BRPI1010456B1

BRPI1010456B1 - Método para intensificação de pressão de um fluido de poço que flui a partir de um poço submarino, sistema de bombeamento intensificador submersível elétrico submarino e sistema de bomba intensificadora submarina

Info

Publication number: BRPI1010456B1
Application number: BRPI1010456-9A
Authority: BR
Inventors: Ignacio Martinez; Daniel A. Merrill
Original assignee: Baker Hughes Incorporated
Priority date: 2009-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2020-09-29
Also published as: US20100329893A1; BRPI1010456A2; US8485797B2

Abstract

câmara de expansão de óleo externa para equipamento de bomba submersível elétrica de intensificação de leito do mar. uma câmara de expansão para servir a um equipamento de esp instalado no leito do mar localizado em um caixão flutuante ou um conduto em um carrinho. a câmara de expansão provê um reservatório externo para expansão e contração de óieo do motor no equipamento de esp. durante uma operação de um esp, o calor gerado no motor eleva a temperatura do óleo do motor, fazendo com que ele se expanda. a câmara de expansão é conectada ao equipamento de esp através de linhas de óleo que permitem que o óleo se expanda para a câmara de expansão, quando a temperatura do óleo do motor aumentar. a câmara de expansão tem uma barreira móvel ali, que define as câmaras primária e secundária. o óleo se comunica com a câmara primária. um fluido de formação no conduto que circunda o motor se comunica com a câmara secundária.

Description

Referência Cruzada a Pedido Relacionado

Este pedido reivindica a prioridade para o pedido provisório 61/221.460, depositado em 29 de junho de 2009.

Campo da Invenção

Esta invenção se refere, em geral, motores elétricos de bomba intensificadora e, em particular, à acomodação da expansão e da contração de um lubrificante dielétrico de um motor de bomba elétrica submersível de fundo do mar através de uma câmara de expansão submersa.

Antecedentes da Invenção

As bombas submersíveis elétricas ("ESP") são usadas para bombeamento de volumes altos de fluido de poço, particularmente em poços requerendo uma elevação artificial. A ESP tipicamente tem pelo menos um motor elétrico que normalmente é um motor AC trifásico. O motor aciona uma bomba centrifuga que pode conter uma pluralidade de estágios, cada estágio compreendendo um propulsor e um difusor que aumenta a pressão do fluido de poço. O motor é preenchido com um lubrificante dielétrico ou óleo que provê lubrificação e ajuda na remoção de calor do motor durante uma operação da ESP. Uma seção de selo tipicamente está localizada entre a bomba e o motor para a equalização da pressão do lubrificante contido no motor com a pressão hidráulica do fluido de poço no exterior. A seção de selo é preenchida com óleo que se comunica com o óleo no motor.

A ESP tipicamente é manobrada no poço com uma sonda de intervenção. A ESP é manobrada na extremidade inferior de uma coluna de produção. Uma vez no lugar, a ESP pode ser energizada para se começar a produção de fluido de poço que é descarregado para a coluna de produção para bombeamento até a superfície.

Durante uma operação, a temperatura do óleo no motor da ESP aumenta, devido a atrito no motor, fazendo com que o volume do óleo também expanda. O óleo é vital para manutenção do motor em sua temperatura nominal e para manutenção da confiabilidade. Contudo, o óleo pode migrar para fora do motor, quando expandir, resultando em menos óleo para proteção do motor e uma possível contaminação de outras partes da ESP.

Para contrabalançar a expansão do óleo, uma câmara de ar, selos de fole ou labirinto formam uma câmara de expansão em uma seção de selo da ESP. A câmara de expansão interna provê um volume adicional no qual o óleo pode se expandir. Contudo, isto requer um aumento no comprimento do sistema da ESP, o que pode ser um problema para uma bomba intensificadora de fundo do mar. Além disso, a câmara de expansão interna pode falhar e o sistema de ESP inteiro precisaria ser substituído. Isto poderia resultar em um tempo parado dispendioso.

É desejada uma técnica para se permitir a expansão do óleo do motor que circunda o motor que pode se traduzir em uma vida estendida e uma confiabilidade aumentada do motor, sem um comprimento de ESP aumentado.

Sumário da Invenção

Na presente exposição, uma ESP é descrita, que faz parte de um sistema de intensificação localizado no leito do mar. A ESP pode ser montada horizontalmente, inclinada ou montada verticalmente em um carrinho ou em caixões flutuantes no fundo do mar. A ESP tem pelo menos um motor e pelo menos uma bomba, com uma seção de selo localizada entre eles.

Uma câmara de expansão compreendendo uma câmara primária e uma câmara secundária que está localizada externamente ao sistema de intensificação de ESP em uma vizinhança de um fundo do mar e tem uma janela de óleo e uma janela de fluido de formação. Uma linha de óleo se conecta à janela de óleo da câmara de expansão para, desse modo, comunicar-se com a câmara primária e comunicação com o motor. Uma linha de fluido de formação se conecta à janela de fluido de formação da câmara de expansão para se comunicar desse modo com a câmara secundária e comunicação com uma cápsula alojando o motor. Conforme o óleo do motor se aquece e se expande durante uma operação, o óleo do motor flui para a câmara primária. A câmara primária se expande para a equalização da pressão entre o óleo do motor e o fluido de formação. Ainda, a câmara primária pode se contrair quando o óleo do motor resfria. Para a obtenção desta expansão e contração, a câmara primária pode ser fabricada como um fole metálico ou um saco elastomérico.

O arranjo de câmara de expansão externa assim provê um mecanismo efetivo para se lidar com o óleo do motor se expandindo, sem necessidade de uma ESP mais longa. Os vazamentos devido a um óleo do motor se expandindo diminuem e, desse modo, a perda do óleo do motor diminui, como o faz a contaminação do óleo do motor com o fluido de formação. Assim, a vida do motor é vantajosamente estendida e sua confiabilidade é vantajosamente aumentada.

Breve Descrição dos Desenhos

A FIG. 1 é uma vista em corte de uma bomba submersível elétrica com uma câmara de expansão, de acordo com uma modalidade da invenção.

A FIG. 2 é uma vista em corte de uma modalidade alternativa de uma modalidade da FIG. 1.

A FIG. 3 é uma vista em corte de uma modalidade alternativa da modalidade da FIG. 1 montada em um carrinho.

A FIG. 4 é uma vista em corte de uma bomba submersível elétrica em um caixão flutuante, de acordo com uma modalidade da invenção.

A FIG. 5 é uma vista em corte de múltiplas bombas submersíveis elétricas, cada uma com câmaras de expansão, de acordo com uma modalidade da invenção.

A FIG. 6 é uma vista em corte de uma modalidade alternativa da modalidade da FIG. 5.

A FIG. 7 é uma vista em corte de uma bomba submersível elétrica com uma câmara de expansão, de acordo com uma modalidade da invenção.

A FIG. 8 é uma vista em corte de uma modalidade alternativa da modalidade da FIG. 7.

As FIG. 9 e 10 mostram um arranjo tipico de conector elétrico de motor e conector de linha, de acordo com uma modalidade da invenção.

As FIG. 11 e 12 mostram um arranjo tipico de penetrador elétrico e conector de linha, de acordo com uma modalidade da invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

Com referência à FIG. 1, uma bomba submersível elétrica ("ESP") 20 é ilustrada em uma vista em corte. A ESP 20 pode fazer parte de um sistema de intensificação localizado no leito do mar. Pode ser montada horizontalmente, inclinada, ou montada verticalmente com um caixão flutuante no fundo do mar, também referido como "poço falso". Um motor 22 e uma bomba 24 são mostrados com uma seção de selo 26 localizada entre eles. A seção de selo 26 contém um mancai de escora e pode conter um equalizador de pressão para a equalização da pressão de lubrificante no motor 22 com a pressão hidrostática que permite que o óleo lubrificante do motor se expanda e contraia termicamente. O equalizador de pressão pode ser um fole, uma câmara de ar ou um arranjo de labirinto. Alternativamente, uma bateria de selos mecânicos pode ser usada na seção de selo 26.

Uma cápsula 30 aloja a ESP 20 e tem um tampão ou uma barreira 32 em uma extremidade e uma janela de descarga 36 na outra extremidade. A cápsula 30 neste exemplo está localizada no fundo do mar e é horizontal ou inclinada em um carrinho 60 (FIG. 3) . A cápsula 30 pode fazer parte de uma ponte de linha de fluxo. O tampão 32 pode ter vários tipos de janelas e conexões, dependendo da configuração da ESP na cápsula 30. Neste exemplo, o motor 22 e a bomba 24 estão na posição invertida, de modo que a base do motor 22 se volte para a extremidade da cápsula 30 com o tampão 32. Um conector submarino padronizado 31 que passa através do tampão 32 assim pode ser usado para conexão com a base do motor 22, conforme mostrado nas FIG. 9 e 10. Alternativamente, três conectores de fase independentes poderiam ser utilizados para a provisão de potência para o motor. Um umbilical de potência (não mostrado) pode então prover potência elétrica para o motor 22 através do conector submarino 31.

Neste exemplo, uma janela 33 passa através do tampão 32, para se permitir que um fluido de produção flua para a cápsula 30. A janela 33 pode se conectar a uma linha de fluxo vindo diretamente do poço ou de um outro equipamento submarino. O fluido é descarregado pela bomba 24 através da janela 36. A extremidade de descarga da bomba 24 tem um conjunto de selo 34 que sela a extremidade de descarga a partir da cápsula 30. Neste exemplo, a janela 36 pode se conectar a uma linha de fluxo de produção ou a um condutor submarino de produção que pode mover um fluido de produção para, por exemplo, uma unidade de armazenamento e descarregamento de produção flutuante, uma plataforma de perna de tração, uma plataforma fixa ou uma instalação em terra. Uma conexão também pode ser feita com um outro equipamento submarino, tal como um manifold, antes do direcionamento do fluido de produção para a superfície.

Durante uma operação da ESP 20, a temperatura do óleo do motor dentro do motor 22 e circulando através da seção de selo 26 sobe, fazendo com que o óleo se expanda. Devido à expansão, o óleo poderia danificar o motor e a seção de selo, resultando em menos óleo para proteção do motor, contaminação do motor, e possivel contaminação de outras partes da ESP 20. Ainda, um vazamento causado pelo óleo do motor pode resultar em um fluido de formação contaminar o óleo do motor, o qual não é projetado para a manutenção da pressão diferencial. Uma contração do óleo conforme ele se resfria quando a ESP 20 não está em operação também é um problema, porque um vácuo pode se formar no motor 22 e na seção de selo 26, que pode resultar em falha. Uma compensação pela expansão e contração do óleo do motor, devido a variações térmicas assim pode evitar estes problemas.

Para se dirigir a estes problemas, a seção de selo 26 pode ter uma câmara de expansão (não mostrada) que permite que o óleo do motor se expanda, conforme ele se aquece durante uma operação da ESP e equaliza a pressão do óleo no motor 22 com a pressão hidrostática do fluido de formação. Os termos "fluido de formação" e "fluido de produção" são usados de forma intercambiável em todo lugar. Contudo, a provisão de uma câmara de expansão na seção de selo 26 adiciona significativamente comprimento à ESP 20, o que pode ter um impacto na montagem e na manipulação da ESP na sonda ou na embarcação de instalação. Além disso, a confiabilidade da seção de selo 26 e, assim, aquela da ESP é comprometida, se a câmara de expansão interna falhar. Tipicamente, a seção de selo 26 falha porque excede a sua capacidade de expansão de óleo. A câmara de expansão na cápsula tem uma capacidade de expansão de óleo máxima limitada pelo espaço disponível na cápsula. Uma câmara de expansão no leito do mar, contudo, pode ser projetada para uma capacidade de expansão de óleo maior, porque não há limitações de espaço. Assim, pela localização de uma câmara de expansão 50 no leito do mar externamente à cápsula 30, ou em um carrinho que suporte a cápsula 30, o comprimento da ESP 20 vantajosamente poderia ser reduzido e a confiabilidade da ESP 20 vantajosamente poderia ser aumentada.

Continuando com referência à FIG. 1, uma linha de óleo 42 passa através de um conector 43 que passa através do tampão 32 para se permitir que a linha de óleo 42 se comunique com a base do motor 22. A linha de óleo 42 permite que o óleo do motor quente a partir da base do motor 22 se expanda para fora para um fole 54 no interior da câmara de expansão 50, o que define uma primeira câmara. O fole 54 pode ser feito de metal ou de borracha, que pode se flexionar e tolerar variações de temperatura. Alternativamente, uma câmara de ar ou uma câmara de pistão pode ser usada, ao invés de um fole. Uma linha de cápsula 48 passa através de um conector 45 que passa através do tampão 32 para se permitir que a linha de cápsula 48 se comunique com o interior da cápsula 30 exposta ao fluido de formação. A linha de cápsula 48 permite que o fluido de formação na cápsula 30 viaje até uma segunda câmara na câmara de expansão 50 definida pelo alojamento de câmara de expansão 52 e pela superfície externa do fole 54.

O alojamento 52 é selado em relação à pressão hidrostática. Antes do emprego da ESP 20 e da câmara de expansão 50, elas são pré-preenchidas com óleo. A seção de fole 54 tem uma válvula de retenção 49 com uma regulagem de pressão pré-regulada que permite que o óleo flua a partir do fole 54 para a segunda câmara da câmara de expansão 50. A válvula de retenção 49 proverá uma comunicação com o fluido de óleo do motor para a parte externa do fole 54, no caso de uma expansão máxima de óleo ser excedida. A válvula de retenção 49 impede que o fluido de formação fora do fole 54 se comunique com a porção interna do fole 54. Esta expansão em excesso de óleo é normal na primeira partida do sistema, até que uma estabilidade operacional seja obtida.

O óleo no interior do fole 54 não se comunica com o fluido de formação mantido na câmara de expansão 50, embora o fluido de formação possa se comunicar com o óleo externamente ao fole 54. Nem o fluido de formação nem o óleo se comunicam com a água do mar.

Durante uma operação, o óleo quente no interior faz com que o fole 54 se expanda, enquanto o fluido de formação na câmara de expansão 50 simultaneamente exerce uma pressão externa sobre o fole 54, desse modo se equalizando a pressão de óleo no motor 22 com a pressão do fluido de formação na cápsula 30 que circunda a ESP 20. O óleo do fole 54 flui de volta através da linha de óleo 42 para o motor 22. Ainda, quando a ESP 20 é parada, o óleo do motor resfria e se contrai. Sem uma provisão para contração, a contração pode criar um vácuo dentro do sistema de ESP, o que pode levar a uma falha. Os vazamentos de óleo do motor devido a uma expansão de óleo ou a uma contração assim podem ser minimizados, e o motor 22 assim pode ser protegido para operar por mais tempo e de forma mais confiável, enquanto se reduz significativamente o comprimento do sistema de ESP 20.

Com referência à FIG. 2, uma modalidade alternativa é ilustrada, que é similar à modalidade mostrada na FIG. 1. Contudo, nesta modalidade, uma câmara de expansão adicional 56 é mostrada acoplada em série com a câmara de expansão primária 50. A função primária desta modalidade é prover uma câmara de expansão adicional para fins de redundância. A câmara de expansão adicional 56 também pode prover uma capacidade adicional de expansão e contração ao sistema submarino. Como na modalidade da FIG. 1, a linha de óleo 42 permite que o óleo do motor quente a partir da base do motor 22 se expanda para fora para um fole 54 no interior da câmara de expansão 50. Contudo, a linha de cápsula 48 se conecta à câmara de expansão adicional 56 fora do fole 58, para se permitir que o fluido de formação na cápsula 30 viaje até uma segunda câmara na câmara de expansão 56 definida pelo alojamento de câmara de expansão 57 e pela superfície externa do fole 58. O interior do fole 58 é conectado por uma linha 51 ao exterior do fole 54. Como na modalidade da FIG. 1, os foles 54, 58 de ambas as câmaras de expansão 50, 56 têm válvulas de retenção 49, 50 que permitem que o óleo flua a partir de uma câmara para a seguinte durante um pré-preenchimento. Assim, o óleo no interior dos foles 54, 58 não se comunica com o fluido de formação mantido na câmara de expansão adicional 56, embora o fluido de formação possa se comunicar com o óleo externamente ao fole 58 na câmara de expansão adicional 56. A linha de cápsula 48 passa através de um conector 45 que passa através do tampão 32, para se permitir que a linha de cápsula 48 se comunique com o interior da cápsula 30 exposto ao fluido de formação. A linha de acoplamento 51 se conecta à segunda câmara no interior da câmara de expansão primária 50, a qual contém óleo, e é definida pelo alojamento de câmara de expansão 52 e pela superfície externa do fole 54 para o interior do fole 58 da câmara de expansão adicional 56, a qual também é preenchida com óleo. O uso de múltiplas câmaras de expansão como neste exemplo ainda pode aumentar a confiabilidade pela inclusão de redundância. Se uma câmara de expansão falhar ou vazar, a segunda câmara de expansão poderá proteger o sistema submarino. Como na modalidade da FIG. 1, o sistema de ESP desta modalidade pode ser montado horizontalmente ou inclinado em um carrinho 60 (FIG. 3), ou montado verticalmente em um caixão flutuante 100 (FIG. 4) no fundo do mar, conforme explicado abaixo.

Na modalidade mostrada na FIG. 4, a cápsula 30 e a ESP 20 ali podem ser alojadas em um caixão flutuante 100. O caixão flutuante 100 pode ser parcial ou completamente submerso no leito do mar e pode ser de vários pés (1 pé = 0,305 metros) de profundidade. As conexões e o arranjo de ESP 20 são idênticos nesta modalidade àqueles mostrados na modalidade da FIG. 1. Contudo, a bomba 24 descarrega o fluido de produção a partir da cápsula 30 através da saida 36 e para o caixão flutuante 100, ao invés de uma linha de fluido de produção. Uma janela de saida 104 no caixão flutuante 100 se conecta a um condutor submarino de fluido de produção ou a uma linha de fluxo. O caixão flutuante 100 pode ser usado para a separação de gás no fluido de produção para se aumentar, desse modo, a eficiência de bombeamento. A câmara de expansão 50 estaria localizada próxima e externa ao caixão flutuante 100, para se permitir uma expansão do óleo do motor. Alternativamente, múltiplas câmaras de expansão poderiam ser utilizadas, como na modalidade da FIG. 2. Também, em uma outra alternativa, o fluido de produção poderia fluir para a extremidade superior do caixão flutuante 100 para baixo em torno da cápsula 30. O fluido flui para cima na cápsula 30 e é bobeado para fora no tampão 33.

Com referência à FIG. 5, uma modalidade alternativa é ilustrada, que é similar à modalidade mostrada na FIG. 1.

Contudo, nesta modalidade, múltiplos sistemas de ESP 20, 70 são mostrados conectados em série, cada um com sua própria câmara de expansão 50, 84. Uma ESP primária 20 em uma cápsula 30 é mostrada conectada em série à ESP 70 em uma cápsula 7 6 para a provisão de uma capacidade de intensificação de pressão adicional. A saida de descarga 36 da ESP primária 20 se conecta à janela de entrada 72 da ESP secundária 70. Uma bomba 71 então descarrega o fluido de produção através de uma saida de descarga 74 na ESP secundária 70. A saida de descarga 74 pode se conectar a uma linha de fluido de produção ou condutor submarino.

Continuando com referência à FIG. 5, o arranjo da ESP secundária 70 é idêntico àquele da ESP primária 20. Uma linha de óleo 80 passa através de um conector 81 que passa através de um tampão 87 para se permitir que a linha de óleo 80 se comunique com a base do motor 73. A linha de óleo 80 permite que o óleo do motor quente da base do motor 73 se expanda para um fole 88 dentro da câmara de expansão 84. Uma linha de cápsula 82 passa através de um conector 83 que passa através do tampão 87 para se permitir que a linha de cápsula 82 se comunique com o interior da cápsula 76 exposta ao fluido de formação. A linha de cápsula 82 permite que o fluido de formação na cápsula 76 viaje para cima até uma segunda câmara na câmara de expansão 84 definida pelo alojamento de câmara de expansão 86 e a superfície externa do fole 88. Ambas a ESP primária 20 e a ESP secundária 70 têm conectores submarinos padronizados 31, 85 que passam através de seus respectivos tampões 32, 87 para conexão com a base dos motores 22, 73. Os conectores submarinos 31, 85 permitem que um umbilical de potência (não mostrado) proveja potência elétrica para os motores 22, 73 através dos conectores submarinos 31, 85. Cada um dos sistemas de ESP pode ser eletricamente conectado em paralelo pela manobra de umbilicais separados a partir de um umbilical de potência principal (não mostrado).

Alternativamente, os estágios na bomba da ESP secundária podem ser invertidos, conforme mostrado na FIG. 6. A modalidade mostrada na FIG. 6 é idêntica à modalidade mostrada na FIG. 5, com múltiplas ESPs 20, 90 e câmaras de expansão 50, 84. Contudo, a ESP secundária 90 tem uma bomba 94 com estágios invertidos em relação à bomba 71 da FIG. 5, que permite o fluxo de produção na direção oposta. Assim, a saida de descarga 36 da ESP primária 20 se conecta à janela de entrada 95 da ESP secundária 90. Em um arranjo de estágio não invertido, tal como na FIG. 5, a janela de entrada 95 seria a saida de descarga. A bomba de estágio invertido 94 então descarrega o fluido de produção na cápsula 93, onde o fluido flui externamente ao motor 92 e à seção de selo 96 e para fora da cápsula 93 através de uma saida de descarga 97 em uma extremidade da cápsula 93. A saida de descarga 97 passa através de um tampão 99 que é idêntico ao tampão 32 na cápsula primária 30. A saida de descarga 97 ainda pode se conectar a uma linha de fluido de produção ou condutor submarino. Neste caso, o fole 88 da câmara de expansão 84 conectado ao sistema de bomba secundária 90 estará equilibrando a pressão de óleo dom a pressão de fluido de descarga.

Os sistemas de ESP conectados de forma serial nas modalidades mostradas nas FIG. 5 e 6 podem ser montados inclinados ou horizontalmente em um carrinho 60, como na FIG. 3, ou montados em um caixão flutuante 100 conforme mostrado na FIG. 4. Ainda, as múltiplas câmaras de expansão podem ser montadas no carrinho 60 (FIG. 3) ou no leito do mar.

Com referência à FIG. 7, uma modalidade alternativa é ilustrada, que é similar à modalidade mostrada na FIG. 1. Contudo, nesta modalidade, a ESP 20 usa um arranjo de ESP padronizado, ao invés de um arranjo invertido. Assim, o motor 110 está localizado abaixo da bomba 112 e uma seção de selo 114 está localizada entre eles. Ainda, o fluido de produção fluirá para a cápsula 30 através de uma janela 124 em uma extremidade da cápsula 30. A janela 124 se conecta a uma linha de fluxo transportando o fluido de produção a partir de um poço. A bomba 112 descarrega o fluido de produção através de um trecho de tubulação 12 6 que passa através do tampão 32. A tubulação de descarga 126 pode se conectar a uma linha de fluxo ou um condutor submarino, como na modalidade da FIG. 1. A base do motor 110 neste exemplo está na extremidade da cápsula 30 oposta ao tampão 32. Um cabo de potência 122 passa através de um penetrador elétrico 120 no tampão 32 (FIG. 11 e 12) e se conecta ao motor 110 para energização dele. Nesta modalidade, a linha de óleo 42 se conecta ao fole 54 da câmara de expansão 50 e se estende para baixo para a cápsula 30 para comunicação com o motor 110. Como na modalidade da FIG. 1, a linha de cápsula 48 permite que o fluido de formação na cápsula 30 viaje para cima para uma segunda câmara no interior da câmara de expansão 50 definida pelo alojamento de câmara de expansão 52 e pela superfície externa do fole 54.

Alternativamente, a seção de selo 114 mostrada na FIG. 7 poderia ser substituída por uma bateria de selos mecânicos 130, conforme mostrado na FIG. 8. A modalidade mostrada na FIG. 8 é idêntica à modalidade mostrada na FIG. 7, com a ESP 20 em um arranjo padronizado de ESP e a câmara de expansão 50. Contudo, a substituição da seção de selo pela bateria de selos mecânicos 130 pode requerer a adição de uma câmara de expansão interna 128 no interior daquela cápsula 30 e na base do motor 110. Nesta modalidade, então, a câmara de expansão externa 50 pode funcionar como uma câmara de expansão redundante para se evitar que a câmara de expansão interna 128 se expanda em excesso.

Os sistemas de ESP nas modalidades mostradas nas FIG. 7 e 8 podem ser montados inclinados ou horizontalmente em um carrinho 60, como na FIG. 3, ou montados em um caixão flutuante 100, conforme mostrado na FIG. 4. Ainda, as múltiplas câmaras de expansão podem ser montadas no carrinho 60 (FIG. 3) ou no leito do mar.

Durante uma operação de uma ESP 20, o calor gerado no motor eleva a temperatura do óleo do motor, fazendo com que ele se expanda. Esta expansão pode levar a uma migração de óleo fora do motor e da seção de selo, resultando em menos óleo para proteção do motor e uma possivel contaminação de outras partes da ESP 20. Ainda, um vazamento causado pelo óleo expandido pode resultar em uma contaminação de fluido de formação no óleo do motor, o que tipicamente é classificado para uma pressão diferencial em particular. A forma convencional de se lidar com estes problemas requer o uso de câmaras de expansão internas que adicionam um comprimento significativo ao sistema de ESP, tendendo a resultar em montagem e manipulação adicionais da ESP na sonda e durante operações de manobra. Além disso, a confiabilidade da câmara de expansão na seção de selo e, assim, aquela da ESP 20 são comprometidas, se a expansão de 5 óleo exceder à capacidade máxima da câmara de expansão interna. Assim, pela localização de uma câmara de expansão 50 no leito do mar externamente à cápsula 30, ou em um carrinho que suporte a cápsula 30, o comprimento da ESP 20 vantajosamente poderia ser reduzido e a confiabilidade da 10 ESP 20 poderia ser vantajosamente aumentada.

Embora a invenção tenha sido mostrada em apenas uma de suas formas, deve ser evidente para aqueles versados na técnica que ela não está limitada dessa forma, mas é suscetível a várias mudanças, sem que se desvie do escopo 15 da invenção.

Claims

1. Método para intensificação de pressão de um fluido de poço que flui a partir de um poço submarino, caracterizado por compreender: a montagem de um motor e uma bomba em uma cápsula submarina, o motor sendo preenchido com um lubrificante dielétrico, empregando a cápsula em uma localização submarina, e isolando um interior da cápsula de uma pressão hidrostática de água do mar na localização submarina; a provisão de um alojamento de expansão submerso externo à cápsula nas vizinhanças do fundo do mar, o alojamento de expansão tendo uma barreira móvel no mesmo, definindo uma câmara primária e secundária; o fluxo de um fluido de poço para o interior da cápsula em torno do motor e para dentro de uma entrada da bomba e operando o motor e a bomba para bombeamento do fluido de poço a partir da cápsula; a comunicação de uma pressão de lubrificante dielétrico do lubrificante dielétrico no motor para a câmara primária no interior da câmara de expansão; a comunicação de uma pressão de fluido de poço de entrada do fluido de poço no interior da cápsula antes de entrar na entrada com a câmara secundária no interior da câmara de expansão; e permitir que a barreira móvel se mova para a equalização da pressão do lubrificante dielétrico com a pressão de fluido de poço de entrada.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da barreira móvel compreender um fole, e a comunicação da pressão do lubrificante dielétrico compreender o fluxo do lubrificante dielétrico entre um interior do fole e o motor.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da comunicação da pressão do fluido de poço de entrada compreender o fluxo do fluido de poço entre o interior da cápsula e um exterior dos fole.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato das câmaras primária e secundária serem seladas da pressão hidrostática da água do mar.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da cápsula ser montada em um carrinho e ser empregada no fundo do mar.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda; a provisão de um segundo alojamento de expansão tendo uma barreira móvel, no mesmo, definindo uma câmara primária e uma câmara secundária; em que a comunicação da pressão do fluido de poço de entrada para a câmara secundária do referido primeiro alojamento de expansão mencionado compreende a comunicação o fluido de poço no interior da cápsula para a câmara secundária do segundo alojamento de expansão; o preenchimento da câmara secundária do referido primeiro alojamento de expansão mencionado com lubrificante dielétrico e o preenchimento da câmara primária da câmara de expansão secundária com o lubrificante dielétrico; e a comunicação do lubrificante dielétrico na câmara secundária do primeiro alojamento de expansão com o lubrificante dielétrico na câmara primária do alojamento de expansão secundário.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da cápsula está localizada dentro de um caixão flutuante que se estende para o fundo do mar e o alojamento de expansão estar localizado no fundo do mar.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o motor ser submerso no fluido de poço na pressão de fluido de poço de entrada.

9. Sistema de bombeamento intensificador submersível elétrico submarino, caracterizado por compreender: um cápsula adaptada para ser posicionada submersível, a cápsula tendo uma entrada que leva a um interior da cápsula para o recebimento do fluido de poço e uma saida, a cápsula sendo selada para isolar a pressão hidrostática da água do mar exterior à cápsula do interior da cápsula; uma bomba centrifuga no interior da cápsula, e tendo uma entrada no interior da cápsula para retirada do fluido de poço do interior da cápsula para dentro da bomba e uma descarga conectada à saida da cápsula para descarregar fluido a partir da cápsula; um motor elétrico acoplado de forma cooperativa à bomba centrifuga e localizado no interior da cápsula para ser submerso no fluido de poço fluindo para a entrada da bomba, o motor sendo preenchido com um lubrificante dielétrico; pelo menos um alojamento de expansão externo à capsula, o alojamento de expansão tendo uma barreira móvel na mesma, definindo uma câmara primária e secundária; uma linha de lubrificante dielétrico em comunicação com o interior do motor e conectada à câmara primária do alojamento de expansão, a linha de lubrificante dielétrico tendo uma passagem para comunicação com o lubrificante dielétrico entre o motor e a câmara primária; e uma linha de fluido de poço em comunicação com o interior da cápsula exterior ao motor, a linha de fluido de poço tendo uma passagem que comunica pressão de fluido de poço na entrada da bomba para a câmara secundária da câmara de expansão de modo a equalizar uma pressão do lubrificante dielétrico no motor com a pressão de fluido de poço na entrada da bomba.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a passagem na linha de fluido de poço comunicar o fluido de poço para a câmara secundária.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato da barreira móvel compreender um fole que pode se expandir e contrair conforme o lubrificante dielétrico se expandir e contrair.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato do alojamento de expansão ser selado, de modo a se evitar que a pressão hidrostática da água do mar atue sobre as câmaras primária e secundária.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato da cápsula ser montada em um carrinho adaptado para ser localizado no fundo do mar.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de passagem da linha de fluido de poço leva à câmara secundária do alojamento de expansão para comunicar o fluido de poço para a câmara secundária.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de: o referido pelo menos um alojamento de expansão compreender um segundo alojamento de expansão que tem uma barreira móvel que define uma câmara primária e uma câmara secundária no mesmo; a linha de fluido de poço leva à câmara secundária da segunda câmara de expansão; e a câmara secundária do primeiro alojamento de expansão mencionado e a câmara primária do segundo alojamento de expansão são preenchidos com um liquido e conectados um com o outro com uma linha de acoplamento.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato do liquido na câmara primária do primeiro alojamento de expansão mencionado, na linha de acoplamento e na câmara primária do segundo alojamento de expansão ser um lubrificante dielétrico.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato da linha de lubrificante dielétrico e a linha de fluido de poço passarem através de um tampão localizado em uma extremidade da cápsula.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato da cápsula ser adaptada para ser localizada dentro de um caixão flutuante que se estende para o leito do mar.

19. Sistema de bomba intensificadora submarina, caracterizado por compreender: uma cápsula submarina que tem uma entrada de fluido de poço e uma saida de fluido de poço, a cápsula sendo selada de modo a isolar um interior da cápsula de pressão hidrostática da água do mar; uma bomba centrifuga e um motor elétrico localizados na cápsula, a bomba tendo uma entrada em comunicação de fluido com o interior da cápsula, a entrada da bomba sendo posicionada de modo que o fluido de poço fluindo para dentro da entrada de fluido de poço flui sobre o motor para a entrada da bomba, a bomba tendo uma descarga acoplada à 5 saida da cápsula para descarregar o fluido de poço para fora da saida; um alojamento de expansão localizado submarino externo à cápsula, o alojamento de expansão tendo uma barreira móvel, definindo uma câmara primária e uma câmara 10 secundária no alojamento de expansão; uma linha de fluido dielétrico de entrada conectada entre o motor e a câmara primária do alojamento de expansão para comunicar lubrificante dielétrico a partir do motor para um lado da barreira móvel; e uma linha de fluido de poço de entrada conectada entre o interior da cápsula e câmara secundária do alojamento de expansão para comunicar fluido de poço para o outro lado da barreira móvel a uma pressão igual à pressão do fluido de poço na entrada da bomba.