[发明专利]井筒传送设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于从井筒(wellbore)传送介质的井筒传送设备。

背景技术

现有技术中已知不同构造的井筒传送设备。这种传送设备用于井筒中，特别是用于石油生产。井筒传送设备朝向井筒底部下降并到达井筒底部附近，并且经由导通过井筒的线路将待传送的介质泵送到地面。此处使用的泵通常由电驱动器驱动。这造成密封将电驱动器连接到泵的轴的问题。由于井筒传送设备通常配置于很深处，密封件的更换非常费力并且特别地还导致生产损失，因此必须确保长期的密封。因此，现有技术中已使用多级连接密封装置(gland)对轴进行密封。如果一个密封装置失效，随后的密封装置将执行密封。因而，多达七个密封装置串联使用。该系统已基本上证明是有用的，但是多个连续连接的密封装置的使用导致相对大的整体长度，特别是还需要相对长的轴用以将电驱动器连接到泵。

US 2011/0194949 A1公开了使用机械密封件作为密封单元的可选方案。借助于弹簧元件和波纹管，旋转密封环在此压抵座环(seat ring)。此外，设置在轴的轴向上可调整的衬套用于实现密封配合件之间的持续接触压力。由于该可调整性，所述机械密封件经受高磨损，使得不能实现操作者期望的多达五年的长期寿命。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种井筒传送设备，该井筒传送设备在结构简单、容易以低成本生产的同时，允许可靠地密封井筒中的轴并且在此确保若干年的非常长的寿命。

通过具有方案1的特征的井筒传送设备实现该目标。从属方案示出本发明的优选改善。

通过对比，根据本发明的具有方案1的特征的用于从井筒传送介质的井筒传送设备具有能够确保机械密封单元具有若干年的非常长的寿命的优点，使其能够在深井筒中安全应用。本发明的井筒传送设备还示出非常紧凑的结构并且在井筒传送设备和地面之间仅需要最小的连接线路。为此，本发明提出具有机械密封件的机械密封单元，该机械密封件对连接驱动器和泵单元的轴进行密封。驱动器优选为电驱动器。根据本发明提供一种独立供给部件，该独立供给部件将阻隔介质供给到机械密封件，该阻隔介质用于阻塞和/或润滑机械密封件的旋转密封环和固定密封环之间的密封间隙。独立供给部件在此与泵、机械密封单元、轴和驱动器一起形成紧凑传送单元，该传送单元全部沉入井筒中。因此，不需要从地面分别供应独立供给部件和机械密封件用的供给线路。对于到地面的连接，本发明的井筒传送设备仅包括泵线路和电线，待传送的介质经由泵线路泵送到地面，当使用电驱动器时电线对电驱动器供电。因此，归因于一体形成于井筒传送设备中的独立供给部件，能够提供机械密封件的流体供给，特别是用于机械密封件的阻隔介质，使得在操作期间，能够在旋转密封环和固定密封环之间持续地维持密封间隙，该密封间隙借助于阻隔介质密封。因此，利用本发明能够第一次在深井筒中使用能够独立地确保若干年操作的机械密封组件。

优选地，井筒传送设备的供给部件配置于紧凑传送单元的一端处。因此能够特别地确保驱动器和泵之间的短距离，并由此还能确保连接泵和驱动器的轴的短的轴长度。优选地，供给部件在此配置于传送单元的自由端。该自由端在此优选为传送单元的配置于井筒中最低点的端部。

进一步优选地，驱动器在传送单元的轴向上配置于供给部件和机械密封单元之间。该配置使得能够将泵定位在驱动器上方，使得待传送的介质通过井筒传送设备进入传送线路的传送路径可以很短。

优选地，独立供给单元包括用于容纳阻隔介质的第一室、填充有介质的第二室和以不透介质的方式将第一室和第二室分隔开的波纹管。第二室在此连接到井筒传送设备的外侧，使得与井筒中待传送的介质的压力对应的压力(环境压力)存在于第二室中。第二室优选地填充有待传送的介质。可选地，第二室填充有比待传送的介质更粘的粘性介质，例如油脂。

特别优选地，独立供给单元包括配置于波纹管的活塞元件，使得波纹管和活塞元件形成杯状单元。第一室在此配置于杯状单元的内部。第二室设置于杯状单元的外侧和供给单元的壳体之间。壳体优选地包括开口，经由该开口建立与井筒传送设备外侧的连接，使得第二室中的压力与井筒的外部压力对应并且包含在井筒内的介质包含在第二室中。独立供给部件中的活塞元件的使用能够在包含阻隔介质的第一室内设定限定的压力，所述压力通常比第二室内的压力(即，井筒压力)高。由此以高于井筒压力的较高压力持续作用于机械密封件，以产生安全的密封。

为了确保第一室中的压力一直比第二室中的压力高，独立供给单元还包括对第一室中的阻隔介质持续施力的施力元件。该施力元件优选地为弹簧，特别是螺旋弹簧。施力元件特别优选地作用于活塞，使得能够可靠地防止对波纹管的损害。