NO175222B

NO175222B -

Info

Publication number: NO175222B
Application number: NO913943A
Authority: NO
Priority date: 1990-10-10
Filing date: 1991-10-08
Publication date: 1994-06-06
Also published as: GB9022056D0; CA2053021A1; NO913943L; NZ240156A; NO913943D0; US5295810A; EP0480501A1; NO175222C; DE69100438D1; EP0480501B1; DE69100438T2

Description

Oppfinnelsen angår en innretning for komprimering av et fluidum, omfattende et rørformet, åpenendet hus med en sugeende og en avgangsende, og en rotordrevet kompressor som omfatter et skruelinjeformet skrueblad hvor skruebladets stigning avtar i retning mot avgangsenden.

En sådan innretning benyttes for gjenvinning av et fluidum fra en underjordisk, fluidumførende formasjon, hvor et borehull strekker seg fra overflaten til den underjordiske formasjon, og hvor fluidumet ledes til overflaten gjennom et rør som strekker seg gjennom borehullet fra den underjordiske formasjon. I den foreliggende beskrivelse vil ordet "reservoar" bli benyttet til å betegne en underjordisk, fluidumførende formasjon. Fluidumet i den underjordiske formasjon kan være til stede i form av et superkritisk fluidum, en gass, eller en blanding av gass og væske. Fluidumet kan bestå av karbondioksid, naturgass eller en blanding av hydrokarboner.

US-patentskrift nr. 4 684 335 viser en innretning for komprimering av et fluidum og som inneholder en dobbeltrotor-skruekompressor.

En innretning av den innledningsvis angitte type er kjent fra FR-patentskrift nr. 912 181. I denne kjente innretning omfatter den rotordrevne kompressor et skruelinjef ormet skrueblad som er montert på en aksel som er dreibart anordnet i huset. For å drive akselen gjøres det bruk av en ekstern rotordriver i form av en elektrisk motor eller en dampturbin.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en mer kompakt innretning for komprimering av et fluidum.

Ovennevnte formål oppnås med en innretning av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at den videre omfatter en rørformet, åpenendet rotor som er roterbart anordnet i huset, et ringformet driverrom som er avgrenset mellom husets indre overflate og rotorens ytre overflate, en ringformet tetning som hindrer fluidumstrøm fra det ringformede driverrom til sugeenden, og en rotordriver som er anordnet i det ringformede driverrom, og at den rotordrevne kompressor er anordnet i den rørformede rotor, idet det skruelinjef ormede skrueblad er festet til den rørformede rotors indre

overflate.

En fordel med innretningen ifølge oppfinnelsen er det forholdsvis store tverrsnittsareal av rotorens indre gjennom hvilket det fluidum som skal komprimeres, vil passere. Dessuten er det ingen bevegelse av det skruelinjeformede skrueblad i forhold til rotoren, slik at innretningen er mindre følsom for slitasje ved de høye fluidumstrømningshastigheter som påtreffes når gass komprimeres.

SPE-skrift 8245, "Feltprøving av turboløfte-produk-sjonssystemet", av H. Petrie og J. W. Erickson, 1979, viser en væskedrevet borehulls-væskepumpe omfattende et åpenendet hus og en massiv rotor som er roterbart anordnet i huset. Både den væskedrevne motor og pumpen er trinnturbiner med blader som er anordnet i det ringformede rom mellom huset og den massive rotor. Publikasjonen viser ikke en innretning for komprimering av et fluidum omfattende en kompressor som er anordnet i en rørformet rotor.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere ved hjelp av et eksempel under henvisning til tegningene, der fig. 1 skjematisk viser et langsgående delsnitt av en innretning ifølge oppfinnelsen, og fig. 2 skjematisk viser et langsgående delsnitt av den nedre ende av et borehull som er forsynt med en innretning ifølge oppfinnelsen, idet fig. 2 er tegnet i en forskjellig målestokk.

Innretningen 1 for komprimering av et fluidum omfatter et rørformet, åpenendet hus 2 med en sugeende 5 og en avgangsende 6. I huset 2 er det roterbart anordnet en rørformet, åpenendet rotor 8. På fig. 1 er det vist et snittriss av delen av den rørformede rotor 8 nær sugeenden 5, og et sideriss av rotordelen nær avgangsenden 6.

Den rørformede rotor 8 er understøttet i huset 2 ved hjelp av et radiallager 10 og ved hjelp av en lageranordning 12. Lageranordningen 12 er en kombinasjon av et radiallager, et aksiallager og en tetning. Lageranordningen 12 er festet i huset ved hjelp av en foring eller hylse 15 som selv er festet i huset ved hjelp av konvensjonelle festeanordninger (ikke vist). Hylsens 15 indre overflate 16 utgjør en del av husets 2 indre overflate.

Innretningen omfatter videre et ringformet driverrom 17 som er avgrenset mellom den indre overflate 16 av huset 2 og den ytre overflate 18 av den rørformede rotor 8. Det ringformede driverrom 17 står i fluidumforbindelse med husets 2 avgangsende 6. Lageranordningen 12 hindrer fluidumstrøm fra det ringformede driverrom 17 til sugeenden 5.

En rotordriver i form av en fluidumdrevet motor 20 er anordnet i det ringformede driverrom 17. Den fluidumdrevne motor 20 omfatter et antall buede strimler 25 med lik form som er festet til den ytre overflate av den rørf ormede rotor 8. Avstanden mellom innbyrdes tilgrensende strimler 25 er i hovedsaken den samme. Det ringformede driverrom 17 er forsynt med et drivfluiduminnløp 26 som munner ut i det ringformede driverrom 17 oppstrøms av den fluidumdrevne motor 20. Formen på de buede strimler 25 er valgt slik at et fluidum som strømmer gjennom det ringformede driverrom 17 under normal drift, bringer rotoren 8 til å rotere.

Innretningen omfatter videre en rotordrevet kompressor 30 som er anordnet i den rørf ormede rotor 8. Kompressoren 30 omfatter et skruelinjeformet skrueblad 32 som er festet til den rørformede rotors 8 indre overflate 35. For å bevirke kompresjon av gass, avtar stigningen av det skruelinjeformede skrueblad 32 i retning av avgangsenden 6. Formen på det skruelinjeformede skrueblad 32 er valgt slik at trykket av fluidumet langs det skruelinjeformede skrueblad under normal drift øker fra nivået ved sugeenden til det ønskede nivå ved innretningens avgangsende.

Husets 2 ytre overflate er forsynt med et avsmalnende eller konisk avsnitt 37. Det koniske avsnitt 37 kan passe sammen med et tilsvarende, konisk avsnitt 40 (se fig. 2) av den nedre ende av et rør 43.

Røret 43 er anordnet i et foringsrør 47 som er blitt anordnet i et borehull 48 som er boret mot et reservoar 50. Røret 43 er forsynt med åpninger 53 som tillater fluidumkommunikasjon fra det ringformede rom 55 mellom foringsrøret 47 og røret 43 inn i det ringformede driverrom 17 (se fig. 1) via drivfluidum-innløpet 26. For å hindre fluidumkommunikasjon mellom ringrommet 55 og sugeenden 5 av innretningens 1 hus, er en pakning 56 anordnet ved rørets 43 nedre ende for å tette ringrommet 55.

Under normal drift går fluidum som strømmer ut av reservoaret 50, gjennom sugeenden 5 inn i kompressoren 30. Drivfluidum tilføres via ringrommet 55 til åpningene 53 og 26 (se fig. 1) inn i det ringformede driverrom 17. Drivfluidumet driver motoren 20 som på sin side driver den rørformede rotor 8. Fluidum som oppsamles i den nedre del av borehullet 48, blir under pakningen 56 suget inn i innretningens 1 sugeende 5 ved virknin-gen av den roterende kompressor. Fluidum passerer gjennom det indre av den rørformede rotor 8 i retning mot utløpsenden 6 hvor det forenes med drivfluidum som forlater det ringformede driverrom 17. Blandingen av komprimert fluidum og drivfluidum strømmer gjennom røret 43 til overflaten.

Antall vindinger eller omløp pr. meter av kompressorens 30 skruelinjeformede skrueblad 32 ligger mellom 5 og 50.

I den utførelse som er beskrevet under henvisning til fig. 1, omfatter rotordriveren et antall like, buede strimler som er festet til rotorens ytre overflate. Alternativt omfatter rotordriveren et skruelinjef ormet skrueblad som er festet til rotorens ytre overflate. Antall omløp pr. meter av rotordriverens skruelinjeformede skrueblad ligger passende mellom 4 og 48, og antallet av skruelinjef ormede skrueblad ligger mellom to og fire.

I en alternativ utførelse av oppfinnelsen er rotordriveren en elektrisk motor. I dette tilfelle er permanentmagne-ter festet til rotoren, og passende magnetspoler er anordnet langs husets indre overflate. Magnetspolene drives via elektriske ledninger som strekker seg til en elektrisk kraftforsyning.

Claims

1. Innretning for komprimering av et fluidum, omfattende et rørformet, åpenendet hus (2) med en sugeende (5) og en avgangsende (6), og en rotordrevet kompressor (30) som omfatter et skruelinjeformet skrueblad (32) hvor skruebladets stigning avtar i retning mot avgangsenden (6), KARAKTERISERT VED at innretningen (1) videre omfatter en rørformet, åpenendet rotor (8) som er roterbart anordnet i huset (2), et ringformet driverrom (17) som er avgrenset mellom husets (2) indre overflate og rotorens (8) ytre overflate, en ringformet tetning (12) som hindrer fluidumstrøm fra det ringformede driverrom (17) til sugeenden (5), og en rotordriver (20) som er anordnet i det ringformede driverrom (17), og at den rotordrevne kompressor (30) er anordnet i den rørformede rotor (8), idet det skruelinjeformede skrueblad (32) er festet til den rørformede rotors (8) indre overflate.

2. Innretning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at rotordriveren (20) er en elektrisk motor.

3. Innretning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at rotordriveren (20) er en fluidumdrevet motor som er anordnet i det ringformede driver-rom (17) som står i f luidumforbindelse med avgangsenden (6), og som er forsynt med et drivfluiduminnløp (26) som munner ut i det ringformede drivrom (17) oppstrøms av den fluidumdrevne motor (20).

4. Innretning ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at den fluidumdrevne motor (20) omfatter et antall like, buede strimler (25) som er festet til rotorens (8) ytre overflate, slik at den innbyrdes avstand mellom tilgrensende strimler (25) er i hovedsaken den samme.

5. Innretning ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at den fluidumdrevne motor (20) omfatter et skruelinjeformet skrueblad som er festet til rotorens (8) overflate.