DE3516424A1 - Method and device for cutting through bars made of high-alloy steel - Google Patents
Method and device for cutting through bars made of high-alloy steelInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zum Durchtrennen Method and apparatus for severing
von Stäben aus hochlegiertem Stahl Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchtrennen von Stäben aus hochlegiertem Stahl, insbesondere von Polierstangen von Tiefpumpen in Erdöl-Förderanlagen bei Versagen der Abdichtungselemente, und es wird zugleich eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben. of bars made of high-alloy steel The invention relates to a method For cutting through rods made of high-alloy steel, especially polishing rods of deep pumps in crude oil production systems in the event of failure of the sealing elements, and At the same time, a device for carrying out the method is specified.
Bei Erdöl-Lagerstätten mit einem für eine Eruptiv-Förderung nicht ausreichenden Lagerstättendruck werden Tiefpumpen zur Förderung eingesetzt. Diese Tiefpumpen weisen ein Tiefgestänge auf, dessen oberster Teil die sog. Polierstange ist. Diese ist mit einem Teil des Pumpenantriebs, dem auf- und niedergehenden Schwengelbock, verbunden. Die Polierstange besteht aus einer hochvergüteten Chrom-Nickel-Molybdän-Legierung und weist eine fein geschliffene Oberfläche auf. In the case of crude oil deposits with one for eruptive production, this is not the case If the reservoir pressure is sufficient, deep pumps are used for delivery. These Deep pumps have a deep rod, the uppermost part of which is the so-called polishing rod is. This is with a part of the pump drive, the up and down swing bracket, tied together. The polishing rod consists of a highly tempered chrome-nickel-molybdenum alloy and has a finely ground surface.
Die Polierstange wird in einer Stopfbuchse geführt, die im allgemeinen mit zwei Dichtelementen, sog. Packelementen und einer weiteren hydraulisch gegen die Polierstange verschiebbaren Elastomer-Dichtung versehen ist. Die Packelemente dienen zum Abdichten des Bohrlochs beim Pumpbetrieb, während die darunter angeordnete Elastomer-Dichtung beim Auswechseln von Packelementen den Ringraum des Bohrlochs absperrt. The polishing rod is guided in a stuffing box, which is generally with two sealing elements, so-called packing elements and another hydraulically against the polishing rod is provided with a sliding elastomer seal. The packing elements serve to seal the borehole during pumping operation, while the one below it Elastomer seal when changing packing elements the annular space of the borehole shut off.
Meistens ist darüber hinaus noch eine Polierstangen-Notabdichtung vorhanden. In most cases, there is also a polishing rod emergency seal available.
Trotz dieser vielfältigen Abdichtungseinrichtungen kommt es bei der Förderung von Erdöl oder Erdgas immer wieder vor, daß alle Abdichtungs-Einrichtungen versagen und öl, Gas oder Gemische aus bei dem oft mit hohem Druck aus dem Bohrloch austreten. In einem solchen Notfall ist es notwendig, um den Ausbruch unter Kontrolle zu bringen, das Bohrloch möglichst schnell zu verschließen, was aber durch die darin befindliche Polierstange verhindert wird. Es kann nämlich weder ein Schieber geschlossen werden noch eine andere Absperrvorrichtung angebracht werden, solange die Polierstange die Öffnung blockiert. Die Polierstange muß also möglichst schnell entfernt werden. Da man nicht das gesamte Pumpgestänge herausziehen kann, muß die Polierstange durchtrennt werden, worauf das daranhängende Pumpgestänge in sich zusammenfällt und die Öffnung freigibt, die dann mit Schiebern oder anderen Verschlußmitteln verschlossen werden kann. Nach dem Verschließen des Bohrlochs wird dieses mit einer Sperrflüssigkeit, das ist eine Flüssigkeit mit sehr hoher Dichte, verfüllt. In spite of these diverse sealing devices, the Extraction of crude oil or natural gas again and again that all sealing facilities failure and oil, gas or mixtures from when often at high pressure from the borehole step out. In such an emergency it is necessary to control the outbreak to bring under control, to close the borehole as quickly as possible, what but is prevented by the polishing rod located in it. Because it can neither a gate valve will be closed yet another shut-off device will be attached, as long as the polishing rod blocks the opening. The polishing rod must therefore if possible can be removed quickly. Since you cannot pull out the entire sucker rod, the polishing rod must be cut, whereupon the attached sucker rod in collapses and releases the opening, which is then opened with sliders or others Closure means can be closed. After the borehole has been closed this with a barrier liquid, that is a liquid with a very high density, backfilled.
Das Gewicht dieser Flüssigkeit reicht aus, um den Lagerstättendruck zu überwinden, so daß nach Austausch der Dicht- und Packelemente das Gestänge wieder aus dem Bohrloch herausgezogen und anschließend nach Abpumpen der Sperrflüssigkeit der Förderbetrieb wieder aufgenommen werden kann.The weight of this liquid is sufficient to support the reservoir pressure to overcome, so that after replacing the sealing and packing elements, the linkage again pulled out of the borehole and then after pumping out the barrier fluid the production operation can be resumed.
Das Durchtrennen der Polierstange mußte bisher, da kein geeignetes Trennwerkzeug zur Verfügung stand, im Notfall mit einer Handsäge erfolgen. Until now, cutting through the polishing rod had to be carried out because it was not a suitable one Cutting tool was available, can be done with a handsaw in an emergency.
Das Verfahren des Durchsägens ist dabei sehr mühsam, weil Polierstangen einen relativ großen Durchmesser aufweisen und der hochlegierte Stahl zusätzlich einen erheblichen Widerstand entgegensetzt. Hinzu kommt, daß das austretende Fördermedium die Arbeit stark behindert. The process of sawing through is very laborious because polishing rods have a relatively large diameter and the high-alloy steel in addition opposed considerable resistance. In addition, the emerging pumped medium severely hindered work.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Durchtrennen von Stäben aus hochlegierten Stählen aufzuzeigen und ein Trennwerkzeug zu schaffen, mit dem im Notfall schnell und sicher ein Durchtrennen - insbesondere von Polierstangen - ermöglicht wird. The invention is based on the object of a method for severing to show rods made of high-alloy steels and to create a cutting tool, with which a quick and safe severing in an emergency - especially polishing rods - is made possible.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der zu trennende Stab auf einer Seite seiner zylindrischen Außenfläche mit einer Einkerbung quer zu seiner Längsrichtung versehen wird, daß anschließend eine weitere Einkerbung ebenfalls quer zur Längsrichtung auf der etwa gegenüberliegenden Seite vorgenommen wird, und daß bei Herstellung der Einkerbungen zusätzlich eine Biegebeanspruchung auf den Stab ausgeübt wird, durch die der Stab bestrebt ist, sich um die Spitze der Schneide des Einkerb-Werkzeugs zu verbiegen. This object is achieved according to the invention in that the to separating rod on one side of its cylindrical Exterior surface is provided with a notch transversely to its longitudinal direction that then another notch also transversely to the longitudinal direction on the approximately opposite one Page is made, and that an additional one when making the notches Bending stress is exerted on the rod by which the rod strives to bend around the tip of the cutting tool edge.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß zunächst bei der ersten Einkerbung eine Bruchzone initiiert wird, und daß beim Setzen einer weiteren Kerbe auf der gegenüberliegenden Seite ebenfalls eine solche Bruchzone gebildet wird, wobei durch die zusätzliche Biegebeanspruchung erreicht wird, daß sich etwa auf der Verbindungsebene zwischen den beiden Einkerbungen eine Trennung vollzieht. The invention achieves that initially at the first notch a fracture zone is initiated, and that when another notch is placed on the opposite side also such a fracture zone is formed, whereby through the additional bending stress is achieved that is approximately on the connection plane a separation takes place between the two notches.
Ein Trennwerkzeug zur Durchführung dieses Verfahrens besteht aus einem mit einer seitlichen Ausnehmung versehenen Gehäuse, wobei in der Ausnehmung ein Messer und diesem gegenüberliegend je ein gegenüber dem Messer zur einen bzw. zur anderen Seite versetzter Gegenhalter angeordnet ist, und wobei die Gegenhalter und das Messer durch äußere Betätigungselemente relativ zueinander bewegbar sind. A parting tool for performing this procedure consists of a housing provided with a lateral recess, wherein in the recess one knife and one on the opposite side of the knife on either side is arranged to the other side offset counter holder, and wherein the counter holder and the knife can be moved relative to one another by external actuating elements.
Im Notfall wird das Trennwerkzeug so an der Polierstange angesetzt, daß die Ausnehmung im Gehäuse des Werkzeugs die Polierstange umgreift. Dabei kann sich das Trennwerkzeug auf der Stopfbuchse abstützen. Anschließend werden das Messer und die Gegenhalter aufeinander zu bewegt, so daß das Messer eine erste Kerbe in der Polierstange erzeugt. Danach wird das Messer gelockert, das Werkzeug um etwa 1800 gedreht und dann das Messer wieder in die Stange gedrückt, bis zwischen den beiden Einkerbungen der Bruch eintritt. In an emergency, the cutting tool is attached to the polishing rod in such a way that that the recess in the housing of the tool engages around the polishing rod. Here can the cutting tool rest on the stuffing box. Then the knife and the anvil moves towards one another so that the knife has a first notch in generated by the polishing rod. Then the knife is loosened, the tool by about 1800 turned and then pushed the knife back into the rod until between the the break occurs in both notches.
Das Trennwerkzeug ist dabei so handlich, daß es auch unter extremen Bedingungen, also beispielsweise bei einem Ausbruch von Gas oder öl, wenn ein Schutzanzug getragen werden muß, ohne Schwierigkeiten handhabbar ist. The cutting tool is so handy that it can also be used under extreme conditions Conditions, for example in the event of an outbreak of gas or oil, if a protective suit has to be worn, can be handled without difficulty.
Mit dem erfindungsgemäßen Trennwerkzeug ist der Durchtrennvorgang in kurzer Zeit auszuführen, und es können schnellstens weitere Maßnahmen zur Abdichtung der Bohrlochöffnung ergriffen werden. With the cutting tool according to the invention is the cutting process to be carried out in a short time, and further sealing measures can be taken as quickly as possible the borehole opening.
Beim Durchtrennen der Polierstange unterliegt diese keinerlei wesentlichen äußeren Verformungen, so daß auch das untere Ende ohne Behinderung durch die Stopfbuchse fallen kann und die öffnung zum Verschließen freigibt. When the polishing rod is cut through, it is not subject to any essentials external deformations, so that the lower end is also unobstructed by the stuffing box can fall and the opening releases for closing.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Werkzeugs besteht darin, daß es beim Durchtrennvorgang nicht zu Funkenbildung kommen kann und damit keine Gefahr einer etwaigen Entzündung oder Verpuffung von ausströmenden Gasen besteht. Another major advantage of the tool according to the invention is that there can be no sparking during the cutting process and therefore no risk of any ignition or deflagration from leaking Gases.
Die Betätigungsmittel für die Relativbewegung zwischen dem Messer und den Gegenhaltern bestehen vorzugsweise aus einem mit einem hydraulischen Druckmedium beaufschlagbaren Kolben. The actuating means for the relative movement between the knife and the counterholders preferably consist of one with a hydraulic pressure medium pressable piston.
Dabei ist es zweckmäßig, auf der Betätigungsseite des Kolbens einen mit Druckmedium gefüllten Hohlraum vorzusehen, wobei das Medium in dem Hohlraum mechanisch oder hydraulisch mit Druck beaufschlagbar ist. It is useful to have one on the actuation side of the piston to provide a cavity filled with pressure medium, the medium in the cavity can be pressurized mechanically or hydraulically.
Zur mechanischen Beaufschlagung dient vorzugsweise ein Spindeltrieb, dessen Spindelspitze mechanisch in den Hohlraum hineinbewegbar ist. A spindle drive is preferably used for mechanical loading, the spindle tip of which can be moved mechanically into the cavity.
Dabei erweitert sich vorzugsweise der Hohlraum zwischen dem der Spindelspitze entsprechenden Anfangsdurchmesser in Richtung auf den Kolben konisch, so daß aufgrund des Verhältnisses der druckwirksamen Flächen ein Verstärkungseffekt eintritt und die für die Bedienung erforderliche Kraft leichter aufgebracht werden kann. Diese Bedienung kann durch eine Knarre erfolgen, die auf einen Mehrkant am freien Ende des Spindeltriebs aufsetzbar ist. In this case, the cavity between that of the spindle tip is preferably widened corresponding initial diameter conical in the direction of the piston, so that due the ratio of the pressure-effective areas a reinforcement effect occurs and the force required for operation can be applied more easily. These Operation can be done with a ratchet, those on a polygon can be placed at the free end of the spindle drive.
Es kann aber auch noch zusätzlich ein in den Hohlraum mündender Stutzen zum Anschluß einer Handpumpe für das Einführen eines äußeren Druckmediums vorgesehen werden, so daß das Werkzeug wahlweise mechanisch oder hydraulisch betätigbar ist. However, a connecting piece opening into the cavity can also be added intended for the connection of a hand pump for the introduction of an external pressure medium so that the tool can be operated either mechanically or hydraulically.
Zur Anpassung des Trennwerkzeugs an verschiedene Polierstangen-Durchmesser können auswechselbare Gegenhalter vorgesehen werden. Auch das Messer kann auswechselbar angeordnet werden, wobei die leichte Auswechselbarkeit durch Ausbildung der Verbindungen als Steckverbindungen erreicht wird. For adapting the cutting tool to different polishing rod diameters exchangeable counterholders can be provided. The knife can also be exchanged be arranged, the easy interchangeability by forming the connections is achieved as plug connections.
Zur weiteren Verbesserung der Handhabbarkeit kann am Gehäuse noch eine Aufnahme für einen Handgriff vorgesehen werden. To further improve the handling, the housing can still a receptacle for a handle can be provided.
Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Die Beschreibung erfolgt am Beispiel der Trennung einer Polierstange an Tiefpumpen bei der Erdöl-Förderung, jedoch läßt sich das Werkzeug auch zum Durchtrennen anderer Stäbe aus hochlegiertem Stahl verwenden. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Trennwerkzeugs, und Fig 2 einen Schnitt durch das Werkzeug gemäß Fig. 1. In the following, an exemplary embodiment will be based on the drawings are explained in more detail. The description is based on the example of the separation of a Polishing rod on deep pumps in crude oil production, but the tool can be Also use to cut through other high-alloy steel rods. In the drawings 1 shows a side view of a cutting tool according to the invention, and FIG 2 shows a section through the tool according to FIG. 1.
Das dargestellte Trennwerkzeug besteht aus einem Gehäuse 2, das in seinem vorderen Teil mit einer seitlichen Ausnehmung versehen ist, in die einander gegenüberliegend zwei Gegenhalter 3 und ein Messer 4 hineinragen, so daß das Trennwerkzeug von der Seite her an der Polierstange 1 angesetzt werden kann und diese sich dann zwischen dem Messer 4 und den Gegenhaltern 3 befindet. The cutting tool shown consists of a housing 2, which is shown in its front part is provided with a lateral recess into which each other opposite two counterholders 3 and a knife 4 protrude so that the cutting tool can be attached from the side to the polishing rod 1 and this is then between the knife 4 and the counterholders 3 is located.
Der hintere Teil des Gehäuses ist teilweise als Handhabungsgriff 5 ausgebildet, und in seinem Inneren verläuft axial eine Spindel 6, die an ihrem freien Ende mit einem Vierkant 7 versehen ist, an dem ein Schraubenschlüssel oder eine Knarre ansetzbar ist. The rear part of the case is partly used as a handle 5 formed, and in its interior extends axially a spindle 6, which on her free end is provided with a square 7 on which a wrench or a ratchet can be attached.
Aus der Schnitt-Darstellung in Fig. 2, die das Werkzeug in einer gegenüber Fig. 1 um 900 gedrehten Lage zeigt, ist erkennbar, daß das Messer 4 an einem Kolben befestigt ist, und daß die Spindel 6 in Richtung auf den Kolben verstellbar ist#. Zwischen dem Kolben 9 und der dargestellten Ausgangslage der Spindel befindet sich ein Hohlraum 12, der mit einem hydraulischen Druckmedium gefüllt ist, und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel schließt sich an diesen Hohlraum noch eine Bohrung.13 im Kolben 9 an. Der Hohlraum 12 erweitert sich von seinem dem Durchmesser der Spindel entsprechenden Anfangsdurchmesser konisch, so daß beim Hineindrehen der Spindel 6 in den Hohlraum 12 aufgrund des Verhältnisses der druckwirksamen Flächen ein Verstärkungseffekt eintritt und der erforderliche Druck auf den Kolben 9 mit weniger Kraft aufgebracht werden kann. From the sectional view in Fig. 2, which the tool in a shows a position rotated by 900 compared to FIG. 1, it can be seen that the knife 4 is on a piston is attached, and that the spindle 6 is adjustable in the direction of the piston is#. Located between the piston 9 and the illustrated starting position of the spindle a cavity 12 which is filled with a hydraulic pressure medium, and at In the illustrated embodiment, this cavity is followed by another Bore 13 in piston 9. The cavity 12 widens from its diameter the spindle corresponding initial diameter conical, so that when screwing in the spindle 6 into the cavity 12 due to the ratio of the pressure-effective areas a reinforcement effect occurs and the required pressure on the piston 9 with less force can be applied.
Am Gehäuse ist ferner ein Stutzen 8 angebracht, der in den Hohlraum 12 bzw. 13 mündet und normalerweise nach außen verschlossen ist. An diesen Stutzen kann eine Handpumpe oder ein anderes, ggfs. verfügbares Hydrauliksystem angeschlossen werden. A connecting piece 8 is also attached to the housing and extends into the cavity 12 or 13 opens and is normally closed to the outside. At this nozzle a hand pump or another possibly available hydraulic system can be connected will.
Beim Anschluß wird der Zugang zu den Hohlräumen 12, 13 hergestellt, so daß der Kolben 9 durch zusätzliche Einleitung von Hydraulik-Flüssigkeit angetrieben werden kann.When connecting, access to the cavities 12, 13 is made, so that the piston 9 is driven by the additional introduction of hydraulic fluid can be.
Das Messer 4 ist am oberen Ende des Kolbens 9 mittels einer Steckverbindung befestigt und kann dadurch leicht ausgewechselt werden, wenn die Schneide stumpf geworden ist. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die beiden Gegenhalter 3 gegenüber der Schneide des Messers 4 nach außen versetzt sind, so daß auf die Polierstange 1 eine Biegebeanspruchung ausgeübt wird, wenn die Polierstange zwischen dem Messer 4 und den Gegenhaltern 3 eingespannt wird. Die Biegebeanspruchung wirkt dabei so, daß die Polierstange 1 bestrebt ist, sich um die Spitze der Schneide des Messers 4 zu verbiegen. The knife 4 is at the upper end of the piston 9 by means of a plug connection attached and can therefore be easily replaced when the cutting edge is blunt has become. From Fig. 2 it can be seen that the two counterholders 3 opposite the cutting edge of the knife 4 are offset outwards, so that on the polishing rod 1 bending stress is exerted if the polishing rod is clamped between the knife 4 and the counterholders 3. The bending stress acts in such a way that the polishing rod 1 tries to get around the tip of the cutting edge of the knife 4 to bend.
Wahlweise durch Betätigung der Spindel oder durch Einleitung von Hydraulik-Flüssigkeit durch den Stutzen 8 kann mit dem Messer in der Polierstange 1 zunächst eine Kerbe hergestellt werden, wobei die günstigste Eindringtiefe etwa 5 mm beträgt. Either by actuating the spindle or by introducing Hydraulic fluid through the nozzle 8 can be used with the knife in the polishing rod 1 first a notch can be made, the most favorable penetration depth being around 5 mm.
Nach diesem Vorgang wird der Druck auf das Messer zurückgenommen und das Messer nach Drehung des Trennwerkzeugs um etwa 1800 um die Polierstange erneut mit Druck beaufschlagt. Bei Herstellung der zweiten Kerbe stellt sich dann ein Bruch zwischen den beiden Kerben ein, dessen Auslösung durch die Biegebeanspruchung bewirkt wird. Auch die Gegenhalter 3 sind auswechselbar im Gehäuse 2 gelagert, so daß eine Anpassung des Werkzeugs an Polierstangen unterschiedlichen Durchmessers möglich ist.After this process, the pressure on the knife is released and the knife again after turning the cutting tool about 1800 around the polishing rod pressurized. A break then occurs when the second notch is made between the two notches, which is triggered by the bending stress will. The counter holder 3 are replaceably mounted in the housing 2, so that a Adaptation of the tool to polishing rods of different diameters possible is.
Am vorderen Ende des Gehäuses 2 ist eine Aufnahme 11 vorgesehen, in der ein weiterer Handgriff befestigt werden kann, um die Handhabung des Werkzeugs zu erleichtern. A receptacle 11 is provided at the front end of the housing 2, in which another handle can be attached to facilitate the handling of the tool to facilitate.
Die Anwendung des Trennwerkzeugs ist nicht auf Polierstangen beschränkt, sondern eine Anwendung ist bei allen Stäben aus hochlegier#ten Stählen möglich, die in der Regel eine hohe Sprödigkeit aufweisen, die den Trennvorgang begünstigt. The use of the cutting tool is not limited to polishing rods, but an application is possible with all bars made of high-alloy steels, which usually have a high degree of brittleness, which favors the separation process.
Claims (10)
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|---|---|---|---|
| DE19853516424 DE3516424A1 (en) | 1985-05-04 | 1985-05-04 | Method and device for cutting through bars made of high-alloy steel |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19853516424 DE3516424A1 (en) | 1985-05-04 | 1985-05-04 | Method and device for cutting through bars made of high-alloy steel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE3516424A1 true DE3516424A1 (en) | 1986-11-06 |
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ID=6270061
Family Applications (1)
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| DE19853516424 Withdrawn DE3516424A1 (en) | 1985-05-04 | 1985-05-04 | Method and device for cutting through bars made of high-alloy steel |
Country Status (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |