DE202019104979U1 - System zum Fördern von viskosen oder teilviskosen Medien aus einem Bohrloch zur Erdoberfläche - Google Patents

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Abstract

System (10) zum Fördern von viskosen oder teilviskosen Medien aus einem Bohrloch (12) zur Erdoberfläche (14), zumindest umfassend- ein zumindest abschnittsweise in einem Bohrloch (12) hineinragendes bzw. sich erstreckendes hohlförmiges Profil (18), dessen Mantelfläche wenigstens zwei Öffnungen (50, 52) umfasst,- mindestens eine mit einem Hohlraum (22) ausgebildete Antriebswelle (20), welche zumindest abschnittsweise innerhalb des hohlförmigen Profils (18) gelagert ist und von wenigstens einer Antriebseinheit (26) rotierend antreibbar ist,- zumindest eine Exzenterschneckenpumpe (76) mit einem Rotor (78) und einem Stator (80), wobei der Rotor (78) mit der Antriebswelle (20) in Verbindung stehend ausgebildet ist und von der Antriebswelle (20) um seine Längsachse rotierend angetrieben wird und/oder rotierend antreibbar ist, so dass viskose oder teilviskose Medien aus dem Bohrloch (12) in den Hohlraum (22) der Antriebswelle (20) förderbar und/oder entlang des Hohlraums (22) der Antriebswelle (20) zu einer der wenigstens zwei Öffnungen (50, 52) förderbar ist und/oder gefördert wird,- wobei vorgesehen ist, dass eine der wenigstens zwei Öffnungen (50, 52) innerhalb wenigstens eines Dichtungssystems (36) angeordnet ist, wobei das Dichtungssystem (36) in einem zwischen der Antriebswelle (20) und dem hohlförmigen Profil (18) ausgebildeten Ringspalt (24) angeordnet ist, und wobei der sich zwischen dem Dichtungssystem (36) erstreckende Hohlraum (22) der Antriebswelle (20) und der zwischen der Antriebswelle (20) und dem hohlförmigen Profil (18) ausgebildeten Ringspalt (24) fluidisch miteinander verbunden sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Fördern von viskosen oder teilviskosen Medien aus einem Bohrloch zur Erdoberfläche gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1.
  • Stand der Technik
  • Zur Gewinnung von unterirdisch lagernden viskosen oder teilviskosen Medien, wie beispielsweise Wasser, Erdöl oder einer Vielzahl von weiteren Medien, sind im Stand der Technik neben Hubkolbenpumpen auch Exzenterschneckenpumpen bekannt. Bekannte Exzenterschneckenpumpen sind aus einem Rotor und einem Stator gebildet, wobei der Rotor im Stator aufgenommen ist und sich im Stator exzentrisch bewegt. Aus der Bewegung des Rotors und gegenseitiger Anlage werden zwischen Stator und Rotor wandernde Förderräume gebildet, mittels welchen aus dem Bohrloch viskose oder teilviskose Medien entlang des Stators transportiert und/oder gefördert werden können.
  • Die Exzenterschneckenpumpe ist bekannterweise am unteren Ende eines Steigrohres angeordnet, in welchem sich ein Antriebsstrang vom oberirdischen Antrieb bis zum Pumpenrotor erstreckt. Das zu fördernde viskose oder teilviskose Medium wird entlang des Steigrohrs mittels der Exzenterschneckenpumpe zur Erdoberfläche gepumpt. Zur Entnahme des im Steigrohr geförderten und/oder gepumpten viskosen oder teilviskosen Mediums sind im Steigrohr und/oder in der Antriebswelle geeignete Entnahmevorrichtungen vorgesehen.
  • Ein bekanntes System zum Fördern von viskosen oder teilviskosen Medien aus einem Bohrloch zur Erdoberfläche geht aus der CA 2 747 117 A1 hervor. Dieses bekannte System umfasst ein zumindest abschnittsweise im Bohrloch angeordnetes hohlförmiges Profil, innerhalb welchem eine Exzenterschneckenpumpe gelagert und/oder angeordnet ist. Die Exzenterschneckenpumpe ist von einer Antriebswelle antreibbar. Die Antriebswelle ist am freien Ende eines im hohlförmigen Profil angeordneten Hohlrohrs angeordnet, welches oberseitig eine Entnahmevorrichtung für das mittels der Exzenterschneckenpumpe geförderte viskose oder teilviskose Medium umfasst. Die Antriebswelle und das daran befestigte Hohlrohr sind von einem Antriebskopf einer Antriebseinheit rotierend antreibbar.
  • Bei diesem bekannten System hat es sich jedoch als nachteilig erwiesen, dass das aus dem Bohrloch geförderte viskose oder teilviskose Medium zur Entnahme auch durch diejenigen Bereiche und/oder Abschnitte des Hohlrohrs strömen muss, an welchen der Antriebskopf der Antriebseinheit angeordnet ist. Da somit die Entnahmevorrichtung im Gegensatz zu Antriebssystemen mit Vollwelle ein Hohlrohr mit vergrößertem Durchmesser erfordert, sind die erforderlichen außenliegenden Lager und Polierstangenklemmen größer und kostenintensiver. Bei derartigen Systemen bestehen darüber hinaus auch Leckageprobleme oder dergleichen.
  • Beschreibung
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zum Fördern von viskosen oder teilviskosen Medien aus einem Bohrloch zur Erdoberfläche zur Verfügung zu stellen, bei welchem die im Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden können und bei welchem das aus dem Bohrloch zu fördernde viskose oder teilviskose Medium auf einfache Art und Weise entnommen werden kann. Zudem soll das System einen einfachen Aufbau besitzen und kostengünstig sein.
  • Diese Aufgaben werden durch ein System zum Fördern von viskosen oder teilviskosen Medien mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Zur Lösung der genannten Aufgaben schlägt die Erfindung ein System zum Fördern von viskosen oder teilviskosen Medien aus einem Bohrloch zur Erdoberfläche vor. Bei den viskosen oder teilviskosen Medien kann es sich beispielsweise um flüssige Medien wie bspw. Wasser, Erdöl oder einer Vielzahl weiterer Flüssigkeiten handeln. Gegebenenfalls kann ein flüssiges Medium zusammen mit einem Anteil an Feststoffen aus dem Bohrloch zur Erdoberfläche gefördert werden. Bei den Feststoffen kann es sich beispielsweise um Erdreich, Gestein, Sand oder Lehm oder dergleichen handeln.
  • Das erfindungsgemäße System umfasst ein zumindest abschnittsweise in ein Bohrloch hineinragendes und/oder sich erstreckendes hohlförmiges Profil, dessen Mantelfläche wenigstens zwei Öffnungen umfasst. Die wenigstens zwei Öffnungen können insbesondere radial in der Mantelfläche des Hohlprofils vorgesehen sein. Auch können die wenigstens zwei Öffnungen axial beabstandet zueinander in der Mantelfläche des hohlförmigen Profils vorgesehen sein. Die wenigstens zwei Öffnungen können als erste Öffnung und als zweite Öffnung unterschieden werden, wobei es sich aufgrund der axialen Beabstandung der wenigstens zwei Öffnungen bei der ersten Öffnung um die obere Öffnung und bei der zweiten Öffnung um die untere Öffnung handelt.
  • Da das Bohrloch in der Erdoberfläche vorzugsweise senkrecht vorgesehen sein kann, kann das hohlförmige Profil ebenfalls senkrecht im Bohrloch angeordnet sein. Wenn daher nachfolgend zur Beschreibung des Systems und insbesondere dessen Komponenten von „oberhalb“ und/oder „unterhalb“ die Rede ist, so können sich diese Merkmale insbesondere auf die zumindest näherungsweise senkrechte Ausrichtung des erfindungsgemäßen Systems beziehen. Dies soll jedoch nicht einschränkend zu verstehen sein, denn das gesamte System kann bei entsprechendem Gelände auch horizontal liegend verwendet werden. Die Merkmale „oberhalb“ und/oder „unterhalb“ lassen sich daher auch ohne Weiters auf „links von“ und/oder „rechts von“ übertragen.
  • Eine der wenigstens zwei Öffnungen bzw. die zweite Öffnung, kann insbesondere in der Nähe und/oder nahe dem Erdreich in der Mantelfläche des hohlförmigen Profils angeordnet sein, während die andere der wenigstens zwei Öffnungen bzw. die erste Öffnung vom Erdreich entfernt in der Mantelfläche des hohlförmigen Profils angeordnet sein kann.
  • Das hohlförmige Profil kann vorzugsweise einen runden Querschnitt aufweisen. Grundsätzlich wären auch andere Ausführungsformen denkbar, so dass der Querschnitt des hohlförmigen Profils bspw. kantig, eckig oval oder dergleichen ausgebildet ist.
  • Auch kann vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei Öffnungen einen Einlass- und/oder Auslassstutzen umfassen, welcher sich jeweils radial von der Mantelfläche der Antriebswelle erstreckt.
  • Das System umfasst weiter mindestens eine mit einem Hohlraum ausgebildete Antriebswelle, welche zumindest abschnittsweise innerhalb des hohlförmigen Profils gelagert ist und von wenigstens einer Antriebseinheit rotierend antreibbar ist. Insbesondere kann die Antriebswelle von der wenigstens einen Antriebseinheit um ihre Längsachse rotierend antreibbar sein und/oder angetrieben werden.
  • Das System umfasst weiter zumindest eine Exzenterschneckenpumpe mit einem Rotor und einem Stator, wobei der Rotor mit der Antriebswelle in Verbindung stehend ausgebildet ist und von der Antriebswelle um seine Längsachse rotierend angetrieben wird und/oder antreibbar ist, so dass das viskose oder teilviskose Medium aus dem Bohrloch in den Hohlraum der Antriebswelle förderbar und/oder entlang des Hohlraums der Antriebswelle zu einer der wenigstens zwei Öffnungen förderbar ist.
  • Dabei ist vorgesehen, dass eine der wenigstens zwei in der Mantelfläche des hohlförmigen Profils vorgesehenen Öffnungen innerhalb eines Dichtungssystems angeordnet ist, wobei das Dichtungssystem in einem zwischen der Antriebswelle und dem hohlförmigen Profil ausgebildeten Ringspalt angeordnet ist, und wobei der sich zwischen dem Dichtungssystem erstreckende Hohlraum der Antriebswelle und der zwischen der Antriebswelle und dem hohlförmigen Profil ausgebildeten Ringspalt fluidisch miteinander verbunden sind.
  • Bei der innerhalb des Dichtungssystems liegenden Öffnung kann es sich insbesondere um die erste bzw. obere Öffnung handeln. Diese Öffnung kann folglich derart ausgebildet sein, dass über diese das aus dem Bohrloch geförderte und/oder transportierte viskose oder teilviskose Medium entnommen werden kann.
  • Vorzugsweise kann der sich zwischen Antriebswelle und hohlförmigen Profil ergebende Ringspalt daraus ergeben, dass die Antriebswelle zumindest abschnittsweise gleichmäßig beabstandet innerhalb des hohlförmigen Profils angeordnet ist, d.h. die Antriebswelle kann vom hohlförmigen Profil zumindest abschnittsweise, insbesondere axial, umfasst sein.
  • Bei dem erfindungsgemäßen System kann vorgesehen sein, dass das Dichtungssystem mindestens zwei Dichtungseinheiten umfasst, welche mindestens zwei Dichtungseinheiten jeweils, insbesondere axial, beabstandet zueinander in einem zwischen der Antriebswelle und dem hohlförmigen Profil ausgebildeten Ringspalt angeordnet sind. Insbesondere können die mindestens zwei Dichtungseinheiten in den Ringspalt eingesetzt sein und diesen jeweils nach oben und/oder unten abdichten. Auch kann vorgesehen sein, dass eine der wenigstens zwei in der Mantelfläche des hohlförmigen Profils vorgesehenen Öffnungen, insbesondere axial, zwischen den mindestens zwei Dichtungseinheiten angeordnet ist.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass die mindestens zwei Dichtungseinheiten jeweils durch eine Dichtlippe, Ringdichtung oder dergleichen Dichtung ausgebildet sind. Insbesondere kann jegliche Art von Dichtung verwendet werden, die für eine ausreichende Dichtung bzw. Abdichtung des Dichtungssystems sorgt.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann ein weiteres Dichtungssystem vorgesehen sein, welches wenigstens eine weitere Dichtungseinheit umfasst. Die wenigstens eine weitere Dichtungseinheit kann insbesondere unterhalb des Dichtungssystems, jedoch oberhalb der wenigstens einen anderen bzw. zweiten Öffnung angeordnet sein.
  • Bei der wenigstens einen anderen bzw. zweiten Öffnung kann es sich insbesondere um diejenige Öffnung der wenigstens zwei Öffnungen handeln, welche außerhalb des Dichtungssystems liegt.
  • Das weitere Dichtungssystem, insbesondere die wenigstens eine weitere Dichtungseinheit, kann in einem zwischen der Antriebswelle und dem hohlförmigen Profil ausgebildeten Ringspalt angeordnet und/oder eingesetzt sein, d.h. die wenigstens eine weitere Dichtungseinheit kann den zwischen der Antriebswelle und dem hohlförmigen Profil ausgebildeten Ringspalt abdichten. Insbesondere kann die wenigstens eine weitere Dichtungseinheit den zwischen der Antriebswelle und dem hohlförmigen Profil ausgebildeten Ringspalt oberhalb der wenigstens einen anderen Öffnung abdichten.
  • Die wenigstens eine weitere Dichtungseinheit kann als Dichtlippe, Ringdichtung oder dergleichen Dichtung ausgebildet sein. Insbesondere kann jegliche Art von Dichtung verwendet werden, die für eine ausreichende Dichtung bzw. Abdichtung des Ringspalts dienen.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems kann vorgesehen sein, dass das Dichtungssystem einen Auffang- und/oder Sammelbereich für das aus dem Bohrloch förderbare viskose oder teilviskose Medium bereitstellt und/oder ausbildet. Insbesondere stellt der zwischen den beiden Dichtungseinheiten angeordnete Bereich des Ringspalts den Auffang- und/oder Sammelbereich dar.
  • Zur Ausbildung einer fluidischen Verbindung zwischen dem Hohlraum der Antriebswelle und dem Ringspalt, kann die sich innerhalb des Dichtungssystems, insbesondere zwischen den zumindest zwei Dichtungseinheiten, erstreckende Antriebswelle an ihrer Mantelfläche mindestens eine Durchtrittsöffnung umfassen. Insbesondere kann die sich innerhalb des Dichtungssystems erstreckende Antriebswelle an ihrer Mantelfläche eine Vielzahl an Durchtrittsöffnungen umfassen, d.h. derjenige Abschnitt der Antriebswelle kann mindestens eine Durchtrittsöffnung umfassen, welcher in dem Bereich innerhalb der zumindest zwei Dichtungseinheiten liegt.
  • Die mindestens eine Durchtrittsöffnung kann einen Querschnitt umfassen, welcher rund, eckig, rechteckig, oval oder dergleichen ausgebildet ist. Der Querschnitt der mindestens einen Durchtrittsöffnung kann eine Mindestgröße umfassen und sollte mindestens so groß gewählt sein, dass das viskose oder teilviskose Medium den Hohlraum der Antriebswelle verlassen kann, d.h. die Mindestgröße der mindestens einen Durchtrittsöffnung soll so groß ausgebildet sein, dass ein Verstopfen der mindestens einen Durchtrittsöffnung verhindert wird. Die mindestens eine Durchtrittsöffnung kann mindestens einen Flächeninhalt von 8mm2 aufweisen. Bei der bevorzugten Vielzahl an Durchtrittsöffnungen können diese jeweils so groß gewählt sein, dass deren Summe in etwa der Querschnittsfläche der hohlen Antriebswelle entspricht.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Durchtrittsöffnung derart ausgebildet ist, dass das entlang des Hohlraums der Antriebswelle geförderte und/oder förderbare viskose oder teilviskose Medium durch die mindestens eine Durchtrittsöffnung der Antriebswelle hindurchtreten kann und im Auffang- und/oder Sammelbereich aufgefangen werden kann bzw. sammelbar ist, wobei das im Ringspalt aufgefangene viskose oder teilviskose Medium und/oder Fluid über zumindest eine der wenigstens zwei Öffnungen, insbesondere über die erste Öffnung, aus dem Auffang- und/oder Sammelbereich entnehmbar ist.
  • Die bevorzugte Vielzahl an Durchtrittsöffnungen können in definierter Anordnung in der Mantelfläche der Antriebswelle vorgesehen sein. Beispielsweise können die Vielzahl an Durchtrittsöffnungen senkrecht zueinander beanstandet oder schräg zueinander beabstandet in der Mantelfläche der Antriebswelle vorgesehen sein. Alternativ können die Vielzahl an Durchtrittsöffnungen auch beliebig in der Mantelfläche der Antriebswelle vorgesehen sein.
  • Es soll nochmal verdeutlicht werden, dass die mindestens eine Durchtrittsöffnung für das zu fördernde und/oder geförderte viskose oder teilviskose Medium insbesondere in dem Bereich und/oder Abschnitt der Antriebswelle vorgesehen sein kann, welcher innerhalb des Dichtungssystems und damit innerhalb der zumindest zwei Dichtungseinheiten liegt und/oder angeordnet ist. Folglich kann das geförderte und/oder förderbare viskose oder teilviskose Medium in dem durch das Dichtungssystem bereitgestellte Auffang- und/oder Sammelbereich aufgefangen werden.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass einer der wenigstens zwei Öffnungen ein Rohrsystem, Auffangbehälter oder Flüssigkeitstank oder dergleichen Vorrichtung zur Weiterverarbeitung des geförderten viskosen oder teilviskosen Mediums zugeordnet ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der innerhalb des Dichtungssystems, insbesondere zwischen den zumindest zwei Dichtungseinheiten, liegenden Öffnung bzw. der ersten Öffnung, ein Rohrsystem, Auffangbehälter oder dergleichen Vorrichtung zur Weiterverarbeitung des geförderten viskosen oder teilviskosen Mediums zugeordnet sein. Bei Erreichen eines definierten Pegels kann somit das im Auffang- und/oder Sammelbereich befindende viskose oder teilviskose Medium über diese Öffnung entnommen und einem Rohrsystem und/oder einem Auffangbehälter oder dergleichen zugeführt werden.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der anderen der wenigstens zwei Öffnungen bzw. der zweiten Öffnung zumindest ein Flüssigkeitstank zugeordnet sein, so dass über diese Öffnung in den zwischen dem hohlförmigen Profil und der Antriebswelle ausgebildeten Ringspalt ein Fluid zuführbar ist, welches zur Reinigung, Spülung, Kühlung und/oder Schmierung des gesamten Systems, insbesondere der Exzenterschneckenpumpe, ausgebildet ist. Bei dem Fluid kann es sich beispielsweise um Wasser, Reinigungsmittel oder Öl handeln. Bei der zweiten Öffnungen kann es sich insbesondere um diejenige Öffnung handeln, welche außerhalb bzw. unterhalb des Dichtungssystems liegt.
  • Das genannte Ausführungsbeispiel soll jedoch nicht einschränkend zu verstehen sein. Denn die wenigstens zwei Öffnungen können je nach Bedarf wahlweise mit einem Rohrsystem, Auffangbehälter oder Flüssigkeitstank oder dergleichen in Verbindung stehen.
  • Weiter wäre es auch denkbar, dass die Verbindung zwischen Antriebswelle und Rotor mittels eines wenigstens eines Koppelelements erfolgen kann. Hierbei kann das wenigstens eine Koppelelement jeweils am freien Ende der Antriebswelle und am freien Ende des Rotors befestigt und/oder angeordnet sein, so dass dieses als Übertragungselement und/oder Zwischenstück fungiert. Die Verbindung des wenigstens einen Koppelelements am Rotor und/oder an der Antriebswelle kann kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig ausgebildet sein. Bei dem Koppelelement kann es sich beispielsweise um eine Welle oder dergleichen handeln. Die Welle kann wahlweise hohl oder aus einem massiven Material ausgebildet sein.
  • Alternativ kann es auch sein, dass der Rotor unmittelbar und/oder direkt am freien Ende der Antriebswelle befestigt ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Verbindung zwischen Antriebswelle und Rotor kraft-, form- und/oder stoffschlüssig ausgebildet ist, d.h. die Antriebswelle kann unmittelbar bzw. direkt mit dem einen Ende, welches sich vorzugsweise im Bohrloch befindet, am Rotor der Exzenterschneckenpumpe befestigt sein. Mittels der Antriebswelle kann der Rotor innerhalb des Stators exzentrisch angetrieben werden, so dass durch die mittels der Exzenterschneckenpumpe erzeugten Pumpwirkung das aus dem Bohrloch förderbare viskose oder teilviskose Medium in Richtung Erdoberfläche gepumpt werden kann.
  • Es kann weiter vorgesehen sein, dass die Antriebswelle, insbesondere dessen Mantelfläche, in der Nähe oder nahe der Exzenterschneckenpumpe mindestens eine weitere Durchtrittsöffnung umfasst und/oder aufweist, so dass der sich in diesem Bereich befindende Hohlraum der Antriebswelle und der zwischen der Antriebswelle und dem hohlförmigen Profil ausgebildeten Ringspalt fluidisch miteinander verbunden sind.
  • Auch wäre es denkbar, dass die Antriebswelle in der Nähe oder nahe der Exzenterschneckenpumpe eine Vielzahl an weiteren Durchtrittsöffnungen umfasst und/oder aufweist. Durch die mindestens eine Durchtrittsöffnung kann somit das mittels der Exzenterschneckenpumpe geförderte und/oder förderbare viskose oder teilviskose Medium in den Hohlraum der Antriebswelle eintreten und somit aufgrund der Pumpwirkung der Exzenterschneckenpumpe im Hohlraum der Antriebswelle ansteigen und/oder entlang des Hohlraums der Antriebswelle zur Erdoberfläche gefördert werden.
  • Die mindestens eine weitere Durchtrittsöffnung kann einen Querschnitt umfassen, welcher rund, eckig, rechteckig, oval oder dergleichen ausgebildet ist. Der Querschnitt der mindestens einen weiteren Durchtrittsöffnung kann eine Mindestgröße umfassen und sollte mindestens so groß gewählt sein, damit dass das viskose oder teilviskose Medium in den Hohlraum der Antriebswelle eintreten kann, d.h. durch die Mindestgröße soll ein Verstopfen der mindestens einen weiteren Durchtrittsöffnung verhindert werden. Die mindestens eine weitere Durchtrittsöffnung kann mindestens einen Flächeninhalt von 8 mm2 aufweisen. Bei der bevorzugten Vielzahl an weiteren Durchtrittsöffnungen können diese jeweils so groß gewählt sein, dass deren Summe in etwa der Querschnittsfläche der hohlen Antriebswelle entspricht.
  • Auch kann es möglich sein, dass das hohlförmige Profil einteilig oder mehrteilig ausgebildet ist. Bei einer einteiligen Ausführungsform kann die Antriebswelle entlang ihrer Längserstreckung zumindest weitgehend vom hohlförmigen Profil umfasst und/oder umgeben sein. D.h. die Antriebswelle kann vom hohlförmigen Profil entlang dessen gesamter Längserstreckung axial umfasst und/oder umgeben sein. Bei einem mehrteilig ausgebildeten hohlförmigen Profil kann die Antriebswelle zumindest abschnittsweise entlang ihrer Längserstreckung von dem hohlförmigen Profil umfasst und/oder umgeben sein. Das mehrteilig ausgebildete hohlförmige Profil kann mehrere Profilabschnitte umfassen. Die mehreren Profilabschnitte können axial beabstandet zueinander angeordnet sein. Somit wäre es auch denkbar, dass die Antriebswelle zumindest teilweise freiliegend ausgebildet ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen System kann weiterhin vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Antriebseinheit einen Antriebskopf umfasst, welcher zum rotierenden Antreiben der Antriebswelle ausgebildet ist. Der Antriebskopf kann insbesondere am freien Ende der Antriebswelle vorgesehen sein, welches freie Ende sich außerhalb des Bohrlochs befindet. Vorzugsweise kann der Antriebskopf axial beabstandet, insbesondere oberhalb, des Dichtungssystems am freien Ende der Antriebswelle angeordnet sein. Beispielsweise kann dies bei einer vertikalen Anordnung der Antriebswelle bedeuten, dass das Dichtungssystem und das weitere Dichtungssystem jeweils unterhalb des Antriebskopfs angeordnet sind.
  • Auch kann vorgesehen sein, dass der Antriebskopf eine Lagereinheit für die Antriebswelle bereitstellt.
  • Die wenigstens eine Antriebseinheit kann durch einen elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Motor gebildet sein.
  • Weiter kann das erfindungsgemäße System auch ein sich zumindest abschnittsweise in das Bohrloch erstreckendes weiteres hohlförmiges Profil umfassen, welches das hohlförmige Profil und die Antriebswelle mit der daran angeordneten Exzenterschneckenpumpe zumindest abschnittsweise umfasst. Vorzugsweise kann das weitere hohlförmige Profil das hohlförmige Profil und die Antriebswelle zumindest abschnittsweise axial umgeben. Insbesondere kann das weitere hohlförmige Profil ein Gehäuse bereitstellen und/oder als Gehäuse ausgebildet sein.
  • Das weitere hohlförmige Profil kann an seiner Mantelfläche wenigstens eine Aussparung, vorzugsweise eine Vielzahl an Aussparungen, umfassen, so dass im Erdboden befindende viskose oder teilviskose Medium zusätzlich in das Bohrloch und damit auch zu der im hohlförmigen Profil angeordneten Exzenterschneckenpumpe gelangen kann.
  • Auch kann vorgesehen sein, dass das weitere hohlförmige Profil zumindest eine weitere Öffnung umfasst, über welche in das hohlförmige Profil und der Exzenterschneckenpumpe ein weiteres Fluid zugeführt werden kann, welches zur Reinigung, Spülung, Kühlung und/oder Schmierung des gesamten Systems ausgebildet ist. Bei dem weiteren Fluid kann es sich beispielsweise um Wasser, Reinigungs- und/oder Schmiermittel, Öl oder dergleichen handeln.
  • Die nachfolgenden Ausführungen fassen nochmal einige Aspekte der zuvor bereits in verschiedenen Ausführungsformen erläuterten Erfindung zusammen. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Systems können viskose oder teilviskose Medien aus einem Bohrloch zur Erdoberfläche gefördert werden. Das Fördern des viskosen oder teilviskosen Mediums aus dem Bohrloch kann mittels einer Exzenterschneckenpumpe durchgeführt werden, welche einen Stator und einen Rotor umfasst. Das Antreiben des Rotors erfolgt mittels einer mit einem Hohlraum ausgebildeten Antriebswelle, welche wiederrum von wenigstens einer Antriebseinheit rotierend angetrieben wird. Innerhalb und/oder außerhalb des Bohrlochs kann die Antriebswelle zumindest abschnittsweise axial von einem hohlförmigen Profil umgeben sein.
  • Die Mantelfläche der Antriebswelle kann im unteren Bereich, insbesondere in der Nähe der Exzenterschneckenpumpe, mindestens eine weitere Durchtrittsöffnung umfassen, so dass das mittels der Exzenterschneckenpumpe geförderte und/oder förderbare viskose oder teilviskose Medium über die mindestens eine weitere Durchtrittsöffnung in den Hohlraum der Antriebswelle eintreten. Durch das kontinuierliche und/oder permanente Fördern des viskosen oder teilviskosen Mediums mittels der Exzenterschneckenpumpe kann der Pegel an gefördertem viskosem oder teilviskosem Medium im Hohlraum der Antriebswelle stetig ansteigen.
  • In der Mantelfläche des hohlförmigen Profils können wenigstens zwei Öffnungen vorgesehen sein, wobei die wenigstens zwei Öffnungen beabstandet zueinander angeordnet sind. Die wenigstens zwei Öffnungen können daher als erste Öffnung und als zweite Öffnung unterschieden werden, wobei es sich bei der ersten Öffnung um die obere Öffnung und bei der zweiten Öffnung um die untere Öffnung handelt. Eine der wenigstens zwei Öffnungen, insbesondere die erste bzw. obere Öffnung, kann innerhalb eines Dichtungssystems angeordnet sein.
  • Das Dichtungssystem kann mindestens zwei Dichtungseinheiten umfassen, die in einem zwischen Antriebswelle und hohlförmigem Profil ausgebildeten Ringspalt angeordnet sein können bzw. eingesetzt sind und einen Auffang- und/oder Sammelbereich ausbilden. Der sich innerhalb der mindestens zwei Dichtungseinheiten erstreckende Hohlraum der Antriebswelle kann mindestens eine Durchtrittsöffnung umfassen, so dass bei im Hohlraum der Antriebswelle ansteigendem Pegel das geförderte bzw. förderbare viskose oder teilviskose Medium die mindestens eine Durchtrittsöffnung passieren kann. Das durch die mindestens eine Durchtrittsöffnung strömende viskose oder teilviskose Medium kann somit im Auffang- und/oder Sammelbereich gesammelt werden. Da eine der wenigstens zwei Öffnungen, insbesondere die obere Öffnung, zwischen der ersten Dichtungseinheit und der zweiten Dichtungseinheit liegt, kann das aus dem Bohrloch geförderte und/oder förderbare viskose oder teilviskose Medium über diese obere Öffnung entnommen werden.
  • Zum Reinigen, Spülen, Kühlen und/oder Schmieren des gesamten Systems, insbesondere der Exzenterschneckenpumpe, kann über die zweite bzw. über die untere Öffnung ein Fluid zugeführt werden.
  • Abschließend sei zu vermerken, dass das gesamte System auch umkehrbar ist, wonach über eine der wenigstens zwei Öffnungen, insbesondere über die obere Öffnung, ein Fluid zum Reinigen, Spülen, Kühlen und/oder Schmierendes gesamten Systems, insbesondere der Exzenterschneckenpumpe zugeführt werden kann, wobei das über die obere Öffnung zugeführte Fluid dem Auffang- und/oder Sammelbereich zugeführt werden kann. Dieses Fluid kann durch die in diesem Bereich vorgesehene mindestens eine Durchtrittsöffnung der Antriebswelle strömen, so dass das zugeführte Fluid entlang des Hohlraums der Antriebswelle strömen kann. Aufgrund der weiteren in der Mantelfläche der Antriebswelle vorgesehenen Durchtrittsöffnungen kann das zugeführte Fluid die Exzenterschneckenpumpe umströmen.
  • Aufgrund der Förderwirkung der Exzenterschneckenpumpe kann das im Bohrloch befindliche viskose oder teilviskose Medium und/oder das zugeführte Fluid zur unteren der im hohlförmigen Profil vorgesehenen Öffnung gefördert werden. Um zu dieser unteren Öffnung zu gelangen, kann das geförderte oder förderbare viskose oder teilviskose Medium und/oder das Fluid im Ringspalt zwischen der Antriebswelle und dem hohlförmigen Profil strömen.
  • Figurenliste
  • Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
    • 1 zeigt in einer schematischen Ansicht einen Ausschnitt eines aus dem Stand der Technik bekannten Systems zum Fördern von viskosen oder teilviskosen Medien aus einem Bohrloch zur Erdoberfläche.
    • 2A zeigt in einer schematischen Ansicht einen oberen Abschnitt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems.
    • 2B zeigt in einer schematischen Ansicht den unteren Pumpenabschnitt des in 2A gezeigten Systems.
    • 3 zeigt in einer schematischen Ansicht einen oberen Abschnitt einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems.
    • 4A zeigt in einer schematischen Schnittansicht das in 3 gezeigte System.
    • 4B zeigt in einer schematischen Schnittansicht das Dichtungssystem.
  • Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
  • 1 zeigt in einer schematischen Ansicht ein aus dem Stand der Technik bekanntes System 10 zum Fördern von viskosen oder teilviskosen Medien aus einem Bohrloch 12 zur Erdoberfläche 14. Unter viskose oder teilviskose Medien können flüssige Medien wie beispielsweise Wasser, Erdöl oder dergleichen verstanden werden. Jedoch können zusammen mit dem viskosen oder teilviskosen Medium auch Feststoffe mit an die Erdoberfläche 14 befördert werden, die im Bohrloch 12 auftreten. Bei den Feststoffen kann es sich beispielsweise um Erdreich, Gestein, Sand, Lehm oder dergleichen handeln. Das Bohrloch 12 ist gegenüber dem Erdboden 16 zumindest näherungsweise senkrecht ausgebildet.
  • Das bekannte System 10 umfasst ein hohlförmiges Profil 18, welches zumindest abschnittsweise in das Bohrloch 12 hineinragt und zumindest abschnittsweise aus dem Erdoberfläche 14 hinausragt.
  • Innerhalb des hohlförmigen Profils 18 ist eine Antriebswelle 20 angeordnet, welche zumindest abschnittsweise coaxial innerhalb des hohlförmigen Profils 18 angeordnet ist und von einer Antriebseinheit 26 rotierend antreibbar und/oder angetrieben wird.
  • Die Antriebswelle 20 wird von einem Antriebskopf 30 der Antriebseinheit 26 rotierend angetrieben, welcher Antriebskopf 30 am aus dem Bohrloch 12 hinausragenden Ende der Antriebswelle 20 vorgesehen ist. Die Antriebswelle 20 ist über den Antriebskopf 30 derart innerhalb des hohlförmigen Profils 18 gelagert, so dass zwischen Antriebswelle 20 und hohlförmigem Profil 18 ein Ringspalt 24 ausgebildet ist. Der Ringspalt 24 erstreckt sich insbesondere auch axial entlang der Längserstreckung der Antriebswelle 20 innerhalb des hohlförmigen Profils 18. Die Antriebseinheit 26 ist als Elektromotor ausgebildet.
  • Das System 10 umfasst weiter eine Exzenterschneckenpumpe (nicht dargestellt - vergleiche Bezugszeichen 76 insbesondere 2B), welche einen Rotor (Bezugszeichen 78 in 2B) und einen Stator (Bezugszeichen 80 in 2B) umfasst. Am in das Bohrloch 12 hineinreichende Ende der Antriebswelle 20 ist der Rotor über ein Koppelelement (Bezugszeichen 82 in 2B) montiert und/oder befestigt, mittels welcher Antriebswelle 20 der Rotor innerhalb des Stators exzentrisch angetrieben wird. Das exzentrische Rotieren des Rotors 78 innerhalb des Stators 80 bewirkt, dass viskose oder teilviskose Medium aus dem Bohrloch 12 zur Erdoberfläche 14 gefördert wird bzw. förderbar ist.
  • Die Antriebswelle 20 ist hohlförmig ausgebildet bzw. umfasst entlang ihrer Längserstreckung einen Hohlraum 22. Im Bereich und/oder in der Nähe des Rotors 78 und/oder des Koppelelements sind in der Mantelfläche der Antriebswelle 20 hier nicht dargestellte Perforierungen vorgesehen, über welche das mittels der Exzenterschneckenpumpe geförderte und/oder förderbare viskose oder teilviskose Medium in den Hohlraum 22 der Antriebswelle 20 eintreten kann.
  • Das geförderte und/oder förderbare viskose oder teilviskose Medium ist dem Hohlraum 22 der Antriebswelle 20 über eine Auslassöffnung 32 entnehmbar, die am aus dem Bohrloch 12 hinausragenden Ende der Antriebswelle 20 vorgesehen ist. Die Auslassöffnung 32 ist dabei radial in der Mantelfläche der Antriebswelle 20 vorgesehen. Der Auslassöffnung 32 ist ein hier nicht dargestelltes Rohrsystem zugeordnet, über welches das entnehmbare viskose oder teilviskose Fluid abtransportiert werden kann.
  • Um die hier in 1 nicht dargestellte Exzenterschneckenpumpe und/oder das gesamte System 10 reinigen und/oder schmieren zu können, umfasst das rohrförmige Profil eine Einlassöffnung 34, welche radial in der Mantelfläche des hohlförmigen Profils 18 vorgesehen ist. Über diese Einlassöffnung 34 ist dem Ringspalt 24 ein Fluid, wie beispielsweise Wasser, Öl, Chemikalien oder dergleichen zuführbar. Das Fluid ist in einem hier nicht dargestellten Tank gelagert, welcher mit der Einlassöffnung 34 in Verbindung steht.
  • Das hohlförmige Profil 18 und der Ringspalt 24 sind durch ein Dichtungssystem 36 abgedichtet. Das Dichtungssystem 36 umfasst eine Dichtungseinheit 38, so dass das hohlförmige Profil 18 und der Ringspalt 24 durch eine Dichtungseinheit 38 begrenzt und/oder abgedichtet sind, welche sich oberhalb der Einlassöffnung 34 befindet.
  • Oberhalb des Antriebskopfs 30 und unterhalb der Auslassöffnung 32 sind eine Gestängeklemme 46 und ein Drehgelenk 48 vorgesehen. Somit muss das zu fördernde und/oder geförderte viskose oder teilviskose Medium den gesamten Hohlraum 22 der Antriebswelle 20 zurücklegen und damit den Antriebskopf 30 passieren, bevor das viskose oder teilviskose Medium über die Auslassöffnung 32 entnommen werden kann.
  • 2A und 2B zeigen in einer schematischen Ansicht jeweils eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 10 zum Fördern von viskosen oder teilviskosen Medien aus einem Bohrloch 12 zur Erdoberfläche 14, wobei in 2A der obere Abschnitt des Systems 10 und in 2B der untere Abschnitt des Systems 10 abgebildet sind.
  • Das viskose oder teilviskose Medium kann flüssige Medien, wie bspw. Wasser, Erdöl oder einer Vielzahl weiterer Flüssigkeiten umfassen. Zusammen mit dem viskosen oder teilviskosen Medium können auch Feststoffe vom Bohrloch 12 zur Erdoberfläche 14 befördert werden. Bei den Feststoffen handelt es sich bspw. um Erdreich, Gestein, Sand, Lehm oder dergleichen. Die Feststoffe müssen ggf. bei der Weiterverarbeitung des geförderten viskosen oder teilviskosen Mediums bspw. durch Sieben oder dergleichen herausgetrennt werden.
  • Aus den 2A und 2B wird deutlich, dass im Erdboden 16 ein Bohrloch 12 vorgesehen ist, welches zumindest näherungsweise senkrecht zum Erdboden 16 ausgebildet ist, d.h. das Bohrloch 12 erstreckt sich vorzugsweise senkrecht im Erdboden 16. Das Bohrloch 12 kann im Erdboden 16 alternativ auch schräg vorgesehen sein.
  • Das System 10 umfasst ein hohlförmiges Profil 18, welches sich zumindest abschnittsweise innerhalb und außerhalb des Bohrlochs 12 erstreckt und/oder angeordnet ist. Das hohlförmige Profil 18 erstreckt somit auch zumindest näherungsweise koaxial im Bohrloch 12 und ist folglich auch zumindest näherungsweise senkrecht zur Erdoberfläche 14 bzw. zum Erdboden 16 angeordnet. Das hohlförmige Profil 18 weist vorzugsweise einen runden Querschnitt auf, so dass das hohlförmige Profil 18 als Hohlrohr ausgebildet ist.
  • Das System 10 umfasst weiter eine mit einem Hohlraum 22 ausgebildete Antriebswelle 20. Die Antriebswelle 20 ist zumindest abschnittsweise innerhalb des hohlförmigen Profils 18 angeordnet, so dass ein Abschnitt der Antriebswelle 20 innerhalb des hohlförmigen Profils 18 angeordnet ist, während ein anderer Abschnitt der Antriebswelle 20 außerhalb des hohlförmigen Profils 18 und damit freiliegend ausgebildet ist. Damit die Antriebswelle 20 zumindest abschnittsweise vom hohlförmigen Profil 18 aufgenommen werden kann, ist ein Querschnitt der Antriebswelle 20 kleiner ausgebildet als ein Querschnitt des hohlförmigen Profils 18.
  • Die Antriebswelle 20 ist derart innerhalb des hohlförmigen Profils 18 angeordnet und/oder geführt, so dass zwischen der Antriebswelle 20 und des hohlförmigen Profils 18 ein Ringspalt 24 ausgebildet wird. Der Ringspalt 24 ist entlang der axialen Längserstreckung der innerhalb des hohlförmigen Profils 18 angeordneten Antriebswelle 20 gleichgroß ausgebildet. Insbesondere ist die Antriebswelle 20 derart innerhalb des hohlförmigen Profils 18 angeordnet, so dass die Antriebswelle 20 und das hohlförmige Profil 18 um die gleiche Achse angeordnet sind.
  • Das System 10 umfasst eine Antriebseinheit 26, welche zum rotierenden Antreiben der Antriebswelle 20 ausgebildet ist. Hierfür umfasst die Antriebseinheit 26 einen Antriebskopf 30, welcher auch zur Lagerung der Antriebswelle 20 dient, d.h. der Antriebskopf 30 bildet eine Lagereinheit und stellt somit eine Aufnahme für die Antriebswelle 20 bereit. Da der Antriebskopf 30 Bestandteil der Antriebseinheit 26 ist, fungiert dieser zugleich auch als Drehmomentübertragungseinrichtung, in dem die Antriebswelle 20 um ihre Längsachse rotierend angetrieben wird und/oder antreibbar ist. Der Antriebskopf 30 ist vorzugsweise am oberen Ende, insbesondere am aus dem Erdboden 16 hinausragenden Ende, der Antriebseinheit 26 angeordnet.
  • Bei der Antriebseinheit 26 handelt es sich vorzugsweise um einen Elektromotor 28. Es wären jedoch auch andere Ausführungsformen der Antriebseinheit 26 denkbar. Bspw. kann die Antriebseinheit 26 durch einen hydraulischen oder pneumatischen Motor ausgebildet sein.
  • In der Mantelfläche des hohlförmigen Profils 18 sind wenigstens zwei Öffnungen 50, 52 vorgesehen, welche Öffnungen 50, 52 insbesondere radial in der Mantelfläche des hohlförmigen Profils 18 angeordnet sind. Bei den wenigstens zwei Öffnungen 50, 52 kann es sich insbesondere um eine erste Öffnung 50 und um eine zweite Öffnung 52 handeln. Die erste Öffnung 50 und die zweite Öffnung 52 sind insbesondere axial beabstandet zueinander in der Mantelfläche des hohlförmigen Profils 18 vorgesehen, wobei insbesondere die erste Öffnung 50 oberhalb der zweiten Öffnung 52 angeordnet ist. D.h. bei der ersten Öffnung 50 handelt es sich um eine obere Öffnung und bei der zweiten Öffnung 52 handelt es sich um eine untere Öffnung.
  • Die erste Öffnung 50 und/oder die zweite Öffnung 52 können insbesondere auch als Einlass- und/oder Auslassöffnungen ausgebildet sein, welche jeweils einen Einlass- und/oder Auslassstutzen aufweisen. Über die Einlass- und/oder Auslassöffnung können das viskose oder teilviskose Medium entnommen und/oder weitere Fluide dem hohlförmige Profil 18 zugeführt werden.
  • Aus der 2A wird insbesondere deutlich, dass eine der wenigstens zwei Öffnungen 50, 52, insbesondere die erste Öffnung 50, innerhalb eines Dichtungssystems 36 angeordnet ist, welches Dichtungssystem 36 in einem zwischen der Antriebswelle 20 und des hohlförmigen Profils 18 ausgebildeten Ringspalts 24 eingesetzt ist. Der zwischen der ersten Dichtungseinheit 40 und der zweiten Dichtungseinheit 42 liegende Ringspalt wird als axial abgedichteter Ringspalt 24' bezeichnet. Die erste Öffnung 50 ist insbesondere dem axial abgedichteten Ringspalt 24' zwischen der ersten Dichtungseinheit 40 und der zweiten Dichtungseinheit 42 zugeordnet.
  • Zudem sind der sich innerhalb des Dichtungssystems 36 erstreckende Hohlraum 22 der Antriebswelle 20 und der axial abgedichtete Ringspalt 24' fluidisch miteinander verbunden. Die fluidische Verbindung erfolgt mittels wenigstens einer in der Mantelfläche der Antriebswelle 20 vorgesehenen Durchtrittsöffnung 54 (vergleiche 4B), welche mindestens einen Flächeninhalt von 8 mm2 umfassen. Vorzugsweise umfasst die Mantelfläche der Antriebswelle 20 innerhalb des Dichtungssystems 36 eine Vielzahl an Durchtrittsöffnungen 54 (vergleiche insbesondere die 4A und 4B).
  • Das System 10 umfasst weiter eine Exzenterschneckenpumpe 76 (vergleiche 2B), welche einen Rotor 78 und einen Stator 80 umfasst. Der Rotor 78 ist mit der Antriebswelle 20 in Verbindung stehend ausgebildet. Insbesondere ist der Rotor 78 über ein Koppelement 82 am in das Bohrloch 12 hineinreichenden Ende der Antriebswelle 20 befestigt, so dass über die Rotation der Antriebswelle 20 der Rotor 78 innerhalb des Stators 80 exzentrisch angetrieben wird. Das Koppelelement 82 ist als Welle oder dergleichen ausgebildet. Durch das Antreiben und/oder Rotieren des Rotors 78 innerhalb des Stators 80 wird eine Pumpwirkung erzeugt, mittels welcher das im Bohrloch 12 befindende viskose oder teilviskose Medium zur Erdoberfläche gefördert werden kann.
  • Die Befestigung des Koppelelements 82 am Rotor 78 und am im Bohrloch 12 liegenden Ende der Antriebswelle 20 kann bspw. stoff-, form- und/oder kraftschlüssig erfolgen. Beispielsweise können der Rotor 78 und/oder das freie Ende der Antriebswelle 20 mittels einer Schraub- und/oder Klemmverbindung am Koppelelement 82 befestigt sein. Derartige Befestigungen haben sich in der Praxis als vorteilhaft erwiesen, da der Rotor 78 bei Bedarf schnell und einfach, insbesondere auch bei Wartungsarbeiten gewechselt werden kann. Insbesondere kann das Koppelelement 82 auch entsprechende Aufnahmen bereitstellen, welche zur fixierenden Aufnahme bspw. mittels Klemmung oder Verschraubung, des Rotors 78 und/oder des freien Endes der Antriebswelle 20 ausgebildet sind.
  • Alternativ kann auch zwischen Koppelement 82 und Rotor 78 sowie Antriebswelle 20 eine stoffschlüssige Verbindung, wie beispielsweise eine Schweißverbindung vorgesehen sein.
  • Damit das mittels der Exzenterschneckenpumpe 76 geförderte und/oder förderbare viskose oder teilviskose Medium zur Erdoberfläche 14 transportiert werden kann, sind der Hohlraum 22 der Antriebswelle 20 und der Ringspalt 24 fluidisch miteinander verbunden. Zur Ausbildung der genannten fluidischen Verbindung weist die Mantelfläche der Antriebswelle 20 in der Nähe des Rotors 78 der Exzenterschneckenpumpe 76 weitere Durchtrittsöffnungen 84 auf. Insbesondere weist die Mantelfläche der Antriebswelle 20 in der Nähe und/oder nahe des Rotors 78 eine Vielzahl weiterer Durchtrittsöffnungen 84 auf.
  • Die weiteren Durchtrittsöffnungen 84 sind derart ausgebildet und/oder weisen eine Mindestgröße von 8 mm2 auf, damit das mittels der Exzenterschneckenpumpe 76 geförderte und/oder förderbare viskose oder teilviskose Medium über diese weiteren Durchtrittsöffnungen 84 in den Hohlraum 22 der Antriebswelle 20 gelangt und/oder eintreten kann. Die weiteren Durchtrittsöffnungen 84 weisen bevorzugt einen runden Querschnitt auf. Die Querschnitte können aber auch jegliche andere Formen aufweisen und bspw. durch einen eckigen, ovalen oder dergleichen Querschnitt gebildet sein.
  • Die Pumpwirkung der Exzenterschneckenpumpe 76 bewirkt somit, dass das aus dem Bohrloch 12 geförderte und/oder förderbare viskose oder teilviskose Medium zunächst in den Hohlraum 22 und anschließend entlang des Hohlraums 22 strömen und/oder fließen kann; d.h. der Pegel des viskosen oder teilviskosen Mediums steigt mit zunehmender Pumpdauer der Exzenterschneckenpumpe 76 im Hohlraum 22 der Antriebswelle 20 an (siehe hierzu die in 2B insbesondere dargestellten, insbesondere nach oben gerichteten, Pfeile).
  • Bei Erreichen der zwischen der ersten Dichtungseinheit 40 und der zweiten Dichtungseinheit 42 des Dichtungssystems 36 angeordneten Durchtrittsöffnungen 54 strömt das geförderte und/oder förderbare viskose Medium aus dem Hohlraum 22 der Antriebswelle 20 in den axial abgedichteten Ringspalt 24' und wird im Auffang- und/oder Sammelbereich 56 angesammelt, welcher Auffang- und/oder Sammelbereich 56 durch das Dichtungssystems 36 bereitgestellt wird. Das im Auffang- und/oder Sammelbereich 56 angesammelte geförderte und/oder förderbare viskose oder teilviskose Medium ist über die erste Öffnung 50 entnehmbar. Der ersten Öffnung 50 ist ein hier nicht dargestelltes Pumpsystem zugeordnet, über welches das geförderte viskose oder teilviskose Medium zur Weiterverarbeitung abtransportiert werden kann.
  • Um die Exzenterschneckenpumpe 76 und/oder das System 10 zu reinigen und/oder zu schmieren, ist dem Ringspalt 24 über die zweite Öffnung 52 ein Fluid zuführbar (siehe hierzu auch die in 2B dargestellten, insbesondere nach unten gerichteten, Pfeile). Bei dem Fluid kann es sich bspw. um Wasser, Öl, Schmier- und/oder Reinigungsmittel,Chemikalien oder dergleichen handeln.
  • Das System 10 umfasst zudem ein weiteres hohlförmiges Profil 58, welches ein Einsacken und/oder ein Einsturz des Bohrlochs 12 verhindern kann. Das weitere hohlförmige Profil 58 ist als Hohlrohr ausgebildet und bildet somit ein Gehäuse 60 aus, innerhalb welchem das hohlförmige Profil 18 mit der darin gelagerten Antriebswelle 20 und der Exzenterschneckenpumpe 76 zumindest abschnittsweise aufgenommen sind, d.h. das weitere hohlförmige Profil 58 umfasst das hohlförmige Profil 18 und die darin gelagerte Antriebswelle 20 mit Exzenterschneckenpumpe 76.
  • Das weitere hohlförmige Profil 58 weist an seiner Mantelfläche Aussparungen 86 auf, über welche Aussparungen 86 zudem das im Erdboden 16 befindende und zu fördernde viskose oder teilviskose Medium in das Bohrloch 12 und/oder in das weitere hohlförmige Profil 58 strömen kann (siehe hierzu auch die in 2B dargestellten Pfeile im Bereich der Aussparungen 86).
  • Um das System 10 und/oder die Exzenterschneckenpumpe 76 oder dergleichen reinigen und/oder schmieren zu können, umfasst das weitere hohlförmige Profil 58 eine weitere Öffnung 70. Über diese weitere Öffnung 70 ist in das weitere hohlförmige Profil 58 und/oder der Exzenterschneckenpumpe 76 ein weiteres Fluid zuführbar. Bei dem weiteren Fluid kann es sich bspw. um Wasser, Öl, Reinigungs- und/oder Schmiermittel oder dergleichen Chemikalien handeln.
  • Insbesondere geht aus den 2A und 2B hervor, dass das Dichtungssystem 36 unterhalb des Antriebskopfs 30 angeordnet ist. Damit sind auch die erste Dichtungseinheit 40 und die zweite Dichtungseinheit 42 sowie die erste Öffnung 50 und die zweite Öffnung 52 unterhalb des Antriebskopfs 30 angeordnet.
  • Die Antriebseinheit 26 als solche ist über eine Haltevorrichtung 66 am Antriebskopf 30 befestigt und treibt mittels eines Riemenantriebs 62 die Antriebswelle 20 an. Zudem ist eine Schutzeinrichtung für den Riemenantrieb 62 über eine Strebe 64 am Antriebskopf 30 befestigt (vergleiche 4A).
  • Die Haltevorrichtung 66 ist parallel zur Antriebswelle 20 ausgebildet und an einem Gehäuseabschnitt 68 befestigt, welches den Antriebskopf 30 zumindest abschnittsweise umgibt.
  • Aus 2A geht auch hervor, dass am freien Ende der Antriebswelle 20, insbesondere oberhalb des Antriebskopfs 30 eine Gestängeklemme 46 vorgesehen ist. Die Gestängeklemme 46 dient zur axialen Absicherung des Antriebskopfs 30.
  • 3 zeigt in einer schematischen Ansicht einen Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems 10, wobei sich das in 3 gezeigte System 10 gegenüber dem in den 2A und 2B gezeigten Ausführungsbeispiel darin unterscheidet, dass zusätzlich ein weiteres Dichtungssystem 37 vorgesehen ist. Das weitere Dichtungssystem 37 umfasst eine dritte Dichtungseinheit 44.
  • Die dritte Dichtungseinheit 44 ist unterhalb des Dichtungssystems 36 vorgesehen und/oder angeordnet. Insbesondere ist die dritte Dichtungseinheit 44 im Ringspalt 24 zwischen dem hohlförmigen Profil 18 und der Antriebswelle 20 eingesetzt. Insbesondere ist die dritte Dichtungseinheit 44 unterhalb der zweiten Dichtungseinheit 42 und oberhalb der zweiten Öffnung 52 im Ringspalt 24 eingesetzt. Die dritte Dichtungseinheit 44 bewirkt, dass der unterhalb der dritten Dichtungseinheit 44 liegende Ringspalt 24 von oben axial abgedichtet wird.
  • Die dritte Dichtungseinheit 44 kann als Dichtlippe, Ringdichtung oder dergleichen Dichtung ausgebildet sein.
  • Besonders deutlich wird auch, dass das hohlförmige Profil 18 zweiteilig ausgebildet ist, da zwischen der zweiten Dichtungseinheit 42 und der dritten Dichtungseinheit 44 die Antriebswelle 20 freiliegend ausgebildet ist. Somit ist das hohlförmige Profil 18 zwischen der ersten Dichtungseinheit 40 und der zweiten Dichtungseinheit 42 und unterhalb der dritten Dichtungseinheit 44 vorgesehen.
  • In den 2A, 2B und 3 ist das jeweilige Dichtungssystem 36 identisch ausgebildet, wobei in den 4A und 4B das Dichtungssystem 36 und die sich innerhalb des Dichtungssystems 36 erstreckende Antriebswelle 20 konkreter und/oder im Detail abgebildet sind.
  • Das Dichtungssystem 36 umfasst zwei Dichtungseinheiten, insbesondere eine erste Dichtungseinheit 40 und eine zweite Dichtungseinheit 42. Die erste Dichtungseinheit 40 und die zweite Dichtungseinheit 42 sind axial zueinander beabstandet angeordnet. Zwischen der ersten Dichtungseinheit 40 und der zweiten Dichtungseinheit 42 ist die erste Öffnung 50 angeordnet, d.h. die erste Dichtungseinheit 40 ist oberhalb der ersten Öffnung 50 und die zweite Dichtungseinheit 42 ist unterhalb der ersten Öffnung 50, jedoch oberhalb der zweiten Öffnung 52 angeordnet.
  • Zur Abdichtung des Dichtungssystems 36 sind die erste Dichtungseinheit 40 und die zweite Dichtungseinheit 42 jeweils in dem zwischen der Antriebswelle 20 und dem hohlförmigen Profil 18 ausgebildeten Ringspalt 24 eingesetzt. Durch das Einsetzen der ersten Dichtungseinheit 40 und der zweiten Dichtungseinheit 42 wird der zwischen der ersten Dichtungseinheit 40 und der zweiten Dichtungseinheit 42 liegende Bereich des Ringspalts 24 axial abgedichtet und nachfolgend als axial abgedichtete Ringspalt 24' bezeichnet.
  • Die erste Dichtungseinheit 40 und die zweite Dichtungseinheit 42 sind insbesondere durch Dichtringe, Dichtlippen oder dergleichen Dichtungsmittel gebildet, die zur Abdichtung des Dichtungssystems 36 dienen und/oder geeignet sind.
  • Die sich innerhalb der ersten Dichtungseinheit 40 und der zweiten Dichtungseinheit 42 erstreckende Antriebswelle 20 weist an ihrer Mantelfläche eine Vielzahl an Durchtrittsöffnungen 54 auf, so dass der Hohlraum 22 der Antriebswelle 20 und der axial abgedichtete Ringspalt 24' fluidisch miteinander verbunden sind. Somit wird durch die Vielzahl an Durchtrittsöffnungen 54 eine fluidische Verbindung zwischen dem Hohlraum 22 der Antriebswelle 20 und dem axial abgedichteten Ringspalt 24' ausgebildet und/oder hergestellt.
  • Aus 4A und 4B wird insbesondere deutlich, dass in der Mantelfläche der Antriebswelle 20 fünf Durchtrittsöffnungen 54 jeweils beabstandet insbesondere senkrecht übereinander angeordnet sind, wobei die fünf Durchtrittsöffnungen 54 insbesondere in derjenigen Mantelfläche der Antriebswelle 20 vorgesehen sind, welche sich innerhalb des Dichtungssystems 36 erstreckt. Die Durchtrittsöffnungen 54 weisen vorzugsweise einen runden Querschnitt auf.
  • Zudem wird aus den 4A und 4B deutlich, dass das Dichtungssystem 36 einen Auffang- und/oder Sammelbereich 56 ausbildet, so dass das im Hohlraum 22 der Antriebswelle 20 ansteigende viskose oder teilviskose Medium über die Vielzahl an Durchtrittsöffnungen 54 in den zwischen der ersten Dichtungseinheit 40 und der zweiten Dichtungseinheit 42 erstreckenden axial abgedichteten Ringspalt 24' eintreten kann. Die erste Dichtungseinheit 40 und die zweite Dichtungseinheit 42 bewirken somit eine Abdichtung des Auffang- und/oder Sammelbereichs 56 und verhindern ein ungewolltes Austreten und/oder eine ungewünschte Verunreinigung des Ringspaltes 24.
  • Das im Auffang- und/oder Sammelbereich 56 aufgefangene und/oder gesammelte viskose oder teilviskose Medium steigt durch die Pumpwirkung der Exzenterschneckenpumpe 76 soweit an, bis die erste Öffnung 50 erreicht wird. Über die erste Öffnung 50 ist somit das mittels der Exzenterschneckenpumpe 76 geförderte und/oder förderbare viskose oder teilviskose Medium entnehmbar. Da das geförderte und/oder förderbare viskose oder teilviskose Medium aus dem Auffang- und/oder Sammelbereich 56 über die erste Öffnung 50 entnehmbar ist, fungiert die erste Öffnung 50 als Auslassöffnung und/oder Entnahmevorrichtung. Die erste Öffnung 50 umfasst hierfür einen Stutzen.
  • Der ersten Öffnung 50 ist bspw. ein hier nicht dargestelltes Rohrsystem und/oder ein nicht dargestellter Auffangbehälter zugeordnet, welches/welchem das über die erste Öffnung 50 geförderte und/oder förderbare viskose oder teilviskose Medium zugeführt wird.
  • Aus den Figuren wird zudem deutlich, dass in der Mantelfläche des hohlförmigen Profils 18 unterhalb des Dichtungssystems 36 die zweite Öffnung 52 vorgesehen ist. Bei der zweiten Öffnung 52 handelt es sich vorzugsweise um eine Einlassöffnung und/oder Zuführvorrichtung, über welche ein Fluid in den zwischen Antriebswelle 20 und hohlförmigen Profil 18 ausgebildeten Ringspalt 24 zuführbar ist. Bei diesem Fluid handelt es sich bspw. um Wasser, Chemikalien oder dergleichen, welches zur Reinigung, Schmierung der Exzenterschneckenpumpe 76 und/oder Ringspaltes 24 dient. Das Fluid ist in einem Tank gelagert, welcher mit der zweiten Öffnung 52 in Verbindung stehend ausgebildet ist.
  • Besonders deutlich wird auch, dass das hohlförmige Profil 18 und/oder die Antriebswelle 20 von einer Stützeinrichtung 72 umgeben ist. Die Stützeinrichtung 72 stabilisiert das hohlförmige Profil 18 und/oder die Antriebswelle 20 und verhindert somit ein Umkippen und/oder Brechen des hohlförmigen Profils 18 und/oder der Antriebswelle 20.
  • Um die Position des hohlförmigen Profils 18 und/oder der Antriebswelle 20 beizubehalten, umfasst die Stützeinrichtung 72 Stützstreben 74. Die Stützstreben 74 stellen Aufnahmen bereit, innerhalb welcher das hohlförmige Profil 18 und/oder die Antriebswelle 20 geführt sind.
  • Die Ausführungsformen, Beispiele und Varianten der vorhergehenden Absätze, die Ansprüche oder die folgende Beschreibung und die Figuren, einschließlich ihrer verschiedenen Ansichten oder jeweiligen individuellen Merkmale, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination verwendet werden. Merkmale, die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben werden, sind für alle Ausführungsformen anwendbar, sofern die Merkmale nicht unvereinbar sind.
  • Wenn auch im Zusammenhang der Figuren generell von „schematischen“ Darstellungen und Ansichten die Rede ist, so ist damit keineswegs gemeint, dass die Figurendarstellungen und deren Beschreibung hinsichtlich der Offenbarung der Erfindung von untergeordneter Bedeutung sein sollen. Der Fachmann ist durchaus in der Lage, aus den schematisch und abstrakt gezeichneten Darstellungen genug an Informationen zu entnehmen, die ihm das Verständnis der Erfindung erleichtern, ohne dass er etwa aus den gezeichneten und möglicherweise nicht exakt maßstabsgerechten Größenverhältnissen des Dichtungssystems und/oder des hohlförmigen Profils oder anderer gezeichneter Elemente in irgendeiner Weise in seinem Verständnis beeinträchtigt wäre. Die Figuren ermöglichen es dem Fachmann als Leser somit, anhand der konkreter erläuterten Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein besseres Verständnis für den in den Ansprüchen sowie im allgemeinen Teil der Beschreibung allgemeiner und/oder abstrakter formulierten Erfindungsgedanken abzuleiten.
  • Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    System
    12
    Bohrloch
    14
    Erdoberfläche
    16
    Erdboden
    18
    hohlförmiges Profil
    20
    Antriebswelle
    22
    Hohlraum
    24
    Ringspalt
    24'
    Axial abgedichteter Ringspalt
    26
    Antriebseinheit
    28
    Elektromotor
    30
    Antriebskopf
    32
    Auslassöffnung
    34
    Einlassöffnung
    36
    Dichtungssystem
    37
    Weiteres Dichtungssystem
    38
    Dichtungseinheit
    40
    Erste Dichtungseinheit
    42
    Zweite Dichtungseinheit
    44
    Dritte Dichtungseinheit
    46
    Gestängeklemme
    48
    Drehgelenk
    50
    Erste Öffnung
    52
    Zweite Öffnung
    54
    Durchtrittsöffnung
    56
    Auffang- und/oder Sammelbereich
    58
    Weiters hohlförmiges Profil
    60
    Gehäuse
    62
    Riemenantrieb
    64
    Strebe
    66
    Haltevorrichtung
    68
    Gehäuseabschnitt
    70
    Weitere Öffnung
    72
    Stützeinrichtung
    74
    Stützstrebe
    76
    Exzenterschneckenpumpe
    78
    Rotor
    80
    Stator
    82
    Koppelelement
    84
    Weitere Durchtrittsöffnung
    86
    Aussparung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • CA 2747117 A1 [0004]

Claims (10)

  1. System (10) zum Fördern von viskosen oder teilviskosen Medien aus einem Bohrloch (12) zur Erdoberfläche (14), zumindest umfassend - ein zumindest abschnittsweise in einem Bohrloch (12) hineinragendes bzw. sich erstreckendes hohlförmiges Profil (18), dessen Mantelfläche wenigstens zwei Öffnungen (50, 52) umfasst, - mindestens eine mit einem Hohlraum (22) ausgebildete Antriebswelle (20), welche zumindest abschnittsweise innerhalb des hohlförmigen Profils (18) gelagert ist und von wenigstens einer Antriebseinheit (26) rotierend antreibbar ist, - zumindest eine Exzenterschneckenpumpe (76) mit einem Rotor (78) und einem Stator (80), wobei der Rotor (78) mit der Antriebswelle (20) in Verbindung stehend ausgebildet ist und von der Antriebswelle (20) um seine Längsachse rotierend angetrieben wird und/oder rotierend antreibbar ist, so dass viskose oder teilviskose Medien aus dem Bohrloch (12) in den Hohlraum (22) der Antriebswelle (20) förderbar und/oder entlang des Hohlraums (22) der Antriebswelle (20) zu einer der wenigstens zwei Öffnungen (50, 52) förderbar ist und/oder gefördert wird, - wobei vorgesehen ist, dass eine der wenigstens zwei Öffnungen (50, 52) innerhalb wenigstens eines Dichtungssystems (36) angeordnet ist, wobei das Dichtungssystem (36) in einem zwischen der Antriebswelle (20) und dem hohlförmigen Profil (18) ausgebildeten Ringspalt (24) angeordnet ist, und wobei der sich zwischen dem Dichtungssystem (36) erstreckende Hohlraum (22) der Antriebswelle (20) und der zwischen der Antriebswelle (20) und dem hohlförmigen Profil (18) ausgebildeten Ringspalt (24) fluidisch miteinander verbunden sind.
  2. System nach Anspruch 1, bei welchem das Dichtungssystem (36) mindestens zwei Dichtungseinheiten (40, 42) umfasst, welche mindestens zwei Dichtungseinheiten (40 42) jeweils beabstandet zueinander in einem zwischen der Antriebswelle (20) und dem hohlförmigen Profil (18) ausgebildeten Ringspalt (24) angeordnet sind.
  3. System nach Anspruch 2, bei welchem die mindestens zwei Dichtungseinheiten (40, 42) jeweils durch eine Dichtlippe, Ringdichtung oder dergleichen Dichtung gebildet sind.
  4. System nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem das Dichtungssystem (36) einen Auffang- und/oder Sammelbereich (56) für das aus dem Bohrloch (12) förderbare viskose oder teilviskose Medium bereitstellt und/oder ausbildet.
  5. System nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die sich innerhalb des Dichtungssystems (36), insbesondere zwischen den zumindest zwei Dichtungseinheiten (40, 42), erstreckende Antriebswelle (20) an ihrer Mantelfläche mindestens eine Durchtrittsöffnung (54) umfasst.
  6. System nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die Mantelfläche der Antriebswelle (20) in der Nähe oder nahe der Exzenterschneckenpumpe (76) mindestens eine weitere Durchtrittsöffnung (84) umfasst und/oder aufweist, so dass der Hohlraum (22) im unteren Bereich der Antriebswelle (20) und der zwischen der Antriebswelle (20) und dem hohlförmigen Profil (18) ausgebildeten Ringspalt (24) fluidisch miteinander verbunden sind.
  7. System nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem den wenigstens zwei Öffnungen (50, 52) zumindest ein Rohrsystem, Auffangbehälter oder Flüssigkeitstank oder dergleichen zugeordnet ist.
  8. System nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die Antriebseinheit (26) einen Antriebskopf (30) umfasst, welcher zum rotierenden Antreiben der Antriebswelle (20) ausgebildet ist und insbesondere im Bereich eines freien Endes der Antriebswelle (22) angeordnet ist.
  9. System nach Anspruch 8, bei welchem der Antriebskopf (30) axial beabstandet, insbesondere oberhalb, des Dichtungssystems (36) am freien Ende der Antriebswelle (20) angeordnet ist.
  10. System nach einem der vorherigen Ansprüche, welches ein sich zumindest abschnittsweise in das Bohrloch (12) erstreckendes weiteres hohlförmiges Profil (58) umfasst, welches das hohlförmige Profil (18) und damit die Antriebswelle (20) mit der daran angeordneten Exzenterschneckenpumpe (76) zumindest abschnittsweise umfasst.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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