DE513506C

DE513506C - Pneumatic fluid lifters

Info

Publication number: DE513506C
Application number: DES88089D
Authority: DE
Original assignee: TIDAL OIL Co
Current assignee: TIDAL OIL Co
Priority date: 1928-10-26
Filing date: 1928-10-26
Publication date: 1930-11-28

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Druckluftflüssigkeitsheber, insbesondere zum Fördern von öl u. dgl. aus Bohrlöchern. Es gibt bereits Druckluftflüssigkeitsheber mit selbsttätiger, durch die zu hebende Flüssigkeit überwachte Steuervorrichtung zum Zuführen und Absperren der Druckluft. Diese bekannten Einrichtungen lassen sich jedoch zum Fördern von Öl aus Bohrlöchern nicht ar.-wenden, weil bei denselben ein größerer Druckbehälter notwendig ist, der tiefer als die zu hebende Flüssigkeitsmenge liegen muß. Da Bohrlöcher aber nur bis zur Ölquelle führen und nur einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser aber häufig eine sehr große Tiefe haben, so läßt sich ein derartiger Druckbehälter nicht anordnen. Gemäß der Erfindung werden alle Steuervorrichtungen an der Erdoberfläche angeordnet, und die Anstellung der Zufuhr der Druckluft zu der Förderkammer wird durch eine ebenfalls in das Bohrloch führende, aber außerhalb der Förderkammer mündende Nebenleitung eingeleitet. Diese Nebenleitung wird gewöhnlich vor Druckluft geringerer Spannung durchflossen und enthält eine Vorsteuervorrichtung, die beim Verschließen der Nebenleitung durch das in dem Bohrloch ansteigende Öl ein in der Hauptluftleitung angeordnetes Ventil öffnet, welches selbsttätig nach Heraustreiben des sich angesammelten Öles durch die Ölsteigleitung wieder geschlossen wird, indem der in der Steigleitung entstehende höhere Druck eine andere Steuervorrichtung betätigt, die die Schließung des Hauptventils überwacht.The invention relates to a compressed air fluid lifter, in particular for conveying of oil and the like from boreholes. There are already compressed air fluid lifters with automatic, The control device for supplying and shutting off the compressed air is monitored by the liquid to be lifted. These well-known However, devices cannot be used to pump oil from boreholes, because with the same a larger pressure vessel is necessary, which must be lower than the amount of liquid to be lifted. Since boreholes only lead to the oil well and only a relatively small one However, such a pressure vessel can often have a very large diameter do not arrange. According to the invention, all control devices are placed on the surface, and the employment the supply of compressed air to the production chamber is also carried out through a well into the borehole leading, but outside the pumping chamber opening secondary line initiated. This secondary line is commonly used before Compressed air of lower voltage flows through it and contains a pilot control device, the when the secondary line is closed by the oil rising in the borehole, an in the main air line arranged valve opens, which automatically after being driven out the accumulated oil is closed again through the oil riser by the higher pressure in the riser actuates another control device, which monitors the closure of the main valve.

Der Druckluftflüssigkeitsheber der Erfindung ist besonders gut für Bohrlöcher geeignet, die sich sehr langsam mit Öl füllen. Die Heraustreibung des sich angesammelten Öles erfolgt vollkommen selbsttätig, solange die genügende Druckluftmenge zur Verfügung steht. Wenn das sich in dem Bohrloch angesammelte öl das gewöhnlich unten offene Ende der Nebenleitung verschließt, dann vergrößert sich der Druck in derselben, was eine Auslösung der Vorsteuervorrichtung und eine Öffnung des Hauptventils zur Folge hat. Sobald durch die zugelassene Druckluft das in der Förderkammer sich angesammelte Öl durch die Steigleitung nach aufwärts in einen Sammelbehälter o. dgl. hineingefördert worden ist, wird die Druckluftzufuhr selbsttätig abgestellt und wird erst wieder angestellt, wenn sich wieder so viel öl im Bohrloch angesammelt hat, daß dadurch das offene Ende der Nebenleitung durch einen Ölabschluß geschlossen wird.The compressed air fluid lifter of the invention is particularly well suited for boreholes, which fill up with oil very slowly. The expulsion of the accumulated oil takes place completely automatically as long as the sufficient amount of compressed air is available stands. When the oil that has accumulated in the borehole is usually open at the bottom End of the secondary line closes, then the pressure increases in the same, what a Triggering of the pilot control device and opening of the main valve result. As soon as the permitted compressed air causes the oil that has accumulated in the delivery chamber been conveyed upwards through the riser into a collecting container or the like the compressed air supply is switched off automatically and is only switched on again when when so much oil has accumulated in the borehole again that it causes the open end the secondary line is closed by an oil seal.

Die Zeichnung stellt schematisch im Schnitt einen solchen Druckluftflüssigkeitsheber dar, und zwar befinden sich bei dieser Darstellung die Steuerungsteile in jener Lage, die sie einnehmen, wenn kein Öl gefördert wird.The drawing shows a schematic section of such a compressed air fluid lifter, In this representation, the control parts are in the position they occupy, when no oil is being produced.

Das Bohrloch 1 geht von der Erdoberfläche durch die Gesteinsschicht 2 in die höhlenartige Erweiterung 3, die gewöhnlich vonThe borehole 1 goes from the earth's surface through the rock layer 2 in the cave-like Extension 3, which is usually taken from

Sand umgeben ist, wie bei 4 angedeutet. In das Bohrloch 1 ist das Rohr 5 eingesetzt, das mit einem angeschraubten Fuß 6 auf der Gesteinsschicht 2 Platz findet. An der Erdoberfläche ist ein hohler Kopf 7 aufgesetzt mit einer seitlichen Öffnung 8, damit der Druck im Innern des Bohrloches durch den atmosphärischen Druck ausgeglichen wird und übermäßige Aufspeicherung der Flüssigkeit ίο in den Sandschichten vermieden wird. Durch das Rohr 5 sowie durch dessen Kopf 7 erstreckt sich die Röhre 9, die an ihrem unteren Ende die Förderkammer 10 trägt. Am Boden dieser Kammer ist das Ventil 11 eingesetzt, durch das das Öl eintritt, nachdem es das Sieb 12 durchströmt hat. Oberhalb des Bohrkopfes 7 trägt die Röhre 9 das T-Stück 13, und im Innern der Röhre9 liegt die Leitung 14, durch welche das Öl zu einer ao Fernleitung oder zu einem Vorratsbehälter gefördert wird.Sand is surrounded, as indicated at 4. In the borehole 1, the pipe 5 is used, the with a screwed-on foot 6 on the rock layer 2. On the surface of the earth is a hollow head 7 attached with a side opening 8 to allow pressure inside the borehole is balanced by the atmospheric pressure and excessive accumulation of the liquid ίο in the sand layers is avoided. By the tube 5 and through its head 7 extends the tube 9, which at its lower End of the delivery chamber 10 carries. The valve 11 is inserted at the bottom of this chamber, through which the oil enters after it has flowed through the sieve 12. Above of the drill head 7, the tube 9 carries the T-piece 13, and lies inside the tube 9 the line 14, through which the oil to a ao pipeline or is promoted to a storage tank.

Die Steuervorrichtung für die Treibluft umfaßt zunächst ein Gehäuse 15 in Gestalt eines Zylinders auf einem Untergestell 16. »5 Darin befinden sich zwei Kammern 17 und 18, die durch einen im Durchmesser verringerten Halsteil 19 verbunden sind. Der Zylinder wird oben durch eine Platte 20 und unten durch eine Platte 21 abgeschlossen. Die Befestigung dieser Platten erfolgt in beliebiger Weise, beispielsweise durch die Bolzen 22. Die Kammer 17 hat unten "an ihrem Übergang zum Hals 19 einen Ventilsitz 23, und die Kammer 18 hat an ihrem Übergang zum Hals 19 einen Ventilsitz 24.The control device for the propellant air initially comprises a housing 15 in the form of a cylinder on a base 16. »5 There are two chambers 17 and 18 in it, which are connected by a neck portion 19 of reduced diameter. The cylinder is closed at the top by a plate 20 and at the bottom by a plate 21. The attachment these plates are made in any desired manner, for example by means of the bolts 22. The chamber 17 has at the bottom "at its transition to the neck 19 a valve seat 23, and the chamber 18 has a valve seat 24 at its transition to the neck 19.

Von dem Halsteil 19 aus erstreckt sich durch die Wand des Zylinders 15 ein Kanal 25, in welchen von außen her das Rohrstück 26 eingeschraubt ist. Dieses ist an seinem äußeren Ende so ausgebildet, daß darin das Ende der Leitung 27 eingesetzt werden kann, welche von dem T-Stück i-3 ausgeht. Die Leitung 27 steht demnach in beständiger Verbindung mit dem Innern des Rohres 9 und 4-5 kann Druckluft in die Förderkammer 10 führen, um daraus das Öl durch das Rohr 14 nach oben zu drücken. Auch enthält die Leitung 27 ein Drossel- und Absperrventil 28. Die Bodenplatte 21 des Zylinders 15 hat eine Mittelöffnung- 29, und in diese ist ein Rohrknie 30 eingeschraubt. Daran setzt sich eine Leitung 31 an, welche zu einem Druckluftbehälter C führt. Dieser kann an einen passenden Verdichter angeschlossen sein. Die Zufuhr der Druckluft durch die Leitung 31 und das Knie 30 zur unteren Kammer 18 des Gehäuses wird durch ein Ventil 32 überwacht. Eine Zweigleitung geht von dem Rohr 31 aus und enthält bei 33 einen Schmiermittelbehälter, dessen Inhalt bei entsprechender Verstellung des Handrades 35 und des Ventils 34 dem Rohr 3.1 zugeführt werden kann. ■From the neck part 19, a channel 25 extends through the wall of the cylinder 15, into which the pipe section 26 is screwed from the outside. This is designed at its outer end so that the end of the line 27 can be inserted therein, which extends from the T-piece i-3. The line 27 is therefore in constant connection with the interior of the tube 9 and 4-5 can lead compressed air into the delivery chamber 10 in order to push the oil up through the tube 14 therefrom. The line 27 also contains a throttle and shut-off valve 28. The base plate 21 of the cylinder 15 has a central opening 29, and a pipe elbow 30 is screwed into this. A line 31, which leads to a compressed air tank C , is attached to this. This can be connected to a suitable compressor. The supply of compressed air through the line 31 and the knee 30 to the lower chamber 18 of the housing is monitored by a valve 32. A branch line extends from the pipe 31 and contains a lubricant container at 33, the contents of which can be fed to the pipe 3.1 when the handwheel 35 and the valve 34 are adjusted accordingly. ■

. In der oberen Abschlußplatte 20 ist bei 43 ein anderes Gehäuse 42 eingeschraubt. Dieses erweitert sich oben zu einer Schüssel 38, die oben von einer Schüssel 37 abgedeckt wird. Die beiden Schüsseln sind an ihren Flanschen 39 und 40 durch Bolzen 41 miteinander verbunden. Zwischen ihnen ist eine Biegehaut 44 eingeklemmt, wodurch die beiden Kammern 45 und 46 gebildet werden.. Another housing 42 is screwed into the upper end plate 20 at 43. This expands at the top to a bowl 38, which is covered by a bowl 37 at the top will. The two bowls are connected to one another at their flanges 39 and 40 by bolts 41 tied together. A bending skin 44 is clamped between them, whereby the two chambers 45 and 46 are formed.

Eine Ventilstange 47 erstreckt sich gleitbar durch die Mittelbohrung des Gehäuses 42 und setzt sich nach oben durch die Kammer 46 fort. An ihrem Kopf ist sie bei 48 abgedreht, und dieser abgedrehte Kopf durchdringt die Biegehaut 44, welche auf der Schulter 49 der Stange durch eine verhältnismäßig große Scheibe 50 festgeklemmt wird. Die Stange 47 enthält einen in Achsrichtung verlaufenden Kanal 51, der sich oben bis zum Ende der Stange in verjüngter Form bei 52 fortsetzt und demnach in Verbindung mit der oberen Kammer 45 steht. Der Kanal 51 ist jedoch im unteren Teil, und zwar im Halsteil 19, des Gehäuses aus der Stange seitlich herausgeführt, um so Druckluft aus der Kammer 45 in diesen Halsteil 19 eintreten zu lassen.A valve rod 47 slidably extends through the central bore of the housing 42 and continues up through chamber 46. On her head she turned off at 48, and this twisted head penetrates the flexural skin 44, which on the shoulder 49 of the rod by a relatively large disc 50 is clamped. The rod 47 contains an axially extending one Channel 51, which tapers at the top to the end of the rod at 52 continues and is therefore in connection with the upper chamber 45. The channel 51 is but in the lower part, namely in the neck part 19, of the housing from the side of the rod led out so as to enter compressed air from the chamber 45 into this neck part 19 permit.

An der Stange 47 ist am Fußende ein Ventil 53 befestigt, welches in der Kammer 18 liegt und für gewöhnlich gegen den Sitz 24 gedrückt wird, so daß der Zutritt der Druckluft aus dem Behälter C zu dem Halsteil 19 und der Leitung 27 abgesperrt wird. Ferner befindet sich in fester Verbindung mit der Stange 47 ein tellerartig ausgebildetes Ventil 54, das für gewöhnlich von seinem Ventilsitz abgehoben ist und Luft aus der Leitung 27 durch den Halsteil 19 in eine Ableitung 57 übertreten läßt. Die Leitung 57 für die Abluft ist an eine Hohlwulst 56 angeschlossen, die das Gehäuse 15 umgibt und ihrerseits durch eine oder mehrere Radialbohrungen 55 mit der Gehäusekammer 17 in Verbindung steht.A valve 53 is attached to the rod 47 at the foot end, which is located in the chamber 18 and is usually pressed against the seat 24 so that the access of the compressed air from the container C to the neck part 19 and the line 27 is blocked. Furthermore, a plate-like valve 54 is firmly connected to the rod 47, which is usually lifted from its valve seat and allows air to pass from the line 27 through the neck part 19 into a discharge line 57. The line 57 for the exhaust air is connected to a hollow bead 56 which surrounds the housing 15 and is in turn connected to the housing chamber 17 through one or more radial bores 55.

Die obere Schüssel 37 des Gehäuses 42 trägt ein T-förmiges Rohrstück 58. Von dessen Zweigen gehen die Leitungen 59 und 60 aus. Es sei hier bemerkt, daß der Flächeninhalt der auf der Biegehaut 44 liegenden Platte 50 größer ist als der Flächeninhalt des Ventiltellers 54. Er ist auch größer als die Oberfläche des Ventils 53. Es mag also vorkommen, daß das Ventil 53 von seinem Sitz weggedrückt wird, selbst wenn der Druck, der auf die Platte 50 einwirkt, kleiner ist als jener Druck, der von unten her auf das Ventil 53 ausgeübt wird.The upper bowl 37 of the housing 42 carries a T-shaped piece of pipe 58. From Lines 59 and 60 go out of its branches. It should be noted here that the area of the plate 50 lying on the flexural skin 44 is larger than the surface area of the valve disk 54. It is also larger than the surface of the valve 53. So it may happen that the valve 53 of his Seat is pushed away even if the pressure acting on the plate 50 is smaller is the pressure exerted on the valve 53 from below.

Um öl aus dem Bohrloch durch das Rohr herauszudrücken, muß Druckluft durch dieIn order to force oil out of the borehole through the pipe, compressed air must pass through the

Leitung 27 geschickt und deshalb das Ventil 53 von seinem Sitz 24 abgehoben werden. Um dies zu erreichen, ist bei 61 ein zweites Gehäuse für eine Biegehaut angeordnet. Auch dieses Gehäuse besteht aus einem äußeren oder oberen Teil 62 und einem inneren oder unteren Teil 63, welche ebenfalls schüsseiförmig und durch Flanschen und Bolzen 64 aneinander angeschlossen sind. Zwischen ihnen ist die Biegehaut 65 an ihrem Rand festgeklemmt, so daß eine äußere Kammer 66 und eine innere Kammer 67 entstehen. Das Gehäuse 61 verlängert sich nach unten bei 68 und ist in die Abschlußplatte 20 eingeschraubt. In der Verlängerung 68 befindet sich eine Ventilkammer oder Bohrung 69 mit einem abwärts gerichteten Ventilsitz 70. Dieser Sitz liegt jedoch in einem gewissen Abstand von der tiefsten Stelle der Schüssel ao 63, so daß über dem Sitz 70 eine Bohrung 71 ermöglicht ist. Eine Ventilstange 72 wird dicht in einer Bohrung 72, der Schüssel 63 geführt und hat an dem freien Ende bei 74 eine Ventilkugel, die für gewöhnlich gegen den Sitz 70 gedruckt wird. Die Spindel 72 durchsetzt die Biegehaut 65 und tritt dann in eine Führung 75 der oberen Schüssel 62 ein. Die Muttern 76 und 77 halten diese Spindel an der Biegehaut 65 fest. Durch eine die Spindel umschließende Feder 78 wird die Schließlage des Kugelventils 74 auf seinen Sitz für gewöhnlich aufrechterhalten, da sich die Feder einerseits gegen die Mutter 77 der Biegehaut und andererseits gegen den Boden einer Vertiefung 79 in der Schüssel abstützt. Die Leitung 59, welche von dem einen Zweig des T-Stückes 58 an dem Gehäuse 42 der Biegehaut 44 ausgeht, setzt sich in der Leitung 80 fort. Diese ist bei 81 in das Gehäuse 61 für die zweite Biegehaut eingeschraubt und führt in dessen Bohrung 71.Line 27 sent and therefore the valve 53 lifted from its seat 24. In order to achieve this, a second housing for a flexible skin is arranged at 61. This housing also consists of an outer or upper part 62 and an inner or lower part 63, which are likewise bowl-shaped and connected to one another by flanges and bolts 64. The bending skin 65 is clamped at its edge between them, so that an outer chamber 66 and an inner chamber 67 are formed. The housing 61 extends downward at 68 and is screwed into the end plate 20. In the extension 68 there is a valve chamber or bore 69 with a downwardly directed valve seat 70. However, this seat is at a certain distance from the deepest point of the bowl 63, so that a bore 71 is made possible above the seat 70. A valve rod 72 is tightly guided in a bore 72, the bowl 63, and has at the free end at 74 a valve ball which is usually pressed against the seat 70. The spindle 72 penetrates the bending skin 65 and then enters a guide 75 of the upper bowl 62. The nuts 76 and 77 hold this spindle on the flexural skin 65. The closed position of the ball valve 74 on its seat is usually maintained by a spring 78 surrounding the spindle, since the spring is supported on the one hand against the nut 77 of the flexure and on the other hand against the bottom of a recess 79 in the bowl. The line 59, which emanates from one branch of the T-piece 58 on the housing 42 of the flexible skin 44, continues in the line 80. This is screwed into the housing 61 for the second flexible skin at 81 and leads into its bore 71.

Die Leitung 31, die vom Druckluftbehälter C ausgeht, trägt auch eine Zweigleitung 82, welche mit einer Bohrung 83 in dem Ge-♦5 häusefuß 68 verbunden ist. Die Zweigleitung 82 enthält eine Filtriervorrichtung 84, welche Fremdteile zurückhält und deren Einwirkung auf das Ventil 74 und seinen Sitz 70 verhindert. Von der Zweigleitung 82 geht eine Umgehungsleitung 85 aus, die bei 86 an einen Kanal angeschlossen ist, der in die obere Kammer 66 des Gehäuses 61 mündet. Von dieser Kammer 66 geht bei 87 eine andere ' Leitung 88 zu einer Röhre, die sich innerhalb des Bohrlochrohres 5, aber außerhalb der Hauptluftleitung 9 nach unten erstreckt, und zwar ungefähr bis zur Höhe des oberen Endes der Förderkammer 10. Die Leitung 88 enthält bei 89 ein einstellbares Ventil und bei 90 einen Druckmesser. Die Umgehungsleitung 85 enthält ein Druckminderimgsventil 91, damit in die obere Kammer 66 die Druckluft mit geringerer Spannung eintreten kann, als sie im Behälter C oder in der Leitung 31 vorhanden ist. Dann muß natürlich auch durch die Leitung 88 die Druckluft mit geringerer Spannung strömen. Die Leitung 88 dient demnach als Niederdruckleitung, während die Leitung 27 als Hochdruckleitung dient.The line 31, which starts from the compressed air tank C , also carries a branch line 82 which is connected to a bore 83 in the housing base 68. The branch line 82 contains a filtering device 84 which retains foreign particles and prevents them from affecting the valve 74 and its seat 70. A bypass line 85 extends from the branch line 82 and is connected at 86 to a channel which opens into the upper chamber 66 of the housing 61. From this chamber 66 another line 88 goes at 87 to a tube which extends downward within the wellbore tubular 5 but outside the main air line 9, to about the level of the upper end of the production chamber 10. The line 88 contains at 89 an adjustable valve and at 90 a pressure gauge. The bypass line 85 contains a pressure reducing valve 91 so that the compressed air can enter the upper chamber 66 with a lower voltage than is present in the container C or in the line 31. Then, of course, the compressed air must also flow through the line 88 with a lower voltage. The line 88 therefore serves as a low-pressure line, while the line 27 serves as a high-pressure line.

Eine teilweise selbsttätige Regelung zur Beförderung des Öles aus der Quelle wird durch die obenbeschriebenen Teile folgendermaßen bewirkt.A partially automatic regulation for the transport of the oil from the source becomes effected by the parts described above as follows.

Solange der Spiegel des Öles in der Quelle tiefer liegt als in der Zeichnung dargestellt oder aber gerade die gezeigte Lage hat, strömt die durch die Leitung 88 zufließende Druckluft niedrigerer Spannung über den Spiegel des Öles aus. Es herrscht also verhältnismäßig geringer Druck in der Kammer 66 über der Biegehaut 65, und die unter geringer Spannung im Bohrloch ausströmende Druckluft strömt in dem Rohr 5 nach oben und entweicht durch die Öffnung 8. Der Druck in der Kammer 66 ist so gering, daß die Biegehaut 65 die in der Abbildung dargestellte Lage unter dem Einfluß der Feder 78 einnimmt, wodurch auch das Ventil 74 auf seinem Sitz 70 gehalten wird. An dieser Stelle kann also die aus der Leitung 31 durch die Zweigleitung 82 zufließende Druckluft nicht in jene Leitung 80 übertreten, die zur oberen Kammer 45 des Gehäuses 42 führt. Die durch die Leitung 31 zutretende Druckluft drückt auch das Ventil 53 auf seinen Sitz 24, und es wird demnach auch keine Druckluft durch die Leitung 27 strömen.As long as the level of the oil in the source is lower than shown in the drawing or just has the position shown, the flowing through the line 88 flows Compressed air with a lower voltage across the oil level. So it prevails proportionally low pressure in the chamber 66 above the bending skin 65, and that flowing out under low stress in the borehole Compressed air flows up in the tube 5 and escapes through the opening 8. The pressure in the chamber 66 is so low that the flexural skin 65 takes the position shown in the figure under the influence of the spring 78 occupies, whereby the valve 74 is held on its seat 70. At this The compressed air flowing in from the line 31 through the branch line 82 can thus place do not pass into the line 80 which leads to the upper chamber 45 of the housing 42. The compressed air entering through line 31 also presses valve 53 onto its seat 24, and therefore no compressed air will flow through line 27 either.

Wenn nun der Flüssigkeitsspiegel in dem Bohrloch steigt, so bildet das Öl einen Flüssigkeitsabschluß für das untere Ende der Leitung 88. Die durch die Zweigleitung 82 und die Umgehungsleitung 85 und das Entspannungsventil 91 mit geringem Druck zuströmende Luft findet dort nunmehr keinen Ausweg mehr. Der Druck im Innern der Leitung 88 sowie im Innern der Kammer 66 wird dadurch allmählich wachsen. Er wird so groß werden, daß er die Biegehaut 65 entgegen der Spannung der Feder 78 nach unten hin durchbiegt und das Ventil 74 entgegen dem Druck aus der Leitung 82 von seinem Sitz 70 hebt. Die Druckluft strömt dann durch die Kammer 69 und das Ventil 74 zum Kanal 81 und von hier in die Zweigleitung 80. Sie tritt in die Kammer 45 ein, und da die Ventilplatte 50 in dieser Kammer eine größere Fläche hat als das Ventil 53, so wird es nach einiger Zeit dieses Ventil 53 von seinem Sitz 24 abdrängen, wodurch die Druckluft aus der Leitung 31 in die untere Kammer 18 des Gehäuses 15 und von hier in die Leitung 27 ein-When the liquid level rises in the borehole, the oil forms one Liquid seal for the lower end of the line 88. The through the branch line 82 and the bypass line 85 and the relief valve 91 flowing at low pressure There is no way out for air now. The pressure inside the line 88 as well as inside the chamber 66 will gradually grow as a result. It will become so large that it will counter the flexural skin 65 the tension of the spring 78 deflects downwards and the valve 74 against the pressure from the line 82 from his Seat 70 lifts. The pressurized air then flows through chamber 69 and valve 74 to the Channel 81 and from here into branch line 80. It enters chamber 45, and there the Valve plate 50 in this chamber has a larger area than the valve 53, so it will after For some time this valve 53 push away from its seat 24, whereby the compressed air from the Line 31 into the lower chamber 18 of the housing 15 and from here into the line 27

tritt. Alsdann tritt es in die Leitung 9 und die Förderkammer 10 und drängt das angesammelte Öl durch die Abflußröhre 14 heraus. Sobald das Ventil53 in Offenstellung bewegt worden ist und die Druckluft in größerer Menge zur Leitung 9 gelangen kann, wird die Zufuhr der Druckluft gegen die obere Fläche der Biegehaut 44 hin, d. h. in die Kammer 45, abgestellt. Es fließt nämlich aus dem Stutzen 26 die Druckluft nunmehr auch durch eine Leitung 118 zur unteren Kammer 67 des links gezeigten Ventilgehäuses 61, wo die Leitung 118 in einen Kanal 119 mündet. Dadurch wird unter Vermittlung der Feder 78 die Biegehaut 65 wieder in die dargestellte obere Lage gebracht, das Ventil 74 auf seinen Sitz gedruckt und die Zufuhr von Druckluft zur Kammer 45 abgestellt. Das bedeutet jedoch nicht, daß damit auch das Ventil 53 wieder auf seinen Sitz zurückgedrückt wird, da ja nunmehr über und unter diesem Ventil der gleiche Druck herrscht. Der Raum 19 über dem Ventil 53 steht nämlich nunmehr durch den Kanal 51 in Verbindung mit der Kammer 45.occurs. It then enters the line 9 and the delivery chamber 10 and forces the accumulated oil through the drainage pipe 14 out. As soon as the valve 53 has been moved into the open position and the compressed air can reach the line 9 in larger quantities, the supply of the compressed air against the upper surface of the flexural skin 44, ie into the chamber 45, is switched off. This is because the compressed air now also flows from the nozzle 26 through a line 118 to the lower chamber 67 of the valve housing 61 shown on the left, where the line 118 opens into a channel 119. As a result, by means of the spring 78, the flexural skin 65 is brought back into the upper position shown, the valve 74 is pressed onto its seat and the supply of compressed air to the chamber 45 is shut off. However, this does not mean that the valve 53 is thus also pressed back onto its seat, since the same pressure now prevails above and below this valve. The space 19 above the valve 53 is now in communication with the chamber 45 through the channel 51.

Die Ansammlung der Druckluft in der Kammer 45 war dadurch möglich, daß die Leitung 80 einen größeren Querschnitt hat als die dünne Bohrung 52, die sich oben an den Kanal 51 der Ventilspindel 47 anschließt. Gerade infolge dieser Ansammlung der Druckluft in der Kammer 45 wird das Ventil 53 von dem Sitz 24 hinweg nach unten gedrückt; denn es kommt auch hier der Größenunterschied in der Fläche der Platte 50 und der Fläche des Ventils 53 in Betracht. Selbst wenn demnach ein Druckausgleich zwischen dem Halsteil 19 und der Kammer 45 bewerkstelligt worden ist, so bleibt das Ventil 53 in der Öffenstellung.The accumulation of the compressed air in the chamber 45 was possible because the Line 80 has a larger cross-section than the thin bore 52, which is at the top the channel 51 of the valve spindle 47 connects. Precisely as a result of this accumulation of Compressed air in chamber 45 pushes valve 53 downward away from seat 24; because here too there is the difference in size in the area of the plate 50 and the area of the valve 53 into consideration. Even if there is a pressure equalization between the neck portion 19 and the chamber 45 has been accomplished, the valve 53 remains in the open position.

Wenn das Öl aus der Förderkammer 10 durch das Rohr 14 herausgedrückt ist. so würde die Druckluft noch weiter durch diese Hauptleitung 27 zufließen und schließlich in den Vorratsbehälter des Öles eintreten und dann ins Freie entweichen, wenn nicht die Zuströmung der Druckluft unterbrochen würde. Eine selbsttätige Unterbrechung wird folgendermaßen bewerkstelligt. Ein Gehäuse 92, rechts von dem Gehäuse 42 in der Abbildung, hat ebenfalls zwei schüsselartige Teile 93 und 94, deren Ränder wieder durch Bolzen 95 verbunden sind und zwischen ._ sich eine Biegehaut 96 festklemmen. Es entstehen dadurch die beiden Kammern 97 und 98. Das Gehäuse 92 ist auch auf der Platte 20 befestigt, jedoch ist sein Fuß 99 unten abgeschlossen. Er enthält eine Ventilkammer 100. In dieser befindet sich oben ein Ventilsitz ιοί, und darunter ist ein Halsraum 102 vorgegesehen. Der Raum 102 hat bei 103 eine Öffnung, die ins Freie geht. Die Kammer 100 steht durch das Rohr stück 104 mit der Leitung 60 in Verbindung, die am anderen Ende an das T-Stück 58 angeschlossen ist.When the oil has been pushed out of the delivery chamber 10 through the pipe 14. so the compressed air would continue to flow through this main line 27 and finally into enter the oil reservoir and then escape into the open, if not the flow of compressed air would be interrupted. An automatic interruption becomes accomplished as follows. A housing 92 to the right of the housing 42 in the figure, also has two bowl-like parts 93 and 94, the edges of which are again are connected by bolts 95 and clamp a flexural skin 96 between ._. It arise thereby the two chambers 97 and 98. The housing 92 is also attached to the plate 20, but its foot 99 is closed at the bottom. It contains a valve chamber 100. In this is a valve seat ιοί, and a neck space 102 is provided below. Room 102 has one at 103 Opening that goes into the open. The chamber 100 is through the pipe piece 104 with the line 60 in connection, which is at the other end is connected to the T-piece 58.

Der Boden der Schüssel 93, welcher die untere Kammer 98 abschließt, hat eine Bohrung 105 für den Durchgang einer Ventilspindel 1.06, die wieder am Fußende ein Kugelventil 107 trägt. Dieses Kugelventil wird für gewöhnlich gegen seinen Sitz 101 gedrückt, und wenn Druckluft durch die Leitungen 8o, 59 zum T-Stück 58 strömt, so kann sie nur bis zur Kammer 100 geraten. Die Ventilspindel 106 ist mit der Biegehaut 96 durch die Muttern 108, 109 fest verbunden und erstreckt sich über die Biegehaut hinauf frei durch eine Bohrung 110 in eine Kammer 111 eines Stutzens 112 an der oberen Schüssel 94. Am Kopf trägt die Spindel 106 die verstellbare Mutter 113, und eine Feder 114 stützt sich einerseits gegen eine Scheibe unter dieser Mutter, andererseits gegen den Boden des Stutzens 112. Die Feder hat demnach das Bestreben, die Ventilkugel 107 auf ihrem Sitz zu halten. Eine Haube 115 ist auf den Stutzen aufgeschraubt und verhindert den Zutritt von Luft. Es erstreckt sich jedoch seitlich durch den Stutzen 112 eine Bohrung 116, und von dieser Bohrung aus geht ein Rohr 117 in jenes Rohr 14, durch welches das Öl aus der Quelle herausbefördert wird. Da sich dieses öl unter dem Druck im Innern der Förderkammer 10 befindet, so kann ein Teil dieses Öles, welches mit Druckluft vermischt sein kann, durch die Leitung 117 zum Stutzen 112 Zutritt finden und die Biegehaut 96 in die nach unten durchgebogene Lage bx-ingen. Wenn das geschieht, so öffnet sich das Ventil 107, und jene Druckluft, die aus der Leitung too 31 durch die Leitung 82 dem Räume 69 des Gehäuses 61 zuströmt und dann durch die Rohre 80 und 59 in die obere Kammer 45 des Gehäuses 42 eintritt, wird durch die Leitungen 60 und 104 zur Kammer 100 fließen, um beim Offenstehen des Ventils 107 durch die Bohrung 103 ins Freie zu entweichen. Erst dann wird wieder der Abschluß des Ventils 53 herbeigeführt werden können.The bottom of the bowl 93, which closes the lower chamber 98, has a bore 105 for the passage of a valve spindle 1.06, which is again at the foot end Ball valve 107 carries. This ball valve is usually against its seat 101 pressed, and when compressed air flows through the lines 8o, 59 to the T-piece 58, so she can only get to chamber 100. The valve spindle 106 is bent with the skin 96 firmly connected by nuts 108, 109 and extends freely up the flexural skin through a bore 110 into a chamber 111 of a nozzle 112 on the upper bowl 94. The spindle 106 carries the adjustable nut 113 and a spring 114 on the head is supported on the one hand against a washer under this nut, on the other hand against the floor of the connecting piece 112. The spring therefore tends to keep the valve ball 107 on its To keep seat. A hood 115 is screwed onto the nozzle and prevents the Entry of air. However, a bore extends laterally through the connecting piece 112 116, and from this hole comes in Tube 117 into that tube 14 through which the oil is conveyed out of the source. There this oil is under the pressure inside the delivery chamber 10, so a part this oil, which can be mixed with compressed air, through line 117 to the nozzle 112 find access and the bent skin 96 into the downward bent position bx-ingen. When that happens, the valve opens 107, and the compressed air that comes from line too 31 through line 82 to rooms 69 of the Housing 61 flows in and then through the tubes 80 and 59 into the upper chamber 45 of the Housing 42 will flow through lines 60 and 104 to chamber 100 when the valve 107 is open by the Bore 103 to escape into the open. Only then is the valve closed again 53 can be brought about.

Die Betriebsweise kann demnach f olgendermaßen geschildert werden.The mode of operation can accordingly be as follows are portrayed.

Befindet sich die Flüssigkeit im Bohrloch, wie in der Abbildung gezeigt, oder etwas tiefer, so wird das Ventil 53 geschlossen gehalten, da die Druckluft aus dem Behälter C von unten her gegen das Ventil 53 wirkt. Ein _: Nebenstrom der Druckluft, dessen Spannung jedoch durch das Ventil 91 verringert wird, tritt durch die Umleitung 85 in die Kammer ein und geht durch die Leitung 88 weiter in den Raum zwischen den Rohren 5 und 9, um durch die öffnung 8 im Kopf 7 desIf the liquid is in the borehole, as shown in the figure, or a little deeper, the valve 53 is kept closed, since the compressed air from the container C acts against the valve 53 from below. A _: A secondary flow of the compressed air, the voltage of which is reduced by the valve 91, enters the chamber through the bypass 85 and continues through the line 88 into the space between the tubes 5 and 9 to pass through the opening 8 in the head 7 of

Rohres 5 zu entweichen. Es wird also kein übermäßiger Druck durch die Druckluft auf die Wandung des Bohrloches ausgeübt, der ein Heraussickern des Öles aus dem Sand und Ansammlung des Öles in dem Bohrloch beeinträchtigen würde. Die Flüssigkeit im Bohrloch oder in der Quelle tritt demnach in die For der kammer 10 durch das Ventil 11 ein und steigt darin nach oben. Gleichzeitig steigt der ölspiegel natürlich auch in dem Räume 3, der den Behälter 10 umgibt. Hat der ölspiegel nun eine Höhe erreicht, die höher ist als das offene Ende der Leitung 88, so wird dadurch ein Flüssigkeitsabschluß für die Druckluft der Nebenstromleitung 88 geschaffen, und allmählich wird sich der Druck in dieser Nebenstromleitung und auch in der Kammer 66 erhöhen. Er wird schließlich so hoch werden, daß die Biegehaut 65 nach ao unten durchgebogen und das Ventil 70 geöffnet wird. Die Druckluft kann nunmehr aus dem Behälter C durch die Leitung 31 und den Zweig 82 zur Kammer 69 und von da aus weiter durch die Leitungen 80, 59 und das Rohrstück 58 zur Kammer 45 strömen. Auch hier findet jetzt eine allmähliche Ansammlung der Druckluft statt, da die kleine Bohrung 52 der Stange 47 nicht groß genug ist, um der Druckluft genügend rasch den Austritt zu gestatten. Ist der Druck in der Kammer 45 jedoch auf ein genügend hohes Maß gewachsen, so wird die Biegehaut nach unten hin ausgebaucht und die Stange 47 verschoben, so daß das Ventil 53 geöffnet/ das Ventil 54 jedoch geschlossen wird. Nunmehr kann die Druckluft durch die Hauptleitung 2,"J dem Rohre 9 zufließen, und zwar unter hohem Druck, während ihr Abfluß aus dem Halsteil 19 des Gehäuses abgesperrt ist.
Fast gleichzeitig mit dem Öffnen des Ventils S3 geht aber auch Druckluft aus dem Stutzen 26 durch die Leitung 118 in die Kammer 67 unter der Biegehaut 65 und drängt diese wieder nach oben. Damit wird die Zweigleitung 82 an dem Ventil 74 abgesperrt, ohne daß dabei das Ventil 53 eine Verstellung erfährt. Es ist dies darauf zurückzuführen, daß die Druckluft von 31 herkommend, nunmehr Gelegenheit hat, auf beide Seiten des Ventils 53 einzuwirken, auch durch den Kanal S1 der Stange 47 hindurchzutreten und von oben auf die Platte 50 einzuwirken, wodurch die Gleichgewichtsbedingungen für die Offenstellung des Ventils 53 aufrechterhalten werden. Die Druckluft unter hohem Druck strömt nun durch die Hauptleitung 27 zur Förderkammer 10 und drückt das Öl durch die Steigleitung 14 heraus. Der Druck, der dabei notwendig ist, muß größer sein als jener Druck, der gebraucht würde, um der Ölsäule in der Leitung 14 das Gleichgewicht zu halten. Dieser Druck, der das Öl von der Förderkammer 10 in die Steigleitung 14 hineindrückt, pflanzt sich selbstverständlich in die zum Stutzen 112 führende Leitung 117 fort, jedoch ist er nicht groß genug, die Kraft der Feder 114 zu überwinden, um das Ventil 107 zu öffnen. Erst dann, wenn die Ölmenge aus der Förderkammer 10 herausgedrückt ist und auch Druckluft in die Steigleitung 14 eintritt, wird der Druck so groß, daß das Ventil 107 dadurch geöffnet wird, denn die Biegehaut 96 wird nach unten ausgebogen. Das Ventil 107 wird dadurch von seinem Sitz entfernt, und die in der Kammer 45 vorhandene Druckluft strömt sofort durch das T-Stück 58, die Leitung 60 und das Rohr 104 zur Kammer 100 und dann durch die Bohrung 103 ins Freie. Dadurch findet eine Entlastung der Oberfläche der Platte 50 statt, und die Folge ist, daß die Druckluft aus der Leitung 31 das Ventil 53 auf seinen Sitz drückt. Gleichzeitig wird natürlich auch das Ventil 54 von seinem Sitz abgehoben, und die Druckluft, die noch in der Leitung 27 vorhanden ist, strömt sofort durch die Kanäle 55 und die Leitung 57 ins Freie. Es wird dadurch vermieden, daß im Innern der Förderkammer 10 ein Druck verbleibt, welcher das Einströmen des aus dem Sand heraussickern- go den Öles in diese Förderkammer über das Ventil 11 verhindert.Tube 5 to escape. There is therefore no excessive pressure exerted on the wall of the borehole by the compressed air, which would impair the oil seeping out of the sand and accumulating in the borehole. The liquid in the borehole or in the source thus enters the For the chamber 10 through the valve 11 and rises therein. At the same time, of course, the oil level also rises in the space 3 which surrounds the container 10. If the oil level has now reached a height which is higher than the open end of the line 88, this creates a liquid seal for the compressed air of the bypass line 88, and the pressure in this bypass line and also in the chamber 66 will gradually increase. It will eventually become so high that the flexural skin 65 is bent downwards and the valve 70 is opened. The compressed air can now flow from the container C through the line 31 and the branch 82 to the chamber 69 and from there further through the lines 80, 59 and the pipe section 58 to the chamber 45. Here, too, there is now a gradual accumulation of the compressed air, since the small bore 52 in the rod 47 is not large enough to allow the compressed air to exit quickly enough. However, if the pressure in the chamber 45 has increased to a sufficiently high level, the flexural skin is bulged downwards and the rod 47 is displaced, so that the valve 53 is opened / the valve 54, however, is closed. The compressed air can now flow through the main line 2, ″ J to the pipe 9, specifically under high pressure, while its outflow from the neck part 19 of the housing is blocked.
Almost simultaneously with the opening of the valve S3, however, compressed air also goes out of the nozzle 26 through the line 118 into the chamber 67 under the flexural skin 65 and forces it upwards again. The branch line 82 is thus shut off at the valve 74 without the valve 53 being adjusted. This is due to the fact that the compressed air coming from 31 now has the opportunity to act on both sides of the valve 53, also to pass through the channel S1 of the rod 47 and to act from above on the plate 50, whereby the equilibrium conditions for the open position of the Valve 53 are maintained. The compressed air under high pressure now flows through the main line 27 to the delivery chamber 10 and presses the oil out through the riser line 14. The pressure that is necessary for this must be greater than the pressure that would be needed to keep the oil column in line 14 in equilibrium. This pressure, which presses the oil from the delivery chamber 10 into the riser line 14, is of course propagated into the line 117 leading to the connector 112, but it is not great enough to overcome the force of the spring 114 in order to open the valve 107 . Only when the amount of oil has been pushed out of the delivery chamber 10 and compressed air also enters the riser line 14 does the pressure become so great that the valve 107 is opened as a result, because the flexural skin 96 is bent downward. The valve 107 is thereby removed from its seat, and the compressed air present in the chamber 45 immediately flows through the T-piece 58, the line 60 and the pipe 104 to the chamber 100 and then through the bore 103 to the outside. This relieves the surface of the plate 50, and the result is that the compressed air from the line 31 presses the valve 53 onto its seat. At the same time, of course, the valve 54 is also lifted from its seat, and the compressed air that is still present in the line 27 immediately flows through the channels 55 and the line 57 into the open. This prevents a pressure remaining in the interior of the conveying chamber 10 which prevents the oil seeping out of the sand from flowing into this conveying chamber via the valve 11.

In der letzten Lage verbleiben dann die Steuerungsteile, bis wieder aus der Bohrlocherweiterung 3 durch das Ventil 11 in der Förderkammer 10 und um diese herum genügend Öl angestiegen ist, daß der Abschluß der Leitung 88 erfolgt. Wenn dann wieder ein Flüssigkeitsverschluß erzeugt worden ist, wiederholen sich die beschriebenen Vorgänge.The control parts then remain in the last position until they are out of the borehole widening again 3 through the valve 11 in the delivery chamber 10 and around this sufficient Oil has risen that the termination of the line 88 occurs. When a liquid seal has been created again, the processes described are repeated.

Derartige Anordnungen erfordern also keine Überwachung, da ihre Inbetriebsetzung und Stillsetzung lediglich von der Höhe des Ölspiegels im Bohrloch abhängt. Schwer zugängliche Ventile, die sich schnell abnutzen, sind nicht vorhanden, denn mit Ausnahme des Ventils 11 sind überhaupt keine besonderen Ventile im Innern des Bohrloches vorhanden, und die Wartung beschränkt sich nur auf den Verdichter sowie Ersatz des Schmiermittels in dem Schmiertopf 33. Die Zeitdauer zwischen je zwei Ausflüssen aus der Leitung 14 kann größer oder kleiner sein und hängt lediglich davon ab, wie schnell das Öl sich in dem Bohrloch ansammelt; jedenfalls wird die Druckluft selbsttätig abgesperrt und selbsttätig wieder zugelassen, wenn die Zustände im Bohrloch dies notwendig machen.Such arrangements therefore do not require monitoring, since their commissioning and shutdown depends only on the height of the oil level in the well. Difficult to access Valves that wear out quickly are not present because, with the exception of valve 11, there are no special ones at all There are valves inside the borehole, and maintenance is limited to that only Compressor and replacement of the lubricant in the grease cup 33. The time between every two outflows from the line 14 can be larger or smaller and only depends on how quickly the oil builds up in the wellbore; in any case, the Compressed air automatically shut off and automatically permitted again when the states make this necessary in the borehole.

Claims

Patent claims:

i. Compressed air fluid lifter, in particular for pumping oil and the like

Boreholes with automatic, monitored by the liquid to be lifted Control device for supplying and shutting off the compressed air, characterized in that that the employment for the supply of compressed air to the delivery chamber (io) through a likewise leading into the borehole, but outside the production chamber (io) opening secondary line (88) is initiated, which is usually from Compressed air with a lower voltage flows through it and contains a pilot control device (65, 74) which, when closing the secondary line (88) through the oil rising in the borehole in the main air line (27,31) arranged valve (53) opens, which by the after Emptying of the delivery chamber (10) in the riser {14) resulting higher Pressure is closed again.

2. Compressed air liquid lifter according to claim i, characterized in that the Secondary line (88) through a pressure reducing valve (91) with which the main line (27) supplying compressed air source (C) is connected and through an opening (8) of the hollow head (7) of the production casing remains connected to the outside air until it rises in the borehole Oil quantity closes the open end of the secondary line (88), whereupon by the the pilot control device (65, 74), which supplies the compressed air source, is actuated in the pressure increasing in the secondary line (88) (C) with a main control device monitoring the main valve (53) (37> 5 °) which opens the main valve (53) against the line pressure.

3. Compressed air liquid lifter according to An-Spruch ι and 2, characterized in that the pilot control device consists of a housing divided into two chambers (66, 6y) by a flexible skin (65), through which one chamber (66) the compressed air in the secondary line ( 88) flows through it, and that the flexible skin (65) monitors a valve (74) in a line (68,80) leading to the control device (37, 50), which is usually closed as long as the flexible skin is not affected by the pressure in the secondary line ( 88) is bent out.

4. Compressed air liquid lifter according to claim ι to 3, characterized in that that the other chamber (67) of the pilot control device (65,74) through a pipeline (118) with the part (27) of the main line located behind the main valve (S3) (27, 31) is connected.

5. Compressed air fluid lifter according to claim i, characterized in that the entry of the compressed air into the for Well-leading main line (27) monitoring valve (53) in a housing (15) is arranged, the one chamber (19) which connects the main line (27) with the outside air when the valve is in the closed position, when the valve (53) is opened, however, it is shut off from the outside air.

6. Compressed air liquid lifter according to claim 5, characterized in that the valve (53) monitoring the main line (27,31) with a valve in the housing (15) arranged valve (54) is rigidly connected, which when the main valve opens (53) the chamber (19) into which the compressed air enters after passing through the Main valve enters, from which outside air closes.

7. Compressed air liquid lifter according to claim 2, 3 and 5, characterized in that that the line (68, 80) in a chamber closed by a flexible skin (44) (45) of the main control device (37; 5 °) leads and this flexural skin is rigid is connected to a valve spindle (47) on which the main valve 53 is seated and one of the chamber (45) with the main line (27) connecting the narrow longitudinal bore (51, 52), which when the Valve (53) gradually equalizes pressure between the main line (27) and the chamber (45).

8. Compressed air liquid lifter according to Anäzte 5 to 7, characterized in that that the venting of the chamber (19) and the main line (27) monitoring Valve (54) on the valve spindle (47) between the main valve (5 3) and the bending skin (44) is attached and the longitudinal bore (51,52) in the chamber (19) between the two valves (53, 54) opens on the valve rod (47).

9. Compressed air liquid lifter according to claim ι and 7, characterized in that that the oil riser pipe (14) through a branch pipe (117) with a third control device (94, 96) is connected, which when a greater pressure arises in the Riser pipe (14) opens a valve (107) that takes the compressed air out of the chamber (45), the control device (37, 50) monitoring the main valve (53) releases so that the main valve (53) now acts on the same on one side Line pressure can close.

10. Compressed air liquid lifter according to claim 9, characterized in that the branching off from the oil riser pipe (14) Line (117) with a chamber closed by a flexible skin (96) (97) is connected and at the bending skin

(96) an enclosed in a housing (99), valve (107), which is usually kept closed by spring force, is seated, its housing by means of a pipe (6o, 104) with the chamber (45) of the main

control device (37, 50) is connected and an opening leading to the outside (103) from which, when the valve (107) is open, the compressed air in the chamber (45) flows out.

toto

1 sheet of drawings