DE112009002313T5

DE112009002313T5 - Elektrische Tauchpumpe mit gleichmäßig belasteten Axiallagern

Info

Publication number: DE112009002313T5
Application number: DE112009002313T
Authority: DE
Inventors: Larry J. Parmeter; Scott C. Strattan; David W. Chilcoat
Original assignee: Baker Hughes Inc
Current assignee: Baker Hughes Holdings LLC
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2009-09-23
Publication date: 2011-12-08
Also published as: WO2010036714A2; US7987913B2; BRPI0919251B1; NO20110490A1; NO340866B1; WO2010036714A3; BRPI0919251A2; US20100078177A1

Abstract

Eine Rotationspumpe, die Axiallager aufweist, umfasst ein System für das Ausgleichen der Belastung auf die Axiallager. Die Axiallager werden jeweils auf Kolben abgestützt, die sich in Fluidverbindung mit einem Hydraulikkreis befinden. Der Hydraulikkreis besitzt im Wesentlichen insgesamt denselben Druck, um somit jeden Kolben mit demselben Druck schwimmend zu lagern, um eine gleichmäßige Stützkraft über jeden Kolben auf jedes Axiallager zu liefern.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf elektrische Bohrlochtauchpumpen und insbesondere auf ein System und ein Verfahren für das gleichmäßige Verteilen von Kräften, die auf Axiallager in einer Zentrifugalpumpe ausgeübt werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Elektrische Tauchpumpen (Electrical submersible pumps, ESP) werden normalerweise auf dem unteren Ende einer Förderrohrleitung eines verrohrten Bohrlochs installiert und mittels eines Stromkabels, das typischerweise an der Außenseite der Förderrohrleitung befestigt ist, mit Leistung versorgt. In dieser Konfiguration wird ein Ring zwischen der Rohrleitung und dem Gehäuse des Bohrlochs ausgebildet, und geförderte Fluide werden die Förderrohrleitung hinauf zur Oberfläche gepumpt.
Die ESP-Pumpen weisen typischerweise eine große Anzahl von Stufen auf, wobei jede Stufe einen stationären Diffusor und einen sich drehenden Impeller aufweist. Die sich drehenden Impeller üben eine nach unten gerichtete Druckkraft aus, wenn das Fluid nach oben bewegt wird. Die nach unten gerichtete Kraft wird im Allgemeinen durch ein Axiallager gehandhabt, das radial auf der Pumpenwelle montiert ist. Größenbeschränkungen in einem Förderbohrloch begrenzen den Axiallagerdurchmesser und somit seine Lasttragefähigkeit. Um eine Lagerüberlastung in einigen Pumpen zu verhindern, wurden zusätzliche Axiallager an verschiedenen Orten entlang der Wellenlänge hinzugefügt. Versuche, die Last gleichmäßig auf die Lager zu verteilen, umfassen die Verwendung von Federn und Verbindungen. Diese Versuche sind aber nicht fähig gewesen, eine gleichmäßige Lastverteilung zu liefern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es wird hier eine Vorrichtung offenbart, für das Handhaben einer Axialbelastung, die durch eine Rotationspumpe auf eine Antriebswelle ausgeübt wird. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse, eine Antriebswelle für das Antreiben einer Rotationspumpe, die sich in das Gehäuse erstreckt, und Kolbenanordnungen innerhalb des Gehäuses. Jede Kolbenanordnung weist eine Kolben- und Zylindereinrichtung innerhalb des Gehäuses auf. Fluid befindet sich im Zylinder, und die Zylinder befinden sich in Fluidverbindung miteinander. Es sind auch Axiallager enthalten, die mit der Antriebswelle gekoppelt sind. Jedes Axiallager ist auf einer Kolbenanordnung gelagert, wobei jedes Lager die Druckkraft aufnimmt und durch das Fluid im Zylinder zum Gehäuse überträgt. Die Kraft, die auf jedes Axiallager ausgeübt wird, wird durch einen Druck, der durch das Fluid übertragen wird, ausgeglichen. Die Vorrichtung kann weiter einen Hydraulikkreis für das Handhaben des Fluids und sein Lenken zu den Kolbenanordnungen einschließen. Ein Plenum kann im Gehäuse als Teil des Hydraulikkreises ausgebildet sein.
Es wird hier auch eine alternative Vorrichtung für das Pumpen von Bohrlochfluid beschrieben. Die Vorrichtung umfasst eine Rotationspumpe, eine Antriebswelle, die ausgelegt ist, um durch eine Leistungsquelle angetrieben zu werden, und die innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist, um die Pumpe anzutreiben. Es sind auch Kolbenanordnungen innerhalb des Gehäuses enthalten, wobei die Kolbenanordnungen einen Kolben in einem Zylinder aufweisen können, und wobei der Zylinder Fluid in sich aufweist. Ein Hydraulikkreis liefert eine Fluidverbindung zwischen den Zylindern, so dass in jedem Zylinder im Wesentlichen der gleiche Druck herrscht. Diese Ausführungsform kann ein Plenum in der Gehäusewand mit Kanälen zwischen dem Plenum und den Zylindern einschließen. Axiallager sind im Gehäuse enthalten und mit der Antriebswelle gekoppelt. Eine Kolbenanordnung ist an jedem Axiallager montiert, für das Aufnehmen der Druckkraft und das Überführen der Druckkraft durch das Fluid im Zylinder auf das Gehäuse. Jedes Axiallager kann einen Axialläufer einschließen, der mit der Antriebswelle verbunden ist. Die Axiallager drehen sich mit der Antriebswelle auf einer passenden Axiallagerbasis, wobei sich die Axiallagerbasis relativ zum Gehäuse nicht dreht. Jeder Kolben befindet sich in zusammenwirkendem Eingriff mit einem der Axiallagerbasen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine seitliche Teilschnittansicht eines Beispiels eines elektrischen Tauchpumpensystems in einer verrohrten Bohrung.
2 ist eine Seitenschnittansicht eines Systems für das Verteilen der Kraft zwischen Pumpenaxiallagern.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird nun nachfolgend unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in welchen Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind, vollständiger beschrieben. Diese Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgebildet werden und sollte nicht auf die hier dargestellten Ausführungsformen begrenzt werden; diese Ausführungsformen sind vielmehr deswegen vorgesehen, damit die Offenbarung tiefgreifend und vollständig ist, und sie werden den Umfang der Erfindung Fachleuten vollständig klar machen. Gleiche Bezugszahlen beziehen sich durchweg auf gleiche Elemente. Für eine einfachere Bezugnahme auf die begleitenden Figuren werden Richtungsangaben nur für eine Bezugnahme und eine Illustration verwendet. Beispielsweise werden die Richtungsangaben, wie ”oberer”, ”unterer”, ”oberhalb”, ”unterhalb” und dergleichen verwendet, um eine Lagebeziehung darzustellen.
Es sollte verständlich sein, dass die Erfindung nicht auf die exakten Details der Konstruktion, des Betriebs, auf die exakten Materialien oder die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen begrenzt ist, da Modifikationen und Äquivalente für einen Fachmann offensichtlich sind. In den Zeichnungen und der Beschreibung sind illustrierende Ausführungsformen der Erfindung offenbart worden, und obwohl spezifische Ausdrücke verwendet werden, werden sie nur in einem generellen und beschreibende Sinn und nicht für den Zweck der Beschränkung verwendet. Somit ist die Erfindung nur durch den Umfang der angefügten Ansprüche begrenzt.
Unter Bezug auf 1 ist nun ein Beispiel eines elektrischen Tauchpumpensystems (electrical submersible pumping, ESP) 20 in einer seitlichen Teilschnittansicht gezeigt. Das ESP 20 ist in einem Bohrloch 5, das mit einem Gehäuse 7 ausgekleidet ist, angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform umfasst das ESP 20 einen Motor 22, einen Dichtungsabschnitt 24, der am oberen Ende des Motors 22 befestigt ist, und eine Pumpe 30 oberhalb der Dichtung 24. Fluideinlässe 26, die auf dem äußeren Gehäuse der Pumpe 30 gezeigt sind, liefern einen Einlass für das Bohrlochfluid 9 im Bohrloch 5, um in den Pumpenabschnitt 30 zu gelangen. Ein (nicht gezeigter) Gasabscheider könnte zwischen dem Dichtungsabschnitt 24 und dem Pumpenabschnitt 30 montiert werden.
In einem Beispiel des Betriebs wird der Pumpenmotor 22 über ein (nicht gezeigtes) Stromkabel mit Energie versorgt und dreht eine befestigte Wellenvorrichtung 34 (als gestrichelter Umriss gezeigt). Obwohl die Welle als ein einzelnen Element dargestellt ist, sollte darauf hingewiesen werden, dass die Welle 34 mehrere Wellensegmente umfassen kann. Die Wellenvorrichtung 34 erstreckt sich vom Motor 22 durch den Dichtungsabschnitt 24 zum Pumpenabschnitt 30. Impeller 36 (die auch im gestrichelten Umriss gezeigt sind) innerhalb des Pumpenabschnitts 30 sind mit dem oberen Ende der Wellenvorrichtung 34 gekoppelt, das sich in Reaktion auf die Rotation der Welle 34 dreht. Die Impeller 36 umfassen einen vertikalen Stapel von einzelnen Elementen, die wechselnd zwischen (nicht gezeigten) statischen Diffusoren angeordnet sind. Bohrlochfluid 9, das flüssigen Kohlenwasserstoff, gasförmigen Kohlenwasserstoff und/oder Wasser umfassen kann, tritt in das Bohrloch 5 durch Perforationen 8, die durch das Gehäuse 7 ausgebildet sind, ein. Das Bohrlochfluid 9 wird in die Pumpe 30 von den Einlässen 26 hereingezogen und unter Druck gesetzt, wenn die sich drehenden Impeller 36 das Bohrlochfluid 9 durch ein gewundenes Labyrinth nach oben durch die Pumpe 30 drücken. Das unter Druck befindliche Fluid wird über eine Förderrohrleitung 32, die am oberen Ende der Pumpe 30 befestigt ist, an die Oberfläche befördert.
Wie oben diskutiert wurde, erzeugt der Betrieb der Impeller 36 eine sich ergebende nach unten gerichtete Kraft auf die Welle 34, die durch Axiallager im ESP 20 verwirklicht wird. So eine Aufwärtsdruckkraft kann auch während des Anlaufens der Pumpe auftreten. 2 zeigt eine Ausführungsform einer Axiallagerkonstruktion 40 in einer seitlichen Schnittansicht, die Tandemaxiallager 50, 76 aufweist, die konfiguriert sind, um Axialbelastungen, die durch die Welle 34 ausgeübt werden, abzustützen. Ein röhrenförmiges Gehäuse 42 umschließt in seinem Inneren die Axiallagerkonstruktion 40. Obwohl in der 2 zwei Axiallager 50, 76 gezeigt sind, umfassen das hier beschriebene System und das Verfahren Ausführungsformen, die mehr als zwei Axiallager aufweisen. Darüber hinaus kann die Axiallagerkonstruktion 40 an jedem Punkt der Welle 34 zwischen dem Motor 22 und den Impellern 36 vorgesehen sein. Beispielsweise könnte die Axiallagerkonstruktion 40 innerhalb des Dichtungsabschnitts 24 oder des Motors 22 angeordnet sein. Es ist ein Balg 25 gezeigt (im gestrichelten Umriss), die im Dichtungsabschnitt 24 eingeschlossen ist, um den inneren und äußeren Druck des ESP-Systems 20 auszugleichen. Die äußere Oberfläche des Balgs 25 steht in Kontakt mit dem Bohrlochfluid 9, und dielektrisches Fluid, das an der inneren Oberfläche des Balgs 25 anliegt, steht in Verbindung mit dem Motor 22. Der Balg 25 überträgt den Druck des Fluids 9 zum Inneren des Systems 20 über das dielektrische Fluid, ohne es zu ermöglichen, dass Fluid 9 in das dielektrische Fluid austritt.
Einer der hier präsentierten Vorteile besteht darin, dass die nach unten gerichtete Axialkraft der Welle 34, die hier als Kraft F bezeichnet und dargestellt ist, im Wesentlichen gleichmäßig auf jedes Axiallager verteilt wird. Wie oben angemerkt wurde, rührt die Kraft F, die im Wesentlichen entlang der Achse A_x der Welle 34 übertragen wird, von der Wirkung der Impeller 36 auf das zu pumpende Fluid her. Die Axialkraft F wird von der Welle 34 über ringförmige, beabstandete Axialläufer 44, 75 übertragen. Die Axialläufer 44, 75 sind gezeigt, wie sie mit dem äußeren Umfang der Antriebswelle 34 mit Längskeilen 48, 74, die die Läufer 44, 74 radial an der Welle 34 befestigen, gekoppelt sind. Entsprechende Aussparungen in den Axialläufern 44, 75 und der Welle 34 sind ausgeformt, um die Keile 48, 74 darin aufzunehmen. Die Axialläufer 44, 75 erstrecken sich von der Welle 34 nach außen und enden in der Nähe des inneren Umfangs des Gehäuses 42 ohne dicht anzuliegen. Nach unten gerichtete axiale Kräfte in der Welle 34 werden über Sprengringe 46, 72, die gezeigt sind, wie sie in die Welle 34 in einer Rille neben der oberen Oberfläche der Axialläufer 44, 75 eingreifen, auf die Axialläufer 44, 75 übertragen.
Die Axiallager 50, 76 umfassen jeweils eine Basis 51, 77, die die Welle 34 unter den jeweiligen Axialläufern 44, 75 umgibt. Die Basis 51, 77 kann ein Polster umfassen, das aus einem Verbundwerkstoff ausgebildet ist, um der Rotationsbewegung von den Axialläufern 44, 75 zu widerstehen. In diesem Beispiel hat jede Axialläuferbasis 51, 77 einen äußeren Durchmesser, der kleiner als der äußere Durchmesser der Axialläufer 44, 75 ist. Die Axiallager 50, 76 umfassen weiter eine ringförmige Einfassung 52, 78, der die Axiallagerbasen 51, 77 trägt, wobei die Einfassung 52, 78 im gezeigten Beispiel ein oberes Ende besitzt mit einem inneren Durchmesser, der größer ist als der innere Durchmesser der Axiallagerbasen 50, 76 ist. Die Einfassung 52, 78 besitzt einen äußeren Durchmesser, der kleiner als der äußere Durchmesser der Axiallager 50, 76 ist. Der innere Durchmesser der Einfassung 52, 78 umfasst einen Übergang mit einem reduzierten inneren Durchmesser entlang seiner Achse; der innere Durchmesser der Einfassung 52, 78 ist unterhalb des Übergangs konstant. Der äußere Durchmesser der Einfassung 52, 78 ist über seine gesamte axiale Länge konstant.
Jede Einfassung 52, 78 ist gezeigt, wie sie jeweils auf jeweiligen Kolbenanordnungen 53, 79 gestützt wird, wobei jede Kolbenanordnung 53, 79 einen Kolben 54, 80 umfasst. Jeder Kolben 54, 80 umfasst eine ringförmige Kolbenbasis 56, 82 an seinem oberen Ende und einen Kolbenschaft 58, 84, der sich vom Mittelteil der Kolbenbasis 56, 82 nach unten erstreckt. Die Breite jeder Kolbenbasis 56, 82 übersteigt die Breite des jeweiligen Kolbenschafts 58, 84, um dadurch jedem Kolben 54, 80 einen T-förmigen Querschnitt zu geben. Jeder Kolbenschaft 58, 84 stellt, wie das gezeigt ist, ein zylindrisches Element dar. Die Einfassung 52, 78 kann an ihrem unteren Ende mit jeder Basis gekoppelt sein, beispielsweise durch einen (nicht gezeigten) Passstift. Die Kolbenschäfte 58, 84 sind gezeigt, wie sie in die entsprechend geformten ringförmigen Zylinder 64, 90 eingeschoben sind, die in den jeweiligen Zylindergehäusen 60, 86 ausgebildet sind. Die Zylindergehäuse 60, 86 umfassen einen inneren Abschnitt 61, 89 und eine äußere Wand 62, 88. Jeder innere Abschnitt 61, 89 umgibt den Schaft 34 entlang einer axialen Länge und besitzt einen Flansch auf seinem unteren Ende, der sich radial nach außen vom Schaft 34 erstreckt, um somit den inneren Abschnitten 61, 89 einen L-förmigen Querschnitt zu geben. In der gezeigten Ausführungsform sind die äußeren Wände 62, 88 ringförmige Elemente, die ein unteres Ende aufweisen, das mit dem äußeren Rand des Flanschs der inneren Abschnitt 61, 89 abdichtend gekoppelt ist. Jede äußere Wand 62, 88 besitzt eine äußere Oberfläche, die mit dem Inneren Umfang des Gehäuses 42 abdichtend zusammenwirkt. Durchlässe 63, 91 erstrecken sich seitlich durch jede äußere Wand 62, 88 neben den unteren Enden der Zylinder 64, 90 und in Fluidverbindung mit den Zylindern 64, 90.
Die Zylindergehäuse 60, 86 werden jeweils auf Stützringen 66, 92, die im Gehäuse 42 oben auf Sprengringen 68, 94 gehalten werden, gestützt. Die äußeren Durchmesser der Stützringe 66, 92 passen grob zur inneren Oberfläche des Gehäuses 42, und jeder Sprengring 68, 94 besitzt einen äußeren Durchmesser, der sich in eine Rille erstreckt, die im inneren Umfang des Gehäuses 42 ausgebildet ist.
Ein Plenum 43 ist in der Wand des Gehäuses 42 ausgebildet und erstreckt sich axial von oberhalb der oberen Kolbenanordnung 53 bis unterhalb der unteren Kolbenanordnung 79. Die Winkelbewegung (angular travel) des Plenums 43 ist, wie das dargestellt ist, kleiner als 360°, aber es existieren Ausführungsformen, bei denen sich die Winkelbewegung des Plenums 43 über 360° hinaus erstreckt. Kreisförmige Nuten 45, 75 sind in der Wand des Gehäuses 42 vorgesehen, die umfangsmäßig den inneren Umfang des Gehäuses 42 durchqueren, der mit den Durchlässen 63, 91 in Deckung liegt. Die Deckung der Durchlässe 63, 91 mit den Nuten 45, 75 liefert eine Fluidverbindung zwischen den Zylindern 64, 90 und dem Plenum 43. Das Plenum 43 enthält vorzugsweise ein nicht komprimierbares Fluid, das durch einen (nicht gezeigten) Nippel, der die äußere Oberfläche des Gehäuses 42 und das Plenum 43 verbindet, eingeführt wird. Das Fluid kann Umgebungsdruck aufweisen oder unter Druck stehen. Das Einführen eines Fluids, wie beispielsweise eines hydraulischen oder dielektrischen Fluids, in die Zylinder 64, 90 und das Plenum 43 bildet somit einen Hydraulikkreis, wobei der Druck des Hydraulikkreises im Wesentlichen durchgängig konsistent ist.
Im Betrieb drückt die Kraft F auf den Schaft 34 beide Axialläufer 44, 75 nach unten gegen die Axiallager 50, 76. Die Kraft F wird dann über die Einfassung 52, 82 und den Kolben 54, 80 in das Fluid im Hohlraum 64, 90 übertragen. Beide Hohlräume 64, 90 befinden sich über das Plenum 43 miteinander in Fluid- und Druckverbindung und weisen daher im Wesentlichen den gleichen Druck auf. Der im Wesentlichen gleiche Druck in jedem Hohlraum 64, 90 führt zu einer entsprechenden, im Wesentlichen gleichen nach oben gerichteten Kraft, die auf jeden Kolben 54, 80 ausgeübt wird. Jeder Kolben 54, 80 besitzt eine im Wesentlichen gleiche Rückwirkungskraft, um somit die Kraft auszugleichen, die auf jedes Axiallager 50, 78 ausgeübt wird. Die ausgeglichen Kraft reduziert eine ungleichmäßige Belastung jedes Lagers 50, 76, um die Lebensdauer des Lagers zu verlängern. Eine Erhöhung der abwärtsgerichteten Kraft drückt beide Axialläufer 44, 75 zusammen mit dem Schaft 34 nach unten. Dies wiederum drückt Fluid nach oben in das Plenum 43 und das Innere des Dichtungsabschnitts 24 und komprimiert den Balg 23 leicht.
Die hier beschriebene vorliegende Erfindung ist gut geeignet, um die oben erwähnten als auch andere hier inhärenten Aufgaben zu erfüllen und die erwähnten Ziele und Vorteile zu erreichen. Während eine aktuell bevorzugte Ausführungsform der Erfindung für die Zwecke der Offenbarung angegeben wurde, existieren vielfältige Änderungen bei den Details der Verfahren für das Erzielen der gewünschten Ergebnisse. Diese und andere ähnliche Modifikationen werden Fachleuten leicht aufscheinen und sie sollen innerhalb der Idee der hier offenbarten vorliegenden Erfindung und dem Umfang der angefügten Ansprüche liegen. Während die Erfindung nur in einer ihrer Formen gezeigt worden ist, sollte es Fachleuten klar sein, dass sie nicht so begrenzt ist, sondern dass sie verschiedenen Änderungen unterliegen kann, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise ist die hier beschriebene Vorrichtung auf eine an der Oberfläche montierten Rotationspumpe, bei anderen Rotationspumpen als Zentrifugalpumpen als auch bei Exzenterschneckenpumpen anwendbar.

Claims

Vorrichtung für das Handhaben einer axialen Druckkraft, die durch eine Rotationspumpe auf eine Antriebswelle aufgebracht wird, umfassend: ein Gehäuse; eine Antriebswelle für das Antreiben einer Rotationspumpe, die sich in das Gehäuse erstreckt; Kolbenanordnungen innerhalb des Gehäuses, wobei jede einen Kolben umfasst, der in einem Zylinder gelagert ist, der am Gehäuse befestigt ist, und ein Fluid enthält, das im Zylinder angeordnet ist, wobei sich die Zylinder miteinander in Fluidverbindung befinden; Axiallager im Gehäuse, die mit der Antriebswelle gekoppelt sind, an voneinander beabstandeten Orten entlang der Antriebswelle, und wobei eine der Kolbenanordnungen an jedem der Axiallager angebracht ist, um eine Druckkraft aufzunehmen und die Druckkraft durch das Fluid im Zylinder zum Gehäuse zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einem Durchlass in einer Wand des Gehäuses, der in Fluidverbindung mit jedem Zylinder steht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes Axiallager einen Axialläufer, der koaxial an der Anriebswelle für eine Rotation mit ihr befestigt ist, und eine passende Axiallagerbasis umfasst, die relativ zum Gehäuse nicht drehbar ist, und wobei jeder der Kolben sich in kooperativem Eingriff mit einer der Axiallagerbasen befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die außerdem ein Plenum, das in einer Wand des Gehäuses ausgebildet ist, und Kanäle umfasst, die in dem Umfang der Gehäusewand zwischen dem Plenum und den Zylindern vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der sich das Fluid im Zylinder unter einem gewählten Ladedruck befindet, wenn keine axiale Druckkraft existiert.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei sie weiter eine ringförmige Einfassung umfasst, die zwischen jeder Axiallagerbasis und der entsprechenden Kolbenanordnung angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder Zylinder umfasst: eine äußere Wand im Eingriff mit einem inneren Durchmesser des Gehäuses; und eine die Antriebswelle umgebende und radial von ihr beabstandete innere Wand, die für die Aufnahme eines der Kolben einen ringförmigen Hohlraum zwischen der inneren und äußeren Wand bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder Kolben ein zylindrisches Element umfasst, das ein erstes und ein zweites offenes Ende umfasst, und wobei das erste Ende sich in kooperierendem Eingriff mit einem der Axiallager befindet, und sich das zweite Ende abdichtend in einen der Zylinder erstreckt.
Vorrichtung für das Pumpen von Bohrlochfluid, umfassend: eine Rotationspumpe; eine Antriebswelle, die ausgelegt ist, um von einer Leistungsquelle angetrieben zu werden und die in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei die Antriebswelle kooperierend in die Pumpe eingreift, um die Pumpe anzutreiben; Kolbenanordnungen innerhalb des Gehäuses, wobei jede einen Kolben umfasst, der in einem Zylinder gelagert ist, der am Gehäuse befestigt ist und ein Fluid enthält, das im Zylinder angeordnet ist, wobei sich die Zylinder in Fluidverbindung miteinander befinden; ein Plenum, das innerhalb einer Wand des Gehäuses ausgebildet ist, und Kanäle, die in dem Gehäusewandumfang zwischen dem Plenum und den Zylindern vorgesehen sind; und Axiallager innerhalb des Gehäuses, die an voneinander beabstandeten Orten entlang der Antriebswelle mit der Antriebswelle gekoppelt sind und wobei eine der Kolbenanordnungen für das Aufnehmen einer Druckkraft und das Übertragen der Druckkraft durch das Fluid im Zylinder auf das Gehäuse an jedem der Axiallager angebracht ist, wobei jedes Axiallager einen Axialläufer, der koaxial an der Antriebswelle für eine Rotation mit ihr befestigt ist, und eine passende Axiallagerbasis umfasst, die relativ zum Gehäuse nicht drehbar ist, und wobei jeder der Kolben sich in zusammenwirkendem Eingriff mit einer der Axiallagerbasen befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei jeder Zylinder umfasst: eine äußere Wand im Eingriff mit einem inneren Durchmesser des Gehäuses und eine die Antriebswelle umgebende und radial von ihr beabstandete innere Wand, die einen ringförmigen Hohlraum zwischen der inneren und der äußeren Wand bildet, um einen der Kolben aufzunehmen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei jeder Kolben ein zylindrisches Element umfasst, das ein erstes ebenes Ende und ein zweites röhrenförmiges Ende aufweist, und wobei sich das erste Ende in zusammenwirkendem Eingriff mit einem der Axiallager befindet, und sich das zweite Ende abdichtend in einen der Zylinder erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Fluid inkompressibel ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Axialläufer und die Axiallager in ein Schmiermittel eingetaucht sind, das sich vom Fluid in den Zylindern unterscheidet.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei sie weiter eine ringförmige Einfassung umfasst, die zwischen jeder Axiallagerbasis und der entsprechenden Kolbenanordnung angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei sie weiter Kanäle, die zwischen dem Plenum und dem inneren Gehäuseumfang angrenzend an jeden Zylinder ausgebildet sind, und Durchlässe umfasst, die durch jeden Zylinder ausgebildet sind und sich in Deckung mit einem Kanal befinden.
Verfahren zum Pumpen von unterirdischem Fluid aus einem Bohrloch, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Pumpsystems im Bohrloch an der Förderrohrleitung, wobei das System einen Motor, eine Rotationspumpe mit Impellern, eine Antriebswelle, die zwischen den Impellern und dem Motor gekoppelt ist, und ein Axiallagersystem umfasst, wobei das Axiallagersystem Axiallager, die sich jeweils mit der Antriebswelle im Eingriff befinden, einen Hydraulikkreis, der in sich Fluid aufweist mit im Wesentlichen demselben Druck im gesamten Kreis; und eine Plattform aufweist, die jedes Axiallager trägt, wobei sich jede Plattform in Druckverbindung mit dem Hydraulikkreis befindet, und Aktivieren des Motors, um somit die Antriebswelle und die gekoppelten Impeller zu drehen, wobei jede Plattform eine im Wesentlichen gleiche Stützkraft auf jedes jeweilige Axiallager ausübt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei es weiter eine Druckverbindung zwischen dem Fluid im Hydraulikkreis und Umgebungsbedingungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Fluid im Hydraulikkreis im Wesentlichen inkompressibel ist.