DE598310C

DE598310C - Casing head for boreholes

Info

Publication number: DE598310C
Application number: DEP64363D
Authority: DE
Original assignee: Phillips Petroleum Co
Current assignee: Phillips Petroleum Co
Priority date: 1931-04-20
Filing date: 1931-12-04
Publication date: 1934-06-11

Description

Verrohrungsköpfe für Bohrlöcher, insbesondere von. Ölquellen, mit einem stoßauffangenden Einsatz, der in der Verlängerung des Bohrloches liegt, sind bekannt. Bei Verrohrungsköpfen dieser Art ist die Anordnung einer düsenartigen Verengung innerhalb der horizontalen Abflußleitung an deren Einmündungsstelle in den Verrohrungskopf vorgeschlagen worden. Hierbei sind jedoch die Mittel zur Veränderung der düsenartigen Verengung zwecks Regelung der Durchflußmenge so ausgebildet, daß für jedes Düsenkaliber ein besonderes Regelungsglied erforderlich ist. Wenn daher die Düse selbst gegen eine anders kalibrierte Düse ausgetauscht werden muß, so muß auch ein anderes Regelungsglied eingebaut werden. Außerdem ist bei diesen bekannten Verrohrungsköpfen der Ein- und Ausbau der Düse und des Regelungsgliedes schwierig, zeitraubend und umständlich, weil hierbei nicht nur die Rohrleitung selbst auseinandergenommen werden muß, sondern sogar Rohrleitungsteile auszuwechseln sind.Casing heads for boreholes, in particular from. Oil wells, with a shock absorbing Use, which is in the extension of the borehole, are known. With casing heads of this type is the arrangement of a nozzle-like constriction within the horizontal discharge line at its point of confluence in the casing head. Here, however, the means for changing the nozzle-like Constriction designed for the purpose of regulating the flow rate so that for each nozzle caliber a special regulatory element is required. Therefore, if the nozzle itself is exchanged for a differently calibrated nozzle must be installed, another control element must also be installed. aside from that is the installation and removal of the nozzle and the control element in these known casing heads difficult, time-consuming and cumbersome, because not only the pipeline itself has to be dismantled must, but even pipeline parts have to be replaced.

Nach der Erfindung wirkt bei einem Verrohrungskopf für Bohrlöcher mit einem stoßauffangenden Einsatz in der Verlängerung des Bohrloches und einer an der Einmündungsstelle der horizontalen Abflußleitung in den Verrohrungskopf innerhalb der horizontalen Leitung angeordneten düsenartigen Verengung ein durch die auf der gegenüberliegenden Seite des Verrohrungskopfes vorgesehene öffnung leicht auswechselbarer Düseneinsatz mit einem konischen Ventilkopf zusammen, der in einem Einsatz der Öffnung geführt ist. Der konische \^rentilkopf ist für jedes Düsenkaliber verwendbar; es ist also der Vorteil erzielt, daß für verschiedene Düsenkaliber stets das gleiche Regelungsglied verwendet werden kann. Die Veränderung des Düsenkalibers kann durch einfache Auswechselung des Düseneinsatzes erfolgen. Diese Auswechselung des Düseneinsatzes ist ohne Ausbau oder Ersatz von Rohrleitungsteilen durchführbar, weil die im Verrohrungskopf vorgesehene, dem Düseneinsatz gegenüberliegende Öffnung den Zugang zu diesem Einsatz ermöglicht. Daher kann das Düsenkaliber in einfachster Weise und kürzester Zeit geändert werden.According to the invention, in a casing head for boreholes with a shock-absorbing insert in the extension of the borehole and a nozzle-like constriction arranged at the point where the horizontal discharge line joins the casing head within the horizontal line, a nozzle insert that can be easily exchanged through the opening provided on the opposite side of the casing head acts together with a conical valve head which is guided in an insert of the opening. The conical \ ^r entilkopf is suitable for any nozzle bore; the advantage is thus achieved that the same control element can always be used for different nozzle calibres. The nozzle caliber can be changed by simply changing the nozzle insert. This replacement of the nozzle insert can be carried out without dismantling or replacing pipeline parts, because the opening provided in the casing head opposite the nozzle insert enables access to this insert. Therefore, the nozzle caliber can be changed in the simplest manner and in the shortest possible time.

Ein Ausführungsbeispiel des Verrohrungskopfes nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.An embodiment of the casing head according to the invention is shown in the drawing shown.

Abb. ι zeigt den Verrohrungskopf mit einem Teil der Verrohrung und des Brunnengerüstes in schaubildlicher Ansicht.Fig. Ι shows the casing head with a part of the piping and the well structure in a diagrammatic view.

Abb. 2 ist ein senkrechter Schnitt durch den Verrohrungskopf.Figure 2 is a vertical section through the casing head.

Abb.-3 zeigt den Kopf in einer Draufsicht.Fig. 3 shows the head in a top view.

Abb. 4 ist ein axialer Längsschnitt durch die Abänderungsform eines Einzelteiles des Verrohrungskopfes.Fig. 4 is an axial longitudinal section through the modification form of an individual part of the Casing head.

In den Abbildungen bezeichnet 4 eine gewohnliche Turmplattform mit der üblichen Öffnung 5, durch welche die Verrohrung der Ölquelle hindurchgeht. Ein hohler Kreuzfitting 7 hat unten einen Rohransatz 8, der mit dem oberen Ende der Verrohrung bei 9 verschraubt ist. Ein oberer Rohransatz 10 des Fittings ist mit einem Hohlspund 11 verschraubt, der einen stoßfangenden Einsatz oder ein Füllstück 12 enthält, das aus passendem Material, z. B. aus Holz, hergestellt ist. Einer der seitlichen Nippel 13 des Fittings ist innen und außen mit Gewinde versehen. Ein Gesenk oder sich erweiterndes Rohrstück 14 ist durch die Überwurfmutter 15, die seine äußeren Gewindegänge faßt, mit dem Nippel verbunden. Das äußere bzw. erweiterte Ende des Gesenks ist mit einer Abflußleitung 16 durch die mit Druckpackung versehene Kupplung 17 verbunden.In the figures, 4 denotes an ordinary one Tower platform with the usual opening 5 through which the piping of the oil well passes. A hollow cross fitting 7 has a pipe socket 8 at the bottom, which connects to the upper end of the tubing at 9 is screwed. An upper pipe socket 10 of the fitting is screwed to a hollow bung 11, which includes a bumper insert or filler piece 12 made of matching Material, e.g. B. made of wood. One of the side nipples 13 of the fitting is threaded on the inside and outside. A die or expanding piece of pipe 14 is through the union nut 15, which takes its outer threads, with the nipple tied together. The outer or enlarged end of the die is provided with a drain line 16 connected by the coupling 17 provided with pressure pack.

Ein Rohrstutzen 18 ist mit dem Innengewinde des Nippels 13 verschraubt. Er ragt in das Gesenk hinein und endet in der Abflußleitung 16 hinter der Kupplung 17. Der Rohrstutzen hat innen die Oberfläche eines abgestumpften Kegels 19, der mit der Oberfläche eines herausnehmbaren, den Durchfluß eindämmenden Rohrstücks, Würgekragens oder einer Einschnürung 20 zusammenpaßt (im folgenden Düse genannt), dessen innere Oberfläche Venturiform hat. Diese Düse liegt ganz und gar auf einer Seite des senkrechten Durchtritts des Fittings 7, so daß die aufsteigende Flüssigkeit nicht gegen sie anstößt und sie beschädigt.A pipe socket 18 is screwed to the internal thread of the nipple 13. It protrudes into the die and ends in the drain line 16 behind the coupling 17. The inside of the pipe socket has the surface of a truncated cone 19, which fits together with the surface of a removable pipe piece, choke collar or constriction 20 (hereinafter referred to as nozzle called), the inner surface of which has a venturi shape. This nozzle lies entirely on one side of the vertical passage of the fitting 7, so that the rising liquid does not strike against it and damage it.

Ein Nadelventilkopf 21 arbeitet mit der Düse zusammen und wird starr durch eine Spindel 22 getragen, deren Gewindegänge in einer feststehenden Mutter 23 liegen. Letztere preßt zugleich eine in der Muffe 25 liegende Packung 24 zusammen, so daß die Flüssigkeit nicht an der Spindel entlang austreten kann. Die Muffe ist in einem weiteren seitlichen Nippel 26 des Fittings eingeschraubt, wie bei 27 gezeichnet. Die Mutter 23 wird durch Bolzen 28 o. dgl. gegen die Muffe gepreßt. Um den Nadelventilkopf im Abnutzungsfalle auswechseln zu können, ist die Spindel 22 mit einer festen Scheibe 22" versehen, die einen Gewindeputzen 22* trägt. Letzterer ist mit dem Hohlraum des Ventilkopfes 21 verschraubt. Zur Sicherung gegen ein zufälliges Losdrehen des Kopfes ist eine von der Scheibe getragene Sicherungsschraube 22^C in den Kopf, wie gezeichnet, hineingeschraubt. Ein Handrad 29 ist an dem äußeren Ende der Spindel starr befestigt.A needle valve head 21 cooperates with the nozzle and is rigidly carried by a spindle 22, the threads of which lie in a stationary nut 23. The latter simultaneously presses a pack 24 lying in the sleeve 25 together so that the liquid cannot escape along the spindle. The socket is screwed into a further lateral nipple 26 of the fitting, as shown at 27. The nut 23 is pressed against the sleeve by bolts 28 or the like. In order to be able to replace the needle valve head in the event of wear, the spindle 22 is provided with a fixed disk 22 ″ which carries a thread plaster 22 *. The latter is screwed to the cavity of the valve head 21. To prevent the head from accidentally loosening, one of the disc supported locking screw 22 ^C into the head, as depicted screwed. A hand wheel 29 is rigidly attached to the outer end of the spindle.

Um die rechtwinklige Biegung von dem Zuflußrohr zum (nicht gezeichneten) Separator zu ermöglichen und das Ausschleifen zu verhindern, ist der Hohlspund 11 direkt über der Verrohrung angeordnet. Da das Füllstück 12 den Spund nicht ganz ausfüllt, häuft sich Sand in der Kammer 30 an. Es wird dabei eine Wirkung von Sand gegen Sand erzielt.Around the right-angled bend from the feed pipe to the separator (not shown) to enable and to prevent grinding out, the hollow bung 11 is direct arranged above the piping. Since the filler piece 12 does not completely fill the bung, Sand accumulates in chamber 30. An effect of sand against sand is achieved.

Die herausnehmbare- Düse 20 liegt mit schwacher Verjüngung in dem Rohrstutzen. Die Abflußleitung 16 hat zur Herabsetzung der öigeschwindigkeit vor Eintritt in den Separator vorteilhaft einen Durchmesser von 317,5 mm. Der Erfinder hat herausgefunden, daß eine Führung mit diesem Durchmesser eine wirksame Expansionskammer für die Flüssigkeit nach dem Verlassen der Düse darstellt. Vor Einführung dieser Bauart ergaben sich große Schwierigkeiten durch Ausfressen der verwendeten Expansionskammern.The removable nozzle 20 is slightly tapered in the pipe socket. The drain line 16 has to reduce the oil speed before entering the Separator advantageously has a diameter of 317.5 mm. The inventor found out that a guide with this diameter is an effective expansion chamber for the liquid after leaving the nozzle. Before this type of construction was introduced, there were major problems due to erosion the expansion chambers used.

Die in Abb. 2 dargestellte herausnehmbare Düse 20 hat zwar während des Öldurchflusses mit der einstellbaren Durchflußmenge zur vollsten Zufriedenheit gearbeitet; es ist aber ratsam, Düsen verschiedener Größe für schlechte und sandige Quellen zu verwenden, damit der Druck zurückgehalten und Hauptöffnungen und andere Rohrteile vor dem Ausschleifen durch den Sand geschützt werden. Stopfbuchse, Spindel und Nadelventil, die die einstellbaren Teile des Kopfes darstellen, werden aus dem Kreuzfitting herausgeschraubt und durch einen in den Nippel 26 eingeschraubten Blindflansch ersetzt. Es hat sich herausgestellt, daß bei sehr schlechten und sandigen Quellen die Expansion der Flüssigkeit nach Verlassen der Düse ausreicht, um genügende Turbulenz zum Ausschleifen des Rohrstutzens 18 und Durchpressen des in den Separator führenden 31,75-cm-Rohres 16 zu verursachen. Diese Turbulenz ist dadurch beseitigt worden, daß man. das den Durchfluß eindämmende Rohr bzw. die Düse 20" bis ans Ende des Rohrstutzens i8^a führte und mit einer Erweiterung von rund 6 mm versah (s. Abb. 4). Die Düse ist hineingeschoben wie in Abb. 2 und kann in derselben Weise wie die kurze Düse herausgenommen werden. Es ist beabsichtigt, daß ein Satz dieser Düsen von verschiedenen Größen vorhanden ist, die von Ölquelle zu Ölquelle je nach Wunsch ausgewechselt werden. Nach der Durchflußprobe mit der längeren Düse der Abb. 4 wird die kurze Düse der Abb. 2 wieder eingesetzt.The removable nozzle 20 shown in Fig. 2 has worked with the adjustable flow rate during the oil flow to the fullest satisfaction; however, it is advisable to use nozzles of different sizes for bad and sandy sources to hold back pressure and protect main openings and other pipe parts from being dragged out by the sand. The stuffing box, spindle and needle valve, which represent the adjustable parts of the head, are screwed out of the cross fitting and replaced by a blind flange screwed into the nipple 26. It has been found that with very poor and sandy sources the expansion of the liquid after leaving the nozzle is sufficient to cause sufficient turbulence to grind out the pipe socket 18 and to force the 31.75 cm pipe 16 leading into the separator. This turbulence has been removed by. the the flow eindämmende tube or nozzle 20 'led to the end of the pipe socket i8 ^a and with an extension of about 6 mm sided (s. Fig. 4). The nozzle is pushed as in Fig. 2, and can in the same manner How to remove the short nozzle. It is intended that there will be a set of these nozzles of various sizes, which can be changed from oil well to oil well as desired. After the flow test with the longer nozzle of Fig. 4, the short nozzle of Fig 2 reinstalled.

Es ist zu beachten, daß der Nadelventilkopf 21 eine Konusfläche 31 aufweist, die in eine abgestumpfte Kegelfläche 32 übergeht, welche ihrerseits an eine ähnliche, jedoch mit verschiedener Neigung versehene Kegelfläche 33 angrenzt. Ein Ventilkopf dieser Bauart erzeugt eine Stromlinienwirkung. AußerdemIt should be noted that the needle valve head 21 has a conical surface 31 which is in a truncated conical surface 32 merges, which in turn to a similar, but with different Inclined conical surface 33 adjoins. A valve head of this type is produced a streamlined effect. aside from that

dient er zur Regelung des Düsendurchflusses. Die Vorteile dieses Durchflußkopfes mit der Düse gegenüber den bisher bekannten sind die folgenden:it is used to regulate the nozzle flow rate. The advantages of this flow head with the Nozzle compared to the previously known are the following:

i. Die Quelle kann mit größter Öffnung durch diesen Kopf durch einfachen Ersatz des Rohrstutzens 18 durch einen regulären i8-cm-Nippel der gewöhnlichen Verrohrung und durch Entfernung der Muffe 25 und der' von ihr getragenen Teile entleert werden. In diesem Falle wird ein Blindflansch in den Nippel 26 eingeschraubt, der eine öffnung von ΐ8 cm Durchmesser in dem Kreuzstück 7 freiläßt.i. The source can be opened through this head by simply replacing the Pipe socket 18 through a regular 18 cm nipple of ordinary piping and be emptied by removing the sleeve 25 and the parts carried by it. In In this case, a blind flange is screwed into the nipple 26, which has an opening 8 cm diameter in the cross piece 7 releases.

2. Die Sandschleifwirkung wird durch den keine Expansion erleidenden Stromlinienfluß auf ein Mindestmaß beschränkt. Durch die sich in der Kammer 30 des Stoßfängers bildende Sandmasse wird eine rechtwinklige Umlenkung in den Separator ermöglicht.2. The sanding effect is provided by the non-expanding streamlined flow limited to a minimum. The mass of sand forming in the bumper chamber 30 becomes a right-angled Allows diversion into the separator.

3. Die Flüssigkedtsgeschwindigkeiten werden vor Eintritt in den Separator dadurch verzögert, daß das sich erweiternde Rohr 14 eine weitere Führung 16 zur Aufnahme der aus dem Fitting 7 austretenden Flüssigkeit ermöglicht. Die Verbindungen 15 und 17 werden dann durch den über die Kupplung 17 heraus ragenden hydraulischen Rohrstutzen 18 geschützt.3. The liquid kedts velocities are thereby before entering the separator delayed that the expanding tube 14 another guide 16 for receiving the allows liquid emerging from the fitting 7. Connections 15 and 17 are then through the hydraulic pipe socket 18 protruding over the coupling 17 protected.

4. Zur Änderung des Durchflusses von größter Öffnung auf eine einstellbare Einschnürung ist keine Änderung in den Zuführungen zum Separator oder sogenannten Weihnachtsbaum erforderlich. Der vorerwähnte Blindflansch wird aus dem Nippel 2.6 herausgenommen, und die Stopfbuchse wird mit dem Nadelventil in den Kreuzfitting 7 eingesetzt. Der Durchfluß durch, verschieden kalibrierte Köpfe kann erreicht und der zur Erfüllung der besonderen Bedingungen erforderliche Öffnungsquerschnitt gefunden werden. Die Stopfbüchse kann herausgenommen und die auswechselbare Düse 20 durch eine solche mit einem Querschnitt ersetzt werden, der sich als günstiger herausgestellt hat.4. To change the flow from the largest opening to an adjustable constriction, no change in the feed lines to the separator or the so-called Christmas tree is required. The aforementioned blind flange is removed from the nipple 2.6 and the stuffing box is inserted into the cross fitting 7 with the needle valve. The flow through differently calibrated heads can be achieved and the opening cross-section required to meet the special conditions can be found. The stuffing box can be removed and the replaceable nozzle 20 replaced by one with a cross-section which has been found to be cheaper.

Es hat sich ergeben, daß zur Erfüllung der im Oklahoma-City-Feld herrschenden besonderen Bedingungen ein Leitungskopf mit einstellbarer Durchflußmenge von vorliegender Art den bekannten Vorrichtungen weit überlegen ist. In diesem Felde ist es erforderlich, die Quelle mit größter Öffnung fließen zu lassen, um das höchste Ausbringen zu erreichen und gleichzeitig die Einrichtung vor dem Sandausschliff während des Durchflusses zu schützen. Während der folgenden 90 Tage dauernden Periode ist es wichtig, den richtigen Durchflußquerschnitt zu finden, um das beste Gasölverhältnis zu erzielen. Am Ende dieser 90-Tage-Periode kann das frühere Ausbringen wiedergewonnen werden.It has been found that in order to meet the particular ruling in the Oklahoma City field Conditions a line head with adjustable flow rate of the present type far superior to the known devices is. In this field it is necessary for the source to flow with the greatest opening in order to achieve the highest yield and at the same time the facility to protect the sand grind during the flow. During the next 90 days continuous period it is important to find the right flow cross-section in order to achieve the to achieve the best gas oil ratio. At the end of this 90-day period, the earlier one can be Output can be recovered.

Der Erfinder hat festgestellt, daß die einzige bei dieser Anordnung eintretende Erosion sich bei dem Nadelventilkopf 21 und der auswechselbaren Düse 20 zeigt. Bei zwei Quellen, deren jede über 8200 cbm durch derartige Düsen hindurch . lieferten, entstand sehr geringe Abnutzung. Bei der einen floß die Quelle mehrere Male durch eine Öffnung von etwa 50 mm. Die Nadelspitze wurde abgeschliffen, die herausnehmbare Düse 20 dagegen nur wenig abgenutzt. Von derselben Quelle wurde bei voller Öffnung das Kreuzstück 7 in 4 Stunden ausgeschlifien und zerstört. The inventor has found that the only erosion that occurs with this arrangement is is shown in the needle valve head 21 and the replaceable nozzle 20. At two Sources, each over 8,200 cbm passing through such nozzles. delivered, arose very little wear and tear. In one of them the source flowed several times through an opening of about 50 mm. The tip of the needle was ground off, but the removable nozzle 20 was only slightly worn. From the same At full opening, the crosspiece 7 was ground out and destroyed in 4 hours.

Die auswechselbare Düse 20 kann durch einfaches Herausschrauben der Stopfbüchse aus dem Kreuzstück mittels einer Abziehvorrichtung herausgezogen werden.The replaceable nozzle 20 can be removed by simply unscrewing the stuffing box be pulled out of the cross piece by means of a puller.

Aus Abb. ι ist ersichtlich, daß der Kopf des Stoßfängers durch gewöhnliche Drähte 34 mit den Beinen des (nicht gezeichneten) Turmes verbunden ist. Außerdem liegt ein Klammerbügel oben auf dem Stoßfänger und wird durch Zugstangen 36 gehalten, die zu dem gewöhnlichen unteren (nicht gezeichneten) Bügel führen.From Fig. Ι it can be seen that the head of the bumper by ordinary wires 34 connected to the legs of the tower (not shown). There is also a Clamp bracket on top of the bumper and is held in place by tie rods 36, which too guide the usual lower (not shown) bracket.

Claims

Patent claims:

ι. Casing head for boreholes with a shock absorbing insert in extension the borehole and one at the point where the horizontal drainage line joins the casing head arranged within the horizontal line nozzle-like constriction, characterized in that a through the on the opposite side of the casing head opening easily replaceable The nozzle insert (20) interacts with a conical valve head (21), which is guided in an insert (25) of the opening.

2. casing head according to claim 1, characterized in that a pipe socket (18) into the drain line (16) free hmeinra, gt.

3. casing head according to claim 1, characterized in that the valve head (21) is designed several times conical in such a way that a streamlined effect can be generated.

1 sheet of drawings