DE4102398A1 - Vorrichtung zum foerdern von rohoel aus einem untertaegigen speicher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern von Rohöl aus einem untertägigen Speicher durch Injizieren von Behandlungsflüssigkeiten mit dem Ziel des Einspritzens von Behandlungsflüssigkeiten in die Pumpenkammer einer untertägigen Ölpumpe, insbesondere zum Sichern der Pumpe innerhalb des Förderrohres der Bohrung, wodurch ermöglicht wird, daß ein Pumpenzylinder mit dem Dosierventil für die Zugabe von Behandlungsflüssigkeiten in die Pumpenkammer als Einheit aus dem Förderrohr entnommen werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus der Lehre des Patentanspruches 1. Besondere Ausführungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Eine Eigenschaft der vorliegenden Erfindung ist es, daß eine Baugruppe eines Einlaß- und Dosierventils geschaffen wird, die zum Einsatz an Pumpenzylindern- und Kolben-Einheiten verschiedener Größen geeignet ist. Es sind im Stand der Technik diverse Verfahren zur für das Einspritzen von Behandlungsflüssigkeiten in eine Förderbohrung bekannt. Der Ausdruck Behandlungs- oder Aufbereitungsflüssigkeiten umfaßt dabei alle Arten von Flüssigkeiten, die zum Einsatz kommen könnten, einschließlich von die Viskosität herabsetzenden Flüssigkeiten, Wartungsflüssigkeiten, Rostschutzflüssigkeiten und dergleichen.

Bei einem typischen, aus dem Stand der Technik bekannten Fördersystem zur Zuführung von Aufbereitungsflüssigkeiten in eine Ölbohrung findet ein Einspritzen der Behandlungsflüssigkeit in einem zwischen der Bohrlocheinfassung und der Förderrohr definierten, ringförmigen Raum statt. Das Vermischen des Rohöls mit den Behandlungsflüssigkeiten geschieht in einem Bereich unterhalb des Einlaßventils der untertägigen Ölpumpe. Dieses Verfahren hat sich als unbefriedigend herausgestellt aufgrund der Tatsache, daß von der Säule der in die Ölbohrung eingespritzten oder injizierten Behandlungsflüssigkeiten ein hydrostatischer Druck auf den unterirdischen Speicher ausgeübt wird. Dieser auf den unterirdischen Speicher ausgeübte Druck vermindert die Durchsatzmenge von Rohöl an der Lagerstätte oder dem Reservoir in die Bohrung und somit den Wirkungsgrad der Ölförderung.

Bei einem weiteren, aus dem Stand der Technik bekannten System zum Injizieren von Behandlungsflüssigkeiten in einen unterirdischen Speicher wird die Behandlungsflüssigkeit nach unten in das Förderrohr eingespritzt, und das Vermischen von Behandlungsflüssigkeit und Öl findet in einem perforierten Nippel statt, der in einem gewissen Abstand oberhalb der untertägigen Ölpumpe angebracht ist. Die Mischung aus Behandlungsflüssigkeit und Rohöl fließt zur Oberfläche des Bohrloches über die Perforationen des Nippels, in dem die Mischung zum ringförmigen Raum zwischen Bohrlocheinfassung und Förderrohr übertragen wird. Mit dieser Anordnung sind zwei Hauptnachteile verbunden. Der eine resultiert aus der Tatsache, daß die Aufbereitungsflüssigkeit, wenn sie auf diese Weise eingespritzt wird, nicht durch die untertägige Ölförderpumpe geführt wird. Als Folge kann die hohe Viskosität des Rohöls an den Pumpenbauteilen Schäden verursachen und letztlich zu deren Ausfall führen. Weiterhin ist es unmöglich, Korrosionsschutzflüssigkeiten zum Schutze der Pumpenbauteile einzubringen. Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus der Tatsache, daß es extrem schwierig ist, die Menge der dem Öl beigemischten Behandlungsflüssigkeit genau zu steuern.

Ein bekanntes Verfahren zur Zugabe von Aufbereitungsflüssigkeiten in eine Ölbohrung ist in US-PS 47 91 985 offenbart und überwindet viele der obenerwähnten Nachteile der übrigen bekannten Systeme. Das System weist eine untertägige Ölpumpe auf, die mit dem zwischen dem Förderrohr und der Bohrlocheinfassung definierten, ringförmigen Raum zur Zuführung von Behandlungsflüssigkeiten in die Pumpenkammer kommuniziert. Ein Dosierventil ist zur Steuerung der Durchflußmenge von Behandlungsflüssigkeit in die Pumpenkammer vorgesehen, wodurch die genaue Steuerung der zugeführten Menge an Behandlungsflüssigkeit ermöglicht wird. Somit überwindet das bekannte System den Nachteil, die Zugabe von Behandlungsflüssigkeit nicht genau steuern zu können. Jedoch hat das System einen bestimmten Nachteil, nämlich den, daß die Dosierventil-Baugruppe Teil des Förderrohres ist, und es daher notwendig wäre, wenn die Dosierventil-Baugruppe z. B. zur Reparatur entnommen werden muß, das gesamte Förderrohr aus der Bohrung zu ziehen. Ein derartiges Vorgehen wäre äußerst kostspielig, sowohl was die Betriebskosten als auch was die Verzögerung der Förderung anbetrifft. Ein weiterer Nachteil des im US-Patent 47 91 985 offenbarten Systems ist, daß das System nur in Verbindung mit untertägigen Rohrpumpen leicht realisiert werden kann. Eine Einsatzpumpe (insert type pump) kann nicht wirkungsvoll benutzt werden aufgrund der Tatsache, daß die Bildung von hydrostatischen Drücken gegen den Ölspeicher nicht vermieden werden könnte, was, wie oben bemerkt, den negativen Effekt eines verminderten Ölförder- Wirkungsgrads nach sich zieht. Es ist jedoch nützlich und vorteilhaft, Einsatzpumpen zu verwenden, weil sie leicht installiert und auch einfach aus der Ölbohrung demontiert werden können, ohne daß das Förderorgan gänzlich aus der Ölbohrung gezogen werden muß.

Es soll deshalb - wie bereits erwähnt - ein verbessertes System zur Förderung von Rohöl aus einer Ölbohrung geschaffen werden, welches die Zugabe genauer Mengen an Behandlungsflüssigkeiten zur Pumpenkammer einer untertägigen Ölpumpe erlaubt.

Eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System wie oben beschrieben zu schaffen, wobei ein Dosierventil zur Steuerung der Zuführung von Behandlungsflüssigkeiten in die Pumpenkammer der untertägigen Ölpumpe zugeordnet ist, wodurch das Pump- Dosierventil als komplette Einheit aus dem Förderrohr entnommen werden kann.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System wie oben beschrieben zu schaffen, wobei das Förderrohr mit einem Ansatznippel (seating nipple) zur abdichtenden Aufnahme einer Dosierventil- Baugruppe versehen ist, welche so ausgebildet ist, daß sie untertägige Ölpumpen sowohl des Rohr- als auch des Einsatztyps aufnehmen kann.

Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden, eingehenden Beschreibung deutlich.

Die bevorzugte, erfindungsgemäße Vorrichtung zum Fördern von Rohöl aus einem untertägigen Speicher durch Injizieren von Aufbereitungs- oder Behandlungsflüssigkeiten, weist eine Ölbohrungseinfassung oder Bohrlochauskleidung, sowie ein Förderrohr mit einem innerhalb der Ölbohrungseinfassung angeordneten Ansatzstutzen oder -nippel auf, der mit diesen einen ersten ringförmigen Raum zur Aufnahme von Behandlungsflüssigkeiten definiert; innerhalb des ersten ringförmigen Raums sind zwischen dem Ansatzstutzen oder -nippel und einem Ölspeicher Abdichtmittel zum Isolieren des ersten ringförmigen Raums vom Speicher vorgesehen sowie eine Pumpe mit einem innerhalb des Ansatzstutzens oder -nippels angeordneten und darauf zu deren Abstützung aufliegenden Pumpenzylinder innerhalb des Förderrohrs, wobei der Pumpzylinder mit dem Ansatzstutzen oder -nippel einen zweiten, ringförmigen Raum oder Ringraum definiert und die Pumpe eine vom Pumpenzylinder definierte Pumpenkammer, wobei wenigstens ein Einlaß- und ein Auslaßventil sowie ein sich hin- und herbewegender Kolben vorhanden sind; in einer Bewegungsrichtung des Kolbens tritt Öl in die Pumpenkammer durch das Einlaßventil ein, in der anderen Richtung verläßt das Öl die Pumpenkammer durch das Auslaßventil.

Innerhalb des Ringraumes sind erste und/oder zweite Dichtungen zum Abdichten des Pumpenzylinders innerhalb des Ansatzstutzens oder -nippels angeordnet, um Leckage von Flüssigkeit zwischen Pumpenzylinder und Ansatzstutzen oder -nippel hintanzuhalten; die erste und die zweite Dichtung der Pumpenzylinder und der Ansatzstutzen oder -nippel bestimmen miteinander innerhalb des Ringraumes eine abgedichtete, ringförmige Kammer. Zudem ist erfindungsgemäß im Förderrohr ein erster Flüssigkeitsdurchgang als Strömungsweg von Behandlungsflüssigkeiten aus dem ersten ringförmigen Raum mit der abgedichteten, ringförmigen Kammer; ein zweiter im Pumpenzylinder angeordneter Flüssigkeitsdurchgang verbindet die Behandlungsflüssigkeiten aus der abgedichteten, ringförmigen Kammer mit der Pumpenkammer zwischen dem Einlaß und dem Auslaß. Dem zweiten Flüssigkeitsdurchgang ist unterhalb der ringförmigen Kammer wenigstens ein Dosierventil zur wahlweisen Verbindung von Behandlungsflüssigkeiten mit der Pumpenkammer zugeordnet, für das Zuführen von Öl zur Pumpenkammer durch das Einlaßventil. Pumpenzylinder und Dosierventil können als Einheit aus dem Förderrohr entnommen werden.

Der Ansatzstutzen oder -nippel kann mit dem Förderrohr einstückig ausgebildet oder von ihm getrennt, bevorzugt auf das Förderrohr aufgeschraubt, sein.

Das System zum Einspritzen von Behandlungsflüssigkeiten in eine Ölbohrung gemäß der vorliegenden Erfindung überwindet alle obenerwähnten Nachteile der bekannten Systeme. Zunächst erlaubt das System gemäß der vorliegenden Erfindung die präzise Zuführung von Behandlungsflüssigkeiten zu einer Ölbohrung. Zweitens kann die Zuführung von Behandlungsflüssigkeit ohne Erzeugung eines hydrostatischen Gegendrucks an der Formation der Ölbohrung erfolgen. Drittens kann Förderöl nicht an der untertägigen Pumpe vorbeifließen. Schließlich, und am wichtigsten, erlaubt das System gemäß der vorliegenden Erfindung die Verwendung verschiedener Arten von unterirdischen Ölpumpen, die zusammen mit dem Dosierventil z. B. bei einer Reparatur, leicht entnommen und ersetzt werden können, ohne daß das Förderrohr aus der Ölbohrung herausgezogen werden muß.

Das Ölfördersystem gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Förderrohr in einer Ölbohrungseinfassung auf, wobei das Förderrohr mit einem Ansatznippel oder -stutzen zur Aufnahme der unterirdischen Ölpumpe versehen ist. Diese enthält einen Pumpenzylinder (pump barrel), der auf dem Ansatznippel zur Halterung der Pumpe innerhalb des Förderrohres sitzt. Der Pumpenzylinder definiert mit dem Ansatzstutzen einen ringförmigen Raum. Die Pumpe weist eine von dem Pumpenzylinder definierte Pumpenkammer mit einem Einlaß- und einem Auslaßventil und einem sich hin- und herbewegenden Kolben zum Abziehen von Öl aus dem Speicher in die Pumpenkammer über das Einlaßventil und zum Herausdrücken von Öl aus der Pumpenkammer über das Auslaßventil zur Oberfläche der Bohrung auf.

Gemäß dem besonderen Merkmal der vorliegenden Erfindung sind erste und zweite Dichtungen innerhalb des ringförmigen Raums zwischen dem Pumpenzylinder und dem Ansatzstutzen angeordnet, um Leckagen von Flüssigkeit und den Pumpenzylinder herum zu vermeiden. Die Dichtmittel definieren mit dem Pumpenzylinder und dem Ansatzstutzen eine abgedichtete, ringförmige Kammer innerhalb des ringförmigen Raums zwischen dem Zylinder und dem Ansatzstutzen.

Gemäß den speziellen Merkmalen der Erfindung ist ein erster Flüssigkeitsdurchgang für die Behandlungsflüssigkeiten im Förderrohr als Verbindung von dem vom Förderrohr sowie der Bohrungseinfassung definierten ringförmigen Raum zu der abgedichteten, ringförmigen Kammer innerhalb des vom Pumpenzylinder und vom Förderrohr definierten, ringförmigen Raums vorgesehen. Ein zweiter Flüssigkeitsdurchgang ist im Pumpenzylinder zur Verbindung zwischen der abgedichteten, ringförmigen Kammer und der Pumpenkammer vorgesehen.

Gemäß einer weiteren speziellen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Dosierventil, das die Zugabe von Behandlungsflüssigkeit zur Pumpenkammer präzis steuert, mit einem zweiten Flüssigkeitsdurchgang im Pumpenzylinder unterhalb (downstream) der ringförmigen Kammer zum wahlweisen Anschließen von Behandlungsflüssigkeiten an die Pumpenkammer, wenn in diese Öl durch das Einlaßventil eingeführt wird, versehen. Diese besondere Anordnung, bei der das Dosierventil in einem Zylinderteil einer unterirdischen Ölpumpe integriert ist, erlaubt die Demontage von Pumpenzylinder und Dosierventil als Einheit aus dem Förderrohr, z. B. für Reparaturzwecke und dergleichen.

Zusätzlich ist das System gemäß der vorliegenden Erfindung derart anpaßbar, daß verschiedene Arten von unterirdischen Ölpumpen innerhalb des Förderrohres eingesetzt werden können. Um dies zu erreichen, weist der Pumpenzylinder einen ersten Teil auf, der das Dosierventil enthält und im Ansatzstutzen angeordnet ist. Ein Verbindungsadapterstück verbindet den ersten Teil des Pumpenzylinders mit einem zweiten Teil des Zylinders der den sich hin- und herbewegenden Kolben enthält. Durch Wahl unterschiedlich ausgebildeter Verbindungsadapterstücke können verschiedene Arten von Pumpenkörpern mit der Dosierventil-Baugruppe eingesetzt werden.

Im Betrieb wird die Säule der Behandlungsflüssigkeit in den von der Bohrungseinfassung und dem Förderrohr definierten, ringförmigen Raum eingespritzt. Während einer ersten Phase, wenn der Kolben angehoben wird öffnet das Einlaßventil zur Pumpenkammer, und in diese fließt Rohöl. Während des Aufwärtshubs des Kolbens öffnet das Dosierventil, und eine vorbestimmte Menge von Flüssigkeit tritt aus dem ringförmigen Raum zwischen Pumpenzylinder und Förderrohr in die Pumpenkammer ein, in der das Öl und die Behandlungsflüssigkeit sorgfältig vermischt werden. Wenn der Kolben seine Abwärtsbewegung beginnt, schließen das Einlaßventil und Dosierventil, und es setzt die Kompressionsphase in der Pumpenkammer ein. Wenn sich der Kolben senkt, nimmt der auf die Mischung Öl/Behandlungsflüssigkeit ausgeübte Druck auf einen Wert zu, der größer ist als der Druck oberhalb des Kolbens, wobei bei diesem Wert das Auslaßventil der Pumpenkammer öffnet und die Mischung Öl/Behandlungsflüssigkeit aus der Pumpenkammer ausströmt. Der Vorgang wird danach ständig wiederholt, wodurch die Mischung Öl/Behandlungsflüssigkeit an der Oberfläche des Bohrloches abgezogen werden kann.

Wie oben erwähnt, kann das System gemäß der vorliegenden Erfindung zur Zugabe von Verdünnungsflüssigkeiten in die Pumpe benutzt werden, um die Viskosität des abzuziehenden Öls herabzusetzen. Es kann auch dazu benutzt werden, Korrosionsschutzflüssigkeiten, Wartungsflüssigkeiten und jegliche anderen gewünschten Flüssigkeiten einzubringen.

Wie oben erwähnt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein verbessertes Verfahren zur Förderung von Rohöl aus einer Ölbohrung. Die Erfindung ist weiterhin auf ein System zur Zugabe von Behandlungsflüssigkeit in gesteuerter Weise in eine Ölbohrung gerichtet. Das System gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, verschiedene Arten von untertägigen Ölpumpen einzusetzen, und erlaubt in einfacher Weise die Demontage der Pumpe aus dem Förderrohr der Ölbohrung.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigt jeweils im Schnitt, in schematischer Darstellung in

Fig. 1 ein Ölfördersystem gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 und 3 eine schwere Zylinder-Einsatzpumpe mit einer Dosierventil- Baugruppe;

Fig. 4 und 5 eine leichte Zylinder-Einsatzpumpe mit einer Dosierventil- Baugruppe;

Fig. 6 und 7 eine schwere Zylinder-Rohrpumpe mit einer Dosierventil- Baugruppe;

Fig. 8 eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Systems mit zwei Ansatzstutzen oder -nippel;

Fig. 9 einen teilweisen Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dosierventils.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes System 10 zur Förderung von Rohöl aus einem untertägigen Speicher durch Injektion von Behandlungsflüssigkeiten in Pfeilrichtung A. Die Ölbohrung umfaßt eine Bohrungseinfassung 12 mit einer Vielzahl von Perforationen 14, die den Eintritt von Flüssigkeit aus dem Speicher in das Bohrloch 16 der Ölbohrung erlauben. Ein Förderrohr 18 ist innerhalb der Bohrungseinfassung 12 angeordnet und definiert mit dieser einen ringförmigen Raum 20, der gegen den Speicher der Ölbohrung mittels einer geeigneten Dichtung 22 abgedichtet ist. Das Förderrohr 18 weist einen Ansatzstutzen 24 auf, der als integraler Bestandteil mit dem Förderrohr 18 oder getrennt davon ausgebildet sein kann. Falls der Ansatzstutzen 24 ein getrenntes Bauteil ist, kann er am Förderrohr 18 durch eine Schraub-, Preß- oder eine andere bekannte Verbindung gesichert sein.

In abgedichteter Weise ist innerhalb des Ansatzstutzens 24 eine untertägige Pumpe 26 aufgenommen. Abdichtende Verankerungselemente 28 und 30 sind innerhalb des vom Pumpenzylinder 32 und vom Förderrohr 18 definierten Ringraums 36 vorgesehen, um die Pumpe 26 innerhalb des Förderrohrs 18 abzudichten. Die dichtenden Verankerungselemente 28 und 30 begrenzen mit dem Pumpenzylinder 32 und dem Förderrohr 18 eine abgedichtete Kammer 34. Die Verankerungselemente oder Ringdichtungen 28, 30 verhindern die Leckage von Flüssigkeit um die Pumpe 26 herum zwischen den Pumpenzylinder 32 und dem Ansatzstutzen 24 des Förderrohrs 18.

Die untertägige Pumpe 26 ist mit einem Einlaßventil 38 zum Zuführen von Öl in eine Pumpenkammer 40 der untertägigen Pumpe 26 versehen. Das Einlaßventil 38 kann ein einfaches Kugelverschluß-Sperrventil oder von einem anderen bekannten geeigneten Typ sein. Ein gegebenenfalls handelsübliches Auslaßventil 42 wird in einem Pumpenkolben 44 zur Abgabe von Flüssigkeit aus der Pumpenkammer 40 und zur Oberfläche über das Förderrohr 18 getragen. Der Austritt von Öl und Fluid ist in Fig. 1 mit B bezeichnet.

Gemäß einem besonderen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Pumpenzylinder 32 mit einem Durchlaß 46 versehen, der die Pumpenkammer 40 der untertägigen Pumpe 26 mit dem Pumpenzylinder 32 und dem Förderrohr 18 definierten abgedichteten ringförmigen Raum 36 verbindet.

Ein Dosierventil oder Dosierventile 50 ist/sind dem Durchlaß 46 im Pumpenzylinder 32 zur selektiven Zuführung von Behandlungsflüssigkeiten zur Pumpenkammer 40 in präzisen Mengen zugeordnet. Die der Pumpenkammer 40 über das Dosierventil 50 zuzuführenden Behandlungsflüssigkeiten werden in den ringförmigen Raum 20 zwischen dem Förderrohr 18 und der Bohrungseinfassung 12 eingespritzt und stehen mit der ringförmigen Kammer 34 über einen im Förderrohr 18 vorgesehenen Durchgang 48 in Verbindung. Dieser Durchgang 48 kann eine Vielzahl von Perforationen im Ansatzstutzen 24 des Förderrohrs 18 aufweisen, um für eine ungehinderte Verbindung der Behandlungsflüssigkeiten zur ringförmigen Kammer 34 zu sorgen.

Fig. 9 stellt die bevorzugte Ausführungsform des im System gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzten Dosierventils 50 dar. Das Dosierventil 50 umfaßt ein Kugelverschluß-Sperrventil mit einem sitzartigen Teller 52 und einer Ventilkugel 54, die in geschlossenem Zustand von einer Feder 56 gegen den Teller 52 vorgespannt wird. Die Spannung der Feder 56 auf die Ventilkugel 54 ist mittels eines Stopfens 58 einstellbar, der in einem Ventilgehäuse 60 schraubbar aufgenommen ist. Ein Blindstopfen 62 wird oben auf den Einstellstopfen 58 aufgeschraubt, um sicherzustellen, daß letzterer seine vorbestimmte Stellung beibehält. Während das Dosierventil 50 hier in seiner vertikalen Stellung dargestellt ist, sollte festgehalten werden, daß die Orientierung des Ventils 50 und der Durchgang von der ringförmigen Kammer zur Pumpenkammer in jeder gewünschten Orientierung stattfinden kann. Zusätzlich können die Sperrventile in bekannter Weise so ausgebildet sein, daß sich eine bestimmte Durchfluß-Druckabfall-Charakteristik ergibt. Diese Merkmale sind aus der Ventiltechnik bekannt.

Die Betriebsweise des Systems wird nun unter Bezug auf Fig. 1 beschrieben. Ein saugseitiger Zugstrang 64 wird über eine geeignete oberirdische Einheit hin- und herbewegt, wie z. B. von einer sich hin- und herbewegenden Welle. Der am saugseitigen Strang 64 angeordnete Pumpenkolben 44 wird dadurch ebenfalls in Auf- und Abwärtshüben hin- und herbewegt. Während des Aufwärtshubs des Pumpenkolbens 44 wird ein Unterdruck innerhalb der Pumpenkammer 40 erzeugt, welcher dafür sorgt, daß das Einlaßventil 38 und das Dosierventil 50 öffnen, wodurch Öl aus der Speicherformation 16 und die Behandlungsflüssigkeit in die Pumpenkammer 40 eintreten können. Die Behandlungsflüssigkeit tritt in die Pumpenkammer 40 aus dem ringförmigen Raum 20 über Durchgänge im Ansatzstutzen 24 des Förderrohrs 18 in die im Ringraum 36 zwischen dem Pumpenzylinder 32 und dem Förderrohr 18 gebildete ringförmige Kammer 34 ein. Beim Aufwärtshub des Kolbens 44 wird die Flüssigkeit aus der ringförmigen Kammer 34 über das Dosierventil 50 in die Pumpenkammer 40 abgezogen. Während des Aufwärtshubs bleiben das Auslaßventil 42 wegen des von der Flüssigkeitssäule oberhalb des Kolbens 44 ausgeübten Überdrucks geschlossen. Während des Aufwärtshubs des Kolbens 44 wird die Flüssigkeit innerhalb der Pumpenkammer komprimiert, was wiederum dafür sorgt, daß das Einlaßventil 38 und das Dosierventil 50 schließen und das Auslaßventil 42 öffnet, wodurch die Flüssigkeit in die Pumpenkammer 40 nach oben durch das Auslaßventil 42 und in das Förderrohr 18 oberhalb des Kolbens 44 gezwungen wird. Die Zyklen der Auf- und Abwärtshübe fördern die Flüssigkeit über das Förderrohr 18 zur Erdoberfläche.

Wie oben erwähnt, ist ein spezielles Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß ein System geschaffen wird, bei dem untertägige Pumpen verschiedener Größen im gleichen Fördersystem eingesetzt werden können, z. B. schwere Zylinder-Einsatzpumpen, leichte Zylinder- Einsatzpumpen und schwere Zylinder-Rohrpumpen. Dieses besondere Merkmal wird im folgenden unter Bezug auf Fig. 2 bis 8 beschrieben.

In Fig. 2 und 3 ist das System gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer schweren Zylinder-Einsatzpumpe schematisch dargestellt. Das Förderrohr 18′ umfaßt das Rohr mit dem Ansatzstutzen 24′ als getrennte Einheit. Der Ansatzstutzen ist mit dem Förderrohr 18′ mittels einer Schraubkupplung 66 verbunden. Die Ansatzstutzenanordnung ist identisch mit der oben unter Bezug auf Fig. 1 beschriebenen. Die Bohrungseinfassung wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Um Pumpen verschiedener Größen aufnehmen zu können, umfaßt der Pumpenzylinder 32 einen getrennten Teil 68, der durch Verankerungsdichtungen 28′ und 30′ im Ansatzstutzen 24′ abgedichtet aufgenommen ist. Der Pumpenzylinderteil 68 trägt ein Einlaßventil 38′ zum Liefern von Öl aus dem Dosierventil und die Pumpenkammer 40′ und das (die) Dosierventil(e) 50′ zur Zuführung von Behandlungsflüssigkeiten zur Pumpenkammer 40′. Im allgemeinen werden zwei Dosierventile 50′ verwendet; es könnte jedoch, falls notwendig, jede andere Anzahl von Ventilen verwendet werden.

Ein Verbindungsteil 70 verbindet den Pumpenzylinderteil 68 mit dem Pumpenzylinderteil einer, in diesem Fall, schweren Zylinder-Einsatzpumpe 72. Das Verbindungsteil 70 kann ein Schraubteil sein, das zu den Gewinden auf den Zylinderteil 68 und 72 paßt, oder diese Teile können auch durch eine Preßverbindung oder durch andere bekannte, geeignete Kupplungsmittel zusammengefügt werden. Die Pumpe kann ein zusätzliches Ventil 74 unterhalb (downstream) des Auslaßventils 42 zur Minimierung des Einflusses von freiem Gas auf den Pumpenwirkungsgrad aufweisen.

Fig. 3 zeigt, wie die komplette Pumpe mit dem Dosierventil 50′ aus dem Förderrohr 18′ entnommen werden kann, indem der saugseitige Strang 64′ herausgezogen wird. Somit können Pumpe und Dosierventil aus der Bohrung herausgezogen werden, ohne daß das Förderrohr entfernt werden muß, wie es bei bekannten Systemen notwendig war.

Fig. 4 und 5 stellen eine ähnliche Anordnung wie die von Fig. 2 und 3 dar, wobei eine dünne Zylinder-Einsatzpumpe verwendet wird.

Fig. 6 und 7 stellen eine ähnliche Anordnung wie die von Fig. 3 bis 5 dar, wobei eine schwere Zylinder-Rohrpumpe verwendet wird. Durch Absenken des saugseitigen Stranges 64′ von der Oberfläche her rastet eine Stößelfangeinrichtung 80 auf einem Auffanghals 82 der schweren Zylinder-Rohrpumpe. Durch anschließendes Heraufziehen des Stranges 64′ kann die komplette Pumpe mit dem/den Dosierventil(en) 50′ aus der Ölbohrung herausgezogen werden, in gleicher Weise, wie oben unter Bezug auf Fig. 2 und 3 beschrieben.

Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 8 dargestellt. In dieser Ausführungsform, die bei einer Einsatzpumpe verwendet werden kann, werden sowohl ein oberer als auch ein unterer Ansatzstutzen 24′′ mit Verankerungsdichtungen 28′′ und 30′′ verwendet. Der Durchgang 48′′ ist in Fig. 8 im unteren Ansatzstutzen 24′′ dargestellt. Der Durchgang kann jedoch an jedem geeigneten Ort zwischen dem oberen und dem unteren Ansatzstutzen 24′′ angeordnet sein. Die Betriebs- und die restlichen Teile dieser Anordnung sind identisch mit der oben unter Bezug auf Fig. 1 bis 7 beschriebenen Anordnung.

Es sollte selbstverständlich sein, daß die Erfindung nicht auf die hierin beschriebenen und gezeigten Darstellungen beschränkt ist, welche als lediglich beispielhaft für die besten Verfahren zur Ausführung der Erfindung angesehen werden und die in bezug auf Form, Größe, Anordnung von Teilen und Einzelheiten der Betriebsweise abgeändert werden können. Die Erfindung bezweckt vielmehr die Einbeziehung all dieser Abänderungen die innerhalb des von den Ansprüchen definierten Geists und Schutzumfangs liegen.

Claims (16)

1. Vorrichtung zum Fördern von Rohöl aus einem untertägigen Speicher durch Injizieren von Behandlungsflüssigkeiten, gekennzeichnet durch ein Förderrohr (18) mit einem innerhalb einer Ölbohrungseinfassung (12) angeordneten Ansatzstutzen oder -nippel (24), der mit diesem einen ersten ringförmigen Raum (20) zur Aufnahme von Behandlungsflüssigkeiten definiert, innerhalb des ersten ringförmigen Raums zwischen dem Ansatzstutzen oder -nippel und einem Ölspeicher angeordnete Abdichtmittel (22) zum Isolieren des ersten ringförmigen Raums (20) vom Speicher, eine Pumpe (26) mit einem innerhalb des Ansatzstutzens oder -nippels angeordneten und darauf zu deren Abstützung aufliegenden Pumpenzylinder (32) innerhalb des Förderrohrs, wobei der Pumpenzylinder mit dem Ansatzstutzen oder -nippel einen zweiten ringförmigen Raum (36) bestimmt und die Pumpe eine vom Pumpenzylinder definierte Pumpenkammer (40) sowie ein Einlaß- und ein Auslaßventil (38, 42) sowie einen sich hin- und herbewegenden Kolben (44) aufweist zur Bewegung in einer ersten Richtung, in der Öl in die Pumpenkammer (40) durch das Einlaßventil (38) eintritt, und in einer zweiten Richtung, in der Öl die Pumpenkammer durch das Auslaßventil (42) verläßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des zweiten ringförmigen Raums (36) erste und/oder zweite Dichtungen (28 bzw. 30) zum Abdichten des Pumpenzylinders (32) innerhalb des Ansatzstutzens oder -nippels (24) angeordnet sind/ist, wobei die Leckage von Flüssigkeit zwischen Pumpenzylinder (32) und Ansatzstutzen oder -nippel (24) vermeidbar ist, sowie die erste und zweite Dichtung (28 bzw. 30), der Pumpenzylinder (32) und der Ansatzstutzen oder -nippel (24) miteinander innerhalb des zweiten ringförmigen Raums (36) eine abgedichtete, ringförmige Kammer definieren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, gekennzeichnet durch einen ersten, im Förderrohr angeordneten Flüssigkeitsdurchgang zum Verbinden von Behandlungsflüssigkeiten aus dem ersten ringförmigen Raum mit der abgedichteten, ringförmigen Kammer sowie einen zweiten, im Pumpenzylinder angeordneten Flüssigkeitsdurchgang zum Verbinden von Behandlungsflüssigkeiten aus der abgedichteten, ringförmigen Kammer mit der Pumpenkammer zwischen dem Einlaß und dem Auslaß.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein dem zweiten Flüssigkeitsdurchgang unterhalb der ringförmigen Kammer zugeordnetes Dosierventil zur wahlweisen Verbindung von Behandlungsflüssigkeiten mit der Pumpenkammer, wenn Öl der Pumpenkammer durch das Einlaßventil zugeführt wird, wodurch der Pumpenzylinder und das Dosierventil als Einheit aus dem Förderrohr entnehmbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatzstutzen einstückig mit dem Förderrohr ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatzstutzen vom Förderrohr trennbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatzstutzen auf das Förderrohr aufgeschraubt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosierventil ein Vorspannmittel zum Vorspannen des Ventils in seiner geschlossenen Stellung zur Verhinderung einer Verbindung zwischen der Pumpenkammer und der ringförmigen Kammer bei Austritt von Öl aus der Pumpenkammer durch das Auslaßventil aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannmittel einstellbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosierventil ein Filtermittel enthält.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe zumindest ein Ventil unterhalb des Auslaßventils zur Minimierung des Einflusses von freiem Gas auf den Pumpenwirkungsgrad aufweist.

12. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenzylinder einen ersten Teil mit dem Einlaßventil und dem Dosierventil, einen zweiten Teil, in dem sich der Kolben hin- und herbewegt, sowie einen dritten Teil zum Verbinden des ersten und des zweiten Teils aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil des Pumpenzylinders abgedichtet auf dem Ansatzstutzen angebracht ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine schwere Zylinder-Einsatzpumpe (heavy barrel insert pump) ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine leichte Zylinder-Einsatzpumpe (light barrel insert pump) ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine Zylinder-Rohrpumpe (barrel tubing pump) ist.