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Querverweis auf verwandte Anmeldung
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen Anmeldung 61/120,743, die am 8. Dezember 2008 eingereicht wurde, und der nicht vorläufigen Anmeldung 12/632,883, die am 8. Dezember 2009 eingereicht wurde.
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Hintergrund der Erfindung
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1. Technisches Gebiet
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Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Bohrlochpumpen und insbesondere auf ein Gehäuse einer Bohrlochpumpe, das zirkulierendes Öl verwendet, um die Wärmeübertragung zu verbessern.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Eine elektrische Tauchpumpe (”ESP”) wird verwendet, um zu förderndes Fluid, wie Erdöl, aus den Tiefen der Erde an die Oberfläche zu pumpen. Die ESP ist gewöhnlicherweise in einem Bohrloch, häufig in großen Tiefen, unter der Oberfläche der Erde angeordnet. Die ESP besitzt eine Pumpe, einen Motor, um die Pumpe anzutreiben, und einen Dichtungsabschnitt mit einer Welle zwischen dem Motor und der Pumpe. Der Motor der ESP neigt dazu, Wärme zu erzeugen, die abgeführt werden muss, um die Lebensdauer des Motors zu verlängern.
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Externe Vorrichtungen, die verwendet werden, um die Wärme zu vermindern, erzeugen zusätzliche Kosten. Externe Kühlungsvorrichtungen verwenden beispielsweise eine Kühlmittelpumpe besonderer Qualität und Kühlmittelleitungen, die durch das Bohrloch zur Pumpe verlaufen. Diese Kühlungsvorrichtungen kühlen die Pumpe, indem sie das Kühlmittel durch die Pumpe zirkulieren lassen und das Kühlmittel zurück an die Oberfläche führen. Die Pumpe, die Kühlmittelleitungen und das Kühlmittel verursachen alle zusätzliche Kosten. Weiterhin kann es sein, dass die Kühlmittelleitungen den Bohrlochbetrieb stören. Der Motorpumpenaufbau ist innerhalb eines Bohrlochs angeordnet und im Allgemeinen im zu fördernden Fluid innerhalb des Bohrlochs untergetaucht, so dass es wünschenswert ist, die Wärme auf das zu fördernde Fluid, das am Motor vorbeifließt, zu übertragen.
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Es ist üblich, die Pumpe und den Motor so anzuordnen, dass das zu fördernde Fluid bei seinem Weg zur Pumpe am Motor vorbeifließt. Wärme wird auf das zu fördernde Fluid übertragen und abgeführt, wenn das zu fördernde Fluid sich an die Oberfläche bewegt. Motoröl wird innerhalb des Pumpenmotors verwendet, um die Teile des Motors zu schmieren. Das Motoröl wird während des normalen Betriebs warm, da es Wärme von den sich bewegenden Teilen absorbiert. Die Wärme vom Motoröl wie auch die Wärme von anderen Bauteilen im Motor muss durch den Stator und durch das Motorgehäuse hindurch gehen, um zum zu fördernden Fluid, das am Motor im Bohrloch vorbeifließt, abgestrahlt zu werden. Es ist wünschenswert, die Rate der Wärmeübertragung vom Motor zum zu fördernden Fluid zu erhöhen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Elektrische Tauchpumpen (”ESP”), die verwendet werden, um Bohrlochfluid aus den Tiefen der Erde hinauf zur Oberfläche zu pumpen, weisen im Allgemeinen eine Pumpe, einen Motor und einen Dichtungsabschnitt, der sich zwischen der Pumpe und dem Motor befindet, auf. Innerhalb des Motors dreht sich der Rotor im Stator und erzeugt eine signifikante Menge Wärme. Ein Schmiermittel, wie ein dielektrisches Motoröl, ist im Motorgehäuse vorgesehen, um die sich bewegenden Oberflächen zu schmieren. Das Schmiermittel dient auch dazu, Wärme innerhalb des Motors zu übertragen. Das Schmiermittel absorbiert Wärme von Wärme erzeugenden Oberflächen, wie Oberflächen, die eine Reibung erfahren, und von anderen heißen Stellen innerhalb des Motors. Wenn das Öl zirkuliert, so trägt es die Wärme von den heißen Stellen zu anderen kühleren Bereichen, womit die Wärme zu den kühleren Bereichen übertragen wird. Wärme kann durch das äußere Gehäuse des Motors auf das Bohrlochfluid, in das der Motor eingetaucht ist, übertragen werden.
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Um eine schnellere Wärmeübertragung vom Motoröl auf das umgebende Bohrlochfluid zu erleichtern, können Zirkulationsrohre außerhalb des Motors angeordnet werden. Jedes Zirkulationsrohr befindet sich in Verbindung mit Innenkanälen im Motor an zumindest zwei Orten, so dass das Motoröl durch das Zirkulationsrohr fließt. Wenn das Motoröl durch das Rohr fließt, überträgt es Wärme auf das Rohr, das wiederum die Wärme an das Bohrlochfluid, in das der Motor und die Rohre getaucht sind, weitergibt.
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Eine beliebige Zahl von Zirkulationsrohren kann verwendet werden. In einigen Ausführungsformen sind die Rohre durch Schutzstrukturen, wie Rippen oder Schilde, geschützt oder teilweise geschützt. Rippen können auch als Zirkulationsrohre verwendet werden, wobei das Motoröl durch eine innere Bohrung innerhalb der Rippe hindurchgeht. Die Enden der Zirkulationsrohre können an jedem Ende des Motors befestigt sein, oder beide Enden jedes Rohrs können nahe beieinander befestigt sein. Die Zirkulationsrohre können einen gewundenen Pfad entlang oder um den Motor nehmen, der den Oberflächenbereich, der sich in Kontakt mit dem zu fördernden Fluid befindet, erhöhen kann.
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Verschiedene Pumpen können verwendet werden, um eine Ölzirkulation durch die Rohre zu erleichtern. Beispielsweise kann eine Impellerpumpe innerhalb des Motorgehäuses angeordnet sein, die durch die Motorwelle gedreht wird und die verwendet wird, um Motoröl durch die Rohre zu treiben. Alternativ kann eine externe Pumpe am Motor montiert sein, wie beispielsweise unterhalb des Motors. Die externe Pumpe kann durch den Motor oder durch ihren eigenen Elektromotor mit Leistung versorgt werden. In einigen Ausführungsformen wird überhaupt keine Pumpe verwendet. Stattdessen sind die Zirkulationsrohre nahe Punkten hohen oder niedrigen Drucks des Motors befestigt, und so fließt das Öl durch die Zirkulationsrohre ohne die Hilfe einer Pumpe.
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Der Fluss des zu fördernden Fluids kann modifiziert werden, um die Wärmeübertragung von den Zirkulationsrohren zu erhöhen. Eine Verkleidung kann verwendet werden, um zu förderndes Fluid entlang der äußeren Oberflächen der Rohre zu ziehen. Alternativ kann ein Teil des zu fördernden Fluids von der primären Pumpe in Rezirkulationsleitwände abgegeben werden. Die Rezirkulationsleitwände bewirken, dass das abgegebene zu fördernde Fluid entlang den Motorölzirkulationsrohren fließt, und erhöhen somit die Wärmeübertragung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Schnittansicht eines Pumpenaufbaus des Stands der Technik in einem Bohrloch.
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2 ist eine Seitenansicht eines Pumpenmotors mit externen Ölzirkulationsrohren und Schutzrippen.
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3 ist eine Querschnittsansicht des Pumpenmotors der 2 entlang der Linie 3-3 der 2.
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4 ist eine Schnittansicht des Pumpenmotors der 2, die eine interne Zusatzpumpe zeigt.
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5 ist eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform der externen Ölzirkulationsrohre, die einen Pumpenmotor mit externen Ölzirkulationskanälen, die innerhalb der Rippen angeordnet sind, zeigt.
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6 ist eine Schnittansicht des Pumpenmotors und der externen Ölzirkulationsrohre der 5, entlang der Linie 6-6 der 5.
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7 ist eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der externen Ölzirkulationsrohre, die einen Pumpenmotor mit Ölzirkulationsrohren zeigt, der eine untere Einlass/Auslass-Konfiguration verwendet.
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8 ist eine Seitenansicht einer anderen alternativen Ausführungsform der externen Ölzirkulationsrohre, die einen Pumpenmotor mit einer externen Zusatzpumpe und Ölzirkulationsrohren zeigt.
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9 ist eine Seitenansicht einer nochmals anderen Ausführungsform der externen Ölzirkulationsrohre, die Ölzirkulationsrohre zeigt, die mit dem Dichtungsabschnitt verbunden sind.
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10 ist eine Seitenansicht einer nochmals anderen Ausführungsform der externen Ölzirkulationsrohre, die externe Ölzirkulationsrohre und Rezirkulationsleitwände des zu fördernden Fluids zeigt.
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11 ist eine Schnittansicht der externen Ölzirkulationsrohre der 10, entlang der Linie 11-11.
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Detaillierte Beschreibung
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Betrachtet man 1, so stellt das Futterrohr 100 ein konventionelles Gehäuse dar, das verwendet wird, um ein Bohrloch auszukleiden. Das Futterrohr 100 ist in einer vertikalen Ausrichtung gezeigt, aber es könnte geneigt sein. Ein Aufbau 102 einer elektrischen Tauchpumpe (”ESP), der eine Pumpe 104, einen Dichtungsabschnitt 106 und einen Motor 108 umfasst, ist innerhalb des Futterrohrs 100 aufgehängt und wird verwendet, um Fluid aus dem Bohrloch herauf zu pumpen. Die ESP 102 ist vorzugsweise im zu fördernden Fluid im Futterrohr 100 untergetaucht.
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Die Pumpe 104 kann eine Zentrifugalpumpe oder ein anderer Typ einer Pumpe sein und sie kann eine Öl-Wasser-Trennvorrichtung oder eine Gas-Trennvorrichtung aufweisen. Die Pumpe 104 wird durch eine (nicht gezeigte) Welle, die sich durch den Dichtungsabschnitt 106 erstreckt und mit dem Motor 108 verbunden ist, angetrieben. Vorzugsweise fließt das Fluid, das durch das Bohrloch gefördert wird (”zu förderndes Fluid”) am Motor 108 vorbei, tritt in einen Einlass 110 der Pumpe 104 ein und wird durch ein Rohr 112 nach oben gepumpt. Das zu fördernde Fluid kann jedes Bohrlochfluid umfassen, beispielsweise Erdöl, Wasser, Gas, Flüssigkeiten, andere Bohrlochfluide oder Fluide, wie Wasser, die in eine Felsformation für sekundäre Rückgewinnungsoperationen injiziert werden. Tatsächlich kann das zu fördernde Fluid erwünschte Fluide, die von einem Bohrloch erzeugt werden, oder Nebenfluide einschließen, die ein Betreiber aus einem Bohrloch entfernen will. Vorzugsweise ist der Motor 108 im Bohrloch unterhalb der Pumpe 104 angeordnet. Das zu fördernde Fluid kann in die Pumpe 104 an einer Stelle oberhalb des Motors 108 eintreten, so dass das Fluid an der Außenseite des Motors 108 vorbei und in den Pumpeneinlass 110 fließt.
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Motoröl (nicht gezeigt), das sich innerhalb des Motors 108 befindet, wird verwendet, um sich bewegende Teile, wie die sich drehende Welle 114, zu schmieren. Das Motoröl kann jeder Typ eines dielektrischen Fluids sein, das verwendet wird, um den Motor 108 zu schmieren. Das Motoröl kann durch den Motor 108 während des Betriebs zirkulieren und somit verschiedene Bauteile des Motors 108 schmieren. Ein Ölreservoir 116 kann ein Volumen von Öl enthalten, und eine (nicht gezeigte) Pumpe kann verwendet werden, um das Öl im Motor 108 zu verteilen. Das Motoröl innerhalb des Motors 108 kann auch Wärme absorbieren, die durch den Motor erzeugt wird, und somit Wärme weg von warmen Stellen innerhalb des Motors 108 übertragen.
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Betrachtet man die 2, so kann Motoröl durch Zirkulationsrohre 122, die sich außerhalb des Pumpenmotors 124 befinden, zirkulieren. Jedes Zirkulationsrohr 122 ist ein Kanal, der sich an mindestens zwei Stellen in Fluidverbindung mit inneren Teilen des Motors 124 befindet. Zirkulationsrohre 122 können an Ölanschlüssen 126, 128 an jeder Stelle des Motors 124 angebracht sein. Die Rohre 122 können beispielsweise an einem Ölanschluss 126 am Kopf des Motors 124, der das Ende darstellt, das der Pumpe am nächsten liegt, angebracht sein, und beispielsweise an dem Ölanschluss 128 an der Basis des Motors 124. Die Zirkulationsrohre 122 können mit den Ölanschlüssen 126, 128 durch eine Vielzahl von Techniken verbunden werden, die beispielsweise Rohrgewindeverbindungen, Schweißen oder Schnelltrennverbindungen und dergleichen umfassen. Das Motoröl kann zirkulieren, indem es beispielsweise in jedes Rohr 122 am Anschluss 128 eintritt, durch das Rohr 122 hinauf strömt, in den Motor 124 am Anschluss 126 wieder eintritt, und dann durch das Innere des Motors 124 hindurch geht.
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Wenn das Motoröl durch den Motor 124 und die Zirkulationsrohre 122 zirkuliert, trägt das Motoröl absorbierte Wärme zu den Zirkulationsrohren 122. Die äußeren Oberflächen der Zirkulationsrohre 122 sind in zu förderndem Fluid innerhalb des Bohrlochs getaucht und ihm ausgesetzt. Somit wird Wärme vom zirkulierenden Motoröl zu den Zirkulationsrohren 122 übertragen und dann durch die Oberfläche der Zirkulationsrohre 122 geleitet und in das zu fördernde Fluid übertragen. Das zu fördernde Fluid trägt die Wärme weg, wenn es an den Röhren 122 vorbei in den Einlass 110 (1) gezogen und nachfolgend an die Oberfläche gepumpt wird. Das Motoröl kann durch die Zirkulationsrohre 122 vom Kopf hin zur Basis oder von der Basis hin zum Kopf fließen.
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Die Zirkulationsrohre 122 können jeden Durchmesser aufweisen, wobei dieser nur durch die Viskosität des Motoröls und die Größe des Bohrlochs begrenzt ist. Der Durchmesser muss groß genug sein, damit das Motoröl durch das Rohr fließen kann, und klein genug, dass der Motor mit den befestigten Rohren in das Bohrloch passt. Es kann eine beliebige Anzahl von Rohren auf der Außenseite des Motors 124 geben. Es kann beispielsweise ein Rohr 122 vorhanden sein, oder es können mehrere Rohre vorgesehen sein. In einer Ausführungsform sind vier Rohre 122 axial um den Pumpenmotor 124 herum angeordnet. Die Rohre können in gleichmäßigem Abstand um die Pumpenachse herum angeordnet sein, wie das in 3 gezeigt ist, oder sie können einen asymmetrischen Abstand um die Pumpenachse 132 aufweisen. In einigen Ausführungsformen können sich Zirkulationsrohre 122 axial über ein oder beide Enden des Pumpenmotors 124 hinaus erstrecken.
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Die Zirkulationsrohre 122 können in einigen Ausführungsformen einen (nicht gezeigten) geschlängelten Weg von einem Ende des Pumpenmotors 124 zum anderen Ende nehmen. Jedes Rohr 122 könnte beispielsweise an den Kopf des Motors angeschlossen sein, vom Kopf zur Basis laufen, dann zurück zum Kopf und schließlich zurück zur Basis, wo der Strömungsweg an den Motor angeschlossen ist. In anderen Ausführungsformen könnten sich die Zirkulationsrohre beispielsweise spiralförmig um den Motor 124 drehen (nicht gezeigt). Andere Variationen des geschlängelten Pfades können verwendet werden, beispielsweise ein Zirkulationsrohr in einer S-Form (nicht gezeigt) oder in einer allgemein gewellten Form.
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Die Zirkulationsrohre 122 können in Abhängigkeit von den Konstruktionsanforderungen verschiedene Längen, Formen und Distanzen vorn Motor 124 aufweisen. Ein Motor 124, der beispielsweise dazu neigt, mehr Wärme zu erzeugen, kann eine längere Länge des Zirkulationsrohrs 122 benötigen, um einen größeren Oberflächenbereich und ein größeres Volumen des Öls für die Wärmeübertragung vorzusehen. Eine Anwendung in einem engen Bohrloch kann es beispielsweise notwendig machen, Rohre 122 mit kleinerem Durchmesser, die sich dicht am Motor 124 befinden, zu verwenden, um eine leichtere Bewegung des Pumpenaufbaus im Bohrloch zu ermöglichen.
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Betrachtet man die 3, so können die Zirkulationsrohre 122 jeden Querschnitt aufweisen, beispielsweise rund 122a, elliptisch 122b oder eine profilierte Form 122c, bei der die innere Oberfläche (die sich am dichtesten am Motor 124 befindet) ein Profil aufweist, das ähnlich dem Äußeren des Motors 124 ist, und die äußere Oberfläche ein bogenförmiges Profil besitzt, dessen Radius leicht größer als der Radius des Motors 124 ist.
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Ein oder mehrere Schutzelemente, wie Schutzstrukturen 130, können verwendet werden, um Zirkulationsrohre 122 zu schützen. In einer beispielhaften Ausführungsform erstrecken sich die Schutzstrukturen 130 weiter von der Pumpenachse 132 als die Zirkulationsrohre 122 und schützen so die Zirkulationsrohre 122. Schutzstrukturen 130 können verhindern, dass äußere Objekte, die auch das Bohrloch einschließen, die Zirkulationsrohre 122 berühren. Alternativ kann die äußere Kante der Schutzstrukturen 130 bündig mit dem äußeren Rand der Zirkulationsrohre 122 sein. In einigen Ausführungsformen könnten sich die Zirkulationsrohre 122 weiter von der Pumpenachse als die Schutzstrukturen 130 erstrecken, wobei in diesem Fall die Schutzstruktur 130 weiter die Zirkulationsrohre 122 gegen ein kritisches Ausfallen schützen kann. In einigen Ausführungsformen sind die Schutzstrukturen 130 Rippen, aber die Schutzstrukturen 130 können von jeder Form sein, sie können beispielsweise Stäbe, Winkeleisen, Doppel-T-Träger, etc. einschließen.
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Weiterhin können die Schutzelemente einen Schild 134 bilden, wobei sich der Schild 134 um einen Teil oder das Ganze des äußersten Teil des Zirkulationsrohrs 122 windet. Der Schild 134 kann die Zirkulationsrohre 122 schützen. Die Schutzelemente 130, 134 können beispielsweise aus Metall oder einem anderen wärmeleitenden Material hergestellt sein und können somit auch die Rate der Wärmeübertragung erhöhen, indem sie den Oberflächenbereich des Pumpenmotors 124 vergrößern.
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Betrachtet man die 4, so kann eine Zusatzpumpe 142 verwendet werden, um das Motoröl durch die Zirkulationsrohre 158 zu drücken. Die Zusatzpumpe 142 kann im Kopf oder in der Basis des Motors 144 (wie in 4 gezeigt) angeordnet sein, oder sie kann im Dichtungsabschnitt 106 (1) angeordnet sein, und sie kann positiven oder negativen Druck verwenden, um die Ölzirkulation zu verbessern.
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In einer Ausführungsform ist die Zusatzpumpe 142 unterhalb der Statorwicklungen 146 angeordnet. Ein Pumpenstufenimpeller 148, der auf der Welle 150 rotiert, saugt Motoröl von einem Bereich 152 niedrigen Drucks und fördert es in einen Bereich 154 hohen Drucks. Das Öl mit höherem Druck wird durch den Ölanschluss 156 geschoben, das Zirkulationsrohr 158 hinauf, zum Ölanschluss 160. Am Ölanschluss 160 tritt das Öl wieder in den Körper des Motors 144 ein.
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In (nicht gezeigten) alternativen Ausführungsformen könnte die Zusatzpumpe 142 oberhalb der Statorwicklungen angeordnet sein. Der Impeller oder die Impeller könnten umgedreht werden, so das sich die Seite 154 hohen Drucks über den Impellern 148 befindet, und so dass sich die Seite 152 niedrigen Drucks unter den Impellern 148 befindet. In nochmals anderen Ausführungsformen könnte die Zusatzpumpe 142 einen Motor haben, der getrennt ist vom Pumpenmotor 144. Es können verschiedene Typen der Zusatzpumpe (beispielsweise eine Zentrifugalpumpe oder eine Membranpumpe) verwendet werden, und der hohe Druck 154 und der niedrige Druck 152 könnten jede Orientierung oder jeden Ort in Bezug auf den Pumpenmotor 144 besitzen.
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In Ausführungsformen, bei denen der Pumpenmotor 144 Bereiche des Motoröls mit hohem und niedrigem Druck im Pumpenmotorgehäuse erzeugt, ohne dass notwendigerweise Zusatzpumpen verwendet werden, können die Zirkulationsrohre 158 diese Gebiete anzapfen und die existierenden Punkte hohen und niedrigen Drucks verwenden, um die Motorölzirkulation durch die Zirkulationsrohre 158 zu bewirken. Auch Konvektion kann verwendet werden, um Öl durch die Zirkulationsrohre 158 zu treiben.
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Wenn man weiter die 4 betrachtet, können Ölzirkulationsrohre 158 in Verbindung mit einer Verkleidung 161 verwendet werden, die den Pumpenmotor 144 umgibt. Die Verkleidung 161 kann ein offenes unteres Ende und ein oberes Ende, das oberhalb des Einlasses 163 zur Pumpe 162 abgedichtet ist, aufweisen. Die Verkleidung 161 kann verwendet werden, um den wärmeleitenden Oberflächenbereich der Pumpe 162 oder des Motors 144 zu erhöhen, oder sie kann verwendet werden, um die Geschwindigkeit des zu fördernden Fluids, das zwischen der Verkleidung 161 und dem Pumpenmotor 144 strömt, zu erhöhen. Zirkulationsrohre 158 können die Verkleidung 161 berühren oder nicht berühren, Die Verkleidung 161 kann mit jeder der verschiedenen Ausführungsformen der Ölzirkulationsrohre, die hier beschrieben sind, verwendet werden.
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Betrachtet man die 5 und 6, so kann eine hohle Rippe 166 als das Zirkulationsrohr verwendet werden. Die Rippe 166 weist ein an die Basis des Motors 168 anstoßendes Gehäuse auf, das sich bis zu einem Kamm erstreckt. Der Kamm der Rippe 166 kann schmaler als die Basis sein, oder die Seiten der Rippe können parallel sein. In einigen Ausführungsformen ist der Kamm gerundet, aber er kann auch rechteckig, schräg oder von irgendeiner anderen Form sein. Motoröl geht durch einen internen Flussweg 170 in der Rippe 166 hindurch. Die hohle Rippe 166 kann sich in direkter Verbindung mit den Ölanschlüssen auf dem Pumpenmotor 166 befinden, oder es kann sich ein Zirkulationsrohr durch die hohle Rippe erstrecken. Die hohlen Rippen 166 können beispielsweise durch ein ellbogenförmiges Verbindungsrohr 172 verbunden sein.
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Eine beliebige Anzahl von hohlen Rippen 166 kann verwendet werden, einschließlich einer einzelnen hohlen Rippe. In einer beispielhaften Ausführungsform sind vier hohle Rippen 166 in gleichmäßigem Abstand axial um den Pumpenmotor 168 platziert. Die hohlen Rippen 166 können jedoch auch asymmetrisch um den Pumpenmotor 168 angeordnet werden. Die hohlen Rippen 166 können in Verbindung mit Zirkulationsrohren 122 (3) verwendet werden, wobei in diesem Fall die hohlen Rippen auch als eine Schutzstruktur für die Rohre dienen.
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Betrachtet man die 7, so können alle der Einlassanschlüsse 176 und Auslassanschlüsse 178 des Zirkulationsrohrs 180 nahe einem Ende des Pumpenmotors 182 angeordnet sein. 7 zeigt Einlässe 176 und Auslässe 178, die alle nahe dem unteren Teil des Pumpenmotors 182 angeordnet sind. Alternativ können die Einlässe 176 und die Auslässe 178 alle beispielsweise neben dem oberen Teil des Pumpenmotors 182 angeordnet sein. Die Einlässe 176 und die Auslässe 178 können irgendwo auf dem Pumpenmotor 182 angeordnet sein, und die Einlässe 176 können sich oberhalb, unterhalb oder neben den Auslässen 178 befinden.
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Betrachtet man die 8, so kann eine externe Zusatzpumpe 188 außerhalb des Pumpenmotors 190 angeordnet sein. Die externe Zusatzpumpe 188 kann mechanisch durch den Motor 190 angetrieben werden, beispielsweise durch die Welle des Motors 190 (nicht gezeigt) oder durch einen Nebenabtriebsmechanismus (nicht gezeigt), der durch die Welle des Motors 190 gedreht wird. Alternativ kann die externe Zusatzpumpe 188 ihren eigenen Elektromotor (nicht gezeigt) aufweisen. Für Ausführungsformen, die einen Elektromotor (nicht gezeigt) innerhalb der Zusatzpumpe 188 aufweisen, kann der (nicht gezeigte) Elektromotor durch ein (nicht gezeigtes) Stromkabel vom Motor 190 oder durch ein (nicht gezeigtes) getrenntes Stromkabel, das sich durch das Bohrloch nach unten erstreckt, mit Leistung versorgt werden.
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Ein oder mehrere Einlassleitungen 192 können Motoröl vom Motor 190 zur Zusatzpumpe 188 führen. Ein oder mehrere Auslassleitungen 194 können Öl von der Zusatzpumpe 188 zurück zum Motor 190 strömen lassen. In einigen Ausführungsformen kann eine Auslassleitung 194 die externe Pumpe 188 mit einem (nicht gezeigten) Verteiler verbinden. Der (nicht gezeigte) Verteiler kann verwendet werden, um Motoröl zu einer Vielzahl von zusätzlichen Kühlungsleitungen zu verteilen, von denen dann jede zurück in den Motor 190 führt.
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Betrachtet man die 9, so ist ein Dichtungsabschnitt 200 zwischen dem Motor 202 und der Pumpe 204 angeordnet (wie das für alle hier beschriebenen Ausführungsformen typisch ist). Motoröl kann intern zwischen dem Motor 202 und dem Dichtungsabschnitt 200 zirkulieren, um sowohl den Motor 202 als auch den Dichtungsabschnitt 204 zu kühlen und zu schmieren. Dichtungszirkulationsrohre 206 können außen am Dichtungsabschnitt 200 angeordnet sein und sich in Fluidverbindung mit den internen Motorölkanälen innerhalb des Dichtungsabschnitts 200 befinden. Die äußere Oberfläche der Dichtungszirkulationsrohre 206 befindet sich somit in Kontakt mit dem Bohrlochfluid, in das der Dichtungsabschnitt 200 getaucht ist. Somit kann das Motoröl Wärme zum Bohrlochfluid übertragen, wenn es sich vom Motor 202 zum Dichtungsabschnitt 200 und schließlich durch die Dichtungszirkulationsrohre 206 bewegt. Jede Technik kann verwendet werden, um Motoröl durch die Zirkulationsrohre zu treiben, einschließlich beispielsweise Konvektion, Druckpunkte innerhalb des Dichtungsabschnitts 200 oder eine Zirkulationspumpe 208. In einigen Ausführungsformen können Zirkulationsrohre Motoröl zwischen dem Dichtungsabschnitt 200 und dem Motor 202 übertragen.
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Betrachtet man die 10 und 11, so befindet sich ein Rezirkulationsrohr 214 in Fluidverbindung mit dem Inneren des Pumpenmotors 216, ähnlich dem Rezirkulationsrohr 122 oder seiner alternativen Ausführungsformen, die oben beschrieben sind. Produktionsförderrohre 218 sind Kanäle, die an einem Förderauslass (nicht gezeigt) der Pumpe befestigt sind und sich in Fluidverbindung mit diesem befinden. Produktionsförderrohre 218 können sich axial entlang eines Teils des Äußeren der Pumpe 222 zu Förderleitwänden 224 erstrecken. Förderleitwände 224 können Kanäle sein, die sich axial entlang dem Äußeren des Pumpenmotors 216 erstrecken, um zu förderndes Fluid zu transportieren. Ein Förderleitwandauslass 226 kann nahe der Basis des Motors 216 angeordnet sein. Jedes Rezirkulationsrohr 214 ist koaxial in einer Förderleitwand 224 angeordnet. Eine Lücke 228 ist zwischen der äußeren Oberfläche des Rezirkulationsrohrs 214 und der inneren Oberfläche der Förderleitwand 224 ausgebildet.
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Im Betrieb zirkuliert Motoröl durch das Rezirkulationsrohr 214. Die Pumpe 216 saugt zu förderndes Fluid an und fördert einen Teil des zu fördernden Fluids durch die Produktionsförderrohre 218 ab. Zu förderndes Fluid geht durch die Produktionsförderrohre 218 zu den Förderleitwänden 224. Wenn zu förderndes Fluid durch die Förderleitwände 224 fließt, so befindet es sich in Kontakt mit dem Äußeren der Zirkulationsrohre 214. Wärme wird von den Zirkulationsrohren 214 auf das zu fördernde Fluid übertragen. Das zu fördernde Fluid kann dann die Leitwände 224 an einem Auslass 226 verlassen. Die hohe Geschwindigkeit des zu fördernden Fluids, das sich in Kontakt mit dem Rezirkulationsrohr 214 befindet, kann eine schnellere Wärmeübertragung schaffen, als dies bei einer relativ statischen Produktion auftreten würde. in einigen Ausführungsformen wird das zu fördernde Fluid von der Leitwand zurück zur Pumpe oder hinauf zum Förderrohr geleitet.
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Jede Zahl von Zirkulationsrohren 214, Rezirkulationsleitwänden 224 und Produktionsabgaberohren 218 kann verwendet werden und kann in jeder Art um den Motor 216 und die Pumpe 222 angeordnet werden. Die Zirkulationsrohre 214 könnten beispielsweise hohle Rippen in den Leitwänden sein.
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Während die Erfindung nur in einigen ihrer Formen gezeigt oder beschrieben worden ist, sollte für Fachleute offensichtlich sein, dass sie nicht auf diese Weise begrenzt ist, sondern dass sie verschiedene Änderungen erfahren kann, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
