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Tauchkolben zum Fördern von Erdöl und zum Heben von
Flüssigkeiten aus Brunnen
Gegenstand der Erfindung ist ein Tauchkolben zum Fördern von Erdöl und zum Heben von Flüssig- keiten aus Brunnen.
Bekanntlich ist im Erdöl fast immer Erdgas enthalten, so dass beim Anbohren eines Erdöllagers das Erd- öl durch Druck meist von selbst ausströmt. Es gibt aber auch Fälle, wo weniger Erdgas vorhanden ist, so dass der Druck zum Herauspressen des Erdöls nicht ausreicht. In diesen Fällen werden Tauchkolben in das
Förderohr eingebaut.
Ist der Tauchkolben am Grund der Bohrung angekommen, so bleibt er hier so lange sitzen, bis sich eine entsprechende Ölsäule über dem Kolben entwickelt hat, wobei der Gasdruck unterhalb und oberhalb des Kolbens ansteigt. Wird nun das Förderrohr oben geöffnet, so sinkt der Gasdruck oberhalb des Kolbens ab und der unterhalb des Kolbens verbliebene Gasdruck drückt den Kolben nach oben, wodurch auch die über ihm befindliche Ölsäule aus dem Förderrohr austritt. Nach dem Absinken des Druckes unterhalb des Kolbens sinkt derselbe wieder auf den Grund der Bohrung, die Ausflussöffnung des Förderrohres wird verschlossen und der Vorgang wiederholt sich.
Bei sehr gasarmen Erdölquellen wird in vielen Fällen zur Forderung auch Hilfsgas angewendet.
Das Ziel der Erfindung liegt in einer Erhöhung der Wirtschaftlichkeit dieser Fördermethode bzw. darin, dass solche Tauchkolben auch bei sehr gasarmen Erdölquellen mit Erfolg eingesetzt werden können und dabei die Anwendung von Hilfsgas in manchen Fällen vermieden werden kann.
Der Wirkungsgrad der durch Gase oder Gasgemische betätigten Flüssigkeitsheber und Tauchkolben ist sehr niedrig und demzufolge ist der zum Heben der Flüssigkeit (des Öls) angewendete spezifische Gasverbrauch bei tiefen Bohrungen sehr hoch. Überdies kann bei den bisher bekannten Flüssigkeitshebern die Flüssigkeitsentnahme über einen gewissen Wert nicht einmal durch weitere Steigerung der angewendeten Hilfsgas11, 1enge vergrössert werden, da das'Ausmass der Flüssigkeitsströmung in die Erdölquellen hinein stark davon abhängt, ein wie grosser Druck während des Betriebes an der Quellensohle dem Druck der flüssigkeitspeichernden porösen Tiefenschicht entgegenwirkt.
Der hohe spezifische Gasverbrauch der bekannten Flüssigkeitsheber ergibt sich vor allem daraus, dass sich das Gas während des Hubes zum grössten Teil ohne Arbeitsverrichtung durch die Flüssigkeit hindurchbewegt. Der Grund hiefür ist in mehreren Eigenheiten der benützten bekannten Tauchkolben zu finden. So sind diese Tauchkolben im Vergleich zum spez.-Gewicht der zu hebenden Flüssigkeit zu schwer und dichten an den Wandungen des Förder- oder Futterrohres nicht ausreichend ab. Eine glatte, gleichmässi- ge, innere Ausgestaltung der Förder- oder Futterrohre benötigt, falls irgendwie entsprechende Dichtungseigenschaften gesichert werden sollen, erhebliche Kosten.
Der Gegenstand der Erfindung beseitigt die erwähnten Mängel dadurch, dass der Tauchkolben bieg- sam ausgeführt ist, wodurch eine bessere Anpassung desselben an das Futterrohr - ohne Steckenbleiben im Rohr - erzielt werden kann ; dadurch wird der Gasverbrauch bedeutend herabgesetzt.
Demgemäss ist der Gegenstand der Erfindung ein Tauchkolben zum Heben von Flüssigkeiten aus Brunnen und insbesondere aus Erdölquellen, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kolbenkörper aus mindestens zwei Teilen besteht, welche durch biegsame Kunststoffrohre, Kunststoffstränge, ein biegsa-
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mes Stahlseil oder durch Kreuzgelenkglieder usw., die die gegenseitige'Verbiegung der Teile längs der Längsachse des Kolbens zulassen, untereinander verbunden sind.
Es ist zweckmässig, das spez.-Gewicht des Tauchkolbens wesentlich zu vermindern und bereits dadurch das Heben einer zusätzlichen, etwa 100-150 m hohen Flüssigkeitssäule zu ermöglichen.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 stellt ein allgemeines Schemader Anwendung des Tauchkolbens dar und Fig. 2 zeigt einen beispielsweisen, biegsam ausgeführten Tauch- kolben.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist im Futterrohr 1 ein Förderrohr 2 mit Abstand 3 angeordnet. Mit 4 ist ein Gasdurchlassventil zur Herabsetzung des spez.-Gewichtes der zu fördernden Flüssigkeit bezeichnet. Der Tauchkolben 5 sitzt am Grund der Bohrung auf einer Anschlagfeder. Oberhalb des Kolbens sammelt sich die Flüssigkeitssäule 6 an ; die Flüssigkeit strömt infolge des Schichtdruckes Ps entgegen dem geringeren Fussdruck PF in die Erdölquelle (Brunnen) hinein. Auch das Gas strömt in das Förderrohr 2 hinein. Wird das Ventil 7 geöffnet, so wird der Druck oberhalb der Säule 6 herabgesetzt und der Kolben 5 bewegt sich nach oben und fördert die Flüssigkeit nach oben. Ist die Quelle gasarm, so kann Hilfsgas in den Raum 3 eingespeist werden.
Nach dem Ausheben der Flüssigkeit wird das Ventil 7 geschlossen und der Kolben 5 sinkt wieder auf den Grund der Bohrung zurück. Der Vorgang wird wiederholt.
Wie in Fig. 2 ersichtlich ist, besitzt der Tauchkolben einen aus Metall oder Kunststoff verfertigten, längs des Mantels geriffelten Anschlagkopf 8 eine aus biegsamem Kunststoff verfertigte Abstreifspindel 9,
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die eine Labyrinthdichtung sichern-versehen ist, und einen aus Metall oder Kunststoff verfertigten Endanschlag 11, welche Teile je für sich starr ausgebildet sind.
Die einzelnen Teile können auch mit entsprechenden Aussparungen, die in Fig. 2 nicht gezeigt sind, zur Herabsetzung des Kolbengewichtes versehen sein.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Tauchkolben zum Fördern von Erdöl und zum Heben von Flüssigkeiten aus Brunnen, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenkörper aus mindestens zwei Teilen besteht, welche durch Kunststoffrohre, Kunststoffstränge, ein biegsames Stahlseil oder durch Kreuzgelenkglieder usw., die die gegensetige Verbiegung der Teile längs der Längsachse des Kolbens zulassen, miteinander verbunden sind.
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Plungers for pumping petroleum and for lifting
Liquids from wells
The subject of the invention is a plunger for pumping petroleum and for lifting liquids from wells.
It is well known that natural gas is almost always contained in crude oil, so that when drilling into a crude oil depot, the crude oil usually flows out by itself under pressure. But there are also cases where there is less natural gas available, so that the pressure is not sufficient to press out the oil. In these cases, plungers are inserted into the
Installed delivery pipe.
Once the plunger has reached the bottom of the bore, it remains there until a corresponding column of oil has developed above the piston, with the gas pressure rising below and above the piston. If the delivery pipe is now opened at the top, the gas pressure above the piston drops and the gas pressure remaining below the piston pushes the piston upwards, whereby the oil column above it also emerges from the delivery pipe. After the pressure below the piston has dropped, it sinks back to the bottom of the bore, the outflow opening of the delivery pipe is closed and the process is repeated.
In the case of petroleum wells with very little gas, auxiliary gas is also used in many cases.
The aim of the invention is to increase the economic efficiency of this delivery method or to ensure that such plungers can also be used successfully in petroleum wells with very little gas and the use of auxiliary gas can be avoided in some cases.
The efficiency of the liquid lifters and plungers operated by gases or gas mixtures is very low and consequently the specific gas consumption used to lift the liquid (oil) is very high in deep wells. In addition, with the liquid siphons known up to now, the liquid withdrawal cannot even be increased beyond a certain value by further increasing the amount of auxiliary gas11, since the extent of the liquid flow into the oil wells depends heavily on the pressure on the well bed during operation counteracts the pressure of the liquid-storing porous deep layer.
The high specific gas consumption of the known liquid siphon results mainly from the fact that the gas moves through the liquid for the most part without performing any work. The reason for this can be found in several peculiarities of the known plungers used. Compared to the specific weight of the liquid to be lifted, these plungers are too heavy and do not seal sufficiently on the walls of the conveying or casing pipe. A smooth, even, inner design of the delivery or casing pipes requires considerable costs if somehow corresponding sealing properties are to be ensured.
The object of the invention eliminates the mentioned shortcomings in that the plunger is made flexible, whereby a better adaptation of the same to the casing - without getting stuck in the pipe - can be achieved; this significantly reduces gas consumption.
Accordingly, the subject matter of the invention is a plunger piston for lifting liquids from wells and in particular from oil wells, which is characterized in that the piston body consists of at least two parts, which are formed by flexible plastic pipes, plastic strands, a flexible
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mes steel cable or by universal joint links, etc., which allow the mutual bending of the parts along the longitudinal axis of the piston, are interconnected.
It is advisable to significantly reduce the specific weight of the plunger and thereby enable an additional, approximately 100-150 m high column of liquid to be lifted.
The invention is explained in more detail with reference to the drawing. 1 shows a general diagram of the application of the plunger and FIG. 2 shows an example of a plunger which is designed to be flexible.
As can be seen from Fig. 1, a conveyor pipe 2 is arranged at a distance 3 in the casing 1. 4 with a gas passage valve for reducing the specific weight of the liquid to be conveyed is designated. The plunger 5 sits at the bottom of the bore on a stop spring. The liquid column 6 collects above the piston; As a result of the stratified pressure Ps, the liquid flows into the oil well (well) against the lower foot pressure PF. The gas also flows into the delivery pipe 2. If the valve 7 is opened, the pressure above the column 6 is reduced and the piston 5 moves upwards and conveys the liquid upwards. If the source is low in gas, auxiliary gas can be fed into space 3.
After the liquid has been extracted, the valve 7 is closed and the piston 5 sinks back to the bottom of the bore. The process is repeated.
As can be seen in FIG. 2, the plunger has a stop head 8 made of metal or plastic and fluted along the jacket, a stripping spindle 9 made of flexible plastic,
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which secure a labyrinth seal is provided, and an end stop 11 made of metal or plastic, which parts are each rigid in themselves.
The individual parts can also be provided with corresponding recesses, which are not shown in FIG. 2, to reduce the weight of the piston.
PATENT CLAIMS:
1. Plunger piston for pumping petroleum and for lifting liquids from wells, characterized in that the piston body consists of at least two parts, which are made by plastic pipes, plastic strands, a flexible steel cable or by universal joint members, etc., the opposite bending of the parts along the Allow longitudinal axis of the piston are interconnected.