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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Untertage-Werkzeug. Insbesondere,
wenngleich nicht ausschließlich,
betrifft die vorliegende Erfindung eine Untertage-Pumpenbaugruppe,
eine Bohrung, die eine Untertage-Pumpenbaugruppe einschließt, und ein
Verfahren zur Rückgewinnung
von Bohrlochfluiden.
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Auf
dem Gebiet des Bohrens von Erdöl-
und Erdgasbohrungen ist es manchmal notwendig, Techniken des „künstlichen
Hebens" einzusetzen,
um Lagerstättenfluide
aus einem Bohrungsbohrloch zu fördern.
Gegenwärtig
kann dies erreicht werden durch die Verwendung einer elektrischen
Tauchpumpe (electrical submersible pump – ESP), die eine durch einen
Elektromotor angetriebene Pumpe einschließt, die in das Bohrloch eingefahren
wird, um durch das Bohrloch Lagerstättenfluide zur Oberfläche zu fördern. Die
ESP schließt
Starkstrom- und Steuerkabel, die sich von der Oberfläche aus
erstrecken, und elektrische Anschlüsse in der Untertage-Umgebung
ein. Dies verursacht bedeutsame Probleme, insbesondere, weil typische
Lagerstättentiefen
zwischen 1 000 und 10 000 Fuß (300
bis 3 000 Meter) betragen können
und die Kabel über
diese Länge
zur Oberfläche gezogen
werden müssen.
Außerdem
sind der Elektromotor, das Starkstromkabel und die elektrischen Anschlüsse typischerweise
mit den häufigsten
Ausfallursachen in ESP verbunden. Es muss ebenfalls weitere Ausrüstung, einschließlich einer
Untertage-Isolationskammer, einer Oberflächenschalttafel und eines Oberflächenleistungstransformatoren,
bereitgestellt werden. Typische ESP schließen ebenfalls Isoliersysteme
und Elastomerkomponenten ein, die durch die unter Tage erfahrenen
extremen Drücke und
Temperaturen beeinträchtigt
werden. Diese Faktoren tragen alle dazu bei, bedeutsame Nachteile
bei der Verwendung von ESP zu gewährleisten, insbesondere in
Bezug auf deren Lebensdauer und Unterhaltungskosten.
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GB-A-2170531
(OTIS) offenbart eine Untertage-Pumpenbaugruppe (206), die eine
für den
Antrieb der Pumpe an eine Pumpe (P) gekoppelte Turbine (T) umfasst.
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Es
gehört
zu den Aufgaben wenigstens einer Ausführungsform wenigstens eines
Aspekts der vorliegenden Erfindung, wenigstens einen der vorstehenden
Nachteile zu beseitigen oder zu mindern.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Nach
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Untertage-Pumpenbaugruppe bereitgestellt,
die eine Turbine und eine Pumpe umfasst, wobei die Turbine für den Antrieb
der Pumpe an die Pumpe gekoppelt ist und die Turbine eine Radialturbine
ist.
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Die
Pumpenbaugruppe kann für
den Antrieb der Pumpe zum Fördern
von Fördermedium
ausgelegt sein. Das Fördermedium
wird zur Oberfläche
gefördert
und kann die Form eines kohlenwasserstoffhaltigen Fluides, wie beispielsweise
Erdöle,
annehmen. Typischerweise ist die Untertage-Pumpenanordnung zum Anordnen
in einem Futterrohr/einer Auskleidung in einem Bohrloch einer Bohrung
ausgelegt, und die Pumpenbaugruppe kann zum Koppeln an Untertage-Rohrmaterial
zum Anordnen in dem Bohrloch ausgelegt sein.
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Vorzugsweise
ist mindestens ein Teil der Pumpe von mindestens einem Teil der
Turbine getrennt. Die Pumpe kann einen Pumpenfluid-Einlass und einen
Pumpenfluid-Auslass umfassen, und der Pumpeneinlass kann fluidisch
von mindestens einem Teil der Turbine getrennt sein. Insbesondere
kann der Pumpenfluid-Einlass fluidisch von einem Fluidauslass der
Turbine getrennt sein. Auf diese Weise kann die Pumpe zum Pumpen
aktiviert werden und so hauptsächlich
Fördermedium
fördern.
Jedoch kann ein Turbinenantriebsfluid (wie beispielsweise Wasser oder
Dampf, wenn die Fördermedien
sehr dicke oder viskose Öle
umfassen) kann mit dem Fördermedium befördert werden;
der Pumpenfluid-Auslass kann zum Vermischen der Bohrungs- und der
Turbinenantriebsfluide für
das Fördern
in Fluidkommunikation mit dem Turbinenauslass angeordnet sein. Alternativ dazu
kann der Turbinenfluid-Auslass von dem Pumpenfluid-Auslass getrennt
sein, und der Turbinenfluid-Auslass kann mit einem Abstand zur Pumpe
angeordnet sein, damit das Turbinenantriebsfluid an einem Ort ausströmt, der
zur Pumpe einen Abstand aufweist. Nützlicherweise ist der Turbinenfluid-Auslass,
im Einsatz, weiter unten im Bohrloch als der Pumpenfluid-Auslass angeordnet.
Vorteilhafterweise ermöglicht
dies insbesondere, dass das Turbinenantriebsfluid in die Formation
eingepresst wird, idealerweise an einem Ort, der vielleicht Hunderte
oder Tausende von Fuß von
der Pumpe entfernt ist. Dieses eingepresste Fluid trägt dazu
bei, den Formationsdruck auf annehmbaren Betriebsniveaus für das Fördern von
Fördermedium
zu halten. Dies trennt ebenfalls vorteilhafterweise das geförderte Fördermedium von
dem Turbinenantriebsfluid, was den Grad der Abscheidung begrenzt,
der sonst an der Oberfläche erforderlich
ist, um das Fördermedium
zu gewinnen.
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Der
mindestens eine Teil der Pumpe kann fluidisch von dem mindestens
einen Teil der Turbine durch einen Packer oder ein anderes Isolierungsmittel
getrennt sein. Die Pumpe kann für
die Anordnung in dem Packer so ausgelegt sein, dass der Packer eine
Kammer, insbesondere einen Ringraum, der zwischen der Pumpe und
einem Bohrloch definiert ist, abdichtet, in dem die Baugruppe angeordnet
ist, insbesondere zwischen der Pumpenbaugruppe und dem Futterrohr/der
Auskleidung in dem Bohrloch. Der Turbinen- und der Pumpenauslass
können,
in Bezug auf die Förderrichtung
des Bohrlochfluides, oberhalb oder stromaufwärts von dem Packer oder dem
anderen Isolierungsmittel angeordnet sein. Alternativ dazu kann
die Pumpenbaugruppe außerdem Ablassmittel
in der Form von Ablass-Rohrmaterial umfassen, das an die Pumpenbaugruppe
gekoppelt ist und einen Auslass definiert, der einen Fluidauslass
der Turbine formt. Dies kann ermöglichen,
dass Turbinenantriebsfluid an einem Ort abgelassen wird, der zur
Pumpe einen Abstand aufweist. Der durch die Ablassmittel definierte
Turbinenauslass kann durch einen Packer oder ein anderes Isolierungsmittel
von der Pumpe getrennt sein.
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Die
Turbine kann direkt an die Pumpe gekoppelt sein, und die Turbine
und die Pumpe können
entsprechend gewünschten
Betriebscharakteristika der Pumpe oder der Turbine ausgewählt werden,
um insbesondere ideale Betriebsrotationsgeschwindigkeiten der Turbine
und der Pumpe abzugleichen. Wie weiter unten erörtert wird, kann die Turbine
einstellbar sein, um die Rotationsgeschwindigkeit der Turbine zu
verändern,
zum Beispiel durch Verändern
einer Größe einer
Düse der
Turbine, um die Durchflussgeschwindigkeit von Fluid, das durch die
Turbine fließt, und
folglich die Rotationsgeschwindigkeit der Turbine, mit derjenigen
der Pumpe abzugleichen. Alternativ dazu kann die Pumpenbaugruppe
außerdem
Getriebemittel umfassen, wie beispielsweise ein Getriebe, das die
Turbine an die Pumpe koppelt. Die Turbine und die Pumpe können jeweilige
Lagerbaugruppen, wie beispielsweise ein oder mehrere Axiallager, einschließen, um
eine Axialdruckbelastung aufzunehmen, die durch die Turbine bzw.
die Pumpe erzeugt wird.
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Die
Untertage-Pumpenbaugruppe kann Förder-Rohrmaterial
für die
Versorgung der Turbine mit Antriebsfluid einschließen und
kann ebenfalls Rückleitungs-Rohrmaterial
zum Rückleiten
des Bohrlochfluides an die Oberfläche einschließen. Das
Förder- und
Rückleitungs-Rohrmaterial
kann aufgerolltes Rohrmaterial umfassen und kann für das Koppeln
an Untertage-Rohrmaterial, wie beispielsweise Steigrohr-Rohrmaterial,
das sich von der Oberfläche
aus erstreckt, ausgelegt sein. Das Förder- und Rückleitungs-Rohrmaterial kann
durch einen Packer oder ein anderes Isolierungsmittel abgedichtet
werden. Dies kann dazu dienen, eine im Allgemeinen ringförmige Kammer
zu isolieren, die zwischen einem Bohrloch, in dem die Baugruppe
angeordnet ist, und der Baugruppe selbst und/oder Untertage-Rohrmaterial definiert
ist, um dadurch zu erzwingen, dass der Rückfluss durch das Rückleitungs-Rohrmaterial hindurch
an die Oberfläche
geleitet wird. Alternativ dazu kann die Untertage-Pumpenbaugruppe für die direkte
Kopplung an das Untertage-Rohrmaterial ausgelegt sein, um die Baugruppe
mit Turbinenantriebsfluid zu versorgen, und die Baugruppe kann für die Rückgewinnung
von Bohrlochfluid durch einen Ringraum hindurch ausgelegt sein,
der zwischen einem Bohrloch und der Untertage-Pumpenbaugruppe und/oder Untertage-Rohrmaterial
definiert ist. Zusätzlich
kann, wenn die Pumpenbaugruppe außerdem Ablass-Rohrmaterial
umfasst, das Rohrmaterial sich durch die Turbine und die Pumpe erstrecken
oder an dieselben gekoppelt sein und sich von denselben bis zu einem
Ausströmort
erstrecken, der einen Abstand zur Pumpenbaugruppe aufweist.
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Nach
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bohrung
bereitgestellt, umfassend:
ein Bohrloch;
Untertage-Rohrmaterial,
das im Bohrloch angeordnet ist; und
eine Untertage-Pumpenbaugruppe
nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, die an das Untertage-Rohrmaterial
gekoppelt ist und im Bohrloch in einem Bereich einer Bohrlochfluid
erzeugenden Formation angeordnet ist.
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Das
Untertage-Rohrmaterial kann Steigrohr-Rohrmaterial, das sich von
der Oberfläche
aus erstreckt, umfassen. Die Untertage-Pumpenbaugruppe kann durch
Förder-Rohrmaterial
für die
Versorgung der Turbine mit Antriebsfluid und Rückleitungs-Rohrmaterial zum
Rückleiten
von Bohrlochfluid und/oder Turbinenantriebsfluid an die Oberfläche an das
Steigrohr-Rohrmaterial gekoppelt sein. Das Förder- und Rückleitungs-Rohrmaterial kann
aufgerolltes Rohrmaterial umfassen, das an das Steigrohr-Rohrmaterial
gefügt
sein kann. Die Untertage-Pumpenbaugruppe kann außerdem einen Packer oder ein
anderes Isolierungsmittel umfassen, um zu erzwingen, dass der Rückfluss
durch das Rückleitungs-Rohrmaterial
hindurch an die Oberfläche
geleitet wird. Der Packer kann eine im Allgemeinen ringförmige Kammer
abdichten, die zwischen der Untertage-Pumpenbaugruppe und dem Bohrloch,
insbesondere zwischen dem Turbinenförder-Rohrmaterial und dem Rückleitungs-Rohrmaterial,
definiert ist. Das Bohrloch kann auf eine bekannte Weise mit Futterrohr/Auskleidung
ausgekleidet sein.
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Alternativ
dazu kann das Untertage-Rohrmaterial, das Steigrohr-Rohrmaterial
umfassen kann, direkt an die Untertage-Pumpenbaugruppe gekoppelt sein.
Auf diese Weise kann Turbinenantriebsfluid durch das Steigrohr-Rohrmaterial
zu der Turbine geleitet werden, und der Rückfluss von rückgewonnenem
Bohrlochfluid und/oder Turbinenantriebsfluid kann längs eines
Ringraums hindurch geleitet werden, der zwischen der Untertage-Werkzeugbaugruppe
und dem Bohrloch definiert ist. Zusätzlich kann die Pumpenbaugruppe
außerdem
Ablassmittel in der Form von Ablass-Rohrmaterial umfassen, das an
die Pumpenbaugruppe gekoppelt ist und einen Auslass definiert, der
einen Fluidauslass der Turbine formt.
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Weitere
Merkmale der Untertage-Pumpenbaugruppe werden unter Bezugnahme auf
den ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung definiert.
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Vorzugsweise
umfasst die Turbine Folgendes: ein rohrförmiges Gehäuse, das eine Kammer einschließt, die
in derselben einen drehbar montieren Rotor aufweist, der mindestens
eine Turbinenlaufrad-Schaufelanordnung
mit einer ringförmigen
Anordnung von mit einem Winkelabstand verteilten, ausgerichteten
Schaufeln umfasst, wobei deren Antriebsfluid-Auffangflächen im
Allgemeinen von einer Vorwärtsdrehrichtung
des Rotors aus gesehen nach hinten zeigen; und einen sich im Allgemeinen
axial erstreckenden inneren Antriebsfluidkanal, der sich im Allgemeinen
in Radialrichtung von dem Rotor aus gesehen innen befindet; wobei
das Gehäuse
einen sich im Allgemeinen axial erstreckenden äußeren Antriebsfluidkanal aufweist;
wobei einer der Kanäle
des inneren und des äußeren Antriebsfluidkanals
einen Antriebsfluid-Zuleitungskanal bildet und mit mindestens einer
Auslassdüse
bereitgestellt wird, die geformt und angeordnet ist, um mindestens
einen Antriebsfluidstrahl auf die Schaufelantriebsfluid-Auffangflächen der
mindestens einen Schaufelanordnung zu leiten, während die Schaufeln sich an
der Düse
vorbeibewegen, um für
einen Drehantrieb des Rotors zu sorgen, und der andere der beiden
Kanäle einen
Antriebsfluid-Auslasskanal
bildet und mit mindestens einer Auslassöffnung für den Austritt des Antriebsfluides
von der mindestens einen Turbinenlaufrad-Schaufelanordnung bereitgestellt
wird.
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Vorzugsweise
hat die Turbine ebenfalls mehrere, vorteilhafterweise viele, der
Turbinenlaufradmittel, die in einer Anordnung von parallelen Turbinenschaufelrädern angeordnet
sind, die sich in Längsrichtung
längs der
Mitteldrehachse der Turbine erstrecken, mit jeweiligen parallelen
Antriebsfluid-Zuleitungsstrahlen.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Turbine Folgendes: ein rohrförmiges Gehäuse, das eine Kammer einschließt, die in
derselben einen drehbar montierten Rotor aufweist, der mindestens
zwei Turbinenlaufrad-Schaufelanordnungen, von der jede eine ringförmige Anordnung
von mit einem Winkelabstand verteilten, ausgerichteten Schaufeln
umfasst, aufweist, wobei deren Antriebsfluid-Auffangflächen im
Allgemeinen von einer Vorwärtsdrehrichtung
des Rotors aus gesehen nach hinten zeigen; und einen sich im Allgemeinen
axial erstreckenden inneren Antriebsfluidkanal, der sich im Allgemeinen
in Radialrichtung von jeder der Turbinenlaufrad-Schaufelanordnungen
aus gesehen innen befindet; wobei das Gehäuse einen jeweiligen, sich
im Allgemeinen axial erstreckenden äußeren Antriebsfluidkanal aufweist,
der jeder Turbinenlaufrad-Schaufelanordnung zugeordnet ist; wobei einer
der Kanäle
des inneren und des äußeren Antriebsfluidkanals
einen Antriebsfluid-Zuleitungskanal bildet und mit mindestens einer
Auslassdüse
bereitgestellt wird, die geformt und angeordnet ist, um mindestens
einen Antriebsfluidstrahl auf die Schaufelantriebsfluid-Auffangflächen zu
leiten, während
die Schaufeln sich an der mindestens einen Düse vorbeibewegen, um für einen
Drehantrieb des Rotors zu sorgen, und der andere der beiden Kanäle einen
Antriebsfluid-Auslasskanal bildet und mit mindestens einer Auslassöffnung für den Austritt
des Antriebsfluides von den Turbinenlaufrad-Schaufelanordnungen bereitgestellt
wird, wobei die benachbarten Turbinenlaufrad-Schaufelanordnungen
axial mit einem Abstand voneinander angeordnet sind und mit dazwischen
befindlichen Antriebsfluid-Rückflusskanälen bereitgestellt
werden, die jeweils den Auslasskanal einer in der Strömungsrichtung
vorgeschalteten Turbinenlaufradschaufel-Schaufelanordnung mit dem Zuleitungskanal
einer in der Strömungsrichtung nachgeschalteten
Turbinenlaufrad-Schaufelanordnung für den seriellen Verbundbetrieb
der Turbinenlaufrad-Schaufelanordnungen verbinden.
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An
Stelle des Bereitstellens oder zusätzlich zu dem Bereitstellen
eines inneren oder äußeren Antriebsfluidkanals
zum Ablassen von Antriebsfluid aus der Kammer könnten Ablassöffnungen
in axialen Stirnwandmitteln der Kammer bereitgestellt werden, obwohl
eine derartige Anordnung im Allgemeinen auf Grund der Schwierigkeiten
beim Fertigen und Abdichten weniger zu bevorzugen wäre.
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Bei
noch einer anderen Variante könnten
sowohl das Antriebsfluid-Zuleitungs- als auch das -ablasskanalmittel
in dem Gehäuse
(d.h., in Radialrichtung vom Rotor nach außen) bereitgestellt werden, wobei
Antriebsfluid über
ein Düsenmittel
in die Kammer eintritt, um auf die Turbinenschaufelmittel zu treffen
und sie vorwärts
zu treiben, und danach über Auslassöffnungen,
die mit einem Winkelabstand zu dem Düsenmittel angeordnet sind,
in einer stromabwärts
gelegenen Richtung aus der Kammer ausströmt.
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Die
Turbine ist von einer Beschaffenheit mit einem radialen (und nicht
axialen) Fluss, wobei sich das Treib- oder Turbinenantriebsfluid
zwischen Positionen, die mit einem radialen (und nicht axialen)
Abstand angeordnet sind, bewegt, um die Turbinenschaufelmittel anzutreiben.
Dies ermöglicht,
dass die Leistung der Turbine, in Bezug auf Drehmoment und Leistungscharakteristika,
leicht verändert
wird, einfach durch Ändern
der Düsengröße – ohne gleichzeitig
alle Turbinenschaufeln neu auslegen und ersetzen zu müssen, wie
es im Allgemeinen bei herkömmlichen
Axialturbinen der Fall ist, wenn irgendwelche Änderungen in der Fluidgeschwindigkeit
und/oder der Fluiddichte vorgenommen werden. So wird zum Beispiel
ein Verringern der Düsengröße (unter
Annahme einer gleich bleibenden Durchflussmenge) die (Fluidstrahl-)
Durchflussgeschwindigkeit steigern, wodurch das Drehmoment gesteigert
wird. Dies wird ebenfalls die Betriebsgeschwindigkeit der Turbine und
dadurch die Leistung steigern sowie den Gegendruck steigern. Ähnlich wird
ein Steigern der Durchflussmenge, während die Düsengröße gleich bleibend gehalten
wird, ebenfalls die (Fluidstrahl-) Durchflussgeschwindigkeit steigern
sowie eine Steigerung bei der Betriebsgeschwindigkeit der Turbine und
dadurch der Leistung ergeben und den Gegendruck steigern. Alternativ
dazu würde
ein Steigern der Düsengröße, während die
(Fluidstrahl-) Durchflussgeschwindigkeit gleich bleibend gehalten
wird, – durch
Steigern der Durchflussmenge, das Drehmoment und die Leistung steigern,
ohne die Turbinengeschwindigkeit oder den Gegendruck zu steigern. Falls
gewünscht,
kann das Drehmoment ebenfalls durch Steigern der Dichte des Antriebsfluides
(unter Annahme einer gleich bleibenden Durchflussmenge und -geschwindigkeit),
was die Durchflussmasse steigert, gesteigert werden.
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Es
wird zu erkennen sein, dass die einzelne Düsengröße in Längsrichtung und/oder Winkelrichtung
der Turbine gesteigert werden kann und dass die Zahl von Düsen für die oder
jede Turbinenlaufrad-Schaufelanordnung ebenfalls verändert werden kann.
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Die
axiale Ausdehnung der Turbinenschaufeln kann ebenfalls in Längsrichtung
der Turbine gesteigert werden, um den parallelen Massendurchfluss
an Treibfluid durch die oder jede Turbinenlaufrad-Schaufelanordnung
zu steigern, ohne die starken Verluste zu erleiden, die bei herkömmlichen
Mehrstufenturbinen anzutreffen sind, die sich in Axialrichtung erstreckende
Anordnungen von in Axialrichtung angetriebenen, in Reihe verbundenen
Turbinenschaufelanordnungen umfassen.
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Ein
anderer Vorteil der Turbine, der erwähnt werden kann, ist, dass
die Fluid-Umfangsgeschwindigkeitsverteilung über die
Turbinenschaufeln auf Grund der radialen Anordnung der Schaufeln
wesentlich gleich bleibend und folglich sehr effizient ist, im Vergleich
mit einer Axialturbine, bei der die Geschwindigkeitsverteilung über die
Länge der
Schaufel variiert und folglich durch hydrodynamische Fehlanpassung
von Fluidgeschwindigkeit und Schaufelumfangsgeschwindigkeit Verluste
verursacht werden.
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Ein
anderer Vorteil der Turbine gegenüber anderen herkömmlichen
Turbinen zur Untertageverwendung ist, dass die Motoren der vorliegenden
Erfindung für
eine gegebene Ausgangsleistung wesentlich kürzer sind (selbst, wenn Getriebe
berücksichtigt werden,
die für
eine gegebene praktische Anwendung erforderlich sein mögen). Typischerweise
kann eine herkömmliche
Turbine eine Länge
in der Größenordnung
von 15 bis 20 Meter haben, während eine
vergleichbare Turbine der vorliegenden Erfindung für eine ähnliche
Ausgangsleistung eine Länge von
nur 2 bis 3 Meter haben würde.
Dies hat sehr beträchtliche
Vorteile, wie beispielsweise verringerte Fertigungskosten, leichtere
Handhabung, und ermöglicht
insbesondere, dass eine Untertage-Pumpenbaugruppe der vorliegenden
Erfindung bereitgestellt wird, die eine geringe Gesamtlänge hat.
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Noch
ein anderer Vorteil der Turbine, der erwähnt werden kann, ist, dass
der verhältnismäßig hohe
Gesamtwirkungsgrad der Turbine die Verwendung von (im Durchmesser)
kleineren Turbinen, als es zuvor möglich war, ermöglicht.
Bei herkömmlichen Untertageturbinen
werden die so genannten „Schlitzverluste", die auf Grund eines
Auslaufens von Antriebsfluid zwischen den Spitzen der Turbinenschaufeln
und dem Gehäuse
auf Grund der Notwendigkeit eines endlichen Abstandes zwischen denselben
auftreten, mit verringertem Turbinendurchmesser proportional größer. In
der Praxis führt
dies zu einem minimalen wirksamen Durchmesser für eine herkömmliche Turbine in der Größenordnung
von rund 10 cm. Mit dem gesteigerten Gesamtwirkungsgrad der Turbine
des Anmelders wird es möglich,
den Turbinendurchmesser beträchtlich
zu verringern, möglicherweise
auf bis zu 3 cm.
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Bei
einer, bevorzugten, Form der Turbine dient das äußere Kanalmittel dazu, das
Antriebsfluid dem Turbinenschaufelrad zuzuführen, über Düsenmittel, die vorzugsweise
so geformt und angeordnet sind, dass sie einen Fluidstrahl im Allgemeinen
tangential zu den Turbinenlaufradmitteln ausstoßen, und das innere Kanalmittel
dient dazu, Antriebsfluid aus der Kammer abzulassen, wobei das innere
Kanalmittel zweckmäßigerweise
in einer Position mittig vom Rotor geformt ist. Bei einer anderen
Form der Turbine wird das innere Kanalmittel verwendet, um das Antriebsfluid
Schaufelmitteln zuzuführen,
die an einem im Allgemeinen ringförmigen Turbinen-Schaufelradmittel
angebracht sind. In diesem Fall sind die Düsenmittel im Allgemeinen so
geformt und angeordnet, dass sie einen Fluidstrahl mehr oder weniger
in Radialrichtung nach außen
ausstoßen,
und die Antriebsfluid-Auffangflächen
der Schaufelmittel werden dazu neigen, schräg zu einer Radialrichtung ausgerichtet zu
sein, um so eine nach vom gerichtete Antriebskraftkomponente bereitzustellen,
wenn der Strahl auf die Fläche
auftrifft.
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Im
Prinzip könnte
nur ein einziges Düsenmittel
verwendet werden. Im Allgemeinen werden jedoch mehrere mit einem
Winkelabstand verteilte Drosselmittel, z.B. 2, 3 oder 4 in Abständen von
180°, 120° bzw. 90°, verwendet.
Bei der bevorzugten Form der Turbine sind die Düsenmittel vorzugsweise so geformt
und angeordnet, dass sie das Antriebsfluid im Wesentlichen tangential
im Verhältnis
zu der Schaufelmittelbahn leiten, können aber statt dessen in einem
größeren oder
kleineren Ausmaß in
Radialrichtung nach innen oder nach außen von einer Tangentialrichtung
geneigt sein, z.B. in einem Winkel von +5° (nach außen) bis –20° (nach innen), vorzugsweise
0° bis 10°, im Verhältnis zu
der Tangentialrichtung – was
von 95 bis 70°,
vorzugsweise 90 bis 80°,
im Verhältnis
zu einer Richtung radial nach innen, entspricht.
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Wie
oben bemerkt, kann die Leistung des Motors gesteigert werden durch
paralleles Steigern der Treibfluidenergie-Übertragungskapazität der Turbine – z.B. dadurch,
dass sie Düsen
hat, die einen größeren Querschnitt
haben und/oder dichter mit einem Winkelabstand verteilt sind. Die
Abtriebsleistung der Turbine kann unter anderem gesteigert werden durch
Steigern der Winkelausdehnung der Düsenmittel in Bezug auf die
Größe einzelner
Düsenmittel
um das Gehäuse
und/oder durch Steigern der Längsausdehnung
der Düsenmittel
in Bezug auf sich in Längsrichtung
erstreckende und/oder gesteigerte Zahlen von in Längsrichtung
verteilten Düsenmitteln.
Im Allgemeinen sollte jedoch die Auslassgröße einzelner Düsenmittel
im Verhältnis
zu derjenigen der Antriebsfluid-Zufuhrkanals auf eine im Allgemeinen
bekannte und berechenbare Weise beschränkt sein, um so einen Strahldurchfluss
verhältnismäßig hoher
Geschwindigkeit zu gewährleisten.
Die Strahldurchflussgeschwindigkeit beträgt im Allgemeinen das Doppelte
der linearen Geschwindigkeit der Turbine (an dem den Fluidstrahl-Durchfluss
aufnehmenden Schaufelabschnitt) (siehe zum Beispiel Standardlehrbücher, wie
beispielsweise „Fundamentals
of Fluid Mechanics" von
Bruce R. Munson et al., veröffentlicht von
der John Wiley & Sons
Inc.). Typischerweise würde
bei einer Turbine der Erfindung mit einem Durchmesser von 3,125
Zoll (8 cm) Durchmesser ein Düsendurchmesser
in der Größenordnung
von 0,1 bis 0,35 Zoll (0,25 bis 0,89 cm) verwendet werden.
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Die
Größe der Schaufelmittel
einschließlich insbesondere
der Längsausdehnung
einzelner Schaufelmittel und/oder der Zahl von in Längsrichtung
verteilten Schaufelmitteln wird im Allgemeinen an diejenige der
Düsenmittel
angepasst. Vorzugsweise sind die Schaufelmittel und die Auflage
dafür so geformt
und angeordnet, dass die freitragende Länge der Schaufelmittel zwischen
in Axialrichtung aufeinander folgenden Auflagen auf ein Minimum
verringert wird, wodurch die Möglichkeit
einer Verformung der Schaufelmittel durch das darauf strahlende
Antriebsfluid auf ein Minimum verringert wird, und damit die Dicke
der Schaufelmittelwände
auf ein Minimum verringert werden kann. Die Zahl von mit einem Winkelabstand
verteilten einzelnen Schaufelmitteln kann ebenfalls verändert werden,
obwohl die Hauptwirkung einer gesteigerten Zahl im Verhältnis zum
Glätten
der durch die Turbine bereitgestellten Antriebskraft steht. Vorzugsweise
werden mehrere, mit mehr oder weniger engem Abstand angeordnete,
mit einem Winkelabstand verteilte Schaufelmittel, vorzugsweise wenigstens
6 oder 8, vorteilhafterweise wenigstens 9 oder 12 mit einem Winkelabstand
verteilte Schaufelmittel, verwendet, zum Beispiel 12 bis 24, zweckmäßigerweise
15 bis 21 mit einem Winkelabstand verteilte Schaufelmittel.
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Es
wird ebenfalls zu erkennen sein, dass verschiedene Formen von Schaufelmitteln
verwendet werden können.
So können
mehr oder weniger planare Schaufelmittel verwendet werden. Vorzugsweise
wird jedoch ein Schaufelmittel verwendet, das eine konkave Antriebsfluid-Auffangfläche hat,
wie beispielsweise ein Schaufelmittel, das zweckmäßigerweise
im Folgenden als Eimermittel bezeichnet wird. Das Eimermittel kann
verschiedene Profilformen haben und kann offene Seiten (an jedem
Längsende
desselben) haben. Zweckmäßigerweise
haben die Eimer ein im Allgemeinen teilzylindrisches Kanalabschnittsprofil
(das aus einem zylindrischen Rohrmaterialabschnitt geformt sein
kann). Optimalerweise sollte der Eimer jedoch aerodynamisch/hydrodynamisch
geformt sein, um ein Ablösen
der Grenzschicht zu verhindern und eine weniger turbulente Strömung durch
die Turbinenschaufelanordnung zu erzeugen und folglich einen parasitären Druckabfall über die
Schaufelanordnung zu verringern.
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Es
können
verschiedene Formen von Schaufelauflagemitteln verwendet werden.
So kann das Auflagemittel zum Beispiel die Form einer im Allgemeinen
ringförmigen
Struktur haben, mit in Längsrichtung
mit Zwischenraum angeordneten Abschnitten, zwischen denen sich die
Schaufelmittel erstrecken. Alternativ dazu kann ein mittiges Auflageelement
bereitgestellt werden, zweckmäßigerweise
in der Form einer Röhre,
die das innere Antriebsfluid-Kanalmittel bereitstellt, mit Ablassöffnungen
darin, durch die gebrauchtes Antriebsfluid aus der Kammer abgelassen
wird, wobei das mittige Auflageelement in Radialrichtung nach außen vorstehende
und in Axialrichtung mit Zwischenraum angeordnete Flansch oder Finger
hat, über
denen die Schaufelmittel getragen werden. Alternativ dazu können die Schaufelmittel
Fußabschnitte
haben, die unmittelbar mit dem mittigen Auflageelement verbunden
sind.
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Die
Turbine kann typischerweise normale Laufgeschwindigkeiten in der
Größenordnung
von beispielsweise von 2 000 bis zu 5 000 U/min haben. Jedoch kann
es erforderlich sein, dass kleine Pumpen bei höheren Drehzahlen laufen. Während die Turbine
vorzugsweise unmittelbar an die Pumpe gekoppelt ist, kann die Turbine
alternativ dazu mit Getriebemitteln verwendet werden, um das Drehmoment
zu steigern. In diesem Fall und im Allgemeinen können Getriebemittel verwendet
werden, die zum Beispiel eine Drehzahlverringerung von rund 2:1 oder
3:1 gewährleisten.
Es kann ein Umlaufgetriebe mit typischerweise 3 oder 4 Planetenrädern verwendet
werden, die in einem rotierenden Tragkäfig angebracht sind, verwendet,
um einen Ausgangsantrieb in der gleichen Richtung wie der Eingangsantrieb
für das
Sonnenrad, üblicherweise
im Uhrzeigersinn, zu gewährleisten,
so dass der Ausgangsantrieb ebenfalls im Uhrzeigersinn erfolgt.
Es kann ein Langlebensdauer-Getriebemittel mit einem im Wesentlichen abgedichteten
Grenzschmiersystem verwendet werden, vorzugsweise mit einem Druckausgleichsystem zum
Minimieren des Eintritts von Spülschlamm
oder anderem Material aus dem Bohrloch in das Getriebeinnere.
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Nach
einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Rückgewinnung
von Bohrlochfluiden bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden
Schritte umfasst:
Koppeln einer Turbine an eine Pumpe, um eine
Untertage-Pumpenbaugruppe nach dem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung zu bilden;
Koppeln der Untertage-Pumpenbaugruppe
an das Untertage-Rohrmaterial;
Einbauen des Untertage-Rohrmaterials
und der Untertage-Pumpenbaugruppe in ein Bohrloch einer Bohrung
und Anordnen der Untertage-Pumpenbaugruppe in einem Bereich einer
Bohrlochfluid erzeugenden Formation; und
Zuleiten von Antriebsfluid
im Bohrloch, und zwar für den
Antrieb der Turbine, die wiederum die Pumpe antreibt, zur Rückgewinnung
des Bohrlochfluides aus dem Bohrloch.
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Das
Verfahren kann außerdem
das Koppeln der Pumpenbaugruppe an das Steigrohr-Rohrmaterial umfassen
und kann insbesondere das Koppeln der Turbine an das Steigrohr-Rohrmaterial
mit Hilfe des Turbinenförderfluid-Rohrmaterials
und des Rückleitungsfluid-Rohrmaterials
zur Rückgewinnung
des Bohrlochfluides und/oder des Antriebsfluides umfassen. Das Verfahren
kann außerdem
das Zuleiten des Antriebsfluides durch das Turbinenantriebsfluid-Förderrohrmaterial
hindurch umfassen, und zwar für
den Antrieb der Turbine sowie für
den Antrieb der Pumpe, um das Bohrlochfluid durch das Rückleitungs-Rohrmaterial hindurch
rückzugewinnen.
Das Turbinenantriebsfluid-Förderrohrmaterial
und das Rückleitungsfluid-Rohrmaterial
können
in Bezug auf das Bohrloch durch Isolierungsmittel, wie beispielsweise
einen Packer, abgedichtet werden. Dies kann vorteilhafterweise erzwingen,
dass das Bohrlochfluid und/oder das Turbinenantriebsfluid durch
das Rückleitungs-Rohrmaterial
hindurch zurückgeführt wird.
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Alternativ
dazu kann das Verfahren außerdem
die direkte Kopplung der Turbine an das Steigrohr-Rohrmaterial und
das Zuleiten des Antriebsfluides durch das Steigrohr-Rohrmaterial
hindurch für den
Antrieb der Turbine umfassen. Das Bohrlochfluid kann zurück gewonnen
werden durch einen Ringraum hindurch, der zwischen der Untertage-Pumpenbaugruppe
und/oder Untertage-Rohrmaterial und dem Bohrloch definiert ist.
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Das
Verfahren kann außerdem
die Trennung eines Einlasses der Pumpe von einem Auslass der Turbine
umfassen, um den Pumpeneinlass von dem Turbinenantriebsfluid zu
trennen. Der Pumpeneinlass kann durch Anordnen von Isolierungsmitteln,
wie beispielsweise eines Packers, um einen Teil der Pumpenbaugruppe,
insbesondere die Pumpe, von dem Turbinenauslass getrennt werden.
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Das
Verfahren kann außerdem
das Mischen des Bohrlochfluides mit dem Turbinenantriebsfluid, das
von der Turbine abgelassen wird, und das Rückleiten des Bohrlochfluides
an die Oberfläche
umfassen. Das Bohrlochfluid und das abgelassene Turbinenantriebsfluid
können
an oder in dem Bereich eines Auslasses der Pumpe gemischt werden.
Vorteilhafterweise isoliert dies den Pumpeneinlass derart, dass
die durch die Pumpe ausgeführte
Arbeit größtenteils
darin besteht, Bohrlochfluide zur Oberfläche zu pumpen. Alternativ oder
zusätzlich
dazu kann das Verfahren außerdem
das Einspritzen oder Ablassen von verbrauchtem Turbinenantriebsfluid
in die Formation umfassen. Dies trägt dazu bei, den Formationsdruck
auf annehmbaren Niveaus zu halten. Dies kann erreicht werden durch
die Kopplung der Ablassmittel an die Pumpenbaugruppe, wobei die
Ablassmittel einen Turbinenauslass definieren, und durch die Trennung
des Ablassmittelauslasses von der Pumpe zum Leiten von verbrauchtem
Antriebsfluid in die Formation. Vorzugsweise wird das verbrauchte Turbinenantriebsfluid
an einem Ort eingespritzt, der zur Untertage-Pumpenbaugruppe einen Abstand aufweist,
typischerweise kann dieser Hunderte oder Tausende Fuß betragen,
um z verhindern, dass das verbrauchte Antriebsfluid durch die Pumpe
wieder aus der Formation herausgezogen wird.
-
Die
Turbine kann mindestens teilweise durch rückgewonnenes Bohrlochfluid
angetrieben werden. Vorzugsweise wird das rückgewonnene Bohrlochfluid in
mindestens Wasser- und Kohlenwasserstoffbestandteile, die Öle, Gase
und/oder Kondensate einschließen,
getrennt. Abgetrenntes Wasser, Öl
oder eine Verbindung der zwei kann als Turbinenantriebsfluid verwendet
werden. Alternativ dazu kann die Turbine mindestens teilweise durch
ein Gas, wie beispielsweise Luft oder Stickstoff, Dampf oder einen Schaum,
wie beispielsweise Stickstoffschaum, angetrieben werden. Es wird
sich verstehen, dass es, wenn die Turbine mindestens teilweise durch
rückgewonnenes
Bohrlochfluid angetrieben wird, notwendig sein kann, wenigstens
anfangs der Turbine ein Nichtbohrlochfluid, wie beispielsweise Meerwasser
oder einen Schlamm, zuzuleiten, und dass anschließend an
eine Bohrlochfluid-Förderung
oder Steigerung der Bohrlochfluid-Förderung unter Verwendung der
Pumpenbaugruppe rückgewonnenes
Bohrlochfluid zum Antreiben der Turbine verwendet werden kann.
-
Es
wird sich jedoch ebenfalls verstehen, dass rückgewonnenes Bohrlochfluid
vom Beginn an zum Antreiben der Turbine verwendet werden kann, wenn
es einen ausreichenden Strom an Bohrlochfluiden gibt, um damit zu
beginnen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Es
werden nun, nur als Beispiel, Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung beschrieben, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen,
in denen:
-
1 eine
schematische Schnittansicht einer Bohrung ist, die eine Untertage-Werkzeugbaugruppe
umfasst, die eine Untertage-Pumpenbaugruppe nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hat,
-
2 eine
schematische Schnittansicht einer Bohrung ist, die eine Untertage-Werkzeugbaugruppe
umfasst, die eine Untertage-Pumpenbaugruppe nach einer alternativen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hat,
-
2A eine
schematische Schnittansicht einer Bohrung ist, die eine Untertage-Werkzeugbaugruppe
umfasst, die eine Pumpenbaugruppe nach einer weiteren alternativen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hat,
-
3 eine
vergrößerte, detaillierte
Ansicht einer Turbinenantriebseinheit ist, die einen Teil der Untertage-Pumpenbaugruppen
von 1, 2 und 2A bildet,
wobei aber Lager- und Dichtungseinzelheiten der größeren Klarheit
wegen weggelassen sind,
-
4A ein
Querschnitt der Turbineneinheit von 3, längs der
Linie II-II, ist,
-
4B eine
detaillierte Ansicht ist, die einen Teil einer Untertage-Pumpenbaugruppe ähnlich der in 1 und 2 gezeigten
zeigt, die aber eine Turbine einschließt, die eine obere und eine
untere Turbineneinheit ähnlich
der in 3 gezeigten einschließt, wobei 4B eine
detaillierte Ansicht ist, welche die Verbindung zwischen der oberen
und der unteren Turbineneinheit zeigt,
-
5 ein
teilweise aufgeschnittener Seiteriss des Hauptteils des Turbinenlaufrades
von 3 und 4B ohne Eimermittel ist,
-
6 und 7 Querschnitte
des Laufrades von 5, aber mit Eimermitteln an
ihrem Platz, sind,
-
8 ein
Querschnitt eines Umlaufgetriebesystems ist, das an die Turbine
von 3/4A gekoppelt ist und einen Teil
einer Untertage-Pumpenbaugruppe nach einer weiteren alternativen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bildet,
-
9 bis 13 eine
alternative Turbine zeigen, die einen Teil der in 1 und 2 gezeigten
Untertage-Pumpenbaugruppen bilden, wobei:
-
9 eine
Längsschnittansicht
ist, die im Allgemeinen derjenigen von 3 entspricht,
-
10 und 11 Querschnitte,
längs der in 9 angezeigten
Linien IX-IX und X-X, sind,
-
12 eine
perspektivische Ansicht ist, welche die Hauptteile der Turbine von 9 bis 11 zeigt,
wobei das äußere Gehäuse entfernt
ist, und
-
13 eine
Ansicht ist, die 12 entspricht, wobei aber ein
Teil des Leitrades entfernt ist, um das Laufrad aufzudecken.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Unter
Bezugnahme zuerst auf 1 wird eine schematische Seitenansicht
einer Untertage-Werkzeugbaugruppe
nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt, im Allgemeinen angezeigt durch
die Bezugszahl 10, gezeigt angeordnet in einer Bohrung 12.
-
Die
Untertage-Werkzeugbaugruppe umfasst Rohrmaterial, wie beispielsweise
Steigrohr-Rohrmaterial 14,
das sich zur Oberfläche
erstreckt und in einem Bohrloch 16 der Bohrung 12 angeordnet
ist, die auf eine auf dem Gebiet bekannte Weise mit Auskleidungsfutterrohr
(nicht gezeigt) ausgekleidet worden ist. Die Untertage-Werkzeugbaugruppe
schließt
eine Untertage-Pumpenbaugruppe 18 ein, die an das Steigrohr-Rohrmaterial 14 gekoppelt
und in dem Bohrloch 16 in einem Bereich 20 einer
ein Bohrlochfluid erzeugenden Formation 22 angeordnet ist.
Die Formation 22 ist perforiert worden, um Perforationen 24 zu
erzeugen, die sich in die Formation hinein erstrecken, um zu ermöglichen,
dass Bohrlochfluid, wie in 1 gezeigt,
in das Bohrloch 16 strömt.
-
Die
Pumpenbaugruppe 18 schließt im Allgemeinen eine Turbine 26 ein,
die an eine Pumpe 28 gekoppelt ist, um die Pumpe 28 zum
Gewinnen eines Bohrlochfluides aus der Formation 22 anzutreiben. Im
Einzelnen und bei Betrachtung von 1 von oben
nach unten ist die Untertage-Pumpenbaugruppe 18, insbesondere
die Turbine 26, durch speziell angefertigtes Turbinenantriebsfluid-Rohrmaterial 30 an
das Steigrohr-Rohrmaterial 14 gekoppelt. Das Turbinenantriebsfluid-Rohrmaterial 30 wird
innerhalb des Steigrohr-Rohrmaterials 14 bereitgestellt
und erstreckt sich bis zur Oberfläche. Bohrlochfluid-Rückleitungsrohrmaterial 32 ist
ebenfalls an das Steigrohr-Rohrmaterial 14 gekoppelt, wobei
beide Rohrmaterialien 30 und 32 bei 34 mit
dem Steigrohr-Rohrmaterial 14 verbunden sind. Das Bohrlochfluid-Rückleitungsrohrmaterial 32 kann
innerhalb des Steigrohr-Rohrmaterials 14 bereitgestellt
werden und sich bis zur Oberfläche
erstrecken oder kann so mit dem Steigrohr-Rohrmaterial 14 verbunden
sein, dass es eine Fluid-Förderbahn
zur Oberfläche
bereitstellt. Beide Rohrmaterialien 30 und 32 können, zur
leichteren Installation, aufgerolltes Rohrmaterial umfassen.
-
Das
Steigrohr-Rohrmaterial 14 erstreckt sich auf eine bekannte
Weise innerhalb der Auskleidung/des Futterrohrs (nicht gezeigt)
bis zur Oberfläche,
zu einer Küsten-
oder Festlands-Erdöl-/Erdgasbohranlage.
Ein Motor-/Pumpensatz (nicht gezeigt) fördert, wie durch den Pfeil
A in 1 angezeigt, Turbinenantriebsfluid (bei dieser
Ausführungsform
vorzugsweise Meerwasser) das Steigrohr-Rohrmaterial 14 hinab und durch
das Turbinenantriebsfluid-Rohrmaterial 30 zu der Turbine 26.
Die Turbine 26 schließt eine
Turbineneinheit 36 und einen Turbinenablass 38 ein,
und das Turbinenantriebsfluid geht, wie unter Bezugnahme auf 3 bis 13 beschrieben
wird, hinab durch die Turbineneinheit 36 hindurch, um die Turbine
anzutreiben. Das verbrauchte Antriebsfluid wird an dem Turbinenablass 38 aus
der Turbineneinheit 36 abgelassen und strömt in eine
im Allgemeinen ringförmige
Kammer 40, die zwischen der Pumpenbaugruppe 18 und
den Wänden
des Bohrlochs 16 definiert wird, wobei das Fluid in der
Richtung des in 1 gezeigten Pfeils B strömt.
-
Das
Turbinenantriebsfluid kann Meerwasser umfassen, aber es kann alternativ
dazu rückgewonnenes
Bohrlochfluid allein oder in Verbindung mit einem anderen Antriebsfluid,
wie beispielsweise Meerwasser, verwendet werden. Im Einzelnen kann
zur Oberfläche
gefördertes
Bohrlochfluid zum Antrieb der Turbine wieder durch das Turbinenantriebsfluid-Rohrmaterial 30 hinab
zurückgepumpt
werden. Das Bohrlochfluid kann an der Oberfläche in Kohlenwasserstoffe (Öle, Gase
und/oder Kondensate) und Wasser getrennt und das rückgewonnene
Wasser oder Öl
wieder eingespritzt und als Antriebsfluid verwendet werden. Bei
anderen Alternativen kann die Turbine dampfgetrieben oder gasgetrieben,
zum Beispiel unter Verwendung von Luft, Stickstoff oder Stickstoffschaum,
sein.
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Die
Pumpe 28 ist durch eine Antriebswelle (nicht gezeigt),
die sich durch den Turbinenablass 38 erstreckt, an die
Turbine gekoppelt und schließt
eine Pumpeneinheit 42 ein, die einen Pumpenablass 44 hat,
der einen Auslass der Pumpe 28 bildet. Die Pumpeneinheit 42 umfasst
eine typische Pumpeneinheit, wie beispielsweise jene, die in aktuellen
ESP-Baugruppen verwendet werden, und schließt einen Pumpeneinlass 21 ein,
um zum Fördern
von Bohrlochfluid an die Oberfläche
Fluid in die Pumpe 28 einzuziehen. Der Pumpeneinlass 21 ist
durch Isolierungsmittel in der Form eines Packers 46 von
dem Pumpenauslass in dem Pumpenablass 44 und daher von
dem Turbinenablass 38 getrennt. Der Packer 46 nimmt
die Pumpe 28 in dem Futterrohr des Bohrlochs 16 auf, positioniert
sie und dichtet sie ab. Auf diese Weise wirkt die Pumpeneinheit 28 hauptsächlich,
um Bohrlochfluid aus der Formation 22 abzuziehen, und muss keine
zusätzliche
Arbeit verrichten, um abgelassenes Turbinenantriebsfluid durch die
Pumpe zu pumpen.
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Wenn
die Turbine 26 zum Antreiben der Pumpe 28 aktiviert
wird, wird Bohrlochfluid 48 in und durch die Pumpe in der
Richtung des Pfeils C gezogen, wobei es aus dem Pumpenablass 44 in
der Richtung D, in die Kammer 40, abgelassen wird. Das Bohrlochfluid 48 mischt
sich in der Kammer 40 mit abgelassenem Turbinenantriebsfluid
und wird durch das Bohrlochfluid-Rückleitungsrohr 32,
in der Richtung des Pfeils E, zur Oberfläche hinaufgepumpt. Ein oberes
Isolierungsmittel in der Form eines Packers 50 dichtet
das Rohrmaterial 30 und 32 ab, um das gemischte
Bohrlochfluid und Turbinenantriebsfluid in das Rückleitungsrohrmaterial 32 und
folglich zur Oberfläche
zu leiten, wo das Bohrlochfluid von dem Turbinenantriebsfluid getrennt
wird. Wie erörtert, kann
mindestens ein Teil des abgetrennten Turbinenantriebsfluides zum
weiteren Antreiben der Turbine 26 im Kreislauf unter Tage
zurückgeführt werden.
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Die
Pumpe 28 ist bemessen für
die aus der Formation 22 abzuziehende Durchflussmenge und die
Druckgefälleanforderung
auf der Tiefe der Pumpenbaugruppe 28. Außerdem ist
der absolute Druck des Antriebsfluides am Einlass der Turbine 36 derart eingestellt,
dass der durch die Turbine 36 aus dem Antriebsfluid extrahierte
Differenzdruck bewirken wird, dass der Ablassdruck aus der Turbine 36 grob dem
Ringspaltdruck auf der Tiefe der Pumpenbaugruppe 18 entspricht.
Sowohl die Turbine 26 als auch die Pumpe 28 schließt jeweilige
Axialdrucklager (nicht gezeigt) ein derart, dass axiale Belastungen
in der Turbine und der Pumpe durch jeweilige in sich geschlossene
Lager getragen werden.
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2 zugewendet,
wird nun eine Untertage-Werkzeugbaugruppe 10a gezeigt.
Die Baugruppe 10a ist ähnlich
der Baugruppe 10 von 1, und gleiche
Komponenten teilen die gleichen Bezugszahlen, mit der Hinzufügung des
Buchstaben „a". Der Kürze halber
werden nur die Unterschiede zwischen der Baugruppe 10a und
der Baugruppe 10 beschrieben.
-
Die
Turbine 26a der Untertage-Pumpenbaugruppe 18a ist
direkt an das Steigrohr-Rohrmaterial 14a gekoppelt derart,
dass das Turbinenantriebsfluid durch das Steigrohr-Rohrmaterial 14a in
die Turbineneinheit 36a in der Richtung des Pfeils F geleitet wird,
bevor sie aus dem Turbinenablass 38a in der Richtung des
Pfeils G abgelassen wird. Auf diese Weise mischt sich Lagerstättenfluid,
das in der Richtung C durch die Pumpeneinheit 42a strömt und aus dem
Pumpenablass 44a in der Richtung D abgelassen wird, mit
dem abgelassenen Turbinenantriebsfluid im Bohrloch-Ringspalt 54 und
wird den Ringspalt 54 hinauf zu Oberfläche zurückgeführt. Dies vermeidet die mit
dem Erwerben und Installieren des aufgerollten Rohrmaterials des
Turbinenantriebsfluid- und Bohrlochfluid-Rohrmaterials 30 und 32 der
Baugruppe 10 verbundenen Kosten.
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2A zugewendet,
wird nun eine Untertage-Werkzeugbaugruppe 10b gezeigt.
Die Baugruppe 10b ist ähnlich
den Baugruppe 10 und 10a von 1 und 2,
und gleiche Komponenten teilen die gleichen Bezugszahlen, mit der
Hinzufügung
des Buchstaben „b". Der Kürze halber
werden nur die Unterschiede zwischen der Baugruppe 10a und
der Baugruppe 10 beschrieben.
-
Die
Baugruppe 10b ähnelt
der Baugruppe 10a von 2 (i. Orig.
hier: 2A. Anm. d. Ü.)
insofern, als die Untertage-Pumpenbaugruppe 18b direkt
an Stiegrohr-Rohrmaterial 14b gekoppelt ist derart, dass das
Turbinenantriebsfluid, wie durch den Pfeil H gezeigt, durch das
Steigrohr-Rohrmaterial 14b in die Turbineneinheit 36b geleitet
wird. Jedoch schließt
die Pumpenbaugruppe 18b ebenfalls Ablassmittel in der Form
eines Ablassrohres 56 ein, das sich von der Pumpeneinheit 42b aus
erstreckt. Das Turbinenantriebsfluid, das nach unten durch die Turbine 36b strömt, geht
ebenfalls durch die Pumpeneinheit 42b hindurch, und das
Rohr 56 trennt das Antriebsfluid von dem Pumpeneinlass 21b.
-
Ein
Isolierungsmittel in der Form eines unteren Packers 58 isoliert
einen Auslass 60 des Ablassrohres 56, der in Wesentlichen
einen Auslass der Turbine 36b definiert. Der Bereich 20b der
Förderformation
erstreckt sich über
eine Länge
des Bohrlochs 16b, und Fluid strömt auf die weiter oben beschriebene
Weise aus oberen Perforationen 24b in den Pumpeneinlass 21b.
Danach tritt das Fluid aus einem Pumpenablass 44b aus,
der um die oder mit der Turbine 36b bereitgestellt wird,
und strömt
den Ringspalt 54b hinauf zur Oberfläche, in der Richtung des Pfeils I.
-
Verbrauchtes
Turbinenantriebsfluid, das durch das Ablassrohr 56 nach
unten strömt,
tritt aus dem Auslass 60 aus und wird durch untere Perforationen 62 in
die Formation 20b eingespritzt. Folglich werden aus der
Formation 20b abgezogene Fluide, wie in der Abbildung durch
die Pfeile J gezeigt, durch eingespritztes, verbrauchtes Turbinenantriebsfluid ersetzt.
Durch den Packer 58 wird dieses verbrauchte Fluid daran
gehindert, durch das Bohrloch 16b nach oben zurückzuströmen, und
hält den
Formationsdruck auf einem annehmbaren Niveau, damit weiter Bohrlochfluide
abgezogen werden. Während 2A eine
schematische Ansicht des Bohrlochs 16b und der Pumpenbaugruppe 18b ist,
wird es sich verstehen, dass der Auslass 60 des Ablassrohres 56 mit
etwas Abstand zu der Pumpenbaugruppe 18b und den Perforationen 24b angeordnet
ist. Dieser Abstand kann Hunderte oder Tausende von Fuß betragen
derart, dass das verbrauchte Turbinenantriebsfluid in einem anderen
Bereich aus der Pumpenbaugruppe 18b abgelassen wird, als
wo das Öl extrahiert
wird (der Bereich, wo die Perforationen 24b angeordnet
sind). Dies erübrigt
die Anforderung, Fluid gesondert in die Bohrung einzuspritzen, um
den Formationsdruck aufrechtzuerhalten, wie es bei den Ausführungsformen
von 1 und 2 erforderlich sein mag. Beim
Pumpen des verbrauchten Turbinenantriebsfluides das Ablassrohr 56 hinab
zum Auslass 60 und den Ringspalt um das Ablassrohr hinauf
tritt ein Druckabfall auf, und das Druckgefälle über die Turbine kann daher
verhältnismäßig groß sein.
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Es
wird ebenfalls zu verstehen sein, dass die Baugruppen von 2 und 2A,
wie in Bezug auf 1 beschrieben, unter Verwendung
rückgewonnener
Bohrlochfluide angetrieben werden können.
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3 zugewendet,
wird nun die Turbine 36 detaillierter gezeigt. Während die
Untertage-Pumpenbaugruppen 18 und 18a von 1, 2 und 2A eine
einzige Turbineneinheit 36 einschließen, wird es zu erkennen sein,
dass eine beliebige Zahl, zum Beispiel zwei oder mehr, Turbineneinheiten
bereitgestellt werden kann. Dementsprechend illustriert 4B,
wie weiter unten beschrieben wird, die Verbindung der Turbineneinheit 36 mit
einer zweiten solchen Einheit 37.
-
Die
folgende Beschreibung gilt für
die Turbinen 26, 26a und 26b von 1 bis 2A.
Es wird hierin der Klarheit halber jedoch nur die Turbine 26 beschrieben.
Wie in 3 gezeigt, ist eine obere Anschlussuntereinheit 103 an
die Turbineneinheit 36 gekoppelt, die ein äußeres Gehäuse 111 umfasst,
in dem ein Leitrad 112 feststehend angebracht ist, das ein
im Allgemeinen rautenförmiges
Querschnittsprofil 113 hat, das mit dem äußeren Gehäuse 111 zwischen
denselben zwei diametral gegenüberliegende, im
Allgemeinen halbkreisförmige
Antriebsfluid-Zuleitungskanäle 114 definiert.
An dem im Uhrzeigersinn gelegenen Ende 115 jedes Kanals 114 wird
eine Leitung 116 bereitgestellt, die eine Antriebsfluid-Zuleitungsdüse 117 bereitstellt,
die im Allgemeinen tangential zu einer durch das Leitrad 112 definierten Kammer 118 mit
zylindrischem Profil gerichtet ist, innerhalb derer ein Laufrad 119 angeordnet
ist.
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Das
Laufrad 119 ist über
geeignete Buchsen und Lager (nicht gezeigt) an Endabschnitten 120, 121,
die von jedem Ende 122, 123 des Leitrades 112 nach
außen
vorspringen, drehbar angebracht. Wie in 5 bis 7 gezeigt,
umfasst das Laufrad 119 ein röhrenförmiges Mittelelement 120 und
hat zwischen den Endabschnitten 120, 121 eine
Reihe von mit Abstand in Radialrichtung nach innen mit Schlitzen 125 versehenen
Flanschen 126, in denen zylindrische Rohre 127 (siehe 6 & 7),
die sich in Längsrichtung
des Laufrades erstrecken, feststehend angebracht sind. 6 ist
ein Querschnitt durch einen Flansch 126, der die Basis
und die Seiten der Rohre 127 an demselben trägt. 7 ist
ein Querschnitt des Laufrades 119 zwischen aufeinander
folgenden Flanschen 126 und zeigt eine Reihe von mit Winkelabstand
verteilten Öffnungen 128,
die sich in Radialrichtung nach innen durch das röhrenförmige Mittelelement 124 bis
zu einem mittigen axialen Antriebsfluid-Ablasskanal 129 erstrecken.
Zwischen den Flanschen 126 sind die Rohre 127 weg
geschnitten, um mit Winkelabstand zueinander verteilte Reihen von
Eimern 130 mit halbkreisförmigem Kanalquerschnitt bereitzustellen,
die in der Tat eine Reihe von Turbinenrädern 130a bilden,
die von den tragenden Flansche 126 durchsetzt sind. Die
Eimer 130 sind so ausgerichtet, dass ihre inneren Antriebsfluid-Auffangflächen 131 gegen
den Uhrzeigersinn und rückwärts zu der
normalen, im Uhrzeigersinn gerichteten, Rotationsrichtung des Turbinenlaufrades 119 bei
Anwendung der Turbine zeigen. Die Eimer 130 sind im Wesentlichen
entfernt von dem mittigen röhrenförmigen Element 124 angeordnet,
so dass durch dieselben aufgefangenes Antriebsfluid frei aus den Eimern 130 und
schließlich
aus den Ablassöffnungen 128 strömen kann.
Es wird zu erkennen sein, dass, wenn das Laufrad 119 durch
das Leitrad 112 umschlossen wird, zusätzlich zu der „Impuls"-Antriebskraft, die
auf einen Eimer 130 unmittelbar gegenüber einer Düse 117 durch einen
Strahl von Antriebsfluid ausgeübt
wird, der aus derselben austritt, andere Eimer ebenfalls eine „Schlepp"-Antriebskraft von
dem rotierenden Strom des Antriebsfluides um das Innere der Kammer 118,
bevor es über
die Ablassöffnungen 128 und
den Kanal 129 abgelassen wird, empfangen.
-
Wie
bei der alternativen Ausführungsform von 4B,
die zwei Turbineneinheiten 36, 37 einschließt, gezeigt,
ist das Laufrad 119 der oberen Turbine 36 über eine
Sechseck- (oder eine ähnliche) Kupplung 132 treibend
mit dem Laufrad der unteren Turbine 37 verbunden, die der
oberen Turbine in Wesentlichen ähnelt.
Bei noch einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die untere
Turbine 327 wiederum über
ein einzelnes oder ein oberes und ein unteres Getriebe (nicht gezeigt)
und geeignete Kupplungen treibend mit der pumpe 28 verbunden
sein, Wie in 8 gezeigt, kann das oder jedes
Getriebe vom Umlauftyp sein, mit einem angetriebenen Sonnenrad 136,
einem feststehenden Hohlrad 137 und vier Planetenrädern 138,
die in einem Käfig 139 angebracht
sind, was einen Ausgangsantrieb in der gleichen Richtung wie die
Rotationsrichtung des angetriebenen Sonnenrades 136 gewährleistet.
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Bei
Anwendung der Turbine 36 tritt das Treibfluid in die obere
Untereinheit 103 ein und geht nach unten hindurch in die
halbringförmigen
Zuleitungskanäle 114 der
oberen Turbine 36 zwischen dem äußeren Gehäuse 111 und dem Leitrad 112 derselben,
wo es über
die Düsen 117 in
die Kammer 118 gestrahlt wird, in der das Laufrad 119 angebracht
ist, um so in den Eimern 130 desselben aufzutreffen. Das
Treibfluid wird aus der Kammer 118 über die Ablassöffnungen 128 den
mittigen Ablasskanal 129 innerhalb des mittigen Laufradelements 124 hinab
abgelassen, bis es das untere Ende 124a desselben erreicht,
das in der Sechseckkupplung 32 in Eingriff ist (wenn zwei
Turbineneinheiten 36, 37 bereitgestellt werden),
die es treibend mit dem geschlossenen oberen Ende 124b des
Laufrades 119 der unteren Turbine 37 verbindet.
Wenn die Turbine 26 nur die einzelne Turbineneinheit 36 einschließt, wird
das Antriebsfluid selbstverständlich,
wie in 1 gezeigt, aus dem Turbinenablass 38 abgelassen.
Danach geht das Fluid in Radialrichtung nach außen aus den Öffnungen 132a heraus,
die in der Sechseckkupplung 132 der unteren Turbine bereitgestellt
werden, und geht danach weiter in die halbringförmigen Zuleitungskanäle 114 der
unteren Turbine 37 zwischen dem äußeren Gehäuse 111 und dem Leitrad 112 derselben,
um die untere Turbine 37 auf die gleiche Weise wie die
obere Turbine 36 anzutreiben. Es wird zu erkennen sein,
dass die untere Turbine wirksam in Reihe mit der oberen Turbine
angetrieben wird. Dies ist dennoch, angesichts des hoch effektiven „parallelen" Antriebs innerhalb
jeder der oberen und unteren Turbinen ziemlich effektiv und wirksam.
Das aus der unteren Turbine abgelassene Bohrtreibfluid geht danach
längs mittiger
Kanäle,
die sich durch das Innere der Getriebe (wenn sie bereitgestellt
werden) erstrecken, wobei es am Ablass 38 ausströmt.
-
Mit
einer einzelnen Turbineneinheit, wie sie in den Zeichnungen gezeigt
wird, die zur Verwendung in einer Bohrlochsohlenausrüstung von
3,125 Zoll (8 cm) Durchmesser geeignet ist, und einem Antriebsfluid-Zuleitungsdruck
von 70 kp/cm2 kann ein Ausgangsdrehmoment
in der Größenordnung
von 2,5 kpm bei 6 000 U/min erreicht werden. Mit einer Untersetzung
im Verhältnis
3:1 kann ein Ausgangsdrehmoment in der Größenordnung von 8 kpm bei 2 000
U/min erreicht werden. Mit einem System, wie es illustriert wird,
kann ein Ausgangsdrehmoment in der Größenordnung von 25 kpm bei 600
U/min erreicht werden, was mit der Leistung eines ähnlich bemessenen
Moineau-Motors oder einer herkömmlichen Untertage-Turbine,
die einen Durchmesser von 4 3/4 Zoll (12 cm) und 50 Fuß (15,24
m) Länge
hat, vergleichbar ist.
-
Es
wird zu erkennen sein, dass an der weiter oben beschriebenen Turbine
verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können. So können zum Beispiel die Profile
der Eimer 130 und deren Ausrichtung und die Konfiguration
und Ausrichtung der Düsen 117 alle
so modifiziert werden, dass der Wirkungsgrad der Turbine verbessert
wird.
-
Die
in 9 bis 13 gezeigte Turbine 236 ähnelt im
Allgemeinen derjenigen von 3 bis 8 und
umfasst ein äußeres Gehäuse 141,
in dem ein Leitrad 142 feststehend angebracht ist, das
ein im Allgemeinen rautenförmiges
Querschnittsprofil 143 hat, das mit dem äußeren Gehäuse 141 zwischen denselben
vier mit einem Winkelabstand verteilte, im Allgemeinen segmentförmige Antriebsfluid-Zuleitungskanäle 144 definiert.
An dem im Uhrzeigersinn gelegenen Ende 145 jedes Kanals 144 wird
eine Leitung 146 bereitgestellt, die eine Antriebsfluid-Zuleitungsdüse 147 bereitstellt,
die im Allgemeinen tangential zu einer durch das Leitrad 142 definierten Kammer 148 mit
zylindrischem Profil gerichtet ist, innerhalb derer ein Laufrad 149 angeordnet
ist.
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Das
Laufrad 149 ist über
geeignete Buchsen und Lager 150, 151 an den Endabschnitten 152a, 152b,
die von jedem Ende 153a, 153b des Leitrades 142 nach
außen
vorspringen, drehbar angebracht. Wie in 10, 11 und 12 gezeigt,
umfasst das Laufrad 149 ein längliches röhrenförmiges Mittelelement 154,
das eine Reihe von mit Abstand in Radialrichtung nach innen mit
Schlitzen 155 versehenen Flanschen 156 hat, in
denen vier mit Abstand in Axialrichtung angeordnete Sätze von
Turbinenschaufeln 157 mit zylindrischem Rohrprofil oder
aerodynamischer/hydrodynamischer Gestalt feststehend angebracht
sind, die eine Anordnung von vier Turbinenlaufrad-Schaufelanordnungen 158A bis
D bereitstellen, die sich in Längsrichtung
längs der
Mittelrotationsachse des Laufrades 149 erstrecken. 10 ist ein
Querschnitt durch eine Turbinenlaufrad-Schaufelanordnung 158A und
zeigt vier Düsen 147 zum
Leiten von Strahlen von Antriebsfluid in die Schaufeln 157 und
eine Reihe von sechs mit einem Winkelabstand angeordneten Ablassöffnungen 159', die sich in Radialrichtung
nach innen durch das röhrenförmige Mittelelement 154 bis
zu einem inneren Antriebsfluid-Ablasskanal 159 erstrecken.
Innerhalb des röhrenförmigen Mittelelements 154 wird
ein Spindelelement 160 bereitgestellt, das eine Reihe von
ringförmigen Dichtungselementen 161A bis
C zum Isolieren von Längen 159'A bis C des
inneren Antriebsfluid-Ablasskanals
von einander anbringt. Eine weitere Länge 159'D des inneren Antriebsfluid-Ablasskanals
ist durch eine integral geformte Stirnwand 162 von der vorhergehenden
Länge 159'C isoliert.
-
Zwischen
den gegenüberliegenden
Flanschen 156', 156" jedes Paars
von aufeinander folgenden Turbinenlaufrad-Schaufelanordnungen 158A bis
D ist das Leitrad 142 mit verhältnismäßig großen Öffnungen 163 versehen,
die zusammen mit Öffnungen 164 in
dem röhrenförmigen Mittelelement 154 Antriebsfluid-Rückflusskanäle 165 zum
Leiten des aus den Ablassöffnungen 159 einer
vorgeschalteten Turbinenlaufrad-Schaufelanordnung 158A abgelassenen
Antriebsfluides in den jeweiligen inneren Antriebsfluid-Ablasskanal 159', zu dem Antriebsfluid-Zuleitungskanal 144 einer
derselben unmittelbar nachgeschalteten Turbinenlaufrad-Schaufelanordnung 158B für einen
seriellen Verbundbetrieb der Turbinenlaufrad-Schaufelanordnungen 158A, 158B. Wie
in 11 gezeigt, sind die Öffnungen 164 in dem röhrenförmigen Mittelelement 154 allgemein
tangential ausgerichtet, um den Fluid-Durchflusswirkungsgrad zu verbessern.
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Wie
aus den Zeichnungen zu ersehen sein mag, haben die Antriebsfluid-Zuleitungskanäle 146 die
Form von verhältnismäßig großen Schlitzen,
die eine Ausdehnung in Axialrichtung haben, die fast derjenigen
der Turbinenschaufeln 157 entspricht, so dass die Fluid-Durchflusskapazität und die
Leistung jeder Turbinenlaufrad-Schaufelanordnung 158A usw. tatsächlich ähnlich derjenigen
der oder jeder der Turbineneinheiten 36, 37, mit
ihren Reihen von 12 parallel verbundenen Turbinenlaufrad-Schaufelanordnungen
(wie in 5 illustriert), der weiter oben
beschriebenen Turbinenausführungsform.
Um die Antriebsfluid-Zuleitungskanäle 144 aufeinander
folgender Turbinenlaufrad-Schaufelanordnungen 158A, 158B usw.
voneinander zu isolieren, sind die Flansche 156, welche
die Turbinenschaufeln 157 tragen, mit reibungsarmen Labyrinthdichtungen
um ihren Umfang versehen.
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Wie
aus 9 offensichtlich sein wird, erfordert die enge
und kompakte Kopplung und Anordnung der vier Turbinenlaufrad-Schaufelanordnungen 158A bis
D eine viel kleinere Zahl von Lagern und Dichtungen, wodurch die
Reibungsverluste, verglichen mit der in 3 bis 5 illustrierten
Art von Anordnung, beträchtlich
verringert werden, sowie eine beträchtlich verringerte Länge, wodurch,
verglichen mit zuvor bekannten Turbinen, ein viel höheres Drehmoment
und eine viel höhere
Leistungsabgabe für
eine gegebene Turbinenlänge
und -größe gewährleistet
werden.
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In
anderen Beziehungen ist die Turbine von 9 bis 13 im
Allgemeinen ähnlich
derjenigen von 3 bis 8. Folglich
bilden die Turbinenschaufeln 157 konkave Eimer 167,
die so ausgerichtet sind, dass ihre konkaven inneren Antriebsfluid-Auffangflächen 168 gegen
den Uhrzeigersinn und rückwärts zu der
im Uhrzeigersinn gerichteten normalen Rotationsrichtung des Turbinenlaufrades 149 bei
Verwendung des Turbinenantriebs zeigen und das dadurch aufgefangene
Fluid frei aus den Eimern 167 und schließlich aus
den Ablassöffnungen 159 strömen kann.
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Bei
Anwendung der Vorrichtung tritt das Treib-/Antriebsfluid in die
obere Untereinheit 103 ein und geht nach unten hindurch
in den Zuleitungskanal 144 der ersten Turbinenlaufrad-Schaufelanordnung 158A zwischen
dem äußeren Gehäuse 141 und
dem Leitrad 142 derselben, wo es über die Düsen 147 in die Kammer 148 gestrahlt
wird, in der das Laufrad 149 angebracht ist, um so in den
Eimern 167 desselben aufzutreffen. Das Treibfluid wird
aus der Kammer 148 über
die Ablassöffnungen 159 in
den mittigen Ablasskanal 159' innerhalb
des mittigen röhrenförmigen Elements 154 abgelassen,
woraufhin es in Radialrichtung nach außen über den Antriebsfluid-Rückflusskanal 165 zum
Antriebsfluid-Zuleitungskanal 144 der nächsten Turbinenlaufrad-Schaufelanordnung 158B zurückgeführt wird,
woraufhin der Vorgang wiederholt wird.
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Mit
einer vierstufigen integrierten Turbineneinheit, wie sie in 9 bis 13 gezeigt
wird, zur Verwendung in einer Bohrlochsohlenausrüstung von 3,125 Zoll (8 cm)
Durchmesser und einem Antriebsfluid-Massendurchfluss von 110 US-Gallonen
pro Minute (416 Liter pro Minute) und einem Zuleitungsdruck von
1 000 psi (70 kp/cm2) kann eine Leistung von
8 200 U/min und 17,4 Fuß-Pfund
(2,4 kpm) erreicht werden. Mit einer Untersetzung im Verhältnis 12:1
kann ein Ausgangsdrehmoment von 208,4 Fuß-Pfund (28,8 kpm) bei 683
U/min erreicht werden, was mit der Leistung eines ähnlich im
Durchmesser bemessenen Moineau-Motors, aber mit der doppelten Länge, oder
einer herkömmlichen
Untertage-Turbine mit einem größeren Durchmesser
und einer mehr als vierfachen Länge
vergleichbar ist.
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Innerhalb
des Rahmens der vorliegenden Erfindung können an dem Vorstehenden verschiedene Modifikationen
vorgenommen werden.
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Entweder
eine oder beide der Komponenten Turbinenantriebsfluid-Zuleitungsrohrmaterial und/oder
Bohrlochfluid-Rückflussrohrmaterial
können
sich bis zur Oberfläche
erstrecken.