NO20130119A1

NO20130119A1 - Bronntetning og fremgangsmate for smoring av et bronnverktoy

Info

Publication number: NO20130119A1
Application number: NO20130119A
Authority: NO
Inventors: Hendrik John
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2013-02-20
Also published as: GB201301278D0; BR112013002004A2; CA2806109A1; WO2012015927A3; WO2012015927A2; DE112011102497T5; GB2496541A; US20120024632A1

Abstract

En brønntetning omfatter et legeme konfigurert til dynamisk å tette til en del av et brønnverktøy, og et smøremiddel som er mikroinnkapslet i et flertall av skall for å danne et flertall av mikropartikler dispergert i legemet.

Description

Kryssreferanse til beslektede søknader

[0001] Denne søknaden krever prioritet til både US provisorisk patentsøknad nr. 61/367, 976 innlevert 27. juli 2010 og US provisorisk patentsøknad 61/371, 281 innlevert 06.08.2010, som er innlemmet heri ved referanse i sin helhet.

BAKGRUNN

[0002] Elastomere deler slik som for eksempel brønntetninger som brukes til dynamisk å forsegle til andre komponenter som er anbrakt i et borehull i en jordformasjon har ofte holdbarhetsproblemer. Disse holdbarhetsproblemene skyldes ofte slitasje som følge av friksjonskontakt mellom deler. De som praktiserer i nedihulls industri vil ønske velkommen utstyr og metoder for å øke levetiden for brønntetninger.

KORT BESKRIVELSE

[0003] Det beskrives her en brønntetning. Tetningen omfatter et legeme konfigurert for dynamisk å tette til en del av et brønnverktøy og et smøremiddel mikroinnkapslet i et flertall av skall for å danne et flertall av mikropartikler dispergert i legemet.

[0004] Ytterligere beskrevet her er en fremgangsmåte for å smøre et brønn-verktøy. Fremgangsmåten omfatter, mikroinnkapsling av smøremiddel i et flertall av skall, distribuere flertallet av skall som mikroinnkapsler smøremiddel i minst én av en første komponent og en andre komponent som dynamisk tetter til hverandre, sprekke minst noen av flertallet av skall som mikroinnkapsler smøre-middel, og frigjøre smøremiddelet.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0005] Følgende beskrivelser skal ikke på noen måte betraktes begrensende. Med henvisning til de medfølgende tegninger, er like elementer nummerert likt:

[0006] FIG. 1 viser et seksjonert riss av en del av en nedihulls slammotor med en brønntetning som beskrevet her anvendt i slammotoren som en stator med to deler;

[0007] FIG. 2 avbilder et seksjonert riss av en del av nedihulls slammotor i fig. 1 som viser brønntetningen beskrevet heri i forhold til en rotor;

[0008] FIG. 3 viser et seksjonert riss av en slammotor med en alternativ brønntetning som beskrevet her har et enkelt legeme, og

[0009] FIG. 4 viser et seksjonert riss av en alternativ utførelse av en tetning som er beskrevet her.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0010] En detaljert beskrivelse av én eller flere utførelsesformer av den beskrevne anordning og fremgangsmåte er presentert heri ved hjelp av eksemplifisering og ikke begrensning med henvisning til figurene.

[0011] Med henvisning til figur 1 er en utførelsesform av en brønntetning som beskrevet her generelt illustrert ved 10 som en stator av en motor, for eksempel en slammotor. Alternativt kunne statoren også anvendes i en pumpe, og likevel fortsatt være innenfor rammen beskrevet heri. I denne utførelsesform omfatter statoren 10 et flertall av deler med en første del 14A illustrert som et første lag 14A og en andre del 14B illustrert som et andre lag, selv om alternative utførelses-former kan ha flere lag eller så få som ett lag. Statoren 10 er fast festet til et hus 16 og tillater en rotor 18 koblet derved å rotere i forhold til denne som reaksjon på fluid som strømmer mellom statoren 10 og rotoren 18. Siden et antall fliker 22 (5 på figuren) av statoren 10 avviker fra antall fliker 26 (4 i figur) av rotoren 18, medfører rotasjon av rotoren 18 i at én av flikene 22 beveges sekvensielt i forhold til en av flikene 26 deretter til en annen og til en annen, og så videre. Denne bevegelsen definerer relativ bevegelse mellom statoren 10 og rotoren 18.

[0012] Denne relative bevegelse fører til at enkelte punkter langs det første laget 14A av statoren 10 gjentatte ganger tar og bryter kontakt med rotoren 18, mens på andre punkter glir det første laget 14A tangentielt i forhold til rotoren 18. Dynamisk tetning mellom det første laget 14A og rotoren 18 ved berørings- og glidings-punkter er ønskelig for forbedret drift av motoren. Den gjentatte kontakt og glidning, forårsaker imidlertid slitasje av komponentene. Det første laget 14A, som beskrevet her, er hovedsakelig laget av en elastomer, mens rotoren 18 er laget av metall. Forskjellen i hardheter til disse materialer forårsaker vanligvis at det første laget 14A slites fortere enn rotoren 18. Smøring mellom en overflate 28 av det første laget 14A og en overflate 29 av rotoren 18 kan øke den nyttige levetid av det første laget 14A, imidlertid har fluid som strømmer mellom det første laget 14A og rotoren 18 en tendens til å fjerne smøring fra overflatene 28, og 29.

[0013] Med henvisning til figur 2, er et flertall av det første lag 14A laget av en elastomer 30.1 en utførelsesform er minst ett smøremiddel 34 innbakt i elastomeren 30; små mengder som er mikroinnkapslet i skall 38. Et mangfold av mikrokapsler 42, fylt med smøremiddelet 34, er spredt over et volum av det første laget 14A. I denne utførelsesform blir dispersjonen oppnådd ved å blande mikrokapslene 42 med den elastomere forbindelsen før støping av det første laget 14A. I alternative utførelsesformer kan smøremiddelet 34 bli introdusert som belagte mikro- eller nanopartikler av karbonholdige nanopartikler, for eksempel, ved at belegget definerer skallet 38.1 en slik utførelsesform kan nanopartiklene inkludere, karbon nanorør (CNT), enkeltveggede karbon nanorør (SWCNT), dobbeltveggede karbon nanorør (DWCNT), og ikke-nanorør konfigurasjoner så som for eksempel grafener, fullerener og diamanter. Smøremidlet kan også være molybdendisulfid, heksagonalt bornitrid, polytetrafluoretylen (PTFE), eller grafitt. Uavhengig om smøremiddelet 34 er fast eller flytende, slik som et flytende smøremiddel som olje, blir skallet 38 konstruert for tilstrekkelig å isolere smøremiddelet 34 fra elastomeren 30 under fremstillingen for å minske nedbrytning av materialegen-skapene, slik som for eksempel styrke og termisk ledningsevne i det første laget 14A. Skallet 38 sprekker til slutt når det utsettes for belastninger som genereres når overflatene 28, 29 kommer i kontakt og/eller glir i forhold til hverandre. Ved oppsprekking av skallet 38 frigjøres smøremiddelet 34 fra mikrokapslene 42 og er i stand til å danne en smørende film 46 på den ene eller begge av overflatene 28 og 29. Ettersom den smørende filmen 46 vaskes bort, slites overflaten 28, og nye mikrokapsler 42 utsettes for belastninger som sprekker skallene 38 og dermed frigjøres ytterligere mengder av smøremiddelet 34 og dermed bremses slitasjehastigheten av det første laget 14A.

[0014] Under henvisning til fig. 3 illustreres en alternativ utførelsesform av en brønntetning som beskrevet heri ved 60. Brønntetningen 60 avviker fra brønn-tetningen 10 primært ved at tetningen 60 er et enkeltlegeme 64, mens tetningen 10 er fremstilt av det første laget 14A og det andre laget 14B. Som sådan, har tetningen 60 mikrokapslene 42 av smøremiddelet 34 dispergert i hele elastomeren 30 til hele tetningen 60. Hver av disse to utførelsesformer kan ha fordeler fremfor den andre. For eksempel kan tetningen 60 være mindre kostbar å fremstille, siden den ikke krever montering av to forskjellige deler. Alternativt kan tetningen 10 ha fordeler i holdbarhet siden det andre laget 14B kan være laget av et materiale med mer robuste mekaniske egenskaper og kjemisk fluidmotstand, mens det første laget 14A er laget av materiale, som beskrevet ovenfor, som har bedre friksjon- og slitasjeegenskaper på grunn av smøremiddelet 34 som er dispergert deri.

[0015] Under henvisning til fig. 4 er et tverrsnitt av en utførelsesform av en slammotor som er beskrevet her illustrert ved 110. Slammotorenl 10 inkluderer en stator 114 med en konturert overflate 118 konfigurert til funksjonelt å kontakte en utfyllende overflate 122 av en rotor 126.1 denne utførelsesform har rotoren 126 to deler, et ytre lag 126A og et indre lag 126B, der minst det ytre laget 126 A som omfatter et flertall av mikrokapslene 42. Alternative utførelsesformer kan ha hele rotoren 126A og 126b fylt med mikrokapslene 42 i stedet for bare det ytre laget 126A og strukturen kan være en enkelt del i motsetning til å være den todelte konfigurasjon som er illustrert her. I tillegg kan statoren 114 også være en enkelt-stykket struktur eller en todelt struktur med det indre laget 114A og det ytre laget 114B som er illustrert i denne utførelsesform. Materialet til statoren 114 kan varieres med en utførelsesform som er stål med et slitasjebestandig belegg på overflaten 118.1 utførelsesformer hvori statoren 114 er metall reverseres del-materialkonfigurasjonen hovedsakelig til den utførelsesformen som er illustrert i figurer 1 og 3.

[0016] Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet med henvisning til en eksempelvis utførelsesform eller utførelsesformer, vil det forstås av fagfolk på området at forskjellige forandringer kan gjøres og ekvivalenter kan erstattes for elementer derav uten å avvike fra rammen av oppfinnelsen. I tillegg kan mange modifikasjoner gjøres for å tilpasse en bestemt situasjon eller materiale til læren ifølge oppfinnelsen uten å avvike fra det essensielle omfang. Derfor er det ment at oppfinnelsen ikke er begrenset til den spesielle utførelsesform beskrevet som den beste utførelse som anses for utførelse av denne oppfinnelsen, men at oppfinnelsen vil omfatte alle utførelser som faller innenfor rammen av patent-kravene. Også, i tegningene og beskrivelsen, er det blitt beskrevet eksempelvise utførelsesformer av oppfinnelsen, og selv om spesifikke betingelser kan ha blitt anvendt, er de med mindre annet er angitt benyttet i en generisk og beskrivende forstand og ikke for formål med begrensning, omfanget av oppfinnelsen derfor ikke begrenset slik. Dessuten angir bruken av begrepene første, andre, etc. ikke noen rekkefølge eller betydning, men heller er uttrykkene første, andre, etc. brukt til å skille et element fra et annet. Videre angir ikke bruken av uttrykkene et, en, etc. en begrensning av mengde, men angir heller nærvær av minst ett av det refererte elementet.

Claims

1. Brønntetning omfattende: et legeme konfigurert til dynamisk å tette til en del av et brønnverktøy, og et smøremiddel som er mikroinnkapslet i et flertall av skall for å danne et flertall av mikropartikler dispergert i legemet.

2. Brønntetning ifølge krav 1, hvori brønntetningen er en stator eller en rotor av en pumpe eller en slammotor.

3. Brønntetning ifølge krav 1, hvori brønntetningen er en del av en stator eller en rotor av en pumpe eller en slammotor.

4. Brønntetning ifølge krav 1, hvori brønntetningen er konfigurert for å bli fast festet i et hus.

5. Brønntetning ifølge krav 4, hvori flertallet av skall er konfigurert til å sprekke for derved å frigjøre smøremiddel derfra.

6. Brønntetning ifølge krav 1, hvori smøremidlet er valgt fra gruppen bestående av, karbon nanorør (CNT), enkelt-veggede karbon nanorør (SWCNT), dobbel-veggede karbon nanorør (DWCNT), grafener, fullerener, diamanter, molybdendisulfid , heksagonalt bornitrid, polytetrafluoretylen (PTFE), grafitt, og flytende smøremidler.

7. Brønntetning ifølge krav 1, hvori delen av brønnverktøyet er en rotor eller en stator.

8. Brønntetning ifølge krav 1, hvori legemet omfatter et flertall av deler og bare en av flertallet av delene har flertallet av mikropartikler dispergert deri.

9. Brønntetning ifølge krav 8, hvori flertallet av deler omfatter i det minste to lag.

10. Fremgangsmåte for smøring av et brønnverktøy, omfattende mikroinnkapsling av smøremiddel i et flertall av skall; fordele flertallet av skall som mikroinnkapsler smøremiddel i minst én av en første komponent og en andre komponent som dynamisk tetter til hverandre; sprekke minst noen av flertallet av skall som mikroinnkapsler smøremiddel, og frigjøre smøremiddelet.

11. Fremgangsmåte for smøring av et brønnverktøy ifølge krav 10, videre omfattende å slite på minst én av den første komponent og den andre komponent og sprekke ytterligere skall som mikroinnkapsler smøremiddel.

12. Fremgangsmåte for smøring av et brønnverktøy ifølge krav 10, videre omfattende smøring av en overflate til minst én av den første komponenten og den andre komponenten ved frigjøringen av smøremidlet.

13. Fremgangsmåte for smøring av et brønnverktøy ifølge krav 10, hvori mikroinnkapslingen omfatter belegg.