NO20111379A1 - Forbedret varmeoverforing gjennom nedsenkbar elektrisk pumpemotor - Google Patents

Forbedret varmeoverforing gjennom nedsenkbar elektrisk pumpemotor Download PDF

Info

Publication number
NO20111379A1
NO20111379A1 NO20111379A NO20111379A NO20111379A1 NO 20111379 A1 NO20111379 A1 NO 20111379A1 NO 20111379 A NO20111379 A NO 20111379A NO 20111379 A NO20111379 A NO 20111379A NO 20111379 A1 NO20111379 A1 NO 20111379A1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
stator
housing
motor
tracks
lubrication
Prior art date
Application number
NO20111379A
Other languages
English (en)
Inventor
Sheth Ketankumar
Original Assignee
Baker Hughes Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baker Hughes Inc filed Critical Baker Hughes Inc
Publication of NO20111379A1 publication Critical patent/NO20111379A1/no

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/12Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
    • E21B43/121Lifting well fluids
    • E21B43/128Adaptation of pump systems with down-hole electric drives
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B47/00Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps
    • F04B47/06Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps having motor-pump units situated at great depth
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/12Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
    • H02K5/132Submersible electric motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/197Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil in which the rotor or stator space is fluid-tight, e.g. to provide for different cooling media for rotor and stator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Description

Oppfinnelsens fagområde
Denne oppfinnelsen omhandler brønnpumper, og spesielt en elektrisk nedsenkbar pumpemotor som benytter intern oljesirkulasjon for å øke varmeoverføringen.
Bakgrunn
Elektrisk nedsenkbare pumper [Electrical submersible pumps ("ESP")] kan benyttes til å pumpe fluid fra en oljebrønn mot jordoverflaten. ESP-en er plassert på innsiden av oljebrønnen, vanligvis på store dybder under jordoverflaten. ESP-en inkluderer en pumpemontasje, en motor og en forseglingsseksjon mellom pumpen og motoren. Motoren inkluderer en rotor som roterer innenfor en stator. Rotoren roterer på lagre som er koblet til statoren. Lagrene kan generere en betydelig mengde varme som må fjernes. Varme kan også genereres fra andre kilder som for eksempel elektrisk resistans i vindingene til stator, rotor og i motorens laminater. Lar man være å fjerne varmen kan det forkorte motorens levetid.
For å fjerne varmen er det ønskelig å flytte varmen fra rotoren og statoren til motorhuset. Varmen blir så ledet gjennom motorhuset til brønnfluidet som befinner seg på utsiden av motorhuset. Det er imidlertid et problem å transportere varmen fra statoren til huset.
I en typisk motor er det en liten glipe mellom statoren og motorhuset. Glipen er nødvendig for å være i stand til å installere og fjerne statoren fra huset. Dessverre er denne glipen vanligvis fylt med luft, som er en dårlig varmeleder.
Det er ønskelig å effektivt fjerne varme fra statoren til motorhuset.
Oppsummering av oppfinnelsen
I denne oppfinnelsen blir interne spor brukt til å forenkle smøringsflyt mellom statoren og motorhuset i en elektrisk nedsenkbar pumpemotor ("ESP-motor"). Smøreflyten mellom statoren og huset øker størrelsen på varmeoverføring fra statoren til huset og øker derfor mengden varme som overføres fra huset til produksjonsfluid i kontakt med utsiden av huset.
I noen utførelsesformer er det spor på innsiden av motorhuset. Sporene kan strekke seg langsgående forbi hver ende av statoren, fra et oljereservoar i en ende av huset til et oljereservoar ved den andre enden av huset. I ulike utførelsesformer kan sporene være langsgående, gå rundt omkretsen eller være spiralformede. Videre kan en flere sportyper brukes i en enkelt utførelsesform. I noen utførelsesformer kan spor på innsiden av huset danne en tilsvarende møne på utsiden av huset.
I noen utførelsesformer er spor formet på utsiden av statoren. Sporene kan strekke seg fra en ende av statoren til den andre. På samme måte som med hussporene, kan statorsporene være langsgående, gå rundt omkretsen eller være spiralformede. Flere sportyper kan benyttes. Statorspor kan benyttes i de samme utførelsesformene som husspor.
Kort gjennomgang av tegningene
Figur 1 er en skjematisk visning av en pumpesammenstilling i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen i en oljebrønn. Figur 2 er en snittvisning av et motorhus til motoren i Figur 1 med interne oljespor. Figur 3 en tverrsnittsvisning av motorhuset fra Figur 2, tatt langs linjen 3-3 i
Figur 2 for å illustrere langsgående spor.
Figur 4 er en tverrsnittsvisning en alternativ utførelsesform av et motorhus som har spor som går rundt omkretsen. Figur 5 er en tverrsnittsvisning en annen alternativ utførelsesform av et motorhus som har langsgående og spiralformede spor. Figur 6 er snittvisning av en annen alternativ utførelsesform av et motorhus med interne langsgående smørespor og eksterne møner. Figur 7 er en tverrsnittsvisning av motorhuset i Figur 6, tatt langs linjen 7-7 i
Figur 6.
Figur 8 er en sidevisning av en utførelsesform av en stator som har langsgående smørespor. Figur 9 er en sidevisning av en annen utførelsesform av en stator som har spiralformede smørespor. Figur 10 er en sidevisning av en annen utførelsesform av en stator som har smørespor rundt omkretsen. Figur 11 er en snittvisning av en utførelsesform av pumpesammenstillingen i
Figur 1 som har fordypninger på pumpemotorhuset.
Figur 12 er ortogonal visning av en annen utførelsesform av sammenstillingen i Figur 1 som viser en halvdel av en to-dels skall-sammenstilling med finner. Figur 13 er en sidevisning av en alternativ utførelsesform av pumpen i Figur 1 som har eksterne oljesirkulasjonsrør.
Detaljert beskrivelse
Den foreliggende oppfinnelsen vil nå bli beskrevet mer fullstendig med referanse til de tilhørende tegningene som illustrerer utførelsesformer av oppfinnelsen. Denne oppfinnelsen kan imidlertid utføres i mange ulike former og skal ikke tolkes til å begrenses av de illustrerte utførelsesformene som er presentert her. Snarere er disse utførelsesformene tatt frem for at denne presentasjonen skal være grundig og komplett, og vil til fulle vise rekkevidden til oppfinnelsen for fagpersoner. Like nummer refererer til like elementer gjennom det hele og hovedmerking, dersom dette brukes, indikerer tilsvarende elementer i alternative utførelsesformer.
Med referanse til Figur 1 er brønnhuset 10 vist i en vertikal stilling, men kunne vært vinklet. Pumpe 12 er opphengt på innsiden av huset 10 og benyttes til å pumpe brønnfluid opp fra brønnen. Brønnslam kan være enhver form for fluid inkludert for eksempel råolje, vann, gass, væsker, andre nedihullsfluider eller fluider som for eksempel vann som kan injiseres inn i en fjellformasjon for andre uthentingsoperasjoner. I virkeligheten kan brønnfluid inkludere ønskede fluider som er produsert fra en brønn eller biproduktfluider som en operatør ønsker å fjerne fra en brønn. Pumpe 12 kan være sentrifugal eller en hvilken som helst annen type pumpe og kan ha en olje-vann-separator eller en gass-separator. Pumpe 12 er drevet av en aksel 14, driftsmessig forbundet med en motor 16. Forseglingsseksjon 18 er montert mellom motoren 16 og pumpe 12. Forseglingsseksjonen reduserer et trykkdifferensial mellom smøring i motoren og brønnfluid. Motor 16 omfatter hus 20. Hus 20 kan være et sylinderformet hus og innkapsler andre komponenter av motor 16. Fortrinnsvis flyter fluid som er produsert i brønnen ("produksjonsfluid") forbi motor 16, kommer til et inntak 22 til pumpe 12 og blir pumpet opp gjennom røret 24. Normalt befinner motor 16 seg under pumpen 12 i brønnhullet. Produksjonsfluidet kan komme frem til pumpen 12 ved et punkt over motoren 16, slik at fluidet blir trukket opp, forbi motorhuset 20 til motoren 16 og inn i pumpeinngangen 22.
Stator 30 er stasjonært montert i hus 20. Stator 30 omfatter et stort antall statorskiver (laminater) som har spor gjennom seg som er flettet sammen med trefase kobbervindinger. Stator 30 har en aksial passasje som strekker seg gjennom den. Klaringen mellom ytterdiameteren til stator 30 og innerdiameteren til huset 20 kan være ganske liten.
Rotor 32 befinner seg innenfor stator 30 -passasjen og er roterbart montert på flere lagre, der lagrene befinner seg mellom rotoren og statoren. Rotor 32 er montert på aksel 14. Motor 16 har minst en rotor 32 og kan, i noen utførelsesformer, ha flere rotorer 32. Hver av rotorene 32 er montert på lagre (ikke vist). Vekselstrøm som tilføres vindingene medfører at rotor 32 roterer. Motor 16 kan generere varme eller elektrisk resistans i vindingene til stator 30 og rotor 32 kan generere varme. I virkeligheten kan en rekke elektriske og mekaniske komponenter i motoren 16 generere varme. Smøring inne i motoren 16 overfører varme fra motorens 16 komponenter til motorhuset 20. Varme blir så overført fra motorhuset 20 til produksjonsfluidet på utsiden av motorhuset 20.
Hastigheten på varmeoverføringen er bestemt av ligningen Q=h(A)(T); hvor Q = varmeoverføringshastigheten, h = varmeoverføringskoeffisienten, A = overflatearealet og T = temperaturdifferansen. Varmeoverføringshastigheten mellom motorhuset 20 og produksjonsfluidet kan økes ved å øke (T), temperaturdifferansen mellom motorhuset og produksjonsfluidet. Temperaturdifferansen kan økes ved øke varmeoverføringshastigheten fra de varmegenererende komponentene til motoren 16, slike som rotoren 32 og statoren 30, til motorhuset 20.
Motor 16 bruker en smøring for å smøre de bevegelige delene, slike som rotor 32 og lagrene som rotor 32 er montert på. Smøringen kunne for eksempel være en dielektrisk olje. I tillegg til å smøre delene, leder smøringen varme fra rotor 32 og stator 30 til motorhuset 20. Smørepumpen 34 kan plasseres i den nedre delen av huset 20. Smørepumpe 34 pumper smøring gjennom motor 16.
Med referanse til figurene 2 og 3 er, i en utførelsesform, en eller flere langsgående spor 36 utformet i den indre diameteren til motorhuset 20 ved, for eksempel, å prege eller frese spor parallelt med akselen til motorhuset 20. Langsgående spor 36 er parallelle med akselen til huset 20. Distansen fra den tilbaketrukne overflaten 38, som er baksiden av partiet med spor, til akselen til huset 20 er større enn den indre diameteren til det partiet som ikke har spor 40. Spor 42 til låseringer indikerer plasseringen til endene av statoren 30. De langsgående sporene 36 krysser de omkretsende låseringsporene 42 og strekker seg forbi endene til statoren 30 slik at olje kan flyte gjennom sporene 36 fra en ende av huset 20, forbi statoren 30 til den andre enden av huset 20.
I en utførelsesform kan det lavt plasserte reservoaret 44 være et tomrom, fylt med smøring, plassert i den ene enden av motorhuset 20. Smørepumpe 34 (Fig. 1) kan plasseres i det lavt plasserte rommet 44. Øvre reservoar 43 kan være et tomrom, fylt med smøring, plassert ved den andre enden av motorhuset 20. Reservoarene 44 og 43 er typisk plassert bak aksellengden til stator 30. Det lavt plasserte reservoaret 44 kan være større eller mindre enn det øvre reservoaret 43. Noen utførelsesformer kan ha bare ett reservoar 44, eller man ha andre tomrom, på ulike steder, som inneholder smøring.
I en utførelsesform er langsgående spor 36 forbundet med lavt plasserte smørereservoar 44 og øvre smørereservoar 43. Antallet og avstanden til langsgående spor 36 kan variere. I eksempelet er det fire langsgående spor 36 i jevn avstand rundt den indre diameteren til hus 20.
Sporene 36 øker overflatearealet til den indre diameteren til hus 20. Det økte overflatearealet øker hastigheten til varmeoverføringen mellom smøringen og motorhuset 20. En stator slik som stator 30 i Figur 1 passer tett inne i huset 20. På denne måten blir en passasje bestemt av tilbaketrukket overflate 38, sidevegger 39 til spor 36 og en ekstern overflate på stator 30.
Sporene 36 danner på denne måten en flytkanal mellom stator 30 og huset 20, hvilket gjør det mulig for smøring å flyte mellom statoren 30 og huset, og på denne måten å flyte inn og ut av reservoarene 43, 44. Smørepumpe 34 kan føre til at smøring flyter gjennom passasjen tilknyttet spor 36 og på denne måten å overføre varme fra varmere områder av motor 16 til kjøligere områder av motor 16. For eksempel kan varme overføres fra stator 30 til hus 20. Videre kan smøringen befinne seg inne i den sirkelformede åpningen mellom stator 30 og hus 20, begge innenfor spor 36 og i det mindre gapet på utsiden av spor 36.
Videre kan den irregulære formen til innerdiameteren med spor på motorhuset 20 skape turbulens inne i smøringen. Den økte turbulensen kan øke varmeoverføringskoeffisienten (h) og på denne måten øke hastigheten til varmeoverføringen. I et eksempel på en utførelsesform (ikke vist) danner en rekke med langsgående spor, som er jevnt fordelt rundt omkretsen til det indre av motorhuset 20 der hvert spor har samme dybde, en profil som gir inntrykk av å være korrugert. Alternativt kan dybdene til sporene eller dybden innenfor ett spor, variere.
Med referanse til Fig. 4, i en annen utførelsesform, blir omkretsliggende spor 45 dannet rundt omkretsen til ytterdiameteren av motorhuset. De omkretsliggende sporene 45 følger en linje rundt omkretsen av innerdiameteren til motorhuset. De omkretsliggende sporene 45 følger en linje rundt omkretsen til motorhuset 20, og kan brukes i kombinasjon med andre spor slike som langsgående spor 36. Omkretsliggende spor 45 kan befinne seg mellom den øvre og den nedre enden av statoren slik at de er gjennomskåret av langsgående spor 36. Antallet og avstanden til omkretsliggende spor 45 kan variere.
Med referanse til Fig. 5, strekker i denne utførelsesformen spiralformede spor 46 i spiralform rundt omkretsen langs lengden til innerdiameteren til motorhuset 20. De spiralformede sporene 46 kan brukes sammen med langsgående spor 36. videre kan en enkelt utførelsesform bruke spor som løper i en flerhet av retninger, slik at noen kunne være langsgående, noen kunne være omkretsliggende og noen kunne være i en vinkel relatert til aksen til motorhuset 20. Spor, slike som omkretsliggende spor 45 og spiralformede spor 46 innehar ikke forseglinger eller låseringer; de omfatter derimot et hulrom som er fylt med smøring.
Med referanse til figurene 6 og 7, kan et internt spor 50 også forandre formen på den ytre diameteren til motorhuset 52. Resultatet ville bli en opphøyd overflate eller ribbe 54 på den ytre diameteren slik at den ytre diameteren til oppreiste overflaten 54 er større enn den ytre diameteren 56 på andre partier av motorhuset 52. Slik som sporene 36 (figurene 2 og 3), kan den opphøyde overflaten 54 være langsgående, som vist, omkretsformet, spiralformet eller kombinasjoner av disse. De opphøyde overflatene 54 kan benyttes til å øke overflatearealet på utsiden av motorhuset 52, øke turbulensen til produksjonsfluidet som strømmer forbi huset, eller begge deler. Veggtykkelsen til huset 52 radielt utover fra spor 50 kan være overveiende samme tykkelse som mellom sporene 50 på grunn av oppreist overflate 54.
Med referanse til Figur 8 er stator 60 en sylindrisk komponent på innsiden av motorhuset 20 (Figur 1). Den ytre diameteren til statoren 60 er litt mindre enn den indre diameteren til motorhuset 20. Statoren 60 er laget av et stort antall tynne, flate, metallskiver (laminater) med vindinger som passerer gjennom utsparinger som står på linje i skivene. Statoren 60 strekker seg ut stort sett i lengden av motorhuset 20. Statoren 60 avgrenser en overveiende sylindrisk ytre diameter og sentrert løp. Rotoren 32 roterer på innsiden av løpet til den fikserte statoren 60, idet den roterer motorakselen 14. I noen utførelsesformer roterer flere rotorer 32 på innsiden av løpet til statoren 60. Hver rotor 32 er laget av tynne metallskiver som også er gruppert i segmenter. Langsgående spor 64 kan utformes i statorens 60 ytre diameter. Sporet eller sporene 64 kan være overveiende rette og strekke seg fra en ende av statoren 60 til den andre, i parallell med akselen til stator 60. Dybden til sporene 64 kan være grunne, slik som mindre enn 3mm (1/8"), eller den kan være dypere. Bredden til sporene 64 kan variere fra mindre enn 3mm til større. Stator 60 kan plasseres i et hus som har en sylinderformet indre diameter som er fri for noen oljespor slik som de som er vist i figurene 2-7. Alternativt kunne stator 60 være plassert i ett av husene som har spor, slik som vist i figurene 2-7. Hvert spor 64 definerer en passasje som er avgrenset på tre sider av de tre overflatene til spor 64, og på den fjerde siden av den indre overflate til hus 20.
Med referanse til Figur 9 er det i denne utførelsesformen et internt spiralformet spor 66 som kunne strekke seg rundt den sylinderformede ytterdiameteren til stator 68 i spiralform fra en ende til den andre. Med referanse til Figur 10 kan, i denne utførelsesformen, stator stabelen 70 ha sirkelformede spor 72 på sin ytre diameter som er sirkelformet rundt den ytre diameteren til statoren 70 og som kan hjelpe frem tversgående smøringsflyt. Enhver kombinasjon av langsgående, omkretsgående og spiralgående spor kan benyttes.
Spor i ytterdiameteren til en statorstabel bestemmer passasjer mellom statoren og huset. Passasjene fremmer tversgående og lineære smøringsbevegelse for å overføre varme til motorhuset mer effektivt. Sporene kan også øke turbulensen i smøringen, øke overflatearealet som eksponeres for smøringen og øke volumet med smøring mellom statoren og motorhuset.
En ESP-motor som omfatter passasjer på den indre diameteren til motorhuset, den ytre diameteren på statoren eller begge deler, kan forbedres med andre anordninger som øker hastigheten til varmeoverføring mellom motorhuset og produksjonsfluidet. En turbulator kan, for eksempel, benyttes til å øke turbulensen til borefluid som er i kontakt med motoren 16. Turbulatorer er fullt ut beskrevet i US patentsøknaden 12/416,808, som herved innlemmes som referanse. I en utførelses-form kan turbulatoren omfatte slør. Passasjer på den indre diameteren til huset og/eller den ytre diameteren til statoren kan, for eksempel, øke varmeoverføringen fra stator 30 til hus 20, og så kan en turbulator øke varmeoverføringen fra hus 20 til borefluidet.
Med referanse til Figur 1, kan turbulatoren, sløret 80, ha en åpen nedre ende 82 og en øvre ende som er forseglende sikret rundt pumpen 12 over inntak 22. Sløret kan sikres på andre måter og på andre steder. Sløret 80 reduserer tverrsnitts-arealet til banen med fluidflyt og øker av den grunn hastigheten. Den høyere hastigheten øker turbulensen, som i sin tur øker varmeoverføringskoeffisienten (h) til produksjonsfluidflyten over overflaten av motorhuset 20. Sløret 80 kan ha en uregelmessig sideveggform 84 for å danne lommer med turbulens mellom slør (80) og motorhuset 20. videre kan motorhuset 20 ha en uregelmessig overflate, slike som fordypninger, for å promotere turbulens i brønnfluidet når brønnfluidet passerer over den utvendige delen av motorhuset.
Med referanse til Figur 11 omfatter turbulatoren flere fordypninger 86 på motorhuset 88 til motor 90. Fordypningene 86 er innsnitt eller utspring i den utvendige overflaten til motorhuset 88. størrelsen til fordypningene 86 kan variere og kunne for eksempel være laget av en rund dor med en diameter på 6,4 eller 13 mm drevet ned en dybde på 3,2 mm. Fordypninger 86 kunne også ha vesentlig større eller mindre diameter og være drevet ned til en større eller mindre dybde. Videre kan fordypningene 86 ha ulike former, slike som rund, oval, kvadratisk og lignende. Fordypningene 86 kan være fordelt rundt på overflaten i et symmetrisk mønster eller de kan være plassert tilfeldig. Fordypningene 86 kan være konkave eller konvekse relatert til motorhusets 88 eksteriør og kan benyttes uansett om et slør blir brukt. Slørene 86 øker turbulensen til produksjonsfluidet og øker derfor hastigheten til varmeoverføringen fra motorhuset 88 til produksjonsfluidet. Fordypningene gir husets overflate en teksturoverflate. Andre former for teksturoverflater kan også benyttes for å øke turbulensen. Fordypningene 86 kan brukes alene eller i kombinasjon med andre innretninger som øker produksjonen avfluidturbulens.
Med referanse til Figur 12 er, i en utførelsesform, slør 92 en skjell-konfigurasjon, der sløret kan deles i to eller flere komponenter. Finner 94 kan installeres på motorhuset 20 (Figur 1) eller slør 92. En finne 94 kunne for eksempel sveises på sløret 92 og i kontakt eller nesten i kontakt med motorhuset 20 når motoren 16 er installert. Denne utførelsesformen løser de iboende produksjons og vedlikeholdsvanskelighetene som man forbinder med å påføre finner 94 direkte på motorhuset 20 og likevel skape turbulent flyt i umiddelbar tilstøtende motoren.
Finnene 94 kan orienteres i ulike posisjoner. I en utførelsesform er finnene 94 festet i en 90 graders vinkel eller normalt på veggen til sløret 92. Finner 94 kan stilles på skrå i forhold til aksen til sløret 92, slik som i en vinkel på 45 grader. Som illustrert med gruppe 96 av finner 94, kan motstående finner 94 skråne med samme skråing relativt til aksen til sløret 92. Noen av de motstående finnene 94 kan også stilles på skrå i vekslende vinkler i forhold til hverandre. For eksempel kan en finne 94 stilles på skrå i en 45 graders vinkel i en retning, og den motstående finnen er skrånet i en motstående 45 graders vinkel i den motsatte retningen, slik at bunnen som har nærmeste hjørne mot 98 av finnene 94 er nærmest hverandre og finnene fjerner seg fra hverandre etter hvert som de går opp langs aksen til sløret. Andre finner 94 kan ha samme 90 graders motstående orientering, men med den øverste delen av 100 til finnene 94 nærmest hverandre. Vinkelen mellom motstående deler avfinner 98 kunne ha en hvilken som helst vinkel. Finnene 94 kan plasseres i en hvilken som helst variasjon av vinkler, og finnene trenger ikke å være likeformet i layout eller i vinkler. I noen utførelsesformer festes finnene til sløret 92 i en vinkel forskjellig fra 90 grader eller normalt relativt til slørets overflate.
De ulike finne 94 -konfigurasjonene tjener til å bryte opp den laminære flyten av produksjonsfluidet idet det strømmer forbi motorhuset 20 (Figur 1) og slør 92.1 noen utførelsesformer utvikler strømmen rotasjonsstrømmer eller strømvirvler. Finnene 94 kan være av ulike lengder, inkludert for eksempel 2,5 til 7,5 cm lange. Finnene 94 kan festes til sløret 92 med skjell-konfigurasjon, for eksempel ved hjelp av sveising eller klebestoffer før skjell-halvdelene 92 blir sammenføyd.
Andre teknikker for å øke hastigheten til varmeoverføring fra motor 16 til borefluid kan også benyttes sammen med spor i den indre diameteren til hus 20 og ytterdiameteren til stator 30. For eksempel kan motorsmøringen sirkuleres gjennom eksterne oljerør. Innretninger og teknikker for ekstern oljesirkulasjon er illustrert i US patentsøknad 12/632,883, her innlemmet ved referanse.
Med referanse til Figur 12 kan smøring sirkulere gjennom sirkulasjonsrør 102 som befinner seg på utsiden av pumpemotor 104. Hvert sirkulasjonsrør 102 er en passasje som er i fluid-forbindelse med indre deler av motor 104 på minst to steder. Sirkulasjonsrør 102 kan være koblet til oljetilkoblingene 106,108 på ethvert punkt på motoren 104. Rør 102 kan for eksempel være koblet til oljetilkobling 108 ved forsiden av motoren 104, som har enden nærmest pumpen og, for eksempel, til oljetilkobling 106 i bunnen av motoren 104. Sirkulasjonsrørene 102 kan være koblet til oljetilkoblingene 106, 108 med flere teknikker, inkludert for eksempel rørgjenge-forbindelser, sveising eller hurtigfrakoblings-fittings eller tilsvarende. Smøring kan sirkulere ved for eksempel å entre hvert rør 102 ved tilkobling 106, flyte opp gjennom rør 102, komme inn igjen i motoren 102 og så passere gjennom det indre av motor 102. Når smøringen passerer gjennom motor 102 kan den passere gjennom for eksempel spor 36 som befinner seg den indre diameteren til hus 20 (Figur 2) eller spor 64 på den ytre diameteren til stator 60 (Figur 8).
Mens smøringen sirkulerer gjennom motor 104 og sirkulasjonsrør 102, bærer smøringen absorbert varme til sirkulasjonsrørene 102. De ytre overflatene til sirkulasjonsrørene 102 er nedsunket i og utsatt for produksjonsfluid på innsiden av oljebrønnen. Slik blir varme overført fra den sirkulerende smøringen til sirkulasjons-rør 102 og så ledet gjennom overflaten til sirkulasjonsrør 102 og overført til produksjonsfluidet. Produksjonsfluidet bærer varmen vekk idet den trekkes forbi rør 102, inn i inntak 110 til pumpe 112, og deretter pumpet til overflaten. Smørepumpe 114 kan hjelpe til med flyten av smøring gjennom motoren 104 og sirkulasjonsrør 102. Smøringen kan flyte gjennom sirkulasjonsrør 102 fra forsiden mot bunnen, eller fra bunnen i retning mot forsiden.
Selv om oppfinnelsen er blitt vist eller beskrevet i bare noen av dens utførelser, bør det være åpenbart for fagpersoner at den ikke skal begrenses til dette, men det skal kunne foretas ulike endringer uten å forlate rekkevidden av oppfinnelsen.

Claims (20)

1. Innretning for pumping av fluid fra en brønn, omfattende: en pumpeanordning; en motor som er operativt koblet til pumpen, der motoren omfatter: et smøringsreservoar som inneholder en smøring, et motorhus som har en sylindrisk indre overflate og en ekstern, en stator stasjonært plassert inne i motorhuset, der statoren har en sylindrisk ytre overflate og en aksial passasje gjennom seg, et eller flere spor som befinner seg på en av sylinderflatene, som bestemmer en smøringspassasje for flyt av smøringen mellom den ytre overflaten til statoren og den indre overflaten til huset; og en rotor som er roterbart montert inne i den aksiale passasjen til statoren.
2. Innretning ifølge krav 1, der minst ett av det ene eller flere sporene er parallell med en aksel til motoren.
3. Innretning ifølge krav 1, der minst ett av det ene eller flere sporene strekker seg spiralformet relativt til en aksel til motoren.
4. Innretning ifølge krav 1, der minst ett av det ene eller flere sporene strekker seg langs omkretsen til en aksel til motoren.
5. Innretning ifølge krav 1, der minst ett av det ene eller flere sporene befinner seg på den indre sylinderformede overflaten til huset.
6. Innretning ifølge krav 5, videre omfattende en oppreist ribbe på utsiden av huset i forbindelse med minst en av de et eller flere sporene.
7. Innretning ifølge krav 1, der minst ett av det ene eller flere sporene befinner seg på den ytre overflaten til statoren.
8. Innretning ifølge krav 1, der minst ett av det ene eller flere sporene befinner seg på den indre sylinderformede overflaten til huset og der minst et annet av sporene befinner seg på den ytre overflaten til statoren.
9. Innretning ifølge krav 1, der minst ett av det ene eller flere sporene befinner seg i den indre overflaten til huset og strekker seg i en aksial lengde minst lik en lengde lik med en lengde av statoren.
10. Innretning for pumping av fluid fra en brønn, omfattende: en pumpeanording; en motor som er operativt koblet til pumpen, der pumpen omfatter et smørereservoar som inneholder et smøremiddel, et motorhus som har en sylinderformet indre overflate og en ytre, en stator som er stasjonær inne i motorhuset, der statoren har en sylinderformet ytre overflate og en aksial passasje gjennom seg, flere spor som befinner seg på en av de sylinderformede overflatene, der minst ett av sporene er parallell med en akse på motoren og strekker seg minst fra en første ende av statoren til en andre ende av statoren for å forbinde smøring aksialt forbi den første enden til aksialt forbi den andre enden av statoren; og en rotor som roterbart er montert inne i den aksiale passasjen til statoren.
11. Innretning ifølge krav 10 der minst en av sporene strekker seg spiralformet relatert til en akse til motoren.
12. Innretning ifølge krav 10, der minst ett av det ene eller flere sporene strekker seg langs omkretsen til en aksel til motoren.
13. Innretning ifølge krav 10, der minst ett av det ene eller flere sporene befinner seg på den indre sylinderformede overflaten til huset.
14. Innretning ifølge krav 13, videre omfattende en oppreist ribbe på utsiden av huset i forbindelse med minst en av de et eller flere sporene.
15. Innretning ifølge krav 10, der minst ett av det ene eller flere sporene befinner seg på den ytre overflaten til statoren.
16. Innretning ifølge krav 10, der minst ett av det ene eller flere sporene befinner seg på den indre sylinderformede overflaten til huset og der minst et annet av sporene befinner seg på den ytre overflaten til statoren.
17. Fremgangsmåte for økning av varmeoverføring fra en nedsenkbar brønnpumpemotor til et brønnfluid omfattende: (a) operativt å koble motoren til en pumpe, der motoren har et hus og en stator som befinner seg inne i huset, der statoren har en ytre sylinderformet overflate tett plassert ved en indre sylinderformet overflate til huset; (b) å utforme et spor i en av de sylinderformede overflatene; (c) å operere motoren; (d) å flyte et motorsmøremiddel gjennom sporet; og (e) å overføre varme gjennom smøremiddelet som befinner seg i sporet mellom huset og statoren.
18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, der sporet befinner seg på den ytre overflaten til statoren.
19. Fremgangsmåte ifølge krav 17, videre omfattende å flyte smøremiddelet fra en ende av statoren til en motsatt side av statoren.
20. Fremgangsmåte ifølge krav 17, der sporet befinner seg på den indre sylinderformede overflaten til huset.
NO20111379A 2009-03-31 2011-10-11 Forbedret varmeoverforing gjennom nedsenkbar elektrisk pumpemotor NO20111379A1 (no)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16533909P 2009-03-31 2009-03-31
PCT/US2010/029460 WO2010120538A2 (en) 2009-03-31 2010-03-31 Improved heat transfer through electrical submersible pump motor
US12/751,532 US20100244595A1 (en) 2009-03-31 2010-03-31 Heat transfer through electrical submersible pump motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO20111379A1 true NO20111379A1 (no) 2011-12-01

Family

ID=42783253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20111379A NO20111379A1 (no) 2009-03-31 2011-10-11 Forbedret varmeoverforing gjennom nedsenkbar elektrisk pumpemotor

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20100244595A1 (no)
AR (1) AR076185A1 (no)
BR (1) BRPI1012663A2 (no)
CA (1) CA2755911A1 (no)
DE (1) DE112010001474T5 (no)
GB (1) GB2482256B (no)
NO (1) NO20111379A1 (no)
WO (1) WO2010120538A2 (no)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8696334B2 (en) * 2008-04-29 2014-04-15 Chevron U.S.A. Inc. Submersible pumping system with heat transfer mechanism
US8602753B2 (en) * 2009-09-21 2013-12-10 Flowserve Management Company Radial bearings for deep well submersible pumps
US9835173B2 (en) * 2013-09-05 2017-12-05 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Thermoelectric cooling devices on electrical submersible pump
US20170184097A1 (en) * 2015-12-29 2017-06-29 Ge Oil & Gas Esp, Inc. Linear Hydraulic Pump for Submersible Applications
TWI622255B (zh) * 2017-05-03 2018-04-21 具有流道之液冷式冷卻裝置
JP7163726B2 (ja) * 2018-11-07 2022-11-01 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよび燃料電池車両
US11171535B2 (en) * 2019-07-12 2021-11-09 Hamilton Sundstrand Corporation Electric motor and housing with integrated heat exchanger channels
US11916451B2 (en) 2020-04-08 2024-02-27 Halliburton Energy Services, Inc. Axial flux submersible electric motor
US11739619B2 (en) * 2021-11-19 2023-08-29 Halliburton Energy Services, Inc. Oil circulation in an electric submersible pump (ESP) electric motor

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2043236A (en) * 1934-06-01 1936-06-09 David J Conant Submergible motor
US2736825A (en) * 1951-06-12 1956-02-28 Perfect Circle Corp Electric motor
US2706260A (en) * 1953-04-20 1955-04-12 Jack & Heintz Inc Liquid cooled dynamo-electric machine
US2862122A (en) * 1955-03-14 1958-11-25 Westinghouse Electric Corp Submersible dynamoelectric machine
CA579613A (en) * 1955-10-04 1959-07-14 G. Potter Marion Submersible motor
US3009072A (en) * 1958-01-28 1961-11-14 Scott L & Electromotors Ltd Fluid cooled motors
US3075103A (en) * 1959-09-30 1963-01-22 Gen Electric Fluid cooled chill ring for canned motors
US3671786A (en) * 1970-07-06 1972-06-20 Borg Warner Motor and seal section utilizing a fluorinated ether as a single, homogenous, blocking cooling and lubricating fluid
US4685867A (en) * 1978-09-22 1987-08-11 Borg-Warner Corporation Submersible motor-pump
EP0067704A3 (en) * 1981-06-17 1983-03-09 MATHER & PLATT LIMITED Electric motors
IT1202561B (it) * 1987-02-17 1989-02-09 Ekochemie Srl Motore elettrico immerso per l'azionamento di pompe e simili
GB8807663D0 (en) * 1988-03-31 1988-05-05 Aisin Seiki Dynamoelectric machines
US4918343A (en) * 1988-10-13 1990-04-17 Kohler Co. Brushless alternator
US5363002A (en) * 1993-07-28 1994-11-08 Sundstrand Corporation Dynamoelectric machine having fluid cooling of back iron and end turns
US5828149A (en) * 1996-07-18 1998-10-27 Baker Hughes Incorported Lubricant inducer pump for electrical motor
US6794788B1 (en) * 2000-05-26 2004-09-21 Schlumberger Technology Corporation Modular motor and housing
JP2003324871A (ja) * 2002-04-26 2003-11-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電気機器
US7009317B2 (en) * 2004-01-14 2006-03-07 Caterpillar Inc. Cooling system for an electric motor
JP2008178225A (ja) * 2007-01-18 2008-07-31 Toyota Motor Corp 回転電機
JP4757238B2 (ja) * 2007-07-13 2011-08-24 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 回転電機の冷却構造及び冷却方法
US8435015B2 (en) * 2008-12-16 2013-05-07 Baker Hughes Incorporated Heat transfer through the electrical submersible pump

Also Published As

Publication number Publication date
CA2755911A1 (en) 2010-10-21
US20100244595A1 (en) 2010-09-30
AR076185A1 (es) 2011-05-26
GB201117691D0 (en) 2011-11-23
WO2010120538A3 (en) 2011-01-13
GB2482256A (en) 2012-01-25
DE112010001474T5 (de) 2012-07-05
WO2010120538A2 (en) 2010-10-21
BRPI1012663A2 (pt) 2016-04-05
GB2482256B (en) 2012-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO20111379A1 (no) Forbedret varmeoverforing gjennom nedsenkbar elektrisk pumpemotor
CA2832959C (en) Esp thrust module with enhanced lubrication and temperature dissipation
US7299873B2 (en) Method for pumping fluids
CN107002688B (zh) 用于人工提升中的电动机的优化冷却
US20020153141A1 (en) Method for pumping fluids
US8932034B2 (en) Well pump with seal section having a labyrinth flow path in a metal bellows
US8435015B2 (en) Heat transfer through the electrical submersible pump
US9109609B2 (en) Submersible pump motor cooling through external oil circulation
US20080078560A1 (en) Motor seal
US8708675B2 (en) Systems and methods of using subsea frames as a heat exchanger in subsea boosting systems
US20200340349A1 (en) Horizontal Gas and Liquid Bypass Separator
RU2553586C2 (ru) Компрессор
US20090053075A1 (en) Enhanced cooling for downhole motors
BR112013031974B1 (pt) método e sistema de arrefecimento de um motor de um conjunto de bomba submersível elétrica
JP2019148385A (ja) 地中熱交換器及び該地中熱交換器の使用方法
US9850897B2 (en) Progressing cavity stator with gas breakout port
CA3197908A1 (en) Electric submersible pump assemblies
US11976537B2 (en) Downhole wellbore systems for generating electricity
RU68078U1 (ru) Устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя
NO20101569A1 (no) Ringmotorpumpe
NO332956B1 (no) Modulbasert pumpe
NO20100871A1 (no) Magnetpumpe
NO20100872A1 (no) Stempelpumpe

Legal Events

Date Code Title Description
FC2A Withdrawal, rejection or dismissal of laid open patent application