DE3022600A1

DE3022600A1 - Vorrichtung und verfahren zum pumpen eines bohrlochs

Info

Publication number: DE3022600A1
Application number: DE19803022600
Authority: DE
Inventors: John W Erickson
Original assignee: Kobe Inc
Current assignee: Kobe Inc
Priority date: 1979-06-21
Filing date: 1980-06-16
Publication date: 1981-01-29
Also published as: FR2459386A1; JPS5625595A; GB2053324B; GB2053324A

Description

B_e_s_c_h_r_e_i_b_u_n_g

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung sowie auf ein Verfa iren zum Pumpen eines Bohrlochs, z.B. einer Ölbohru ig, unter Verwendung einer am Boden des Bohrlochs ang!ordneten und durch ein Druckmittel angetriebenen Pum )eneinheit.

ώ ist seit g?raumer Zeit bekannt, daß es im Hinblick auf eine Verringerung der bei der Zuleitung eines Druckmittels zu ei ier an Boden eines Bohrlochs angeordneten Pumpeneinheit zwangsläufig auftretenden Reibungsverluste vorteilhaft w'ire, für den Antrieb der druckmittelgespeisten Pumpenein ieit sehr hohe Drücke einzusetzen, wie dies z.B. in der U3-PS 2 929 527 erläutert ist. Ungeachtet der möglichen Vorteile einer solchen Hochdruck- Pumpanlage icLrd sLe jedoch bisher auf Ölfeidern nicht verwendet, und ζ//ar hauptsächlich wegen der Gefahr, daß über der Erdooerf lache iJistallierte Pumpen und/oder Leitungen unt or Einwirkung des extrem hohen Drucks bersten und dabei in der Nähe des Bohrlochs beschäftigte Personen verletzen könnten.

Die Erfindung ermöglicht die Verwendung eines unter seh/· hohem Druck zugeführten Druckmittels für den Antriob der am Boden des Bohrlochs angeordneten Pumpeneinheit. Dabei wird der hohe Druck jedoch mittels eines hydraulischen Druckverstärkers erzeugt, welcher unterhalb der Erdoberfläche im oberen Teil des Bohrlochs angeordnet ist. Der Druckverstärker seinerseits wird durch ein Druckmittel angetrieben, welches ihm von einer nahe dem Bohrlochkopf über der Erdoberfläche installierten Einrichtung unter niedrigerem Druck zugeführt wird.

030065/06S1

Ein Ziel der Erfindung ist somit die Schaffung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Pucpen einer Ölbohrung mittels einer am Boden derselben angeordneten und mit einem ihr unter sehr hohem Drucl·: zugeführten Druckmittel betreibbaron Pumpeneinheit.

Ein besonderes Ziel der Erfindung ist dde Schaffung einer Anordnung zum Erzeugen eines einer sehr hohen Druck aufweisenden DruckmittelStroms füi den Antrieb einer am Boden eines Bohrlochs angeordneten Pumpeneinheit, mit einem in einem oberen Teil dei Auskleidung des Bohrlochs unterhalb der lirdoberfläcl e angeordneten hydraulischen Druckverstärker, welcher ίeinerseits durch einen mittels nahe den Bohrlochkoj f angeordneter, herkömmlicher Einrichtungen erzeugten Da uckmittelstrom antreibbar ist.

Die Erfindung schafft somit eine Vorric] tung und ein Verfahren zum Pumpen einer Ölbohrung od. dergl. unter Verwendung einer am Boden des Bohrlochs angeordneten Pumpeneinheit, welche durch ein innerhalb des Bohrlochs unter hohem Druck zugeführtes Druckmittel angetrieben ist. Im oberen Bereich des Bohrlochs ist" ein Druckverstärker für die Erzeugung des hohen Drucks angeordnet, welcher seinerseits von einer über der iirdoberflache installierten Pumpanlage mit einem Druckmittelstrom unter dem bisher gebräuchlichen Druck von etwa 35 bis

14-1 kp/cm gespeist ist. Durch die Verwendung eines sehr hohen Drucks für das die Pumpeneinheit am Boden des Bohrlochs antreibende Druckmittel lassen sich die bei der Übertragung des Druckmittels auftretenden Reibungsverluste auf ein Mindestmaß verringern.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispie L der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert, deren einzige Figur

030065/0681

oinc; rcliomati sierte Darstellung einer Pumpenanordnung

ίη oiner bevo ?zugten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

.Ln ei or Zeichn mg erkennt man ein mit einem Bohrloch-Lut'^er 1 ausgekleidetes Bohrloch, an dessen Boden inner- -halb des Futters eine Punpeneinheit 2, z.B. eine Turbopunroe für die Förderung von durch (nicht gezeigte) Bohj?un;-on im Bohi?lochfutter 1 in dieses eindringendaa Flüssigkeiten zur Erdoberfläche angeordnet ist. Die Pumpenein.he.it 2 ist mittels eines unter sehr hohem Druck von wenigstens etwa 210 kp/cm zugeführten Druckmittels antreibbar.

': dem oberan Ende hat das Bohrlochfutter 1 eine -» Erweiterung J für die Aufnahme eines hydraulischen

Druckverstärk srs ^L'r. Dieser kann in herkömmlicher Weise aur,.,;cführt scm, v.-ie z.B. in der US-PS 3 659 967 benVar Leben. £s kann sich j'edoch auch um eine innerhalb des Durchinesrers des Bohrlochfutters installierbare, abg'U.'andelte AusführungGTora einer herkömmlichen Turbopurnoe handelr, beispielsv/eise um eine solche mit einer einstufigen Antriebsturbine, welche mittels eines unter herkömmlichem Druck von etxva 35 bis 140 kp/cm , dabei jedoch in großer Strömungsmenge zugeführten Druckmittels angel rieben ist. Der hydraulische Druckverstärker ¹V ist für die Erzeugung eines Drucks von wenigstens etwa 210 kp/cm ausgelegt, wobei sich jedoch die Strömung? menge des Druckmittels je nach dem Wirkungsgrad der Druckverstärkers 4 auf etwa ein Viertel von derjenigen des die Turbine antreibenden Strömungsmiti.els verringern kann. In jedem Falle erzeugt der Druckverstär! er einen gegenüber seinem Speisedruck wenigstens ur den Faktor drei erhöhten Druck. Das vom _r Dru clever star! er 4 unter dem erhöhten Druck geförderte

Druckmittel νird dem Einlaß der am Boden des Bohrlochs

Ö30065/0681

angeordneten Pumpeneinheit 2 über eine c-nt sprechend dem hohen Druck verstärkte Leituag 6 zugeführt. Wach der Verwendung für den Antrieb dor Puropeneiiiheit 2 wir*d das Druckmittel von dieser über eine Rückle:-tung 7 vorzugsweise erneut dem Druckverstärker 4 zugeführt, so daß sich im Hochdruckteil der Anlage nur ein relativ reines Druckmittel in Umlauf befindet. Die beschriebene Anordnung ermöglicht eine Verringerung de: · Reibungsverluste des Druckmittels um wenigstens etwa den Paktor neun gegenüber einer Anlage ohne den Druckverstärker Die von der Pumpeneinhoit 2 geförderte ]'lüssigkeii; gelangt über ein Förderrohr ■';$ zur Erdoberfläche.

Für den Primärantrieb eier vorstehend beschriebenen Anordnung ist eine von einem Elektromotor 11 od. dergl. angetriebene Kreiselpumpe 10 nahe dem Bohrlochkopf." an der Erdoberfläche install?erb. Die Pumpe 10 fördert ein Druckmittel mit einem Druck von höchste is etwa 35

bis 14-0 kp/cm , dafür ;jedoch in sehr gr )ßer Strömungsmenge. Das von der Pumpe 10 geförderte )ruckmittel fließt dem Druckverstärker ^L\ über eine jeitung 9 zu und strömt von diesem zurück in einen Vorratsbehälter

Die Erfindung ermöglicht somit eine Ste Lgerung des Wirkungsgrads durch die Verwendung eines a if sehr hohen Druck gebrachten Strömungsmittels für don Antrieb der am Boden des Bohrlochs angeordneten Pumoeneinheit 2 ohne Gefährdung von im Bereich des Bohr Lochkopfs beschäftigten Personen durch das Bersteι von unter Drücken von mehr als etwa 140 kp/cm st3henden Pumpen oder Leitungen. Zu diesem Zweck ist der gesamte Hochdruckbereich der Anlage unterhalb der Erdoberfläche innerhalb des Bohrlochs oder im Bereich desselben angeordnet. Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Beispiel beschränkt, sondern ermöglicht Abwandlungen desselben im Rahmen der Ansprüche.

Ö300S5/0681 BAD ORIGiMAL

- S-

Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER H. KINKELDEY U Z 2 Ο U U w. STOCKMAIR K. SCHUMANN cn.mn hat-oh-fkv» P. H. JAKOB Θ. SEZOLD 8 MÜNCHEN 22 MAXIMILIANSTRaSSK 4» 16.6. 1980 P 15 148:dg KOBE, INC. Bank of Commerce Building So. Eastern Avenue, Suite 530 City of Commerce, California 90040 USA Vorrichtung und Verfahren zum Pumpen eines Bohrlochs

1. Vorrichtung zum Pumpen eines Bohrlochs, z.B.
einer Ölbohrung, mit Antriebsübertragung durch eine
Hochdruckflüssigkeit, gekennzeichnet
durch eine am Boden des Bohrlochs (1) angeordnete,
druckmittelgetriebene Pumpeneinheit (2), durch eine
über der Erdoberfläche nahe dem Bohrlochkopf angeord
nete, kraftgetriebene Druckmittelpumpe (10, 11) zum

030065/0681

TBLBPON (OBS) 1299869 TELBX Οβ-αθ»·Ο TBLESRAMMB MONAPAT TBLBKOmMBR

Erzeugen eines Druckmittels tr oins mit einem ersten Druck, durch einen unterhalb der Erdoberfläche in einer Auskleidung (3) des Bohrlochs angeordneten hydraulischen Druckverstärker (4) zum Erzeugen eines zweiten Druckmittelstroms mit einem Druck, welcher wenigstens etwa das Dreifache des Drucks des ersten Druckmittelstroms beträgt, durch eine erste Leitung (9) zum Zuleiten des ersten Druckmittelstroms zu einem Einlaß des Druckverstärkers, und durch eine einen Auslaß des Druckverstärkers mit der Pumpeneinheit verbindende zweite Leitung (6), wodurch die Pumpeneinheit mit einem Druck betreibbar ist, welcher etwa das Dreifache von dem des

ersten Druckmittelstrom's beträgt, f

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekenn-

^A zeichnet durch eine den zweiten Druckmittelstrom von der Pumpeneinheit (2) zum Druckverstärker (4) zurückleitende dritte Leitung (7), so daß der zweite

Druckmittelstrom in einem geschlossenen hydraulischen System in Umlauf ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Hochdruckteil des Druckverstärkers (4) innerhalb der Auskleidung (3) des Bohrlochs angeordnet ist.

4. Verfahren zum Pumpen eines Öl-Bohrlochs mittels einer am Boden des Bohrlochs angeordneten, durch ein Druckmittel angetriebenen Pumpeneinheit, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Bohrlochkopfs ein erster Druckmittelstrom mit' einem Druck in der Größenordnung von ca. 35 bis 141 kp/cm erzeugt wird, daß der erste Druckmittelstrom einem im Bereich des oberen Endes des Bohrlochs unterhalb der Erdoberfläche angeordneten Druckverstärker zugeleitet wird,

030065/0681

welcher einen zweiten Druckmittelstrom mit einem gegenüber demjenigen des ersten Druckmittelstroins auf wenigstens etwa das Dreifache erhöhten Druck erzeugt, und daß der zxireite Druckmittelstrom der am Boden des Bohrlochs angeordneten Pumpeneinheit für den Antrieb derselben zugeleitet wird.

5· Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druckmittelstrotn von der Pumpeneinheit zum Druckverstärker zurückgeleitet wird.

030065/0681