CN112889203A - 机动泵 - Google Patents

Abstract

一种用于泵送液体的机动泵。机动泵包括：轴，该轴设置在机动泵中心部分中；马达，该马达具有马达定子；和泵，该泵具有内部扩压器和外部叶轮，其中马达定子径向围绕泵。壳体径向包围马达定子、内部扩压器和外部叶轮。马达定子被设置成与壳体相邻。

Description

机动泵

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年8月16日提交的美国专利申请第15/998，705的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本技术涉及集成有马达的泵。

背景技术

泵送设备可以包括作为通过旋转轴联接的两个单独的部件的液压泵和电动马达。泵可以是容积式泵(诸如流体静压泵、齿轮泵、螺杆泵、隔膜泵等)，或者非容积式泵(诸如水力泵、离心泵、螺旋桨泵等)。泵通常与电动马达相关联。电动马达可以由直流(DC)源(诸如来自电池、机动车辆或整流器)供电、或者由交流(AC)源(诸如电网、逆变器或发电机)供电。

电动马达可以通过马达磁场与马达绕组电流的相互作用进行操作以生成力。马达可以包括马达定子和马达转子。术语“定子”来源于单词“固定的”。定子可以是具有一组单独的电磁体的固定电气部件，这些电磁体以形成中空圆筒的方式布置，且每个磁体的一个极面向该组的中心。术语“转子”来源于单词旋转。转子可以是具有一组电磁体的旋转电气部件，这些电磁体围绕圆筒布置，且极面向定子极。在一些示例中，转子可以位于定子内部并安装在马达轴上。这些马达部件可以使转子旋转，这进而可以使马达轴旋转。这种旋转可能由于不同磁极相互吸引而相同极相互排斥的磁性现象而发生。

因此，马达转子可以是电动马达中的电磁系统的移动部件。特别地，绕组和磁场之间的相互作用产生绕着马达转子的轴线的扭矩，以使马达转子旋转。该力可以使联接马达与离散泵的轴旋转。

泵可以是联接到与泵主体分离的潜水或气密密封马达的潜水泵。该组件可以被潜入在待泵送的流体中，并且因此通常避免泵气蚀。潜水泵通常将泵送的流体推到地面。潜水泵的应用包括排水、污水泵送、污水处理厂、一般工业泵送、浆料泵送、池塘过滤器、海水处理、消防、水井和深井钻探、海上钻机、人工举升、矿井排水和灌溉系统。潜水泵可以沿着井眼被下入，并且用于住宅、商业、市政和工业用水抽取，以及用在水井和油井中。最后，对于潜水泵系统，密封部分或保护器通常设置在泵和马达之间，以用于马达保护。保护器可以吸收来自泵的推力负载，将动力从马达传递给泵，平衡马达内部压力和外部压力，并防止井流体进入马达。

发明内容

一方面涉及一种用于泵送流体的机动泵。机动泵包括：轴，该轴设置在机动泵的中心部分中；马达，该马达具有马达定子；和泵，该泵具有内部扩压器和外部叶轮，其中马达定子径向围绕泵。壳体径向包围马达定子、内部扩压器和外部叶轮。马达定子被设置成与壳体相邻。

另一方面涉及一种机动泵，该机动泵包括设置在机动泵的中心部分处的轴。机动泵包括具有马达定子的马达，该马达定子具有叠层件和绕组。机动泵包括具有多个液压级的多级离心泵，每个液压级具有内部扩压器和外部叶轮，外部叶轮用于由机动泵泵送的流体。壳体径向包围马达定子、内部扩压器和外部叶轮。马达定子径向包围泵。

又一方面涉及一种操作具有机动泵的电潜泵(ESP)的方法，该方法包括：通过ESP的机动泵从井筒泵送生产流体，其中机动泵具有泵和径向包围泵的马达定子。泵具有外部叶轮和内部扩压器。泵送包括在泵的入口处接收生产流体，在外部叶轮处接收生产流体，并且使外部叶轮围绕机动泵的轴旋转，从而使生产流体流动通过内部扩压器的流动路径。

在附图和下面的描述中阐述了一个或多个实施方式的细节。从说明书和附图以及权利要求书中，其他特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是机动泵的图。

图2是包括在井筒中的电潜泵(ESP)机动泵的生产现场示意图。

图3和图3A分别是不同机动泵的图。

图4是螺旋轴流泵定子和转子的透视图。

图5是可以具有外部转子马达的机动泵的图。

图5A是可以具有外部转子马达的机动泵的图。

图6是外转子技术的整体表示的图。

图7是内转子技术的整体表示的图。

图8是没有外部壳体的机动泵的图。

图9是机动泵的分层表示的端视图。

图10至图13是为多级离心泵的机动泵的图。

图13A是机动泵的液压元件的透视图。

图14是操作具有机动泵的ESP的方法的流程框图。

具体实施方式

潜水泵系统可以具有井下部件和地面部件两者。井下部件可以包括马达、密封件(保护器)、泵和线缆。额外的井下部件可以包括数据采集仪器、马达引线延长部、线缆带、气体分离器以及止回阀和排出阀。地面部件可以包括变压器、电接线盒和马达控制器，诸如可变速度控制器。

油生产中的潜水泵可以提供“人工举升”。这些泵典型地是电动的，并且通常被称为电潜泵(ESP)。ESP泵可以相对较长且细长，并且可以设置在井筒中以从井筒中举升或泵送流体。一些ESP系统可以装配在外径小至4.5英寸的井筒套管中并在所述井筒套管中操作。ESP可以是在竖直位置、偏离位置或水平位置操作的离心泵。如下所讨论那样，泵可以由将压头施加到井内的流体并使所述流体移动的多个叶轮、叶片、扩压器、轮叶等构成。

ESP可以是除了传感单元和动力输送线缆外还有离心泵和电动马达的电动液压系统。动力输送线缆从地面向马达供应电力。马达将电力转换成机械力，以通过轴或其他部件驱动泵。泵将井流体举升并排放到地面。

离心泵之所以如此命名是因为添加到流体中的泵头至少部分是由于离心作用。通过堆叠叶轮和扩压器(多级)，可以获得所期望的举升或总动态压头(total dynamic head，TDH)。实际上，泵可以具有由叶轮和扩压器形成的多个级。旋转的叶轮将能量作为动能添加到流体，而静止的扩压器将流体的动能转化为压头。泵级通常串联堆叠以形成容纳在泵壳体内的多级系统。由每个级生成的压头可以是总结性的。因此，由多级系统产生的总压头通常从第一级到最后一级增加。ESP系统可以在储层流体的液面以下采用离心泵。而且，潜水泵可以是单级泵或多级泵。例如，ESP可以是在竖直位置操作的多级离心泵。

在操作中，ESP接收井流体，通过使泵轴上的叶轮(轮叶)旋转以施加人工举升，从而将泵头施加在周围流体上以迫使流体朝向地面。在某些情况下，ESP每天可举升超过25000桶流体。ESP系统可以泵送各种流体。所泵送的常见流体是生产流体，诸如原油和卤水。所泵送的流体可以包括油、气体、天然气、液体石油产品、处置流体和注入流体、固体或污染物、二氧化碳(CO2)和硫化氢(H2S)气体、处理化学品等。一些ESP可以操控腐蚀性流体、砂等磨蚀性污染物、井下温度、气体开采水平等。ESP可部署在竖直井、斜井和水平井中。

对于安装，ESP系统的井下部件可以经由油管柱的底部安装。实际上，ESP系统电动马达和泵(诸如多级离心泵)可以在生产管柱上下入，并经由电力线缆连接回到地面控制机构和变压器。如前所提及那样，电缆通常延伸井的长度，从而将泵连接到地面电源。

ESP可以间歇地或连续地进行泵送。ESP可以适于自动化和控制系统，并且通常包括地面控制组件。许多地面控制和通信装置通常可用于ESP泵。控制器可以是不受天气影响的，并且位于室外，或者是放置在建筑物或容器中的室内版本。控制装备可以位于井口附近或达几英里远。

ESP传统技术可能面临至少两个挑战：可靠性和干预成本。可靠性低可能在机械方面和电气方面两者归因于系统复杂性，这由于恶劣的操作环境而复杂化。干预成本可能是由于钻机对系统部署、提取和更换的依赖性。钻机依赖性可能部分是由于ESP系统长度。

相比之下，本文的实施例提高了可靠性并提供了无钻机部署。在一些示例中，取消或组合了部件功能以便获得更好的可靠性。例如，某些实施方式通过在马达和泵之间采用磁耦合来消除保护器部分。实施例将马达与泵相结合，以提供马达和泵被构建为一个组合单元的机动泵。

本公开包括一种其中封装有马达的泵送设备。与常规泵送系统(在常规泵送系统中，泵和马达是利用轴连结在一起的分离部件(并且在典型的井下应用中，具有位于其间以用于马达保护的保护器部分))不同，本文中的某些实施例提供了被集成为一个单元被并且没有轴或保护器部分的泵和马达。在径向上，对于一些实施例，从内部到外部，系统可以由马达定子、马达转子和泵转子、泵定子和壳体形成。马达定子具有绕组，并且可以利用直流电流(DC)、单相或三相交变电流或交流电流通电。马达转子可以是感应式设计，所述感应式设计具有钢叠层件，所述钢叠层件具有铜条和端环。替代性地，马达转子可以是永磁体设计，所述永磁体设计具有钢叠层件，所述钢叠层件使永磁体安装在内径(ID)上或嵌入在所述内径中，以便与马达定子电磁接合。

在某些实施方式中，马达转子的外径(OD)或OD部分被构造有泵转子或与泵转子成一体。泵转子具有液压元件，诸如轮叶或螺旋轮叶。马达转子与泵转子一起在泵定子内旋转。泵定子在ID上也具有液压元件(诸如螺旋轮叶)，以便与泵转子轮叶液压接合(对于容积式泵设计还机械接合)以泵送流体。

这些技术可以包括外部转子马达设计和与泵的集成。泵和马达可以被容纳在壳体内。总之，优势可以包括更高的马达扭矩能力、更大的泵OD，从而具有更高的压头生成能力、系统紧凑性等。

泵系统可以被制造成用于地面使用或用于井下应用。泵可以是容积式或离心式。容积式包括螺杆泵、渐进腔式泵等。离心式包括多级离心泵、螺旋轴流泵等。此外，马达可以是感应马达或永磁马达。对于井下应用，系统可以利用钻机被部署在油管的端部处，或者利用动力线缆以无钻机的方式部署在油管内部等。机动泵可能具有减小的管柱长度，这有助于实施无钻机作业并且不会压井。本公开给出了统一马达和泵的创新性技术，并且这可以简化系统配置。

总之，本技术的实施例包括机动泵，该机动泵具有集成为单个(组合)单元的泵和马达。马达转子可以被构造有泵转子或与泵转子成一体。在一些示例中，马达转子与泵转子一起在泵定子内旋转。马达可以具有外部转子马达配置，并且位于泵内。在某些实施方式中，泵可以围绕或包围马达。在径向上，从内部到外部，该单元可以包括：(a)马达定子，(b)马达转子和泵转子，(c)泵定子，以及(d)壳体。如果采用壳体，则泵和马达容纳在壳体内。泵转子具有液压元件，诸如轮叶或螺旋轮叶。泵定子在其内径(ID)上具有液压元件(诸如轮叶或螺旋轮叶)，以便与泵转子液压元件液压接合以泵送流体。对于容积式泵，这种接合可以是机械的。

现在转到附图，图1是机动泵100，所述机动泵具有作为一体单元的泵102和马达104。泵102可以是容积式泵或离心泵等。马达104可以是感应马达、永磁马达等。马达104可以包括马达定子和马达转子。马达104可以驱动泵102。

在示例中，泵转子是马达转子或者与马达转子成一体。例如，泵液压元件(诸如轮叶)可以位于在马达转子上，以使马达转子为马达转子和泵转子两者。因此，在示例中，马达转子和泵转子可以有效地是相同的整体部件。

而且，在一些实施例中，泵102位于马达104的径向外侧。实际上，泵102可以以圆柱的方式或径向地围绕马达104。在所示的实施例中，泵102包围马达104。还参见例如图5、图8、图9和图13。

在其他实施例中，马达104可以位于泵102的径向外侧。参见例如图3和图11。在这些实施例中，马达104可以围绕或包围泵102。

在图1中，在操作中，如箭头106所示，待泵送的流体在入口(诸如抽吸部或进入口)处被接收。泵102如箭头108所指示那样排放所泵送的流体。泵100系统可以是电潜泵(ESP)系统。泵系统100包括额外的部件110，诸如地面部件。ESP泵100系统可以由地面部件110(诸如生产设施或石油平台中容纳的那些部件)和地下部件(诸如井眼或井筒中的一体式泵102和马达104)组成。

采用机动泵100的ESP可以被标记为ESP系统，所述ESP系统从井或井筒泵送或举升流体。流体可以是或包括碳氢化合物，诸如油和气体。ESP机动泵100的尺寸和布置可以被确定用于在井下插入到井筒中。根据应用，机动泵100的尺寸可以被确定为装配到外径小至4.5英寸的井筒套管中。另外，泵102和马达104的尺寸可以被确定为从井筒举升一定体积的流体产物。而且，马达104可以经由例如潜水电缆被从地面供电。

在一些示例中，泵102是离心泵或多级离心泵。此外，泵102通常具有作为进入口或流体抽吸部的入口。在一些实施例中，入口可以具有进入网。在操作中，流体通过入口进入泵102。因此，泵102通过入口接收流体，并从泵102的上部上的相对端排放108所泵送的流体。由液压元件(例如，泵转子或叶轮)加速的流体或液体可能在固定元件或扩压器中损失动能，在所述固定元件或所述扩压器中发生动能到压力能的转换。流体由一个或多个泵级举升。其他ESP机动泵100部件可以包括提供径向支撑的径向轴承或衬套、推力轴承等。

图2是油气开采现场200，所述开采现场包括钻入到地球204(地层)的孔或井筒202。井筒套管206被定位在井筒202中。套管206可以具有孔、狭槽或穿孔208以从地层接收碳氢化合物流体210，诸如油和气体。在所示的实施例中，作为ESP一体式泵/马达100的机动泵100作为井下部件被下入到井筒套管206中。在操作中，ESP一体式泵/马达100接收碳氢化合物流体210，向流体210施加压头，并通过生产导管212朝向地表214排放流体210，如箭头216所指示那样。如上所讨论那样，ESP机动泵100系统通常包括泵流体进入口或入口。机动泵排放部可以包括保护装置，诸如止回阀、排出阀等。此外，ESP井下部件可以包括线缆、线缆保护装置、线缆夹具、气体分离器、传感器和数据采集仪器等。

ESP机动泵100的ESP地面部件218可以包括地面控制件。实际上，ESP 100通常具有地面装备218，诸如电变压器和系统控制器。一些ESP机动泵100示例包括变频驱动器。而且，除了动力线缆之外，ESP机动化泵100部件可以包括马达引线延伸部。例如，主电缆和线缆马达引线延伸部可以连接地面装备与ESP马达104和井监控装置。监控潜水工具可以被安装到马达上以测量参数，诸如泵进入口和排放口压力、进入口和马达油温以及振动。所测量的井下数据可以通过动力线缆被通信给地面。

一些ESP机动泵100示例可以包括在泵进入口或入口106处或其附近(或与之组合)的气体操控器或气体分离器。在自由气体与泵性能产生干扰时，可以使用气体分离器。气体分离器可以将一些自由气体与进入泵的流体流分离，以提高泵性能。然而，在作为具有较高旋转速度(例如，4000转/分钟(rpm)或更高)的螺旋轴流泵且没有径向或混流泵的泵102的一些示例中，在某些实施例中可以避免气体分离器。事实上，具有螺旋轴流泵102和永磁马达104的一些ESP机动泵100实施例没有这种气体分离器，这是因为在某些情况下利用气体分离器可能不会实现显著的益处。螺旋轴流泵102的一些示例可以用作压缩机，并且操控、泵送以及处理具有高气体体积分数(诸如大于70％)的流体。

图3是马达和泵被构建为一个组合单元的机动泵300。在这个示例中，组合单元容纳在壳体302(诸如钢壳体)内部。在壳体内，泵系统由马达驱动并被装入马达内。

马达定子304具有压缩在一起的叠层件，诸如钢叠层件。在叠层件内切出狭槽，以便于安装磁性线圈。在操作中，一旦定子304被通电，就可以生成旋转磁场。叠层件可以是马达定子和转子的钢制部分，并且由叠置在一起的薄叠层片构成。根据应用，这些叠层件可以被“松散地”堆叠、焊接或粘合在一起。在一些示例中，马达定子或转子可以是实心件。然而，替代地，马达定子或转子可以更典型地是马达叠层片，例如以减少涡流损失。

机动泵300包括一体式马达转子306和泵转子306。该一体式马达转子/泵转子306的马达转子306部分可以是具有棒或条(诸如铜条)的感应式设计，所述棒或条安装在钢叠层件的堆层内并与端环短路连接。另一选择是马达转子306采用永磁体308，如图3所示。马达转子306的这些永磁体308与马达定子304的旋转磁场磁性接合，以便生成马达转子306的扭矩和旋转。

同样，马达转子306与泵转子306成一体。换句话说，马达转子306的内部侧部或内部部分可以是泵转子306。实际上，在马达转子306的内表面上是作为泵元件构建在所述表面上的液压元件310，诸如轮叶或螺旋轮叶，从而使得马达转子306和泵转子306成为一体单元。

在所示的示例中，固定泵定子312位于机动泵300单元的中心处。泵定子312的外表面被构建有相对应的液压元件，诸如螺旋轮叶，所述液压元件与泵转子306液压元件液压接合，以移动或加压正在被泵送的流体(诸如生产流体)或向所述流体施加压头。

进一步，图3中的描述是泵300的两个液压级。机动泵300系统可以被构建有多个马达/泵转子(两个以上)以满足泵送要求。泵300可以包括相邻转子之间的相应径向轴承314。图3中示出的泵是螺旋轴流离心泵。然而，本公开不限于螺旋轴流离心泵，而是可以是另一类型的离心泵、螺杆泵、渐进腔式泵等。机动泵300包括向马达供应动力的动力线缆316。

通过机动泵300的泵送的流体的流动由箭头318指示为进入所描绘的入口或上游级，并且由箭头320指示为从所描绘的出口或下游级排放。最后，在作为ESP的机动泵300的某些实施例中，泵定子312可以是中空的，并且可以结合螺纹接管轮廓，从而以便于中空通道在生产期间被堵塞并且为了测井或增产而打开。

图3A是在壳体332内具有马达和泵的机动泵330(所示的两个级)。马达定子334具有叠层件和磁线绕组。带有轮叶338的泵定子336安装在马达定子334内部，并与马达定子334成一体或附接到该马达定子334。泵定子336和轮叶338可以由金属和其他材料构成。类似地，泵转子340和泵转子轮叶342可以由金属和其他材料构成。泵转子340与马达转子344成一体或附接到马达转子344，在该示例中该马达转子344位于系统的中心处。马达转子344由叠层件的堆叠和嵌入所述马达转子344中的多个高强度永磁体346(例如钐钴或钕)制成。一旦马达定子334被通电，则所述马达转子334的旋转磁场将驱动马达转子344旋转，并且可以泵送流体。由于热传导特性，泵定子336、转子340和轮叶的材料可以促进电磁耦合和冷却。

机动泵330包括向马达供应动力的动力线缆346。泵330可以包括在两个所示的级的相邻转子之间的径向轴承348。而且，在操作期间泵送通过机动泵300的流体的流动由箭头350指示。最后，图4是典型的螺旋轴流泵400定子402和转子404，并且其中所述泵400的操作原理可以结合在图3的机动泵300或图3A的机动泵330中。

图3或图3A的各种实施例的潜在缺点是泵OD可能受限，这是因为泵在马达的内部。马达内部的泵的这些构型可能至少部分地由于将马达用作内部转子马达。其他实施例(诸如如图5中描绘的实施例)采用外部转子马达。图5和图5A是采用外部转子马达的机动泵。

图5是马达和泵作为一个单元的机动泵500。同样，所示的实施例中的马达是外部转子马达。机动泵500包括壳体502、带有轮叶(例如螺旋轮叶)的泵定子504、以及带有叠层件和绕组的马达定子506。泵定子504不与马达定子506处于锁定位置。

机动泵500包括马达转子508和与马达转子508成一体的泵转子510，该泵转子具有轮叶。永磁体512设置在马达转子508上。在示例中，在机动泵500单元的中心处的是马达定子506，所述马达定子506可以由压缩在一起的钢叠层件的堆层支承，并且在这些叠层件内，狭槽被切出以用于磁性线绕组。在操作中，在电力被供应到马达定子506绕组时，可以生成旋转磁场。

在图5的所示的实施例中，马达转子508径向包围马达定子506。这种构型可以被表征为将典型的或常规马达翻转过来(turn out)。进一步，泵和马达被径向布置，这与常规的轴向布置不同。而且，泵(包括泵定子504和泵转子)径向包围或围绕马达(包括马达定子506和马达转子508)。虽然为了清楚起见，在图5中仅示出了两个液压级(离心泵级)，但是机动泵500可以具有更多的液压级(在轴向方向上)。

进一步，在沿轴向方向的底部处，机动泵500可以具有进入口(未示出)，该进入口被设置成在径向上穿过整个机动泵500，并且接收待泵送的流体518(例如，生产流体)。此外，在沿轴向方向的顶部处，机动泵500可以具有排放头，该排放头被设置成在径向上穿过整个机动泵500并且排放离开机动泵500的泵流体520(例如，生产流体)。

图5示出了具有永磁体512的马达转子508。然而，马达转子508可以替代地为具有铜条的感应式，其中所述铜条位于钢叠层件的堆层内并与端环短路连接。然而，利用永磁体512，马达通常可以更紧凑。马达定子506磁场与永磁体512之间的电磁相互作用生成扭矩和旋转。

马达转子508的OD或外表面具有轮叶(诸如螺旋轮叶)，从而导致一体式马达转子508和泵转子510。在转子旋转时，这些轮叶与固定泵定子504上的相对应的轮叶液压接合，以将泵头移动或施加到所泵送的流体，诸如生产流体。在泵通常包括位于马达的径向外侧的情况下，与图5相关联的一些实施例可以提供相对较大的泵OD，从而增强泵液压头生成。

此外，在马达定子506在中心处的情况下，该构型可以有助于无钻机线缆部署。线缆和马达定子506的同心度有助于两个部件之间的易于组装，以便于进行无钻机线缆部署。

机动泵500可以包括在轴向上设置在两个相邻级的转子之间的径向轴承514。进一步，通常包括动力线缆516以向马达供应动力。对于作为ESP的机动泵500，可以经由动力线缆516从地面供应动力。在操作中，所泵送的流体(生产流体)流动通过机动泵500级，如箭头518和520所指示的那样。

同样，马达转子508和泵转子510成一体。例如，在某些示例中，马达转子508和泵转子510有效地共享同一转子。实际上，马达转子508的永磁体和泵转子510的轮叶两者都位于马达转子508的叠层件上。

泵转子510轮叶通常是被机加工的。此外，对于一些实施例，泵叶轮叶不被定位在马达定子506的通道内，而是替代地在径向位于马达定子506的外部。

图5A是也采用外部转子马达的机动泵530。通过泵530所泵送的流体流532可以类似于通过图3A的机动泵330所泵送的流体流。在图5A中，机动泵530包括带有轮叶的泵定子534。泵定子534附接到马达定子536。实际上，泵定子534轮叶与马达定子536成一体。具有叠层件和绕组的马达定子536位于机动泵530的中心中。带有轮叶540的泵转子538附接到具有叠层件和永磁体544的马达转子542上(与所述马达转子542成一体)。在一些示例中，泵定子534、转子538/542和/或轮叶可以由导热金属构成。

如所指示的那样，图5和图5A的实施例的一方面是外部转子马达。在一些示例中，马达定子506和536具有叠层件、狭槽和磁线，且磁线的绕组被配置成使得电磁场向外突出以便与外部转子有效接合。

与以转子为中心的永磁马达相比，转子在定子的外部上旋转的外部转子马达拓扑可以具有更大的磁通量，从而导致较高的动力密度或较高的扭矩密度。在一些示例中，这种较高的密度可以有助于马达更小，并且因此在径向受限的地方(诸如井下)泵可以更大。

图6是具有外转子永磁马达的外转子技术的整体表示600。图7是具有内转子永磁马达的内转子技术的整体表示700。

图8是具有围绕马达的泵的机动泵800，并且所述机动泵可以是图5的没有壳体502的泵500的变型。在这个示例中，泵定子804(带有轮叶)具有足够的强度来承受井下应用的压力和拉伸载荷。例如，泵定子804可以是具有足够壁厚的高强度材料。在井下应用中，径向尺寸可能受限。没有外部壳体的机动泵800可以有助于泵在井筒的有限的径向尺寸内具有更大的外径，从而导致更高的流量和压头生成能力。在所示的实施例中，泵定子804是机动泵800的外层。

机动泵800包括：具有叠层件和绕组的马达定子806；具有泵转子轮叶810和马达转子永磁体812的一体式马达/泵转子808。机动泵800具有径向轴承814、和动力线缆816。机动泵800可以是没有壳体的ESP系统的井下部件(马达和泵)。

图9是机动泵900的径向横截面表示，其中子部件被描绘成层以记录相对位置。泵围绕或包围马达。机动泵900包括键或O形环902，以将泵转子904与马达转子906锁定。马达转子906可以具有永磁体或感应设计。马达转子906可以是鼠笼感应型。机动泵具有马达转子孔908和泵转子轮叶。

图3、图3A、图5、图5A和图8中的机动泵是多级泵，其中为了清楚起见仅描绘了所述级中的两个级。而且，在图3、图5和图8中的这些机动泵的示例中，马达定子与马达转子之间的气隙不用于泵送泵流体或使泵流体流动通过该气隙。换句话说，在这些实施例中，所泵送的流体通道不在马达定子与马达转子之间。然而，图3A和图5A中描绘的示例可以使用该气隙以用于进行泵送。此外，图3、图3A、图5、图5A、图8和图9的机动泵的示例不包括扩压器。此外，图3、图3A、图5、图5A、图8和图9中描绘的机动泵可以是ESP的井下马达和泵，并且没有ESP保护器或马达保护器。保护装置(诸如止回阀、排出阀等)可以在ESP系统中位于机动泵300、330、500、530、800、900排放部上方。在示例中，止回阀可以在机动泵关闭时闭合。最后，机动泵的示例没有一体的屏蔽电动马达(一般而言或对于地面应用)。

ESP系统部件可以包括机动泵300、330、500、530、800、900和地面部件110、218(诸如地面控制件)。如上所讨论那样，ESP可以具有设置在地表处的地面部件。油管头可以支撑井下油管，为穿过井口的动力线缆提供密封。作为ESP系统的机动泵100、300、330、500、530、800、900的地面部件(例如，部件110、218)可以包括定速或变速控制器和驱动器。

在某些实施例中，智能或智慧远程终端单元(RTU)可编程控制器(用于定速或变速)保持到机动泵的动力流。控制组件可以有助于井连续或间歇地进行操作、或被关闭、提供保护以免受动力浪涌或其它电力变化等的影响。变速驱动器(VSD)可以为ESP系统提供大致连续的占空比可变流和压力控制。

在一些实施例中，动力线缆连接到马达的顶部部分。动力线缆可以从马达到井的地面被捆绑到生产油管的外部，并在地面上延伸到例如控制接线盒。动力线缆可以具有金属屏蔽件，以保护线缆免受外部损坏。电力通常由商业配电系统提供给现场。ESP地面部件可以包括电源系统。在一些示例中，变压器可以转换经由商业电线提供的电力，以匹配ESP马达的电压和电流。

也可以包括用于传感器和控制数据的线缆。潜水泵线缆可以是用于深井中的潜水泵的产品。潜水泵线缆的尺寸和形状根据用途和泵仪表而不同。某些类型的泵线缆包括控制线以及用于泵马达的电力导体。

ESP系统可以包括井下传感器和配套的地面接口单元，以提供实时系统和井筒性能参数的提取。多数据通道传感器可以测量进入口压力、井筒和马达绕组温度、泵排放压力、振动、电流泄漏和流量。ESP系统控制和报警可以通过实时监控井下读数来实施。地面接口可以经由永久数字读出器、手持数据记录器或笔记本电脑等来实现。在某些示例中，实施对来自基于网络的计算机的数据的远程监控。

一般而言，电潜机动泵作为ESP可以提供人工举升，以用于从井筒中举升中等体积至高体积的流体。这些体积的范围可以从较低的150桶/天(B/D)或24立方米/天(m3/d)到高至75000桶/天(B/D)或12300m3/d。前述变速控制器在某些布置中可以扩大范围。

ESP可以包括气体处理系统，该系统可以减少进入泵的自由气体。气体处理系统可以包括或与气体回避器、气体分离器(诸如旋转和涡流气体分离器)或气体操控器(诸如螺旋轴流气体操控器)相关联。

另外，机动泵500的马达可以是具有包括马达定子506和马达转子508的电磁系统的感应(异步)马达。一个示例是鼠笼型感应马达。鼠笼型转子可能具有在芯体中的带有条(例如均匀间隔的铜条或铝条)的层压钢。条可以是倾斜的或歪斜的，以减少组件中的磁哼鸣和狭槽谐波。所生成的扭矩迫使运动通过转子到达负载。另一示例是绕线转子，所述绕线转子可以是由钢叠层件制成的圆柱形芯体，所述钢叠层件具有用于容纳所述转子的三相绕组的线的狭槽。

在三相感应机中，供应给马达定子绕组的交变电流给定子通电以产生旋转磁通量。磁通量在马达定子与转子之间的气隙中产生磁场，并感应出电压，该电压通过马达转子条产生电流。马达转子电路被短路连接，并且电流在转子导体中流动。旋转磁通量和电流的作用产生力，该力生成扭矩以驱动马达，并且因此驱动泵。

现在讨论转向图10至图13，这些图是机动泵的实施例，该机动泵是多级离心泵，且扩压器、马达和叶轮被径向集成。同样，分别在图10至图13中示出的多级离心泵中的每一个可以是机动泵100。在图10至图13中，机动泵可以是没有马达保护器的ESP机动泵。为了清楚起见，图10至图13中示出的多级离心泵仅示出各个级中的一级。

图10是具有多级离心泵的机动泵1000。机动泵1000包括壳体1002和轴1004。在实施例中，轴1004在操作中不旋转。机动泵1000包括具有叠层件和绕组的马达定子1006、泵扩压器1008(固定的)和具有永磁体1012的泵叶轮1010。马达定子1006径向围绕泵扩压器1008和泵叶轮1010。换句话说，马达定子1006径向围绕(包围)离心泵。在操作中，叶轮1010上的永磁体1012接合马达定子1006，用于叶轮1010的旋转。

扩压器1008可以被表征为内部扩压器1008，这是因为扩压器1008与轴1004相邻。叶轮1010可以被表征为外部叶轮1010，这是因为叶轮1010与马达定子1006相邻，或在某种意义上，叶轮1010的至少一部分位于扩压器1008的径向外侧。叶轮1010和扩压器1008两者每一个都具有多个轮叶，尽管轮叶的几何形状可以不同。

为了清楚起见，图10中的描绘是简化的表示。虽然内部扩压器1008可以具有叶轮的形状或特征，但是扩压器1008轮叶几何形状被配置成促进液压流动并用于泵效率。例如，从扩压器1008的入口到出口的总流动面积将增加，以允许流动减慢。外部叶轮1010可以具有扩压器的形状或特征，但是包括叶轮流动路径和轮叶几何形状的叶轮1010促进液压流动和泵效率。关于内部扩压器1008和外部叶轮1010，详细的轮叶几何形状(例如，出口角度、流动面积)可能不同，这是因为所述轮叶的功能不同。外部叶轮1010的功能可以是使泵送流体加速，以为流体提供动能。内部扩压器1008的功能可以是减慢流体并将动能传递给泵头或压力。

在操作中，如所指示那样，利用安装在泵叶轮1010上的永磁体1012与马达定子1006的磁场之间的电磁耦合，使泵叶轮1010旋转。马达定子1006的磁场由利用动力线缆1014输送的电力生成。在实施例中，外部叶轮1010是磁性的，且永磁体1012设置在叶轮1010主体的至少一部分上。

图11是具有多级离心泵的机动泵1100。机动泵1100具有壳体1102和轴1104。在示例中，轴1104在操作中不旋转。机动泵1100包括马达，所述马达具有环形马达转子1105和马达定子1106。马达定子1106具有叠层件和绕组。机动泵1100具有向机动泵1100(诸如从地表向在井下用作ESP马达/泵的机动泵1100)供应动力的动力线缆1114。

机动泵1100包括具有泵扩压器1108(固定的)和泵叶轮1110的泵。泵叶轮1110与具有永磁体1112的马达转子1105机械接合。在所示的实施例中，多级离心泵1100具有环形马达转子1105，所述环形马达转子固定到叶轮1110，以使得马达转子1105和叶轮1110两者都旋转。

马达定子1106径向围绕泵扩压器1108和泵叶轮1110。换句话说，马达定子1106径向围绕(包围)离心泵。在一些示例中，马达转子1105和马达定子1106两者径向围绕泵。因此，在那些示例中，马达径向围绕(径向包围)泵。

此外，如上所提及那样，叶轮1110机械地联接到马达转子1105。在操作中，马达转子1105上的永磁体接合马达定子1106，以用于使马达转子1105和叶轮1110旋转。

扩压器1108可以被表征为内部扩压器1108，这是因为扩压器1108与轴1104相邻。叶轮1110可以被表征为外部叶轮1110，这是因为叶轮1110与马达转子1105相邻，或者在某种意义上，叶轮1110的至少一部分位于内部扩压器1108的径向外侧。叶轮1110和扩压器1108两者每一个都具有多个轮叶，尽管轮叶的几何形状可以不同。

为了清楚起见，图11中的描绘是简化的表示。虽然内部扩压器1108可以具有叶轮的形状或特征，但是扩压器1008轮叶几何形状被配置成促进液压流动和泵效率。外部叶轮1110可以具有扩压器的形状或特征，但是包括叶轮流动路径和轮叶几何形状的叶轮1110促进液压流动和泵效率。外部叶轮1110的功能可以是使泵送流体加速，以为流体提供动能。内部扩压器1108的功能可以是减慢流体并将动能传递给泵头或压力。

图12是作为多级离心泵并且具有用于增加泵部分的OD的外部转子拓扑的机动泵1200。机动泵1200具有外部壳体1202。马达定子1204位于机动泵1200的径向中心处。在示例中，马达定子1204具有叠层件和绕组。而且，如所描绘的那样，离心泵可以径向围绕(径向包围)马达定子1204。机动泵1200包括具有泵叶轮1206的泵，所述泵叶轮具有永磁体1208，所述永磁体在操作中接合马达定子1204，以用于叶轮1206的旋转。因此，叶轮1206的具有永磁体1208的所述部分可以被表征为马达转子。因此，在示例中，泵叶轮1206和马达转子1206被集成为机动泵1200的单个项或部件。进一步，机动泵1200具有扩压器1210，所述扩压器具有用于所泵送的流体的流动路径。在操作中，旋转叶轮1206可以与固定扩压器1210相接。

为了增加泵部分OD，外部转子马达拓扑可以用于多级离心泵，例如如图12所描绘那样。在所示的实施例中，永磁体1208设置在叶轮1206的是磁性的至少一部分上。在一些实施例中，利用这种马达拓扑，永磁体1208非常接近马达定子1204磁场。永磁体1208可以在马达定子1204的0.2毫米(mm)至5毫米内。泵1200具有向泵1200(诸如从地面向在井下用作ESP马达/泵的泵1200)供应动力的动力线缆1212。

图13是作为多级离心泵的机动泵1300。机动泵具有外部壳体1302。此外，机动泵1300具有马达，该马达具有在中心处的马达定子1304和马达转子1301。而且，如所描绘的那样，马达被离心泵或泵部分径向围绕(径向包围)。永磁体1308设置在马达转子1301上，以用于使转子1301可操作地接合定子1304，使得转子1301在操作中旋转。

转子1301与泵叶轮1306机械联接，使得叶轮1306与转子1301一起旋转。机动泵1300具有包括叶轮1306和泵扩压器1310的离心泵。如所指示那样，马达转子1301在操作中在内部与马达定子1304径向磁耦合，而在外部与泵叶轮1306径向机械联接。总之，机动泵1300是具有外部转子拓扑的多级离心泵，并且泵叶轮1306安装在马达转子1301上。

图13A是用于前述附图的机动泵的示例性泵液压部件1320的表示。例如，泵液压部件1320可以是图13的机动泵1300的泵叶轮1306、图12的机动泵1200的泵叶轮1206、图11的机动泵1100的内部扩压器1108、图10的机动泵1000的内部扩压器1108等。液压部件1320作为叶轮的功能可以是使泵流体加速以为流体提供动能。液压部件1320作为扩压器的功能可以是减慢流体并将动能传递给泵头或压力。

泵液压部件1320可以与机动泵中心部件1322相关联，所述中心部件例如是轴或前述附图中描绘的其他中心部件。泵液压部件1320包括液压元件1324，诸如叶片或轮叶。进一步，在所示的示例中，泵液压部件1320包括前板1326和可选的外部护罩1328。最后，虽然图13A中的描绘可以类似于叶轮，但是液压元件1322(轮叶)和相关联的流动路径可以被配置为将动能传递到泵头的扩压器。

可以实施前述附图的机动泵的变型。马达定子和马达转子可以各自被完全封装，以使所述马达定子与所述马达转子之间的气隙向井流体打开。另一选项是闭合气隙，并且填充有介电油。在后一情况下，动态密封件和弹性袋或金属波纹管可以用于油膨胀和收缩。泵轴向推力可以在一个位置或多个位置处被操控。

进一步，可以添加传感器单元来测量操作条件。可以添加一个或多个传感器来获取数据，所述数据例如是井下压力、温度、振动、泵流体进入口压力和温度、泵流体排放压力以及其他泵监控数据。井下传感器可以附接到机动泵，以例如经由主动力线缆将诸如进入口压力、进入口温度、马达温度、马达振动等信息传送到地面控制件。

总之，本技术的实施例是机动泵，所述机动泵可以具有一体式马达转子和泵转子，和/或外部转子马达。可以解决ESP可靠性和无钻机部署。上面讨论的机动泵(包括关于前述附图讨论的)可以用作ESP的地下或井下部件(一个或多个)，并且可以联接到ESP地面部件或以其他方式与ESP地面部件相关联。如所讨论的那样，ESP地面部件可以包括马达控制器，该马达控制器可以是定速控制器或变速控制器，或者其他类型的控制器。ESP系统可以包括变频控制器，以使得ESP在更大的容量、压头和效率范围内进行操作。ESP马达的速度可以与电源的频率成比例。因此，通过调节频率，可以调节速度，这可以是变速系统的目的。因此，如果井的生产能力不是精确已知的，则一旦更多的数据可用，就可以选择变速控制器以用于估计的范围，并针对期望的生产水平进行调整。马达控制器可以是具有执行关闭和重启操作的系统单元的数字控制件，并且可以安装在例如控制面板的低压隔间中。在一些示例中，马达控制器还可以包括显示单元。该单元可以显示读数、设定点、警报等。

井口装置和附件可以基于套管尺寸、油管尺寸、推荐的载荷、地面压力和设定深度。维修装备可以包括线缆滚筒、滚筒支撑件和线缆引导件。井底传感装置或井下传感器可以提供参数的连续或大致测量，所述参数例如是井底压力、井筒压力、井筒或ESP温度、排放流量、马达的水污染、装备振动和自动井监控。前述马达控制器可以用于从中心位置连续监控泵操作。

图14是操作具有机动泵的ESP或ESP系统的方法1400，所述机动泵具有一体式马达和泵。在框1402，ESP的地下部件被下入到井筒中。例如，ESP地下部件(诸如机动泵)在处于地面时可以附接到油管管柱的井下端以便进行部署，并且然后与油管一起下入到井筒中。

在被下入(框1402)到井筒中并被安置用于操作之后，待泵送的井流体可以例如通过井套管中的射孔从地球或地层被接收(框1404)。流体可以包括碳氢化合物(诸如油和天然气)、以及污染物和其他化合物或生产流体。ESP举升或泵送井流体或生产流体的动作可以由框1404、1406和1408的动作构成。

在框1404处，待举升或泵送的流体在ESP泵的入口处被接收并进入泵中。入口可以是流体进入口或流体抽吸部，并且在某些示例中可以具有筛网。在框1406处，ESP泵向被泵送的流体施加和施用泵头。ESP可以为总动态压头(TDH)提供泵头，以举升或泵送期望重量或体积容量的生产流体。在一些示例中，TDH可以是或包括以英尺或米为单位的正在被泵送的流体的高度。所施加的压头可以包括用于克服生产油管和地面管中的摩擦损失的压头，以及用于克服高度变化的压头。

在框1408处，ESP通过生产导管将被泵送的流体排放到地面。最后，虚线1410表示这样一些示例，在这些示例中，图14的方法1400代表两个整体性的动作或方法。换句话说，在这些示例中，第一动作可以是将ESP地下部件下入1402到井筒中。第二整体性动作可以是执行框1404、框1406和框1408中所示的泵送动作。

实施例包括操作作为机动泵的ESP的方法，该方法包括通过机动泵从井筒泵送流体。机动泵具有马达和径向包围马达的泵，其中马达具有马达转子和马达定子，并且其中泵具有与马达转子成一体的泵转子，该泵转子具有轮叶。在一些示例中，马达转子的外径或外表面具有泵轮叶，从而提供一体式马达转子和泵转子。该泵可以包括具有轮叶的泵定子，其中泵定子轮叶和泵转子轮叶位于马达定子的径向外侧。

马达定子通常可以具有绕组。马达转子可以具有永磁体和钢叠层件，并且其中泵送涉及马达定子磁场与永磁体之间的电磁相互作用，从而生成扭矩和旋转。而且，在示例中，ESP系统或ESP机动泵不包括马达保护器或ESP保护器，或保护密封部分。

该方法可以包括将机动泵下入到井筒中。泵送可以包括在机动泵的入口抽吸部处接收来自于井筒的套管中的射孔的流体。泵送可以包括从井筒举升流体，并通过生产导管将流体排放到地表。流体可以包括井产流体、碳氢化合物，如油和天然气等。

泵送可以涉及马达与泵之间的磁耦合，其中在马达转子和泵转子旋转时，轮叶与固定泵定子上的相对应的轮叶液压接合，从而移动所泵送的流体。在某些示例中，马达定子具有叠层件、狭槽和磁线，该磁线具有带有磁线的绕组，使得电磁场向外突出以便与作为外部马达转子的马达转子接合。机动泵可以具有在轴向上设置在两个相邻级之间的径向轴承。最后，在特定的示例中，马达(转子)是鼠笼型感应马达(转子)。

如所指示那样，ESP传统系统可以包括设置在泵与马达之间的密封部分或马达密封件。然而，也如所指示那样，这在本技术的ESP机动泵的某些实施例中没有采用。密封部分可以是保护器、平衡器、平衡室等。保护器可以是迷宫保护器、袋式保护器等。保护器可以保护马达免受井流体的影响，并在常规马达与井筒之间提供压力平衡。传统马达与泵进入口之间的保护器通常将马达与井流体隔离，并且可以包围推力轴承。密封部分可以保护马达免受由井流体导致的污染的影响、吸收来自泵的推力、并平衡井筒与马达之间的压力。总的来说，常规ESP系统可以具有位于马达与泵进入口之间的密封部分或保护器，并被配置成执行以下中的一项或多项：(1)容纳承载由泵产生的轴向推力的推力轴承；(2)隔离和保护马达不受井液体影响；(3)平衡井筒中的压力和马达内部的压力；以及(4)补偿由于内部温度变化引起的马达油的膨胀和收缩。密封部分可以用于马达保护的串联构型中，并可以作为袋式或迷宫式可用以满足特定应用。然而，同样，在本文公开的本发明的ESP机动泵的某些实施例中，不采用这种密封部分或保护器。

在具有高气/油比(GOR)的应用中，井流体可能含有大量的自由气体。在这种应用中，用于在井流体进入泵之前将气体与井流体分离的气体分离器可以被添加到进入口部分或代替进入口部分。然而，如所提及那样，在ESP泵作为螺旋轴流泵的情况下，可能不需要气体分离器或压缩器。毕竟，处于相对较高速度下的多级螺旋轴流泵可以操控(处理、泵送)具有高自由气体含量的流体。实际上，在特定示例中，螺旋轴流泵本身在某些方面可以充当压缩器。然而，一些ESP可以包括在泵进入口或入口处或附近(或与之组合)的气体操控器或气体分离器。在自由气体产生对泵性能的干扰时，可以使用气体分离器。气体分离器可以将一些自由气体与进入泵的流体流分离，以提高泵性能。然而，在泵作为螺旋轴流泵且没有径向或混流泵的一些示例中，不使用气体分离器。事实上，具有螺旋轴流泵和永磁马达(PMM)的、给出更高的旋转速度(例如，至少4500rpm)的一些ESP实施例没有这种气体分离器，这是因为可能排除了对这种气体分离器的需要。换句话说，在那些特定的示例中，利用气体分离器可能不会实现显著的益处。

总之，实施例包括具有马达和泵的机动泵。在这个实施例中，泵围绕马达。马达是外部转子马达。泵转子(具有轮叶)与马达转子成一体。因此，马达转子和泵转子可以一起旋转，泵转子在泵定子内旋转。泵定子在内径上具有轮叶，以与泵转子轮叶接合以便泵送流体。在一个示例中，马达转子的外径(OD)与泵转子构造在一体或与泵转子成一体。马达转子和泵转子共用同一转子。在某些示例中，机动泵是ESP马达和泵，并且没有ESP马达保护器，并且其中机动泵在径向上从内部向外部包括马达定子、马达转子以及泵转子、泵定子和壳体。同样，泵可以径向包围马达。在一些示例中，机动泵没有将马达联接到泵的轴。在特定示例中，机动泵没有泵扩压器。而且，机动泵可以配置成利用动力线缆在井下以无钻机的方式部署在油管内。在示例中，马达转子具有永磁体和钢叠层件。钢叠层件可以使永磁体安装在内径(ID)部分上或嵌入在所述内径部分上，以与马达定子电磁接合。另一方面，马达转子可以是感应式马达转子，所述感应式马达转子具有钢叠层件，所述钢叠层件具有铜条和端环。马达定子可以位于机动泵的径向中心处，并且其中马达转子的永磁体和泵转子的轮叶两者位于马达转子的叠层件上。在特定示例中，机动泵没有外部壳体。

另一实施例是用于泵送流体的机动泵，包括：轴，该轴设置在机动泵的中心部分处；马达，该马达包括具有叠层件和绕组的马达定子；以及泵，该泵具有内部扩压器和外部叶轮，其中马达定子径向围绕泵。机动泵具有径向包围马达定子、内部扩压器和外部叶轮的壳体，其中马达定子被设置成与壳体相邻。在示例中，泵是多级离心泵，并且其中机动泵是ESP马达和ESP泵，并且不包括ESP马达保护器。在一些示例中，外部叶轮具有永磁体，所述永磁体用于经由电磁耦合接合马达定子，从而使外部叶轮绕着轴旋转，外部叶轮包括用于由机动泵泵送的流体的流动路径。外部叶轮的永磁体可以形成马达的马达转子。在其他示例中，马达具有机械联接到外部叶轮的环形马达转子，环形马达转子具有永磁体以接合马达定子，从而使环形马达转子和外部叶轮绕着轴旋转。在那些示例中，永磁体可以接合由经由动力线缆输送到马达的电力生成的马达定子的磁场，并且其中马达径向包围泵。在实施方式中，内部扩压器被设置成与轴相邻，并具有液压突起，所述液压突起例如是轮叶或叶片。

又一实施例是一种机动泵，包括：轴，该轴设置在机动泵的中心部分处；马达，该马达包括具有叠层件和绕组的马达定子；泵，该泵是具有多个液压级的多级离心泵，每个级包括内部扩压器和外部叶轮，外部叶轮用于由机动泵泵送的流体；以及壳体，该壳体径向包围马达定子、内部扩压器和外部叶轮，其中马达定子径向包围泵。在示例中，内部扩压器具有轮叶或叶片。在实施方式中，外部叶轮具有永磁体，所述永磁体以经由电磁耦合接合马达定子，以使外部叶轮绕着所述轴旋转。在某些示例中，马达具有机械联接到外部叶轮的环形马达转子，环形马达转子具有永磁体，所述永磁体用于经由电磁耦合接合马达定子，从而使环形马达转子和外部叶轮绕着所述轴旋转。在示例中，马达径向围绕泵。在一些实施方式中，马达具有环形马达转子，该环形马达转子包括永磁体，所述永磁体用于经由电磁耦合接合马达定子，从而使环形马达转子绕着所述轴旋转，其中外部叶轮机械联接到环形马达转子，以与环形马达转子一起绕着所述轴旋转，并且其中环形马达转子具有钢叠层件。在某些示例中，机动泵是ESP机动泵，并且没有ESP马达保护器。

又一实施例是一种操作具有机动泵的电潜泵(ESP)的方法，该方法包括：通过ESP的机动泵从井筒泵送生产流体，其中机动泵包括泵和径向包围泵的马达定子，泵包括外部叶轮和内部扩压器，其中泵送包括在泵的入口处接收生产流体，在外部叶轮处接收生产流体并使外部叶轮围绕机动泵的轴旋转，以及使生产流体流动通过内部扩压器的流动路径。在示例中，该方法包括将机动泵下入到井筒中，其中马达定子具有绕组，其中ESP不包括马达保护器，并且其中在入口处接收生产流体涉及：接收来自于井筒的套管中的射孔的生产流体(例如，碳氢化合物)。在实施方式中，泵是多级离心泵，其中泵送包括通过生产导管将生产流体排放到地表，其中生产流体包括油和气体，并且其中机动泵没有马达保护器部分。外部叶轮的旋转可以通过经由电磁耦合使外部叶轮的永磁体与马达定子接合以使外部叶轮围绕轴旋转。在示例中，马达具有机械联接到外部叶轮的环形转子马达，其中旋转外部叶轮涉及经由电磁耦合接合环形马达转子的永磁体，以使环形马达转子和外部叶轮围绕轴旋转，并且其中马达径向围绕泵。该方法可以包括经由动力线缆接收到马达的电力，并经由所述电力生成马达定子的磁场，其中内部扩压器被设置成与轴相邻并具有轮叶或叶片。

已经描述了许多实施方式。然而，应当理解的是，在不背离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。

Claims (21)

1.一种用于泵送流体的机动泵，包括：

轴，所述轴设置在所述机动泵的中心部分中；

马达，所述马达包括马达定子，所述马达定子包括叠层件和绕组；

泵，所述泵具有内部扩压器和外部叶轮，其中所述马达定子径向围绕所述泵；和

壳体，所述壳体径向包围所述马达定子、所述内部扩压器和所述外部叶轮，其中所述马达定子被设置成与所述壳体相邻。

2.根据权利要求1所述的机动泵，其中，所述泵包括多级离心泵，并且其中所述机动泵是电潜泵(ESP)马达和ESP泵，并且不包括ESP马达保护器。

3.根据权利要求1所述的机动泵，其中，所述外部叶轮包括永磁体，所述外部叶轮的所述永磁体用于经由电磁耦合接合所述马达定子，以使所述外部叶轮绕着所述轴旋转，所述外部叶轮包括用于由所述机动泵泵送的流体的流动路径。

4.根据权利要求3所述的机动泵，其中，所述外部叶轮的所述永磁体包括所述马达的马达转子。

5.根据权利要求1所述的机动泵，其中，所述马达包括机械联接到所述外部叶轮的环形马达转子，所述环形马达转子包括永磁体，所述环形马达转子的所述永磁体用于接合所述马达定子，以使所述环形马达转子和所述外部叶轮绕着所述轴旋转。

6.根据权利要求5所述的机动泵，其中，所述永磁体用于接合所述马达定子的磁场，所述马达定子的磁场由经由动力线缆输送到所述马达的电力生成，并且其中所述马达径向包围所述泵。

7.根据权利要求1所述的机动泵，其中，所述内部扩压器被设置成与所述轴相邻，并且包括液压突起。

8.根据权利要求7所述的机动泵，其中，所述液压突起包括轮叶或叶片。

9.一种机动泵，包括：

轴，所述轴设置在所述机动泵的中心部分处；

马达，所述马达包括马达定子，所述马达定子包括叠层件和绕组；

泵，所述泵包括多级离心泵，所述多级离心泵包括多个液压级，每个级包括内部扩压器和外部叶轮，所述外部叶轮用于由所述机动泵泵送的流体；和

壳体，所述壳体径向包围所述马达定子、所述内部扩压器和所述外部叶轮，其中所述马达定子径向包围所述泵。

10.根据权利要求9所述的机动泵，其中，所述内部扩压器包括轮叶或叶片。

11.根据权利要求9所述的机动泵，其中，所述外部叶轮包括永磁体，所述外部叶轮的所述永磁体用于经由电磁耦合接合所述马达定子，以使所述外部叶轮绕着所述轴旋转。

12.根据权利要求9所述的机动泵，其中，所述马达包括机械联接到所述外部叶轮的环形马达转子，所述环形马达转子包括永磁体，所述环形马达转子的所述永磁体用于经由电磁耦合接合所述马达定子，以使所述环形马达转子和所述外部叶轮绕着所述轴旋转。

13.根据权利要求12所述的机动泵，其中，所述马达径向围绕所述泵。

14.根据权利要求9所述的机动泵，其中，所述马达包括环形马达转子，所述环形马达转子包括永磁体，所述环形马达转子的所述永磁体用于经由电磁耦合接合所述马达定子，以使所述环形马达转子绕着所述轴旋转，其中所述外部叶轮机械联接到所述环形马达转子，以与所述环形马达转子一起围绕所述轴旋转，并且其中所述环形马达转子包括钢叠层件。

15.根据权利要求9所述的机动泵，其中，所述机动泵是电潜泵(ESP)机动泵，并且不包括ESP马达保护器。

16.一种操作电潜泵(ESP)的方法，所述电潜泵包括机动泵，所述方法包括：

通过所述ESP的所述机动泵从井筒泵送生产流体，其中所述机动泵包括泵和径向包围所述泵的马达定子，所述泵包括外部叶轮和内部扩压器，其中所述泵送包括：

在所述泵的入口处接收所述生产流体；

在所述外部叶轮处接收所述生产流体，并使所述外部叶轮围绕所述机动泵的轴旋转；

使所述生产流体流动通过所述内部扩压器的流动路径。

17.根据权利要求16所述的方法，包括：

将所述机动泵下入到所述井筒中，其中所述马达定子包括绕组，其中所述ESP不包括马达保护器，其中在所述入口处接收所述生产流体包括：

接收来自于所述井筒的套管中的射孔的生产流体，并且其中所述生产流体包括碳氢化合物。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述泵包括多级离心泵，其中所述泵送包括：

通过生产导管将所述生产流体排放到地表，其中所述生产流体包括油和气体，并且其中所述机动泵不包括马达保护器部分。

19.根据权利要求16所述的方法，其中使所述外部叶轮旋转包括：

经由电磁耦合将所述外部叶轮的永磁体与所述马达定子接合，以使所述外部叶轮围绕所述轴旋转。

20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述马达包括机械联接到所述外部叶轮的环形转子马达，其中使所述外部叶轮旋转包括：

经由电磁耦合接合所述环形马达转子的永磁体，以使所述环形马达转子和所述外部叶轮围绕所述轴旋转，并且其中所述马达径向围绕所述泵。

21.根据权利要求16所述的方法，包括：

经由动力线缆接收到所述马达的电力；

经由所述电力生成所述马达定子的磁场，其中所述内部扩压器被设置成与所述轴相邻并包括轮叶或叶片。

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