用于烃类应用的电机绕组线制造技术

本实用新型专利技术涉及一种电机绕组线。所述电机绕组线可以构造用于烃类环境中并且直接暴露于烃类环境中。所述电机绕组线可以由一层聚合物层来电绝缘，而另一层外聚合物层用于提供对下面的层的防湿以及对其它污染物和烃类环境的隔离。另外，聚合物在电机绕组线上形成层的方式以认识到电机绕组线的有限尺寸的方式实现。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

所述实施例涉及一种用于放置在烃类井(hydrocarbon well)内的设 备。特别地，所述实施例涉及一种使用励磁电机绕组线的设备，其中所述 设备可以构造用于放置在井内并相对连续地在井内使用一段很长的时间 (或许在1年半到5年之间)。
技术介绍
各种烃类应用(hydrocarbon applications)涉及使用以电为动力的设 备，该设备布置在烃类井中持续较长的时间。例如，电动潜油泵(ESP) 可以位于烃类井内以帮助将烃类从井中抽出。在这种情况下，优选的是将 泵放置在适当的位置并且在将烃类产物从井中抽出的整个过程中操作。由 此，基于油气藏本身以及操作的参数，泵可以持续操作并被放置在适当的 位置直到大约5年或更长的时间。如所示的ESP的设备可以包括几个构件，这几个构件由于暴露到井下环境中易于损坏。例如，井下环境的含水量、化学成分、以及压力和温度 极值会随着时间使得ESP的某些构件恶化。ESP的易于暴露到这种环境中的构件可以包括例如电机绕组或导体的电力电缆和电机部分。然而，可以釆 取措施帮助这些构件与井下环境隔离。例如，对于电力电缆，厚且坚固的 防潮性聚合物层可以挤出(extruded:或挤压)在导电芯体上。如此，该 芯体可以基本上不受到井下环境的影响从而有助于保证电缆能够使用较长的时间。可选地，对于电机和绕组，它们可以容纳在注满油并且密闭密封的壳体内，该壳体与井中环境隔离。但不利的是，上述填充油的壳体总是不能保持与周围的井下环境完全 隔离。例如，当在井内处于较长的时间时，来自井下环境的湿气和化学污 染物最终能够在某种程度上渗入并透过壳体。然而，对于电机的一部分， 壳体主要充满油的事实可以足以避免故障。例如，尽管存在一定程度的湿 气和化学污染物，电机的移动部分可以存在足够的润滑以维持运行。然而， 如下所述，电机绕组直接暴露于井污染物，特别是湿气，会足以导致电机 绕组无效，从而导致整个ESP故障。不像电机的其它部分，电机绕组线不是基于在壳体内存在足够的油浓 度而维持操作。相反，像电力电缆一样，大体上防止电机绕组线与井下污 染物特别是湿气直接接触，这是保证绕组线连续运作的关键。然而，如上 所示，随着在井下过去足够长的时间，这些井下污染物易于穿透壳体从而 使得绕组线直接暴露于污染物。为了进一步防止电机绕组线直接暴露于井下污染物，可以围绕电机绕 组线的导电芯体设置聚合物层。这样，理论上，与前面提到的电力电缆相 似，聚合物层可以为电机绕组线提供一定程度的防护。然而，不利的是， 电机绕组线的尺寸和特性自身使得传统的聚合物分层和防护不能持续防 止绕组线暴露于井下污染物。例如，传统的电机绕组线可以是不大于大约5规径(gauge)的铜线的磁化的线芯，通常在16 — 50规径之间。此外，电 机绕组线可以构造用于相对紧的绕组。如此，不多于大约0.25与20mil之 间的聚合物层可以被有效地设置在绕组线上。实际上，对于约30规径或更 小的绕组线，实际上它可以更有效地完全避免挤出聚合物层并且简单地将 聚合物漆在(varnish)缠绕的绕组线上以使得绕组线免受井下污染物的 损坏。不论如何，聚合物层的厚度是有限的且有效性是有限的。除了厚度有限之外，聚合物层作为对井下污染物的防护的有效性也可 以由可以与电机绕组线一起使用的聚合物的特定类型所限制。即，假定电 机绕组线的小尺寸和导电特性，围绕其布置的材料可以是电绝缘的，以保 证适当的布线操作(wire operation)。这些材料可以包括聚酰亚胺、聚 酯、聚酰胺、聚醚醚酮(poly-ether-ether-ketone)以及其它电绝缘体。 然而，不利的是，当即使持续直接暴露于少量的湿气和其它井下污染物，这些绝缘体也易于水解降解或湿气吸收。结果，电机绕组线以及整个ESP 或采用这种绕组线的其它设备易于发生故障，通常大大早于大约5年的时间。实际上，连续使用的位于井下的较小的ESP电机经常只有不超过大约1 年的预期使用寿命。此外，通过外包或搪瓷层(enamel layer)构造来克 服聚合物防护限制的努力仍然不足以防止这种水解降解和湿气吸收。
技术实现思路
本技术提出了一种电机绕组线，用于在例如井的井下环境的烃类 环境中的应用。该绕组线包括导电芯体，该导电芯体具有围绕其的电绝缘 聚合物层。防潮外聚合物层围绕该电绝缘聚合物层设置以便使它免受环境 中的湿气的损坏。在一个实施例中，粘结层(tie layer)可以布置在电绝缘聚合物层 与防潮外聚合物层之间。该粘结层可以包括所述电绝缘聚合物层和所述抗 污性外聚合物层中的一个的聚合物，以及粘附官能团，用于提供在所述电 绝缘聚合物层与所述外聚合物层之间粘结。附图说明图l是井的横截面侧视图，且电驱动组件的实施例布置在其内-，图2是图1中的组件的电机以及井的放大横截面侧视图3是图2中电机的电机绕组线的实施例的放大横截面视图4是电机绕组线的可选实施例的横截面视图5是沿5 — 5做出的图4中的电机绕组线的放大图；和图6是在油田的井内的电驱动组件的实施例的局部橫截面俯视图。具体实施方式下面参照与用于烃类应用的电气设备一起使用的电机绕组线的某些 类型描述本技术。特别地，主要描述在烃类井中使用的电动潜油泵形 式的设备。然而，很多电气设备也可以使用在此描述的实施例，特别是希 望该设备在恶劣的或潮湿的富烃类环境中长期和/或连续使用的情况。现在参照图1和2，电驱动组件100显示为布置在烃类井180中。井180由通过油田中的地层190的壳体150限定。在显示的实施例中，组件100是 电动潜油泵(ESP)形式的电驱动设备。然而，在这种井180中也可以使用 其它类型的电驱动设备。如所示的，ESP组件100包括抽出管道160、泵140 和入口区域(intake region) 130，以及由电缆175供电的电机125。 ESP 组件100可以通过将电机组件200在电机125的壳体225内旋转而运转。电机 125可以用于给泵140提供动力以从井180的环境中抽吸烃类流体。这种流 体可以沿抽出管道160驱动到井面。上述组件100可以布置在井180内用于连续运行较长的时间。例如，ESP 组件100可以如所示地布置在井180内，以便在井180的整个产油期中基本 上连续地使用。在大多数情况下，这可以是2年至5年之间或更长。在此期 间，组件100会受到恶劣的井条件的影响，例如极端温度或压力，并且会 暴露于例如湿气和腐蚀性化学物的污染物IIO。然而，组件100可以在井180 的大体上整个产油期中维持运转。特别地，如下面详细描述的，组件IOO 的电机绕组线轴210可以充分地免于井180中的污染物的损坏，从而避免在 井180的产油期中组件100的操作故障。继续参照图1和2，组件100直接暴露于井180的包括上述污染物110的 环境中。参照图2，电机125的壳体225可以被密闭地密封以在一定程度上 防止所示的污染物110进入。然而，在井的产油期的某些时候，污染物IIO 会到达在壳体225内的填充油的空间250。由此，位于填充油的空间250内 的可旋转电机组件200会直接暴露于这种污染物110。需要特别注意的是， 电机绕组线轴210的电机绕组线201可以与例如湿气的污染物11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于烃类应用的电机绕组线，所述绕组线包括导电芯体和围绕所述导电芯体的电绝缘聚合物层；其特征是：　所述绕组线进一步包括围绕所述电绝缘聚合物层的抗污性外聚合物层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫瓦凯，金秉俊，皮特霍华德，
申请(专利权)人：普拉德研究及开发股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：VG[英属维尔京群岛]