[发明专利]用于电动潜水泵的安全系统

说明书

一种电动潜水泵(ESP)系统，包括与泵旋转连接的发动机。该系统具有(i)用于在该电动潜水泵关断时使所述泵的转动停止传递至所述发动机的止转件以及(ii)用于在该电动潜水泵关断时在两个流动方向上使流动停止经过所述泵的流动控制阀当中的至少一者。

技术领域

本公开涉及转子式电动潜水泵(electric submersible pump，ESP)领域。更具体而言，本公开涉及一种防止此类电动潜水泵在断电时发生流动所致转动的装置，以避免因意外产生电压而对与此类泵相关的人员和设备造成危害。

背景技术

转子式电动潜水泵用于将液体从地下井提升至地面。提升的目的可在于向因地下压力不足而无法自然升至地面的流体添加能量，并同时缓解井内高密度流体(如水)的流体静压，以使得低密度流体(如气体)能够升至地面。

转子式电动潜水泵包括电动发动机，保护器/驱动轴以及转子泵，如设于在轴向上呈细长形的外壳内的单级或多级离心泵。一些电动潜水泵采用单相或多相感应发动机，此类发动机具有用于为发动机引发磁场的定子励磁绕组。此类励磁绕组在通入电流时引发磁场，从而使得磁场内的电枢(转子)开始转动。在此类发动机断电后，发动机内基本上不存在静态磁场，因此电枢的转动不产生任何效果。

最近，已开发出用于电动潜水泵的永磁发动机(PMM)。与感应发动机相比，永磁发动机允许设计出能够装入更小直径外壳内的电动潜水泵，而且采用此类发动机的电动潜水泵可部署于油井生产管内。此类永磁发动机式电动潜水泵的制造商之一为本公开的专利权人齐立富有限公司(ZiLift Ltd.)，地址为苏格兰阿伯丁市(Aberdeen)戴斯区(Dyce)豪莫斯路(Howe Moss Drive)格林罗贸易园区(Greenrole Trading Estate)17～19单元(邮编：AB210GL)。

本领域中已知，电动潜水泵的泵体部分会因非泵所致井内流体流动而发生转动，从而使得发动机也相应转动。流体流动可例如由泵关闭后的流体回流，地层流体意外流入井内(“井涌”)以及流体意外逸入井附近的岩层中引起。流动所致发动机转动可能会使发动机，尤其永磁发动机产生电压，而该电压随后可能施加至从电动潜水泵延伸至地面的电缆上。此类施加电压对于与电缆相连的设备以及电动潜水泵的工作人员而言为一种危害。目前已知有数起此类施加电压导致的死亡事故。

为了减小电动发动机意外产生电压的可能性，需要一种用于电动潜水泵的安全装置。

发明内容

本公开的一个方面为一种电动潜水泵(ESP)系统。该系统包括与泵旋转连接的发动机。该系统具有(1)用于在该电动潜水泵关断时使所述泵的转动停止传递至所述发动机的止转件以及(2)用于在该电动潜水泵关断时在两个流动方向上使流动停止经过所述泵的流动控制阀当中的至少一者。

所述止转件可包括设于所述泵与所述发动机之间的离合器。

所述止转件可包括锁转件。

所述锁转件可包括旋转连接于由所述发动机驱动旋转的驱动轴与电动潜水泵外壳之间的卡止件。

所述锁转件可包括能够在解锁位置与锁定位置之间移动的螺线管驱动式锁定销，其中，在所述锁定位置上，该锁定销延伸穿过以可转动方式连接至与所述泵旋转连接的轴且具有用于容纳所述锁定销的贯穿锁定销的至少一个锁定盘。

该电动潜水泵系统可进一步包括以流体连通方式设于所述泵的出口与油井油管之间的泵排阀，在该电动潜水泵的操作过程中，该电动潜水泵设于所述油井油管内。

所述泵排阀可包括至少一个球型止回阀。

所述泵排阀可包括梭阀。

所述泵排阀可包括旋转盘阀。

该电动潜水泵系统可进一步包括以流体连通方式设于所述泵的入口与该泵的入口下方的所述电动潜水泵的入口之间的泵入控制阀。