentemente a grandes profundidades abaixo da superfície da terra. A ESP possui uma bomba, um motor para acionar a bomba, e uma seção de vedação com um eixo entre o motor e a bomba. O motor ESP tende a produzir calor que deve ser removido para prolongar a vida útil do motor.
[004] Dispositivos externos utilizados para reduzir o calor criam custos adicionais. Dispositivos de resfriamento externos, por exemplo, utilizam uma bomba de resfriamento acima das linhas de resfriamento correndo através do furo de poço para a bomba. Esses dispositivos de resfriamento resfriam a bomba pela circulação do refrigerante através da bomba e transferência de refrigerante de volta para a superfície. A bomba, as linhas de refrigerante, e o refrigerante todos criam custos adicionais. Adicionalmente, as linhas de refrigerante podem interferir
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2/14 com as operações do poço. O conjunto de motor e bomba está localizado dentro de um furo de poço e geralmente submerso no fluido de produção dentro do furo de poço de modo que seja desejável se transferir o calor para o fluido de produção que está fluindo além do motor.
[005] É comum se dispor a bomba e o motor de modo que o fluido de produção flua além do motor em seu caminho para a bomba. O calor é transferido para o fluido de produção e transportado para longe à medida que o fluido de produção se move para a superfície. O óleo de motor é utilizado dentro do motor da bomba para lubrificar as partes do motor. O óleo do motor se torna quente durante a operação normal à medida que absorve calor das partes móveis. O calor do óleo do motor, assim como o calor de outros componentes no motor, deve passar através do estator e através do alojamento do motor para ser irradiado para o fluido de produção fluindo além do motor no furo de poço. É desejável se aumentar a taxa de transferência de calor do motor para o fluido de produção.
Sumário da Invenção [006] Bombas submersíveis elétricas ESP, utilizadas para bombear fluido do furo de poço a partir das profundezas da terra até a superfície, geralmente possuem uma bomba, um motor, e uma seção de vedação localizada entre a bomba e o motor. Dentro do motor, o rotor gira dentro do estator e gera uma quantidade significativa de calor. Um lubrificante, tal como um óleo de motor dielétrico, está localizado dentro do alojamento de motor para lubrificar as superfícies móveis. O lubrificante também serve para transferir calor dentro do motor. O lubrificante absorve calor das superfícies de geração de calor, tal como as superfícies que estão sofrendo fricção, e de outros pontos quentes dentro do motor. À medida que o óleo circula, o mesmo transporta o calor dos pontos quentes para outras áreas mais frias, onde o calor é transferido para as áreas mais frias. O calor pode ser transferido atra
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3/14 vés do alojamento externo do motor para o fluido do furo de poço no qual o motor é submerso.
[007] Para facilitar a transferência de calor mais rápida do óleo de motor para o fluido de poço circundante, os tubos de circulação podem ser localizados fora do motor. Cada tubo de circulação está em comunicação com as passagens internas dentro do motor, em pelo menos dois lugares, de modo que o óleo de motor flua através do tubo de circulação. À medida que o óleo flui através do tubo, o mesmo transfere calor para o tubo, que, por sua vez, passa o calor para o fluido do furo de poço no qual o motor e os tubos são submersos.
[008] Qualquer número de tubos de circulação pode ser utilizado. Em algumas modalidades, os tubos são protegidos ou parcialmente protegidos por estruturas de proteção, tal como aletas, ou protetores. As aletas podem ser utilizadas também como tubos de circulação, onde o óleo de motor passa através de um orifício interno dentro da aleta. As extremidades dos tubos de circulação podem ser fixadas em cada extremidade do motor, ou ambas as extremidades de cada tubo podem ser fixadas perto uma da outra. Os tubos de circulação podem assumir um percurso sinuoso ao longo ou em torno do motor, que pode aumentar a área de superfície em contato com o fluido de produção.
[009] Várias bombas podem ser utilizadas para facilitar a circulação do óleo através dos tubos. Por exemplo, uma bomba tipo de propulsão pode ser localizada dentro do alojamento de motor, ligada pelo eixo do motor, e utilizada para impulsionar óleo de motor através dos tubos. Alternativamente, uma bomba externa pode ser montada no motor tal como, por exemplo, abaixo do motor. A bomba externa pode ser energizada pelo motor ou por seu próprio motor elétrico. Em algumas modalidades, nenhuma bomba é utilizada. Em vez disso, os tubos de circulação são fixados perto de pontos de pressão alta ou baixa do
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4/14 motor e, dessa forma, o óleo flui através dos tubos de circulação sem o auxílio de uma bomba.
[0010] O fluxo do fluido de produção pode ser modificado para aumentar a transferência de calor dos tubos de circulação. Uma proteção pode ser utilizada para retirar o fluido de produção ao longo da superfície externa dos tubos. Alternativamente, uma parte do fluido de produção pode ser descarregada a partir da bomba primária para dentro de placas defletoras de recirculação. As placas defletoras de recirculação fazem com que o fluido de produção descarregado flua ao longo dos tubos de circulação de óleo de motor e, dessa forma, aumente a transferência de calor.
Breve Descrição dos Desenhos [0011] A figura 1 é uma vista em corte de um conjunto de bomba da técnica anterior em um furo de poço;
a figura 2 é uma vista lateral de um motor de bomba com tubos de circulação de óleo externos e aletas protetoras;
a figura 3 é uma vista transversal do motor de bomba da figura 2 tirada ao longo da linha 3-3 da figura 2;
a figura 4 é uma vista em corte do motor de bomba da figura 2, ilustrando uma bomba de amplificação interna;
a figura 5 é uma vista lateral de uma modalidade alternativa dos tubos de circulação de óleo externos, ilustrando um motor de bomba com passagens de circulação de óleo externas localizadas dentro das aletas;
a figura 6 é uma vista transversal do motor de bomba e dos tubos de circulação de óleo externos da figura 5, tirada ao longo da linha 6-6 da figura 5;
a figura 7 é uma vista lateral de outra modalidade dos tubos de circulação de óleo externos, ilustrando um motor de bomba com tubos de circulação de óleo utilizando uma configuração de entraPetição 870190021035, de 28/02/2019, pág. 11/30
5/14 da/saída inferior;
a figura 8 é uma vista lateral de outra modalidade alternativa dos tubos de circulação de óleo externos ilustrando um motor de bomba com uma bomba de amplificação externa e tubos de circulação de óleo;
a figura 9 é uma vista lateral de outra modalidade dos tubos de circulação de óleo externos, ilustrando os tubos de circulação de óleo externos conectados à seção de vedação;
a figura 10 é uma vista lateral de outra modalidade dos tubos de circulação de óleo externos, ilustrando os tubos de circulação de óleo externos e as placas defletoras de recirculação de fluido de produção;
a figura 11 é uma vista transversal dos tubos de circulação de óleo externos da figura 10, tirada ao longo da linha 11-11. Descrição Detalhada [0012] Com referência à figura 1, um envoltório 100 é o envoltório convencional utilizado para forrar um furo de poço. O envoltório 100 é ilustrado em uma orientação vertical, mas pode ser inclinado. Um conjunto ESP 102, que inclui a bomba 104, a seção de vedação 106, e o motor 108 é suspenso dentro do envoltório 100 e é utilizado para bombear o fluido para cima a partir do poço. ESP 102 é preferivelmente submersa no fluido de produção dentro do envoltório 100.
[0013] A bomba 104 pode ser centrífuga ou qualquer outro tipo de bomba e pode ter um separador de óleo e água ou um separador de gás. A bomba 104 é acionada por um eixo (não ilustrado) se estendendo através da seção de vedação 106 e conectada ao motor 108. Preferivelmente, o fluido produzido pelo poço (fluido de produção) flui além do motor 108, entra em uma entrada 110 da bomba 104, e é bombeado para cima através de uma tubulação 112. O fluido de produção pode incluir quaisquer fluidos de furo de poço incluindo, por
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6/14 exemplo, óleo bruto, água, gás, líquidos, outros fluidos de dentro do fundo de poço, ou fluidos tais como água que podem ser injetados em uma formação rochosa para operações de recuperação secundárias. Na verdade, o fluido de produção pode incluir os fluidos desejados produzidos a partir de um poço ou fluidos de subproduto que um operador deseja remover de um poço. Preferivelmente, o motor 108 é localizado abaixo da bomba 104 no furo de poço. O fluido de produção pode entrar na bomba 104 em um ponto acima do motor 108, de modo que o fluido flua além do exterior do motor 108 e entre na entrada da bomba 110.
[0014] O óleo de motor (não ilustrado), localizado dentro do motor 108, é utilizado para lubrificar as partes móveis tal como o eixo rotativo 114. O óleo de motor pode ser qualquer tipo de fluido dielétrico utilizado para lubrificar o motor 108. O óleo de motor pode circular através do motor 108 durante a operação e, dessa forma, lubrificar vários componentes do motor 108. Um reservatório de óleo 116 pode manter um volume de óleo e uma bomba (não ilustrada) pode ser utilizada para distribuir óleo dentro do motor 108. O óleo de motor dentro do motor 108 também pode absorver calor gerado pelo motor e, dessa forma, transferir calor para longe dos pontos quentes dentro do motor 108.
[0015] Com referência à figura 2, o óleo de motor pode circular através de tubos de circulação 122 localizados no exterior do motor de bomba 124. Cada tubo de circulação 122 é uma passagem que está em comunicação por fluido com as partes internas do motor 124 em pelo menos dois locais. Os tubos de circulação 122 podem ser fixados às portas de óleo 126, 128 em qualquer ponto no motor 124. Os tubos 122 podem, por exemplo, fixar a porta de óleo 126 no cabeçote do motor 124, que é a extremidade mais próxima da bomba, e, por exemplo, à porta de óleo 128 na base do motor 124. Os tubos de circulação 122 podem conectar as portas de óleo 126, 128 por uma variedade de téc
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7/14 nicas, incluindo, por exemplo, conexões rosqueadas de tubo, solda ou encaixes de desconexão rápida, e similares. O óleo de motor pode circular, por exemplo, entrando em cada tubo 122 na porta 128, fluindo para cima através do tubo 122, entrando novamente no motor 124 na porta 126, e então passando através do interior do motor 124.
[0016] À medida que o óleo de motor circula através do motor 124 e dos tubos de circulação 122, o óleo de motor transporta o calor absorvido para os tubos de circulação 122. As superfícies externas dos tubos de circulação 122 são submersas e expostas ao fluido de produção dentro do furo de poço. Dessa forma, o calor é transferido do óleo de motor circulante para os tubos de circulação 122 e então conduzido através da superfície dos tubos de circulação 122 e transferido para o fluido de produção. O fluido de produção transporta o calor para longe à medida que o mesmo é puxado além dos tubos 122, para dentro da entrada 110 (figura 1) e subsequentemente bombeado para a superfície. O óleo de motor pode fluir através dos tubos de circulação 122 a partir do cabeçote na direção da base, ou da base na direção do cabeçote.
[0017] Os tubos de circulação 122 podem ter qualquer diâmetro, limitado apenas pela viscosidade do óleo de motor e pelo tamanho do furo de poço. O diâmetro deve ser grande o suficiente para que o óleo de motor flua através do tubo, e deve ser pequeno o suficiente de modo que o motor, com os tubos fixados, possa encaixar dentro do furo de poço. Pode haver qualquer número de tubos no exterior do motor 124. Pode haver, por exemplo, apenas um tubo 122 ou pode haver múltiplos tubos. Em uma modalidade, quatro tubos 122 são localizados axialmente em torno do motor da bomba 124. Os tubos podem ser espaçados de forma equidistante em torno do eixo geométrico da bomba, como ilustrado na figura 3, ou podem ter um espaçamento assimétrico em torno do eixo geométrico da bomba 132. Em algumas modali
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8/14 dades, os tubos de circulação 122 podem se estender axialmente além de uma ou ambas as extremidades do motor da bomba 124.
[0018] Os tubos de circulação 122 podem, em algumas modalidades, assumir um percurso sinuoso (não ilustrado) a partir de uma extremidade do motor da bomba 124 para a outra. Cada tubo 122 pode, por exemplo, conectar ao cabeçote do motor, correr do cabeçote na direção da base, então de volta na direção do cabeçote e finalmente de volta para a base onde o percurso de fluxo conecta o motor. Em algumas modalidades, os tubos de circulação podem, por exemplo, girar de forma helicoidal (não ilustrada) em torno do motor 124. Outras variações do percurso sinuoso podem ser utilizadas incluindo, por exemplo, um tubo de circulação em um formato de S (não ilustrado) ou em um formato geralmente corrugado.
[0019] Os tubos de circulação 122 podem ter vários comprimentos, formatos, e distâncias a partir do motor 124 dependendo das exigências do desenho. Um motor 124 que, por exemplo, tende a produzir mais calor pode exigir um comprimento maior de tubulação de circulação 122 para fornecer mais área de superfície e um volume maior de óleo para transferência de calor. Uma aplicação em um furo de poço estreito, por exemplo, pode exigir tubos de diâmetro menor 122 que são localizados perto do motor 124 para facilitar o movimento mais fácil do conjunto de bomba dentro do furo de poço.
[0020] Com referência à figura 3, os tubos de circulação 122 podem ter qualquer formato transversal incluindo, por exemplo, redondo 122a, elíptico 122b, ou um formato contornado 122c onde a superfície interna (mais próxima do motor 124) possui um perfil similar ao exterior do motor 124 e a superfície externa possui um perfil em formato de arco possuindo um raio ligeiramente maior do que o raio do motor 124. [0021] Um ou mais elementos protetores, tal como estruturas de proteção 130, podem ser utilizados para proteger os tubos de circulaPetição 870190021035, de 28/02/2019, pág. 15/30
9/14 ção 122. Em uma modalidade ilustrativa, as estruturas de proteção 130 se estendem adicionalmente a partir do eixo geométrico da bomba 132 do que os tubos de circulação 122 e, dessa forma, protegem os tubos de circulação 122. As estruturas de proteção 130 podem impedir que objetos externos, incluindo o furo de poço, entrem em contato com os tubos de circulação 122. Alternativamente, a borda externa das estruturas de proteção 130 podem ser niveladas com a borda externa dos tubos de circulação 122. Em algumas modalidades, os tubos de circulação 122 podem se estender adicionalmente a partir do eixo geométrico de bomba do que as estruturas de proteção 130, caso no qual a estrutura de proteção 130 ainda pode proteger os tubos de circulação 122 contra falha crítica. Em algumas modalidades, as estruturas de proteção 130 são aletas, mas as estruturas de proteção 130 podem ter qualquer formato incluindo, por exemplo, hastes, ferro angulado, vigas em I, etc.
[0022] Adicionalmente, os elementos protetores podem formar uma proteção 134, onde a proteção 134 envolve toda ou parte da parte mais externa do tubo de circulação 122. A proteção 134 pode proteger os tubos de circulação 122. Os elementos de proteção 130, 134 podem ser feitos de metal ou outro material condutor de calor e, dessa forma, podem aumentar também a taxa de transferência de calor pelo aumento da área de superfície do motor da bomba 124.
[0023] Com referência à figura 4, a bomba de amplificação 142 pode ser utilizada para forçar o óleo de motor através dos tubos de circulação 158. A bomba de amplificação 142 pode estar localizada dentro do cabeçote ou da base do motor 144 (como ilustrado na figura 4) ou pode ser localizada na seção de vedação 106 (figura 1) e pode utilizar pressão positiva ou negativa para aperfeiçoar a circulação de óleo.
[0024] Em uma modalidade, a bomba de amplificação 142 é localiPetição 870190021035, de 28/02/2019, pág. 16/30
10/14 zada abaixo dos enrolamentos de estator 146. O propulsor de estágio de bomba 148, que gira no eixo 150, retira óleo de motor de uma região de baixa pressão 152 e descarrega o mesmo para dentro da região de alta pressão 154. O óleo de pressão mais alta é empurrado através da porta de óleo 156, subindo através do tubo de circulação 158, para a porta de óleo 160. Na porta de óleo 160, o óleo entra novamente no corpo do motor 144.
[0025] Nas modalidades alternativas (não ilustradas), a bomba de amplificação 142 pode ser localizada acima dos enrolamentos do estator. O propulsor ou propulsores podem ser invertidos de modo que o lado de alta pressão 154 pode estar acima dos propulsores 148 e o lado de pressão baixa 152 pode estar abaixo dos propulsores 148. Em outras modalidades adicionais, a bomba de amplificação 142 pode ter um motor que é separado do motor de bomba 144. Diferentes tipos de bomba de amplificação (centrífuga ou de diafragma, por exemplo) podem ser utilizados e a alta pressão 154 e a baixa pressão 152 podem estar em qualquer orientação ou localização com relação ao motor de bomba 144.
[0026] Nas modalidades onde o motor de bomba 144 desenvolve regiões de alta e baixa pressão do óleo de motor dentro do alojamento de motor de bomba, sem necessariamente utilizar as bombas de amplificação, tubos de circulação 158 podem entrar nessas regiões e utilizar os pontos de alta e baixa pressão existentes para induzir a circulação de óleo de motor através dos tubos de circulação 158. A convecção também pode ser utilizada para impulsionar o óleo através dos tubos de circulação 158.
[0027] Ainda com referência à figura 4, os tubos de circulação de óleo 158 podem ser utilizados em conjunto com uma proteção 161 que circunda o motor da bomba 144. A proteção 161 pode ter uma extremidade inferior aberta e uma extremidade superior vedada à bomba
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162 acima da entrada 163. A proteção 161 pode ser utilizada para aumentar a área de superfície condutora de calor da bomba 162 ou motor 144, ou pode ser utilizada para aumentar a velocidade do fluido de produção que flui através da proteção 161 e do motor da bomba 144. Os tubos de circulação 158 podem ou não entrar em contato com a proteção 161. A proteção 161 pode ser utilizada com qualquer uma dentre as várias modalidades dos tubos de circulação de óleo descritas aqui.
[0028] Com referência às figuras 5 e 6, uma aleta oca 166 pode ser utilizada como o tubo de circulação. A aleta 166 possui um alojamento de motor que se apoia em uma base 168 e se estendendo até uma crista. A crista da aleta 166 pode ser mais estreita do que a base, ou os lados da aleta podem ser paralelos. Em algumas modalidades, a crista é arredondada, mas também pode ser quadrada, angular ou pode ter qualquer outro formato. O óleo do motor passa através de um percurso de fluxo interno 170 dentro da aleta 166. A aleta oca 166 pode estar em comunicação direta com as portas de óleo no motor de bomba 166, ou um tubo de circulação pode passar através da aleta oca. As aletas ocas 166 podem ser conectadas, por exemplo, por um tubo de conexão em formato de cotovelo 172.
[0029] Qualquer número de aletas ocas 166 pode ser utilizado, incluindo uma única aleta oca. Em uma modalidade ilustrativa, quatro aletas ocas 166 são espaçadas de forma equidistante axialmente em torno do motor da bomba 168. As aletas ocas 166 podem, no entanto, ser localizadas de forma assimétrica em torno do motor da bomba 168. As aletas ocas 166 podem ser utilizadas em conjunto com os tubos de circulação 122 (figura 3), caso no qual as aletas ocas também podem agir como uma estrutura de proteção para os tubos.
[0030] Com referência agora à figura 7, todas as portas de entrada 176 e as portas de saída 178 do tubo de circulação 180 podem estar
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12/14 localizadas perto de uma extremidade do motor de bomba 182. A figura 7 apresenta as entradas 176 e as saídas 178 todas localizadas perto do fundo do motor de bomba 182. Alternativamente, as entradas 176 e as saídas 178 podem todas, por exemplo, estar localizadas perto do topo do motor de bomba 182. As entradas 176 e as saídas 178 podem estar localizadas em qualquer lugar no motor da bomba 182, e as entradas 176 podem estar acima, abaixo, ou adjacente às saídas 178.
[0031] Com referência à figura 8, a bomba de amplificação externa 188 pode estar localizada fora do motor da bomba 190. A bomba de amplificação externa 188 pode ser mecanicamente energizada pelo motor 190, tal como pelo eixo do motor 190 (não ilustrado) ou por um mecanismo de retirada de energia (não ilustrado) que é girado pelo eixo do motor 190. Alternativamente, a bomba de amplificação externa 188 pode ter seu próprio motor elétrico (não ilustrado). Para modalidades possuindo um motor elétrico (não ilustrado) dentro da bomba de amplificação 188, o motor elétrico (não ilustrado) pode ser energizado por um cabo de energia (não ilustrado) a partir do motor 190 ou por um cabo de energia separado (não ilustrado) que desce através do furo de poço.
[0032] Uma ou mais linhas de entrada 192 podem comunicar o óleo do motor a partir do motor 190 para a bomba de amplificação 188. Uma ou mais linhas de saída 194 podem fluir o óleo da bomba de amplificação 188 de volta para o motor 190. Em algumas modalidades, uma linha de saída 194 pode conectar a bomba externa 188 a uma tubulação (não ilustrada). A tubulação (não ilustrada) pode ser utilizada para distribuir o óleo do motor para uma pluralidade de linhas de resfriamento adicionais, cada uma das quais então volta para dentro do motor 190.
[0033] Com referência à figura 9, em outra modalidade alternativa,
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13/14 a seção de vedação 200 é localizada entre o motor 202 e a bomba 204 (como é típico de todas as modalidades descritas aqui). O óleo de motor pode circular internamente entre o motor 202 e a seção de vedação 200 para resfriar e lubrificar ambos o motor 202 e a seção de vedação 204. Os tubos de circulação de vedação 206 podem ser localizados no exterior da seção de vedação 200 e podem estar em comunicação por fluido com as passagens de óleo de motor internas dentro da seção de vedação 200. A superfície externa dos tubos de circulação de vedação 206 está, dessa forma, em contato com o fluido do furo de poço onde a seção de vedação 200 é submersa. O óleo de motor pode transferir calor para o fluido de poço à medida que move do motor 202 para a seção de vedação 200 e finalmente através dos tubos de circulação de vedação 206. Qualquer técnica pode ser utilizada para impulsionar o óleo de motor através dos tubos de circulação, incluindo, por exemplo, convecção, pontos de pressão dentro da seção de vedação 200, ou bomba de circulação 208. Em algumas modalidades, os tubos de circulação podem comunicar o óleo de motor entre a seção de vedação 200 e o motor 202.
[0034] Com referência às figuras 10 e 11, a tubulação de recirculação 214 é a tubulação em comunicação por fluido com o interior do motor de bomba 216, similar à tubulação de recirculação 122 ou suas modalidades alternativas descritas acima. Os tubos de descarga de produção 218 são passagens fixadas a e em comunicação por fluido com uma porta de descarga (não ilustrada) da bomba 222. Os tubos de descarga de produção 218 podem se estender axialmente ao longo de uma parte do exterior da bomba 222 para as placas defletoras de descarga 224. As placas defletoras de descarga 224 podem ser passagens que se estendem axialmente ao longo do exterior do motor de bomba 216 para transportar o fluido de produção. A saída da placa defletora de descarga 226 pode ser localizada perto da base do motor
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14/14
216. Cada tubo de recirculação 214 está localizado de forma coaxial dentro de uma placa defletora de descarga 224. Um espaço 228 é formado entre a superfície externa da tubulação de recirculação 214 e a superfície interna da placa defletora de descarga 224.
[0035] Em operação, o óleo de motor circula através da tubulação de recirculação 214. A bomba 216 retira o fluido de produção e descarrega uma parte do fluido de produção através dos tubos de descarga de produção 218. O fluido de produção passa através dos tubos de descarga de produção 218 para as placas defletoras de descarga 224. À medida que o fluido de produção flui através das placas defletoras de descarga 224, o mesmo está em contato com o exterior dos tubos de circulação 214. O calor é transferido dos tubos de circulação 214 para o fluido de produção. O fluido de produção pode então sair das placas defletoras 224 na descarga 226. A alta velocidade do fluido de produção em contato com a tubulação de recirculação 214 pode criar uma transferência de calor mais rápida do que ocorreria em uma produção relativamente estática. Em algumas modalidades, o fluido de produção é direcionado da placa defletora de volta para a bomba ou para cima para a tubulação de produção.
[0036] Qualquer número de tubos de circulação 214, placas defletoras de recirculação 224, e tubos de descarga de produção 218 pode ser utilizado e pode ser disposto de qualquer forma em torno do motor 216 e da bomba 222. Os tubos de circulação 214 podem ser, por exemplo, aletas ocas dentro das placas defletoras.
[0037] Enquanto a invenção foi ilustrada e descrita em apenas algumas de suas formas, deve ser aparente aos versados na técnica que a mesma não está limitada a isso, mas é suscetível a várias mudanças sem se distanciar do escopo da invenção.
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Claims (11)
1. Aparelho para bombear fluido de produção de um poço, o aparelho compreendendo:
uma bomba (104) submersível possuindo uma entrada (110);
um conjunto de motor (108) acoplado à bomba para submersão no fluido de produção, o conjunto de motor (108) possuindo um alojamento com uma parede lateral cilíndrica possuindo uma superfície externa e uma câmara interna contendo um estator (146), o conjunto de motor possuindo um eixo geométrico longitudinal e um volume de lubrificante sendo localizado na câmara interna;
um eixo conectando o conjunto de motor e bomba, de modo que quando o conjunto de motor gira o eixo para acionar a bomba (104), o fluido de produção entra na entrada (110) e é bombeado para a superfície;
uma pluralidade de tubos de circulação (122), cada um dos tubos de circulação (122) tendo uma primeira extremidade acoplada a uma primeira porta (128) que se estende através da parede lateral cilíndrica do alojamento em comunicação fluida com o lubrificante na câmara, uma segunda extremidade espaçada axialmente relativamente ao eixo geométrico longitudinal a partir da primeira extremidade e acoplada à segunda porta (126) que se estende através da parede lateral cilíndrica do alojamento em comunicação fluida com o lubrificante na câmara e uma parte intermediária unindo as primeira e segunda extremidades e se estendendo ao lado da e radialmente para fora da parede lateral cilíndrica do alojamento e a partir do estator (146) para imersão no fluido de produção;
caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma pluralidade de estruturas de proteção (130), cada estrutura de proteção (130) fixada a e se estendendo ao lado da superfície externa
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2/6 da parede lateral cilíndrica do alojamento do conjunto de motor adjacente à parte intermediária da pluralidade de tubos de circulação (122), a pluralidade de estruturas de proteção se projetando radialmente para fora a partir do alojamento do conjunto de motor por uma distância maior que a parte intermediária da pluralidade de tubos de circulação (122) e se estendendo axialmente por um comprimento substancial da parte intermediária da pluralidade de tubos de circulação (122) entre as primeira e segunda extremidades.
2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma bomba de amplificação (142) conectada a e acionada pelo conjunto de motor para impulsionar o lubrificante através da pluralidade de tubos de circulação (158).
3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira porta (128) é localizada abaixo do estator (146) do conjunto de motor e a segunda porta (126) é localizada acima do estator (146) do conjunto de motor.
4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
uma pluralidade de estruturas de proteção (130) fixadas a e se estendendo ao longo da superfície externa da parede lateral cilíndrica do alojamento, a pluralidade de estruturas de proteção (130) possuindo uma parte localizada radialmente para fora da parte intermediária da pluralidade de tubos de circulação, a pluralidade de estruturas de proteção (130) se estendendo a partir da primeira extremidade para a segunda extremidade da pluralidade de tubos de circulação (122).
5. Método para bombear fluido de um poço, o método caracterizado pelo fato de que compreende:
a) o fornecimento de uma bomba (104) acoplada a um con
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3/6 junto de motor, o conjunto de motor possuindo um alojamento com uma parede lateral cilíndrica, o conjunto de motor possuindo um eixo geométrico longitudinal, uma câmara no alojamento, um estator (146) na câmara, um lubrificante na câmara e uma pluralidade de tubos de circulação (122) possuindo uma primeira extremidade se estendendo através de uma primeira porta (128) na parede lateral cilíndrica em comunicação fluida com o lubrificante na câmara, uma segunda extremidade se estendendo através de uma segunda porta (126) na parede lateral cilíndrica em comunicação fluida com o lubrificante na câmara e espaçada axialmente da primeira extremidade relativamente ao eixo geométrico longitudinal e uma parte intermediária unindo as primeira e segunda extremidades e se estendendo ao lado da superfície externa da parede lateral cilíndrica do alojamento radialmente para fora a partir do estator (146);
b) o abaixamento da bomba (104) e do conjunto de motor para dentro de um poço e a submersão da bomba (104) e do conjunto de motor no fluido de produção;
c) a operação do conjunto de motor e circulação do lubrificante através da pluralidade de tubos de circulação (122) de modo que o lubrificante flua fora do alojamento e dentro da pluralidade de tubos de circulação (122) e calor seja transferido entre o lubrificante e o fluido de produção através de uma parede da pluralidade de tubos de circulação (122); e
d) o fornecimento de uma pluralidade de estruturas de proteção (130) fixadas a e se estendendo ao lado da superfície externa da parede lateral cilíndrica do alojamento do conjunto de motor adjacente à parte intermediária da pluralidade de tubos de circulação (122), a pluralidade de estruturas de proteção se projetando radialmente para fora a partir do alojamento do conjunto de motor por uma distância maior que a parte intermediária da pluralidade de tubos de circulação
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4/6 (122) e se estendendo axialmente por um comprimento substancial da parte intermediária da pluralidade de tubos de circulação (122) entre as primeira e segunda extremidades.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a etapa de operação do conjunto de motor e circulação do lubrificante através da pluralidade de tubos de circulação (122) compreende a impulsão do lubrificante através da pluralidade de tubos de circulação (122) com uma bomba de amplificação (142).
7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a etapa (a) compreende o posicionamento da primeira porta (128) abaixo do estator (146) e da segunda porta (126) acima do estator (146).
8. Aparelho para bombear o fluido de um poço, o aparelho caracterizado pelo fato de que compreende:
uma bomba (104) submersível possuindo uma entrada (110) para extrair fluido de produção a partir do poço;
um conjunto de motor acoplado a e submersível com a bomba (104), o conjunto de motor possuindo um alojamento com uma parede lateral cilíndrica possuindo uma superfície externa, um eixo geométrico longitudinal, uma câmara, um estator (146) na câmara e um volume de lubrificante sendo localizado na câmara;
uma pluralidade de tubos de circulação (122), cada tubo de circulação (122) tendo uma primeira extremidade unindo uma primeira porta (128) se estendendo através da parede lateral cilíndrica abaixo do estator (146) em comunicação fluida com o lubrificante e uma segunda extremidade unindo uma segunda porta (128) se estendendo através da parede lateral cilíndrica acima do estator em comunicação fluida com o lubrificante, a pluralidade de tubos de circulação (122) se estendendo ao longo de e externa à superfície externa da parede lateral cilíndrica do alojamento do conjunto de motor;
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5/6 uma bomba de amplificação (142) montada no conjunto de motor em comunicação fluida com o lubrificante para impulsionar o lubrificante da câmara, através da pluralidade de tubos de circulação (122) e de volta para a câmara; e uma pluralidade de estruturas de proteção (130), cada estrutura de proteção (130) fixada a e se estendendo ao lado da superfície externa da parede lateral cilíndrica do alojamento do conjunto de motor adjacente à parte intermediária da pluralidade de tubos de circulação (122), a pluralidade de estruturas de proteção se projetando radialmente para fora a partir do alojamento do conjunto de motor por uma distância maior que a parte intermediária da pluralidade de tubos de circulação (122) e se estendendo axialmente por um comprimento substancial da parte intermediária da pluralidade de tubos de circulação (122) entre as primeira e segunda extremidades.
9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
uma pluralidade de estruturas de proteção (130) montada na superfície externa da parede lateral cilíndrica adjacente à pluralidade de tubos de circulação (122), a pluralidade de estruturas de proteção (130) projetando-se radialmente a partir da superfície externa da parede lateral cilíndrica por uma distância maior do que a pluralidade de tubos de circulação (122) e se estendendo entre as primeira e segunda extremidades da pluralidade de tubos de circulação (122).
10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
uma pluralidade de estruturas de proteção (130) montada na superfície externa da parede lateral cilíndrica adjacente à pluralidade de tubos de circulação (122), a pluralidade de estruturas de proteção possuindo uma parte localizada radialmente para fora a partir da pluralidade de tubos de circulação (122) e se estendendo entre as priPetição 870190060630, de 28/06/2019, pág. 8/13
6/6 meira e segunda extremidades da pluralidade de tubos de circulação (122).
11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a parte intermediária entre as primeira e segunda extremidades é paralela ao eixo longitudinal geométrico.
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