井筒傳送設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于從井筒(wellbore)傳送介質的井筒傳送設備。
【背景技術】
[0002]現有技術中已知不同構造的井筒傳送設備。這種傳送設備用于井筒中，特別是用于石油生產。井筒傳送設備朝向井筒底部下降并到達井筒底部附近，并且經由導通過井筒的線路將待傳送的介質栗送到地面。此處使用的栗通常由電驅動器驅動。這造成密封將電驅動器連接到栗的軸的問題。由于井筒傳送設備通常配置于很深處，密封件的更換非常費力并且特別地還導致生產損失，因此必須確保長期的密封。因此，現有技術中已使用多級連接密封裝置(gland)對軸進行密封。如果一個密封裝置失效，隨后的密封裝置將執行密封。因而，多達七個密封裝置串聯使用。該系統已基本上證明是有用的，但是多個連續連接的密封裝置的使用導致相對大的整體長度，特別是還需要相對長的軸用以將電驅動器連接到栗O
[0003]US 2011/0194949 Al公開了使用機械密封件作為密封單元的可選方案。借助于彈簧元件和波紋管，旋轉密封環在此壓抵座環(seat ring)。此外，設置在軸的軸向上可調整的襯套用于實現密封配合件之間的持續接觸壓力。由于該可調整性，所述機械密封件經受高磨損，使得不能實現操作者期望的多達五年的長期壽命。
【發明內容】
[0004]因此，本發明的目的在于提供一種井筒傳送設備，該井筒傳送設備在結構簡單、容易以低成本生產的同時，允許可靠地密封井筒中的軸并且在此確保若干年的非常長的壽命O
[0005]通過具有方案I的特征的井筒傳送設備實現該目標。從屬方案示出本發明的優選改善。
[0006]通過對比，根據本發明的具有方案I的特征的用于從井筒傳送介質的井筒傳送設備具有能夠確保機械密封單元具有若干年的非常長的壽命的優點，使其能夠在深井筒中安全應用。本發明的井筒傳送設備還示出非常緊湊的結構并且在井筒傳送設備和地面之間僅需要最小的連接線路。為此，本發明提出具有機械密封件的機械密封單元，該機械密封件對連接驅動器和栗單元的軸進行密封。驅動器優選為電驅動器。根據本發明提供一種獨立供給部件，該獨立供給部件將阻隔介質供給到機械密封件，該阻隔介質用于阻塞和/或潤滑機械密封件的旋轉密封環和固定密封環之間的密封間隙。獨立供給部件在此與栗、機械密封單元、軸和驅動器一起形成緊湊傳送單元，該傳送單元全部沉入井筒中。因此，不需要從地面分別供應獨立供給部件和機械密封件用的供給線路。對于到地面的連接，本發明的井筒傳送設備僅包括栗線路和電線，待傳送的介質經由栗線路栗送到地面，當使用電驅動器時電線對電驅動器供電。因此，歸因于一體形成于井筒傳送設備中的獨立供給部件，能夠提供機械密封件的流體供給，特別是用于機械密封件的阻隔介質，使得在操作期間，能夠在旋轉密封環和固定密封環之間持續地維持密封間隙，該密封間隙借助于阻隔介質密封。因此，利用本發明能夠第一次在深井筒中使用能夠獨立地確保若干年操作的機械密封組件。
[0007]優選地，井筒傳送設備的供給部件配置于緊湊傳送單元的一端處。因此能夠特別地確保驅動器和栗之間的短距離，并由此還能確保連接栗和驅動器的軸的短的軸長度。優選地，供給部件在此配置于傳送單元的自由端。該自由端在此優選為傳送單元的配置于井筒中最低點的端部。
[0008]進一步優選地，驅動器在傳送單元的軸向上配置于供給部件和機械密封單元之間。該配置使得能夠將栗定位在驅動器上方，使得待傳送的介質通過井筒傳送設備進入傳送線路的傳送路徑可以很短。
[0009]優選地，獨立供給單元包括用于容納阻隔介質的第一室、填充有介質的第二室和以不透介質的方式將第一室和第二室分隔開的波紋管。第二室在此連接到井筒傳送設備的外側，使得與井筒中待傳送的介質的壓力對應的壓力(環境壓力)存在于第二室中。第二室優選地填充有待傳送的介質。可選地，第二室填充有比待傳送的介質更粘的粘性介質，例如油脂。
[0010]特別優選地，獨立供給單元包括配置于波紋管的活塞元件，使得波紋管和活塞元件形成杯狀單元。第一室在此配置于杯狀單元的內部。第二室設置于杯狀單元的外側和供給單元的殼體之間。殼體優選地包括開口，經由該開口建立與井筒傳送設備外側的連接，使得第二室中的壓力與井筒的外部壓力對應并且包含在井筒內的介質包含在第二室中。獨立供給部件中的活塞元件的使用能夠在包含阻隔介質的第一室內設定限定的壓力，所述壓力通常比第二室內的壓力(即，井筒壓力)高。由此以高于井筒壓力的較高壓力持續作用于機械密封件，以產生安全的密封。
[0011]為了確保第一室中的壓力一直比第二室中的壓力高，獨立供給單元還包括對第一室中的阻隔介質持續施力的施力元件。該施力元件優選地為彈簧，特別是螺旋彈簧。施力元件特別優選地作用于活塞，使得能夠可靠地防止對波紋管的損害。
[0012]優選地，驅動器為電驅動器。
[0013]為了特別緊湊的結構，供給部件和機械密封單元之間的連接線路穿過電驅動器延伸。可選地，該連接線路也可以被引導為圍繞電驅動器的旁路。
[0014]優選地，獨立供給部件還包括第三室，該第三室以完全不透介質的方式被密封。第三室優選地填充有不可壓縮的介質，特別優選地為石油。
[0015]進一步優選地，第三室中的壓力等于或大于第一和/或第二室中的壓力。第三室優選地配置于獨立供給部件的波紋管的外側，由此波紋管是穩固的。
[0016]根據本發明進一步優選的構造，井筒傳送設備還包括用于將氣體成分從待傳送的介質分離開的分離器。該分離器在此還集成到緊湊傳送單元。優選地，分離器直接配置于栗的前方。
[0017]本發明的井筒傳送設備優選地用于石油生產。特別地，根據本發明的井筒傳送設備還可以用于非常深處并且可以具有五年或更多的壽命。當密封環的滑動面優選為金剛石涂層時，能夠確保甚至更長的壽命。
【附圖說明】
[0018]現在參照附圖詳細地說明本發明的優選實施方式。在圖中:
[0019]圖1是根據本發明的第一實施方式的井筒傳送設備的示意性代表；
[0020]圖2是圖1的設備的獨立供給部件和機械密封件的示意性部分截面圖；以及
[0021]圖3是根據本發明的第二實施方式的具有獨立供給部件的井筒傳送設備的示意性部分截面圖。
【具體實施方式】
[0022]以下參照圖1和圖2詳細地說明根據本發明的第一優選實施方式的井筒傳送設備
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[0023]井筒傳送設備I配置于井筒8以傳送位于井筒8內的介質9。
[0024]如圖1中能夠看見的，井筒傳送設備I包括經由軸4驅動栗3的電驅動器2。配置有電驅動器的馬達M的馬達室借助于軸4上的機械密封單元5密封。此外，井筒傳送設備I包括獨立供給部件6，該獨立供給部件6將阻隔介質(barrier medium)供給到機械密封單元5的機械密封件50。
[0025]機械密封件包括旋轉密封環51和固定密封環52，兩個密封環之間形成密封間隙53。獨立供給部件6在此經由連接線路12連接到機械密封件50，以將阻隔流體供給到機械密封件50。這里，連接線路12穿過電驅動器2 (參見圖1)。
[0026]井筒傳送設備I還包括分離器10，分離器10配置在栗3的前方并且集成到井筒傳送設備。
[0027]此外，分離器10包括多個流入開口 11，待傳送的介質9經由流入開口 11進入分離器10，使得可能包含在待傳送介質9中的氣體成分能夠被分離。沒有氣體成分的介質9接著借助于栗3傳送到通向地面的傳送線路7。
[0028]獨立供給部件6、電驅動器2、栗3、軸4和機械密封單元5形成能夠全部沉入井筒內的緊湊傳送單元。這里，緊湊傳送單元的組件在軸向X-X上串聯(in series)配置。
[0029]圖2詳細地示出獨立供給部件6。獨立供給部件6在此配置于井筒傳送設備I的自由端。供給部件6、栗3、電驅動器2、軸4和機械密封單元5形成能夠完全沉入井筒8內的緊湊傳送單元。
[0030]獨立供給部件6包括第一室61、第二室62和波紋管67。此外，獨立供給部件6包括活塞64和施力元件65，施力元件65在本實施方式中為彈簧。此外，連接開口 66設置于供給