DEP0053014DA

DEP0053014DA - Pump unit with submersible motor

Info

Publication number: DEP0053014DA
Authority: DE
Inventors: Heinrich Hameln Hemme
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1951-04-26

Description

Zum Fördern von Erdöl u.dgl. werden bis jetzt allgemein Vorrichtungen benutzt, deren Antrieb sich über Tage befindet. Bei größerer Teufe ergeben sich hieraus recht große Aufwendungen für die Anlage sowohl wie für den Betrieb. Wenn es gelingt, eine zuverlässige Förderung mittels eines in das Bohrloch eingebrachten Pumpenaggregates durchzuführen, genügt bei elektrischem Antrieb die Verbindung des Pumpenaggregates mit der Anlage über Tage durch ein elektrisches Kabel. Bis jetzt ist diese Möglichkeit nicht gegeben. Zwar versuchte man, Tauchmotoren und auch Pumpen verschiedener Bauarten für diese Zwecke einzusetzen; sie waren jedoch in keiner Weise den erforderlichen Beanspruchungen gewachsen und verlangten ausschließlich reine Förderflüssigkeiten.Up to now, devices whose drive is located above the surface have generally been used for the production of crude oil and the like. At greater depths, this results in very high costs for the system as well as for its operation. If it is possible to carry out reliable pumping by means of a pump unit installed in the borehole, it is sufficient for an electric drive to connect the pump unit to the system above ground by means of an electric cable. So far this possibility has not been given. Attempts were made to use submersible motors and pumps of various types for these purposes; However, they were in no way able to cope with the necessary stresses and only required pure pumping liquids.

Bei verunreinigter Förderflüssigkeit ist ihr Verschleiß so groß, daß ihre Betriebssicherheit schon nach kurzer Zeit in Frage gestellt ist.If the delivery fluid is contaminated, its wear is so great that its operational safety is called into question after a short time.

In überraschend einfacher Weise bietet die Erfindung einen Ausweg aus diesen Schwierigkeiten. Dieser besteht in der Bildung eines Pumpenaggregates aus einer hydraulisch gesteuerten Kolbenpumpe und einem eletktromotorisch angetriebenen Druckerzeuger, der die Druckflüssigkeit für die Pumpe liefer, das einen vom zu fördernden Erdöl o.dgl. getrennten Kreislauf ausführt. Durch Druckflüssigkeit angetriebene Kolbenpumpen lassen sich mit hinreichend kleinem Druchmesser ausführen, wie es tiefere Bohrlöcher erfordern, und eignen sich gut zur Erdölförderung u.dgl., wo große Förderhöhen zu überwinden sind und Verunreinigungen auftreten. Ihre empfindlichen Teile sind nur die Umsterungsglieder. Diese werden durch die Einschaltung des getrennten Kreislaufes der sauberen und sauber bleibenden Druckflüssigkeit geschont. Ebenso wie die Förder- pumpe können auch der Druckerzeuger und der Elektromotor mit kleinem Druchmesser ausgeführt werden.The invention offers a way out of these difficulties in a surprisingly simple manner. This consists in the formation of a pump unit from a hydraulically controlled piston pump and an electric motor-driven pressure generator that delivers the pressure fluid for the pump, the one of the oil to be pumped or the like. carries out a separate cycle. Piston pumps driven by hydraulic fluid can be designed with a sufficiently small diameter, as required by deeper boreholes, and are well suited for oil production and the like, where large heads have to be overcome and contamination occurs. Your sensitive parts are just the links in conversion. These are protected by switching on the separate circuit of the clean and clean hydraulic fluid. Just like the funding pump, the pressure generator and the electric motor can also be designed with a small diameter.

Ein geeigneter Druckerzeuger ist insbesondere die mehrachsige Schraubenpumpe; doch eignen sich auch andere Vorrichtungen wie Zahnradpumpen und besonders durch Taumelscheiben angetriebene Kolbenpumpen.A suitable pressure generator is, in particular, the multi-axis screw pump; however, other devices, such as gear pumps and, in particular, piston pumps driven by swash plates, are also suitable.

Die Druckflüssigkeit ist vorzugsweise Transformatorenöl. Aus Gründen der Isolierung wird der Antriebsmotor mit Transformatorenöl gefüllt. Wird nun Transformatorenöl auch als Druckflüssigkeit für das neue Pumpenaggregat verwendet, dann erübrigt sich jegliche Abdichtung zwischen dem Motor und dem Druckerzeuger. Die Druckflüssigkeit dient gleichzeitig als Schmiermittel.The hydraulic fluid is preferably transformer oil. For reasons of insulation, the drive motor is filled with transformer oil. If transformer oil is now also used as the hydraulic fluid for the new pump unit, then there is no need for any sealing between the motor and the pressure generator. The hydraulic fluid also serves as a lubricant.

Die Erfindung bietet erstmalig die Möglichkeit, ein betriebssicheres, für große Förderleistungen geeignetes Tauchmotor-Pumpenaggregat zur Förderung von Erdöl und anderen verunreinigten Flüssigkeiten in ein Bohrloch üblicher Weite einzubringen. Dies ist für die Erdölindustrie von großer Bedeutung.For the first time, the invention offers the possibility of introducing an operationally reliable submersible motor pump unit suitable for large pumping capacities for pumping petroleum and other contaminated liquids into a borehole of the usual width. This is of great importance to the petroleum industry.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes im senkrechten Mittelschnitt dargestellt.In the drawing, an embodiment of the subject matter of the invention is shown in vertical center section.

Der Tauchmotor 1c erhält seine Antriebsenergie über das Kabel 14. Er ist unmittelbar mit dem hydraulischen Druckerzeuger 12 gekuppelt, der im Behälter 11 untergebracht ist. Die Druckflüssigkeit wird über die Leitung 15 der Kolbenpumpe zugeführt. Bei dieser Pumpe ist auf dem feststehenden Kolben 13 der Zylinder 16 längsbeweglich, und der Zylinder 16 bildet gleichzeitig den Arbeitskolben der Fördergruppe (z.B. Erdölpumpe). Die Hin- und Herbewegung des Zylinders bzw. Kolbens 16 wird durch die vom Druckerzeuger 12 gelieferte Druckflüssigkeit bewirkt, die aus der Fördergruppe über den ringförmigen Kanal 22 zum Behälter 11 bzw. zum Druckerzeuger 12 zurückläuft. Diese Druckflüssigkeit führt als einen Kreislauf aus. SSie kommt mit der Förderflüssigkeit nicht in Berührung, kann also lange Zeit benutzt werden, ohne daß ein nennenswerter Verschleiß der Umsteuerungseinrichtung der Kolbenpumpe zu befürchteten ist.The submersible motor 1c receives its drive energy via the cable 14. It is directly coupled to the hydraulic pressure generator 12, which is housed in the container 11. The pressure fluid is fed to the piston pump via line 15. In this pump, the cylinder 16 is longitudinally movable on the stationary piston 13, and the cylinder 16 at the same time forms the working piston of the delivery group (e.g. petroleum pump). The to-and-fro movement of the cylinder or piston 16 is brought about by the pressure fluid supplied by the pressure generator 12, which runs back from the conveying group via the annular channel 22 to the container 11 or to the pressure generator 12. This hydraulic fluid runs out as a cycle. It does not come into contact with the delivery liquid, so it can be used for a long time without the risk of significant wear on the reversing device of the piston pump.

Die Förderflüssigkeit, z.B. Erdöl, tritt durch die Öffnungen 17 des Gehäuses zum Pumpenkolben 16 und durch dessen radiale Bohrungen 18 und das Saugventil 19 in den Zylinderraum 23, von dem aus es über das Druckventil 20 zur Steigleitung 21 gelangt.The pumped liquid, e.g. crude oil, passes through the openings 17 of the housing to the pump piston 16 and through its radial bores 18 and the suction valve 19 into the cylinder space 23, from which it reaches the riser 21 via the pressure valve 20.

Das bis jetzt notwendige schwere Gestänge der Erdölpumpen und die Pumpenblöcke werden entbehrlich. Es wird nur noch die Steigleitung benötigt. Das neue Pumpenaggregat bietet alle Vorteile des direkten Antriebes. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist es, daß das Erdöl auf dem Druckventil 10 lastet und demnach der Ausfall der Förderung infolge mangelnden Erdölzuflusses sofort durch den Leistungsabfall am Ampèremeter des Elektromotors 1c erkennbar wird. Hierdurch wird auch die Überwachung der Förderung eines größeren Erdölfeldes von einer Zentrale aus möglich.The heavy linkage of the petroleum pumps and the pump blocks that have been necessary up to now can be dispensed with. Only the riser is needed. The new pump unit offers all the advantages of direct drive. Another important advantage is that the petroleum weighs on the pressure valve 10 and accordingly the failure of the production due to insufficient petroleum inflow is immediately recognizable by the drop in power on the ammeter of the electric motor 1c. This also makes it possible to monitor the production of a larger oil field from a central office.

Claims

1) Pump unit with submersible motor, in particular for contaminated liquids such as petroleum, characterized in that the unit is composed of a piston pump (16) driven by hydraulic fluid, a pressure generator (12) which circulates the pressure fluid in a closed circuit and an electric motor ( 1c).

2) Pump unit according to claim 1, characterized in that the pressure generator (12) is formed by a multi-axis screw pump.

3) Pump unit according to claim 1 and 2, characterized in that the pressure fluid consists of transformer oil.