WO2014131563A1 - Bohrloch-fördervorrichtung - Google Patents

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WO2014131563A1
WO2014131563A1 PCT/EP2014/051671 EP2014051671W WO2014131563A1 WO 2014131563 A1 WO2014131563 A1 WO 2014131563A1 EP 2014051671 W EP2014051671 W EP 2014051671W WO 2014131563 A1 WO2014131563 A1 WO 2014131563A1
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chamber
self
supply device
unit
sufficient supply
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PCT/EP2014/051671
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French (fr)
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Bernhard Jenisch
Jürgen Binder
Andreas PEHL
Dieter Pfeil
Michael Rieger
Eric Vanhie
Lance WADLEY
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Eagleburgmann Germany Gmbh & Co.Kg
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    • E21B43/121—Lifting well fluids
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Definitions

  • the present invention relates to a downhole conveyor for conveying media from a wellbore.
  • Borehole conveyors are known in the prior art in various configurations. Such conveyors are used in wells and used in particular for the production of oil. The well conveyors are thereby lowered down to near the bottom of the well into the wellbore and pump the medium to be pumped via a guided through the well pipe to the surface.
  • the pump used in this case is usually driven by means of an electric drive. This results in the problem of sealing a shaft which connects the electric drive with the pump. Since the well-carrier is usually arranged very deep, a seal must be ensured over a long period, as an exchange of a Seal with very high cost and in particular also conveyor failure is connected. Therefore, in the prior art, a variety of glands connected in series have been used to make a seal on the shaft.
  • the borehole conveyor according to the invention for conveying media from a borehole with the features of claim 1 has the advantage that a very long, multi-year life of a mechanical seal unit can be ensured, so that without hesitation use in a deep hole is possible.
  • the wellbore conveyor according to the invention further has a very compact construction and there are only minimal connection lines between the wellbore conveyor and the earth's surface necessary.
  • a mechanical seal unit according to the invention is proposed with a mechanical seal, which performs the sealing on a shaft connecting a drive and a pump unit shaft.
  • the drive is preferably an electric drive.
  • a self-sufficient supply device which supplies the mechanical seal with a blocking medium for blocking and / or lubricating a sealing gap between a rotating and a stationary sliding ring of the mechanical seal.
  • the self-sufficient supply device is integrated together with the pump, the mechanical seal unit, the shaft and the drive in a compact conveyor unit, wherein the conveyor unit is completely retractable in the borehole.
  • the borehole conveying device according to the invention has as connection to the earth surface only a pumping line, via which the medium to be pumped is pumped to the earth's surface, and when using an electric drive, a power line, which supplies the electric drive with electrical energy.
  • the present invention enables the use of a mechanical seal assembly in a deep borehole, which can autonomously ensure multi-year operation.
  • the supply device of the well conveyor is arranged at one end of the compact conveyor unit. In this way, in particular a small distance between the drive and the pump and thus also a short wavelength of the shaft connecting the pump and the drive can be ensured.
  • the supply device is arranged at a free end of the conveyor unit. The free end is preferably the end of the conveyor unit, which is located deepest in the borehole.
  • the drive is arranged in the axial direction of the delivery unit between the supply device and the mechanical seal unit.
  • the self-sufficient supply unit preferably comprises a first chamber for receiving the blocking medium, a second chamber which is filled with medium and a bellows which separates the first chamber from the second chamber in a media-tight manner.
  • the second chamber is connected to an outer side of the well-conveying device, so that in the second chamber, a pressure prevails, which corresponds to the pressure of the medium to be pumped in the borehole (ambient pressure).
  • the second chamber is preferably filled with the medium to be delivered.
  • the wide chamber with a viscous medium which is viscous than the medium to be delivered, z.
  • the self-sufficient supply unit comprises a piston element, which is arranged on the bellows such that the bellows and the piston element form a cup-shaped unit.
  • the first chamber is arranged inside the cup-shaped unit.
  • the second chamber is provided between the outside of the pot-shaped unit and a housing of the supply unit.
  • the housing preferably has an opening, via which a connection with the outside of the borehole conveying device is provided, so that a pressure in the second chamber corresponds to an external pressure in the borehole and the medium containing borehole is contained in the second chamber.
  • the use of the piston element in the self-contained supply device makes it possible to set a defined pressure in the first chamber containing the barrier medium, which is always above the pressure in the second chamber, ie the borehole pressure. As a result, a permanent loading of the mechanical seal is achieved with a higher pressure than the borehole pressure, so that a secure seal is achieved.
  • the self-sufficient supply unit furthermore preferably comprises a biasing element which permanently biases the blocking medium in the first chamber.
  • the biasing element is preferably a spring, in particular a Coil spring.
  • the biasing member is particularly preferably applied to the piston, so that damage to the bellows can be reliably prevented.
  • the drive is an electric drive
  • a connecting line between the supply device and the mechanical seal unit extends through the electric drive.
  • the connecting line could also be guided around as a bypass to the electric drive.
  • the self-sufficient supply device further comprises a third chamber, wherein the third chamber is completely closed media-tight.
  • the third chamber is preferably filled with an incompressible medium and more preferably filled with oil. More preferably, a pressure in the third chamber is equal to or greater than a pressure in the first and / or second chamber.
  • the third chamber is preferably arranged on the outside of the bellows of the self-sufficient supply device, whereby the bellows is stabilized.
  • the well-conveying device further comprises a separator for separating gaseous components from the medium to be conveyed.
  • the separator is also integrated into the compact delivery unit.
  • the separator is arranged immediately in front of the pump.
  • the borehole conveyor device according to the invention is preferably used for oil extraction.
  • the borehole conveyor according to the invention can be used in particular at very great depths and can have a life of five years and more. An even longer life can be ensured if the sliding surfaces of the seal rings are preferably coated with diamond.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a well-conveying device according to a first embodiment of the invention
  • Fig. 2 is a schematic, partially sectioned view of a self-sufficient
  • Fig. 3 is a schematic, partially sectioned view of a well conveyor with a self-sufficient supply device according to a second embodiment of the invention.
  • the borehole conveyor 1 is arranged in a borehole 8 in order to convey a medium 9 which is located in the borehole 8.
  • the well-conveying device 1 comprises an electric drive 2, which drives a pump 3 via a shaft 4.
  • An engine compartment, in which a motor M of the electric drive is arranged, is sealed to the shaft 4 by means of a mechanical seal unit 5.
  • the well-conveying device 1 comprises a self-sufficient supply device 6, which supplies a mechanical seal 50 of the mechanical seal unit 5 with a barrier medium.
  • the mechanical seal comprises a rotating slide ring 51 and a stationary slide ring 52, wherein a sealing gap 53 is formed between the two slide rings.
  • the self-sufficient supply device 6 is connected via a connecting line 12 with the mechanical seal 50 in order to supply the barrier fluid to the mechanical seal 50.
  • the connecting line 12 in this case leads through the electric drive 2 (see Fig. 1).
  • the downhole conveyor 1 further includes a separator 10 disposed in front of the pump 3 and integrated with the downhole conveyor. Furthermore, the separator 10 has a plurality of inflow openings 11, via which the medium 9 to be conveyed passes into the separator 10, so that optionally gaseous constituents containing 9 can be separated in the medium 9 to be conveyed. The removed from gaseous components medium 9 is then conveyed by the pump 3 in a delivery line 7, which leads to the earth's surface.
  • the self-sufficient supply device 6, the electric drive 2, the pump 3, the shaft 4 and the mechanical seal unit 5 form a compact conveyor unit, which is completely submerged in the borehole.
  • the components of the compact conveyor unit are arranged in series in the axial direction X-X.
  • Fig. 2 shows in detail the self-sufficient supply device 6.
  • the self-sufficient supply device 6 is arranged at a free end of the borehole conveyor device 1.
  • the supply device 6, the pump 3, the electric drive 2, the shaft 4 and the mechanical seal unit 5 thereby form a compact delivery unit, which is completely retractable in the wellbore 8.
  • the self-sufficient supply device 6 comprises a first chamber 61, a second chamber 62 and a bellows 67. Furthermore, the self-sufficient supply device 6 comprises a piston 64 and a biasing element 65, which in this embodiment is a spring. In a housing 60 of the supply device 6, a connection opening 66 is further provided, so that a connection between the second chamber 62 and the borehole, in which the medium to be conveyed 9 is made. Thus, the same pressure prevails in the second chamber 62 as in the borehole 8.
  • the bellows 67 separates the first chamber 61 from the second chamber 62 media-tight.
  • the piston 64 is arranged at an open end of the bellows 67, so that the bellows 67 together with the piston 64 forms a pot-shaped unit, which is arranged on an inner side of the housing 60 of the self-sufficient supply device 6.
  • the first chamber 61 is connected to the connecting line 12, which leads to the mechanical seal 50.
  • the biasing member 65 is supported at one end on an inner side of the housing 60 and at another end on the piston 64. As a result, the biasing member 65 exerts a biasing force F on the piston 64.
  • a first pressure P1 in the first chamber 61 is permanently greater than a second pressure P2 in the second chamber 62.
  • an overpressure on the mechanical seal 50 is ensured, so that it is not possible that the medium from the outside through the sealing gap 53rd the mechanical seal 50 passes.
  • a maximum life of the mechanical seal 50 can be obtained by using the barrier medium from the first chamber 61.
  • the first chamber 61 is designed such that the barrier medium contained therein is sufficient for a service life of several years. Thus, a leakage through the sealing gap 53 to the outside (arrow L) over several years can be compensated.
  • Fig. 3 shows a borehole conveyor 1 according to a second embodiment of the invention, wherein identical or functionally identical parts are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment.
  • the self-sufficient supply device 6 of the second exemplary embodiment additionally comprises, in addition to the first chamber 61 and the second chamber 62, a third chamber 63.
  • the third chamber 63 is completely media-tight.
  • the third chamber 63 is formed both on the outside of the first chamber 61 and the outside of the second chamber 62.
  • a first bellows 67 on a first side of the piston 64 and a second bellows 68 on a second side of the piston 64 opposite the first side are arranged to form the first and second chambers.
  • the third chamber 63 is filled with a medium, preferably oil, and a third pressure P3 in the third chamber 63 is greater than a first pressure P1 in the first chamber 61 and greater than a second pressure P2 in the second chamber 62.
  • Um To ensure a mobility of the piston 64, the piston has a plurality of through holes 64a. Further, a biasing member 65 is provided to hold the barrier medium in the first chamber 61 under pressure.
  • the second bellows 68 could be formed as a biasing element. By this construction, it can be achieved that both the first bellows 67 and the second bellows 68 are supported by the medium contained in the third chamber 63. Furthermore, an additional damping possibility of the bellows 67, 68 is achieved by the medium contained in the third chamber 63. Thus, in particular, pressure fluctuations within the borehole do not lead to damage to the self-sufficient supply device 6.
  • the borehole conveyor device 1 thus has an integrated, self-sufficient supply device 6, so that a mechanical seal 50 can be operated without damage for several years.
  • the self-sufficient supply device 6 ensures that no medium to be conveyed or the like can get into an engine compartment of the electric drive 2, which is usually filled with a dielectric.
  • the electric drive can also have a runtime of several years.
  • the borehole conveying device 1 can remain in the borehole 8 for several years and fulfill conveying tasks.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bohrloch-Fördervorrichtung zur Förderung eines Mediums (9) aus einem Bohrloch (8), umfassend einen Antrieb (2); eine Pumpe (3); eine Welle (4), welche den Antrieb (2) mit der Pumpe (3) verbindet; eine Gleitringdichtungseinheit (5), umfassend eine Gleitringdichtung (50) mit einem rotierenden Gleitring (51) und einem stationären Gleitring (52), wobei die Gleitringdichtung (50) an der Welle (4) abdichtet; und eine autarke Versorgungseinrichtung (6), welche die Gleitringdichtung (50) mit einem Sperrmedium versorgt; wobei die autarke Versorgungseinrichtung (6), der Antrieb (2), die Pumpe (3), die Welle (4) und die Gleitringdichtungseinheit (5) eine kompakte Fördereinheit bilden, welche vollständig im Bohrloch versenkbar ist.

Description

Bohrloch-Fördervorrichtung
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bohrloch-Fördervorrichtung zur Förderung von Medien aus einem Bohrloch.
Bohrloch-Fördervorrichtungen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Derartige Fördervorrichtungen werden in Bohrlöchern verwendet und insbesondere zur Förderung von Öl eingesetzt. Die Bohrloch- Fördervorrichtungen werden hierbei bis nahe dem Grund des Bohrlochs in das Bohrloch hinabgelassen und pumpen das zu fördernde Medium über eine durch das Bohrloch geführte Leitung zur Oberfläche. Die hierbei verwendete Pumpe wird üblicherweise mittels eines elektrischen Antriebs angetrieben. Hierbei ergibt sich die Problematik einer Abdichtung einer Welle, welche den elektrischen Antrieb mit der Pumpe verbindet. Da die Bohrloch-Fördervorrichtung üblicherweise sehr tief angeordnet ist, muss eine Abdichtung über einen langen Zeitraum gewährleistet sein, da ein Austausch einer Dichtung mit sehr hohem Aufwand und insbesondere auch Förderausfall verbunden ist. Daher werden im Stand der Technik bisher eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Stopfbuchsen verwendet, um eine Abdichtung an der Welle auszuführen. Sollte eine der Stopfbuchsen hierbei ausfallen, übernimmt die nachfolgende Stopfbuchse die Abdichtung. So kommen bis zu sieben Stopfbuchsen in Reihe zur Abwendung. Dieses System hat sich grundsätzlich bewährt, allerdings führt die Verwendung einer Vielzahl von nacheinander geschalteten Stopfbuchsen zu einer relativ großen Baulänge und insbesondere ist auch eine relativ lange Welle zur Verbindung des elektrischen Antriebs mit der Pumpe notwendig.
Aus der US 201 1/0194949 A1 ist eine alternative Lösung unter Verwendung einer Gleitringdichtung als Dichteinheit bekannt. Mittels eines Federelements und eines Faltenbalgs wird hierbei ein rotierender Gleitring gegen einen Sitzring gepresst. Ferner ist eine in Axialrichtung der Welle nachstellbare Hülse vorgesehen, um immer eine Anpressung zwischen den Dichtpartnern zu erhalten. Aufgrund dieser Nachstellbarkeit unterliegt diese Gleitringdichtung einem hohen Verschleiß, so dass die von den Betreibern gewünschte langjährige Standzeit von bis zu fünf Jahren nicht erreichbar ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bohrloch-Fördervorrichtung bereitzustellen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine sichere Abdichtung einer Welle in einem Bohrloch ermöglicht, wobei eine sehr lange, mehrjährige Lebensdauer sicherzustellen ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Bohrloch-Fördervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Bohrloch-Fördervorrichtung zur Förderung von Medien aus einem Bohrloch mit den Merkmalen des Anspruches 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine sehr lange, mehrjährige Lebensdauer einer Gleitringdichtungseinheit sichergestellt werden kann, so dass ohne Bedenken ein Einsatz in einem tiefen Bohrloch möglich ist. Hierbei weist die erfindungsgemäße Bohrloch-Fördervorrichtung ferner einen sehr kompakten Aufbau auf und es sind nur minimale Verbindungsleitungen zwischen der Bohrloch-Fördervorrichtung und der Erdoberfläche notwendig. Hierzu wird erfindungsgemäß eine Gleitringdichtungseinheit mit einer Gleitringdichtung vorgeschlagen, welche die Abdichtung an einer einen Antrieb und eine Pumpeneinheit verbindenden Welle vornimmt. Der Antrieb ist vorzugsweise ein elektrischer Antrieb. Erfindungsgemäß ist hierbei eine autarke Versorgungseinrichtung vorgesehen, welche die Gleitringdichtung mit einem Sperrmedium zum Sperren und/oder Schmieren eines Dichtspalts zwischen einem rotierenden und einem stationären Gleitring der Gleitringdichtung versorgt. Die autarke Versorgungseinrichtung ist dabei zusammen mit der Pumpe, der Gleitringdichtungseinheit, der Welle und dem Antrieb in eine kompakte Fördereinheit integriert, wobei die Fördereinheit vollständig im Bohrloch versenkbar ist. Somit sind keine Versorgungsleitungen zur Versorgung der autarken Vorsorgeeinrichtung bzw. der Gleitringdichtung von der Erdoberfläche notwendig. Damit weist die erfindungsgemäße Bohrloch-Fördervorrichtung als Verbindung zur Erdoberfläche lediglich eine Pumpleitung auf, über welche das zu fördernde Medium zur Erdoberfläche gepumpt wird, sowie bei Verwendung eines elektrischen Antriebs eine Stromleitung auf, welche den elektrischen Antrieb mit elektrischer Energie versorgt. Durch die in die Bohrloch-Fördervorrichtung integrierte autarke Versorgungseinrichtung kann somit eine Fluidversorgung der Gleitringdichtung ermöglicht werden und insbesondere ein Sperrmedium für die Gleitringdichtung bereitgestellt werden, so dass im Betrieb ständig ein Dichtspalt zwischen dem rotierenden und dem stationäre Gleitring aufrechterhalten werden kann, welcher mittels des Sperrmediums abgedichtet wird. Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung zum ersten Mal die Verwendung einer Gleitringdichtungsanordnung in einem tiefen Bohrloch, welche autark einen mehrjährigen Betrieb sicherstellen kann. Vorzugsweise ist die Versorgungseinrichtung der Bohrloch-Fördervorrichtung an einem Ende der kompakten Fördereinheit angeordnet. Hierdurch kann insbesondere ein kleiner Abstand zwischen dem Antrieb und der Pumpe und somit auch eine kurze Wellenlänge der die Pumpe und den Antrieb verbindenden Welle sichergestellt werden. Vorzugsweise ist die Versorgungseinrichtung dabei an einem freien Ende der Fördereinheit angeordnet. Das freie Ende ist dabei vorzugsweise das Ende der Fördereinheit, welches am tiefsten im Bohrloch angeordnet ist.
Weiter bevorzugt ist der Antrieb in Axialrichtung der Fördereinheit zwischen der Versorgungseinrichtung und der Gleitringdichtungseinheit angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht eine Positionierung der Pumpe über dem Antrieb, so dass insbesondere ein Förderweg des zu fördernden Mediums durch die Bohrloch- Fördervorrichtung in eine Förderleitung sehr kurz sein kann. Vorzugsweise umfasst die autarke Versorgungseinheit eine erste Kammer zur Aufnahme des Sperrmediums, eine zweite Kammer, welche mit Medium gefüllt ist und einen Faltenbalg, welcher die erste Kammer von der zweiten Kammer mediendicht trennt. Die zweite Kammer ist dabei mit einer Außenseite der Bohrloch- Fördervorrichtung verbunden, so dass in der zweiten Kammer ein Druck herrscht, welcher dem Druck des zu fördernden Mediums im Bohrloch entspricht (Umgebungsdruck). Die zweite Kammer ist vorzugsweise mit dem zu fördernden Medium gefüllt. Alternativ ist die weite Kammer mit einem zähflüssigen Medium, welches zähflüssiger als das zu fördernde Medium ist, z. B. Fett, gefüllt. Besonders bevorzugt umfasst die autarke Versorgungseinheit ein Kolbenelement, welches am Faltenbalg derart angeordnet ist, dass der Faltenbalg und das Kolbenelement eine topfförmige Einheit bilden. Die erste Kammer ist dabei im Inneren der topfförmigen Einheit angeordnet. Die zweite Kammer ist zwischen der Außenseite der topfförmigen Einheit und einem Gehäuse der Versorgungseinheit vorgesehen. Das Gehäuse weist dabei vorzugsweise eine Öffnung auf, über welche eine Verbindung mit der Außenseite der Bohrloch-Fördervorrichtung bereitgestellt wird, so dass ein Druck in der zweiten Kammer einem äußeren Druck im Bohrloch entspricht und das im Bohrloch enthaltende Medium in der zweiten Kammer enthalten ist. Die Verwendung des Kolbenelements in der autarken Versorgungseinrichtung macht es möglich, dass ein definierter Druck in der das Sperrmedium enthaltenden ersten Kammer eingestellt werden kann, welcher immer über dem Druck in der zweiten Kammer, d.h., dem Bohrlochdruck, liegt. Hierdurch wird eine permanente Beaufschlagung der Gleitringdichtung mit einem höheren Druck als dem Bohrlochdruck erreicht, so dass eine sichere Abdichtung erreicht wird.
Um in der ersten Kammer immer sicher einen höheren Druck als in der zweiten Kammer zu haben, umfasst die autarke Versorgungseinheit femer noch bevorzugt ein Vorspannelement, welches das Sperrmedium in der ersten Kammer dauerhaft vorspannt. Das Vorspannelement ist vorzugsweise eine Feder, insbesondere eine Spiralfeder. Das Vorspannelement greift besonders bevorzugt am Kolben an, so dass eine Beschädigung des Faltenbalgs sicher verhindert werden kann.
Vorzugsweise ist der Antrieb ein elektrischer Antrieb,
Für einen besonders kompakten Aufbau verläuft eine Verbindungsleitung zwischen der Versorgungseinrichtung und der Gleitringdichtungseinheit durch den elektrischen Antrieb. Alternativ könnte die Verbindungsleitung auch als Bypass um den elektrischen Antrieb herumgeführt werden.
Vorzugsweise umfasst die autarke Versorgungseinrichtung ferner eine dritte Kammer, wobei die dritte Kammer vollständig mediendicht abgeschlossen ist. Die dritte Kammer ist vorzugsweise mit einem inkompressiblen Medium gefüllt und besonders bevorzugt mit Öl gefüllt. Weiter bevorzugt ist ein Druck in der dritten Kammer gleich oder größer als ein Druck in der ersten und/oder zweiten Kammer. Die dritte Kammer ist vorzugsweise an der Außenseite des Faltenbalgs der autarken Versorgungseinrichtung angeordnet, wodurch der Faltenbalg stabilisiert wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Bohrloch-Fördervorrichtung ferner einen Separator zum Separieren von gasförmigen Bestandteilen aus dem zu fördernden Medium. Der Separator ist dabei ebenfalls in die kompakte Fördereinheit integriert. Vorzugsweise ist der Separator unmittelbar vor der Pumpe angeordnet. Die erfindungsgemäße Bohrloch-Fördervorrichtung wird vorzugsweise zur Ölförderung verwendet. Die erfindungsgemäße Bohrloch-Fördervorrichtung kann dabei insbesondere auch in sehr großen Tiefen eingesetzt werden und kann eine Lebensdauer von fünf Jahren und mehr aufweisen. Eine noch größere Lebensdauer kann sichergestellt werden, wenn die Gleitflächen der Gleitringe vorzugsweise mit Diamant beschichtet sind.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Bohrloch-Fördervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 2 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer autarken
Versorgungseinrichtung und einer Gleitringdichtungseinheit der Vorrichtung von Fig. , und
Fig. 3 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer Bohrloch- Fördervorrichtung mit einer autarken Versorgungseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 eine Bohrloch- Fördervorrichtung 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Die Bohrloch-Fördervorrichtung 1 ist in einem Bohrloch 8 angeordnet, um ein Medium 9, welches sich im Bohrloch 8 befindet, zu fördern. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst die Bohrloch-Fördervorrichtung 1 einen elektrischen Antrieb 2, welcher über eine Welle 4 eine Pumpe 3 antreibt. Ein Motorraum, in welchem ein Motor M des elektrischen Antriebs angeordnet ist, ist mittels einer Gleitringdichtungseinheit 5 an der Welle 4 abgedichtet. Ferner umfasst die Bohrloch-Fördervorrichtung 1 eine autarke Versorgungseinrichtung 6, welche eine Gleitringdichtung 50 der Gleitringdichtungseinheit 5 mit einem Sperrmedium versorgt.
Die Gleitringdichtung umfasst einen rotierenden Gleitring 51 und einen stationären Gleitring 52, wobei zwischen den beiden Gleitringen ein Dichtspalt 53 ausgebildet ist. Die autarke Versorgungseinrichtung 6 ist dabei über eine Verbindungsleitung 12 mit der Gleitringdichtung 50 verbunden, um das Sperrfluid zur Gleitringdichtung 50 zuzuführen. Die Verbindungsleitung 12 führt hierbei durch den elektrischen Antrieb 2 (vgl. Fig. 1 ).
Die Bohrloch-Fördervorrichtung 1 umfasst ferner einen Separator 10, welcher vor der Pumpe 3 angeordnet ist und in die Bohrloch-Fördervorrichtung integriert ist. Ferner weist der Separator 10 mehrere Einströmöffnungen 1 1 auf, über welche das zu fördernde Medium 9 in den Separator 10 gelangt, so dass gegebenenfalls im zu fördernden Medium 9 enthaltende gasförmige Bestandteile abgetrennt werden können. Das von gasförmigen Bestandteilen entfernte Medium 9 wird dann mittels der Pumpe 3 in eine Förderleitung 7 gefördert, welche zur Erdoberfläche führt.
Die autarke Versorgungseinrichtung 6, der elektrische Antrieb 2, die Pumpe 3, die Welle 4 und die Gleitringdichtungseinheit 5 bilden eine kompakte Fördereinheit, welche vollständig im Bohrloch versenkbar ist. Die Bauteile der kompakten Fördereinheit sind dabei in Reihe in Axialrichtung X-X angeordnet.
Fig. 2 zeigt im Detail die autarke Versorgungseinrichtung 6. Die autarke Versorgungseinrichtung 6 ist dabei an einem freien Ende der Bohrloch- Fördervorrichtung 1 angeordnet. Die Versorgungseinrichtung 6, die Pumpe 3, der elektrische Antrieb 2, die Welle 4 und die Gleitringdichtungseinheit 5 bilden dabei eine kompakte Fördereinheit, welche vollständig im Bohrloch 8 versenkbar ist.
Die autarke Versorgungseinrichtung 6 umfasst eine erste Kammer 61 , eine zweite Kammer 62 und einen Faltenbalg 67. Weiterhin umfasst die autarke Versorgungseinrichtung 6 einen Kolben 64 sowie ein Vorspannelement 65, welches in diesem Ausführungsbeispiel eine Feder ist. In einem Gehäuse 60 der Versorgungseinrichtung 6 ist ferner eine Verbindungsöffnung 66 vorgesehen, so dass eine Verbindung zwischen der zweiten Kammer 62 und dem Bohrloch, in welchem sich das zu fördernde Medium 9 befindet, hergestellt ist. Somit herrscht in der zweiten Kammer 62 der gleiche Druck wie im Bohrloch 8.
Der Faltenbalg 67 trennt dabei die erste Kammer 61 von der zweiten Kammer 62 mediendicht. Der Kolben 64 ist dabei an einem offenen Ende des Faltenbalgs 67 angeordnet, so dass der Faltenbalg 67 zusammen mit dem Kolben 64 eine topfförmige Einheit bildet, welche an einer Innenseite des Gehäuses 60 der autarken Versorgungseinrichtung 6 angeordnet ist. Über eine Öffnung 13 im Gehäuse 60 ist die erste Kammer 61 mit der Verbindungsleitung 12 verbunden, welche zur Gleitringdichtung 50 führt. Das Vorspannelement 65 stützt sich mit einem Ende an einer Innenseite des Gehäuses 60 und mit einem anderen Ende am Kolben 64 ab. Hierdurch übt das Vorspannelement 65 eine Vorspannkraft F auf den Kolben 64 aus. Dadurch ist permanent ein erster Druck P1 in der ersten Kammer 61 größer als ein zweiter Druck P2 in der zweiten Kammer 62. Hierdurch wird ein Überdruck an der Gleitringdichtung 50 sichergestellt, so dass es nicht möglich ist, dass das Medium von außen durch den Dichtspalt 53 der Gleitringdichtung 50 gelangt. Somit kann eine höchste Lebensdauer der Gleitringdichtung 50 unter Verwendung des Sperrmediums aus der ersten Kammer 61 erhalten werden.
Die erste Kammer 61 ist dabei derart ausgelegt, dass das darin enthaltene Sperrmedium für eine Betriebsdauer von mehreren Jahren ausreichend ist. Somit kann eine Leckage durch den Dichtspalt 53 zur Außenseite (Pfeil L) über mehrere Jahre ausgeglichen werden.
Fig. 3 zeigt eine Bohrloch-Fördervorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, umfasst die autarke Versorgungseinrichtung 6 des zweiten Ausführungsbeispiels neben der ersten Kammer 61 und der zweiten Kammer 62 noch zusätzlich eine dritte Kammer 63. Die dritte Kammer 63 ist dabei vollkommen mediendicht abgeschlossen. Die dritte Kammer 63 ist dabei sowohl an der Außenseite der ersten Kammer 61 als auch der Außenseite der zweiten Kammer 62 gebildet. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind dabei ein erster Faltenbalg 67 an einer ersten Seite des Kolbens 64 und ein zweiter Faltenbalg 68 an einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite des Kolbens 64 angeordnet, um die erste und zweite Kammer zu bilden. Die dritte Kammer 63 ist dabei mit einem Medium gefüllt, vorzugsweise öl, und ein dritter Druck P3 in der dritten Kammer 63 ist größer als ein erster Druck P1 in der ersten Kammer 61 und größer als ein zweiter Druck P2 in der zweiten Kammer 62. Um eine Bewegbarkeit des Kolbens 64 sicherzustellen, weist der Kolben mehrere Durchgangsöffnungen 64a auf. Ferner ist ein Vorspannelement 65 vorgesehen, um das Sperrmedium in der ersten Kammer 61 unter Druck zu halten. Alternativ könnte auch der zweite Faltenbalg 68 als Vorspannelement ausgebildet sein. Durch diesen Aufbau kann erreicht werden, dass sowohl der erste Faltenbalg 67 als auch der zweite Faltenbalg 68 durch das in der dritten Kammer 63 enthaltene Medium abgestützt werden. Ferner wird eine zusätzliche Dämpfungsmöglichkeit der Faltenbälge 67, 68 durch das in der dritten Kammer 63 enthaltende Medium erreicht. Somit führen insbesondere auch Druckschwankungen innerhalb des Bohrlochs nicht zu Beschädigungen an der autarken Versorgungseinrichtung 6.
Die in den Ausführungsbeispielen beschriebene erfindungsgemäße Bohrloch- Fördervorrichtung 1 weist somit eine integrierte, autarke Versorgungseinrichtung 6 auf, so dass eine Gleitringdichtung 50 über mehrere Jahre beschädigungsfrei betrieben werden kann. Hierbei treten keinerlei Abdichtungsprobleme auf und die autarke Versorgungseinrichtung 6 stellt sicher, dass kein zu förderndes Medium oder dgl. in einen Motorraum des elektrischen Antriebs 2 gelangen kann, welcher üblicherweise mit einem Dielektrikum gefüllt ist. Somit kann auch der elektrische Antrieb eine mehrjährige Laufdauer aufweisen. Dadurch kann die Bohrloch-Fördervorrichtung 1 über mehrere Jahre im Bohrloch 8 verbleiben und Förderaufgaben erfüllen.
Bezugszeichenliste
1 Bohrloch-Fördervorrichtung
2 elektrischer Antrieb
3 Pumpe
4 Welle
5 Gleitringdichtungseinheit
6 autarke Versorgungseinrichtung
7 Förderleitung
8 Bohrloch
9 zu förderndes Medium
10 Separator
1 1 Einströmöffnungen
12 Verbindungsleitung
13 Öffnung
50 Gleitringdichtung
51 rotierender Gleitring
52 stationärer Gleitring
53 Dichtspalt
60 Gehäuse
61 erste Kammer
62 zweite Kammer
63 dritte Kammer
64 Kolben
64a Durchgangsöffnungen
65 Vorspannelement
66 Verbindungsöffnung
67 erster Faltenbalg
68 zweiter Faltenbalg
F Federkraft
L Leckage
M Motor
P1 erster Druck
P2 zweiter Druck
P3 dritter Druck
X-X Axialrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Bohrloch-Fördervorrichtung zur Förderung eines Mediums (9) aus einem Bohrloch (8), umfassend:
einen Antrieb (2);
eine Pumpe (3);
eine Welle (4), welche den Antrieb (2) mit der Pumpe (3) verbindet; eine Gleitringdichtungseinheit (5), umfassend eine Gleitringdichtung (50) mit einem rotierenden Gleitring (51 ) und einem stationären Gleitring (52), wobei die Gleitringdichtung (50) an der Welle (4) abdichtet; und
eine autarke Versorgungseinrichtung (6), welche die Gleitringdichtung (50) mit einem Sperrmedium versorgt;
wobei die autarke Versorgungseinrichtung (6), der Antrieb (2), die Pumpe (3), die Welle (4) und die Gleitringdichtungseinheit (5) eine kompakte Fördereinheit bilden, welche vollständig im Bohrloch versenkbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die autarke Versorgungseinrichtung (6) an einem Ende der kompakten Fördereinheit angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (2) in Axialrichtung (X-X) der Bohrloch- Fördervorrichtung zwischen der autarken Versorgungseinrichtung (6) und der Gleitringdichtungseinheit (5) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die autarke Versorgungseinrichtung (6) eine erste Kammer (61 ) zur Aufnahme des Sperrmediums, eine zweite Kammer (62), welche mit einer Außenseite der Bohrloch-Fördervorrichtung verbunden ist, , sodass in der zweiten Kammer (62) ein Druck herrscht, der dem Druck des zu fördernden Mediums im Bohrloch entspricht, und einen Faltenbalg (67) umfasst, welcher die erste Kammer von der zweiten Kammer (62) mediendicht trennt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, ferner umfassend ein Kolbenelement (64), welches am Faltenbalg (67) derart angeordnet ist, dass der Faltenbalg (67) und das Kolbenelement (64) eine topfförmige Einheit bilden, und die erste Kammer (61 ) im Inneren der topfförmigen Einheit, und die zweite Kammer (62) zwischen der Außenseite der topfförmigen Einheit und einem Gehäuse (60) der autarken
Versorgungseinrichtung (6) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die autarke Versorgungseinrichtung (6) femer ein Vorspannelement (65) zur dauerhaften Vorspannung des Sperrmediums in der ersten Kammer (61 ) umfasst.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (2) ein elektrischer Antrieb ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner umfassend eine Verbindungsleitung (12), welcher die autarke Versorgungseinrichtung (6) mit der Gleitringdichtungseinheit (5) verbindet, wobei die Verbindungsleitung (12) durch den elektrischen Antrieb (2) verläuft.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die autarke Versorgungseinrichtung (6) ferner eine dritte Kammer (63) umfasst, wobei die dritte Kammer (63) mediendicht zur ersten und zweiten Kammer (61 , 62) abgeschlossen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Druck (P3) in der dritten Kammer (63) gleich oder größer ist als ein erster Druck (P1 ) in der ersten Kammer (61 ) und gleich oder größer ist als ein zweiter Druck (P2) in der zweiten Kammer (62) und/oder dass die dritte Kammer (63) die erste Kammer (61 ) und/oder die zweite Kammer (62) umgibt.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Separator (10) zum Separieren von gasförmigen Bestandteilen aus dem zu fördernden Medium (9), wobei der Separator (10) in die kompakte Fördereinheit integriert ist.
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