FR2459386A1

FR2459386A1 - METHOD AND HIGH PRESSURE PUMPING MACHINE FOR OIL WELLS

Info

Publication number: FR2459386A1
Application number: FR8013739A
Authority: FR
Inventors: John W Erickson
Original assignee: Kobe Inc
Current assignee: Kobe Inc
Priority date: 1979-06-21
Filing date: 1980-06-20
Publication date: 1981-01-09
Also published as: DE3022600A1; JPS5625595A; GB2053324B; GB2053324A

Abstract

PROCEDE ET MACHINE DE POMPAGE DU PETROLE DE PUITS. LE POMPAGE EST EFFECTUE AU MOYEN D'UN FLUIDE MOTEUR ENVOYE PAR LE TUBAGE DU PUITS SUR UN GROUPE DE POMPAGE 2 SITUE AU FOND. UN AMPLIFICATEUR DE PRESSION 4 SITUE AU SOMMET DU PUITS ET DELIVRANT UN FLUIDE SOUS PRESSION ELEVEE DE COMMANDE DE LA POMPE FONCTIONNE SOUS UNE PRESSION NORMALE COMPRISE ENTRE ENVIRON 35.10 ET ENVIRON 140.10 PA, CET AMPLIFICATEUR RECEVANT SON FLUIDE DE COMMANDE D'UNE MACHINE DE POMPAGE 10, 11 SITUE EN SURFACE. L'UTILISATION D'UN FLUIDE MOTEUR SOUS PRESSION ELEVEE ABAISSE LES PERTES DE FROTTEMENT A LA TRANSMISSION DU FLUIDE SOUS PRESSION AU GROUPE DE POMPAGE SITUE AU FOND DU PUITS. APPLICATION GENERALE AUX PUITS DE PETROLE.METHOD AND MACHINE FOR PUMPING OIL FROM WELLS. THE PUMPING IS CARRIED OUT BY MEANS OF A MOTOR FLUID SENT BY THE TUBING OF THE WELL TO A PUMPING GROUP 2 LOCATED AT THE BOTTOM. A PRESSURE AMPLIFIER 4 LOCATED AT THE TOP OF THE WELL AND DELIVERING A FLUID UNDER HIGH PRESSURE TO CONTROL THE PUMP OPERATES UNDER NORMAL PRESSURE BETWEEN ABOUT 35.10 AND ABOUT 140.10 PA, THIS AMPLIFIER RECEIVING ITS CONTROL FLUID FROM A PUMP MACHINE 10 , 11 LOCATED ON THE SURFACE. USE OF HIGH PRESSURE ENGINE FLUID LOWERS FRICTION LOSSES IN TRANSMISSION OF PRESSURIZED FLUID TO THE PUMPING GROUP LOCATED AT THE BOTTOM OF THE WELL. GENERAL APPLICATION TO OIL WELLS.

Description

L'invention se rapporte au pompage du pétrole par des puits au moyen d'unThe invention relates to the pumping of oil by wells by means of a

fluide moteur sous pression transmis pressurized fluid under pressure

à un groupe de pompage placé au fond du puits. to a pumping group placed at the bottom of the well.

Il est bien connu depuis plusieurs années qu'il serait avantageux d'utiliser des fluides sous très haute pression pour faire marcher des pompes à pétrole montées dans des puits et commandées par un fluide afin de réduire les pertes par frottement de fluide qui sont inhérentes dans la transmission d'un fluide sous pression à un groupe de pompage disposé au fond du puits (voir par exemple le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 2 929 327). Malgré les avantages d'un système de -pompage à "superpression", ces systèmes n'ont pas été utilisés jusqu'à présent dans les formations terrestres contenant du pétrole, essentiellement en raison du risque inhérent de blessures pouvant être causées au personnel en cas d'explosion d'une machine de pompage et/ou It has been well known for several years that it would be advantageous to use ultra-high pressure fluids to operate fluid mounted and fluid controlled oil pumps to reduce fluid friction losses inherent in the transmission of a pressurized fluid to a pumping unit disposed at the bottom of the well (see, for example, U.S. Patent No. 2,929,327). Despite the advantages of a "superpressure" pumping system, these systems have not been used to date in oil-bearing ground formations, mainly because of the inherent risk of injury to personnel in the event of explosion of a pumping machine and / or

de la tuyauterie à la surface du puits sous l'effet des pres- piping on the surface of the well under the influence of

sions extrêmement élevées, tout le personnel se trouvant dans extremely high standards, all staff in

la région risquant d'être blessé. the region could be injured.

Conformément à l'invention, un fluide sous haute pression est utilisé pour commander un groupe de pompage placé au fond d'un puits de pétrole. Toutefois, la haute According to the invention, a high pressure fluid is used to control a pumping unit placed at the bottom of an oil well. However, the high

pression du fluide est produite par un amplificateur hydrau- fluid pressure is produced by a hydrau-

lique qui est monté sous la surface du sol à proximité du sommet du puits. De son-côté, l'amplificateur est commandé par un fluide délivré à des pressions classiques par une lique which is mounted below the surface of the ground near the top of the well. On its side, the amplifier is controlled by a fluid delivered at conventional pressures by a

machine placée sur le sol au voisinage de la tête du puits. machine placed on the ground near the wellhead.

L'invention a donc pour objet un procédé et une machine perfectionnés de pompage du pétrole de puits au moyen d'un groupe de pompage placé au fond du puits et commandé par The subject of the invention is therefore an improved method and machine for pumping oil from wells by means of a pumping group placed at the bottom of the well and controlled by

un fluide sous haute pression qui lui est délivré. a fluid under high pressure that is delivered to it.

L'invention concerne plus particulièrement un appareil de production d'un fluide moteur sous haute pression destiné à la commande d'un groupe de pompage situé au fond du puits, cette machine étant constituée d'un amplificateur hydraulique de pression monté sur la surface du sol au sommet du tubage du puits, cet amplificateur étant commandé par un fluide sous pression délivré par une machine classique placée The invention more particularly relates to an apparatus for producing a high pressure fluid for controlling a pumping unit located at the bottom of the well, this machine consisting of a hydraulic pressure amplifier mounted on the surface of the well. at the top of the casing of the well, this amplifier being controlled by a fluid under pressure delivered by a conventional machine placed

au voisinage de la tête du puits.near the wellhead.

L'invention va être décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique représente schématiquement une machine délivrant un fluide sous haute pression de commande d'un groupe de pompage situé au fond d'un puits de pétrole. Le dessin représente à échelle très exagérée un tubage 1 de puits de pétrole. Un groupe de pompage 2, par exemple une turbo-pompe, est monté de manière classique dans le tubage 1 au fond du puits de pétrole, ce groupe étant destiné à pomper les fluides du puits qui sont admis à l'intérieur du tubage 1 par des trous convenables (non représentés) afin de les envoyer à la surface en envoyant à la turbo- pompe 2 un fluide sous haute pression d'environ au The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings by way of non-limiting example and in which the single figure shows schematically a machine delivering a fluid under high pressure control of a pumping group located at the bottom of an oil well. The drawing represents on a very exaggerated scale a casing 1 of oil wells. A pumping unit 2, for example a turbo pump, is conventionally mounted in the casing 1 at the bottom of the oil well, this group being intended for pumping the fluids from the well which are admitted inside the casing 1 by suitable holes (not shown) for sending them to the surface by sending to the turbo pump 2 a fluid under high pressure of about

moins 210.105 Pa.less 210.105 Pa.

Un élargissement annulaire 3 réalisé au sommet du tubage 1 du puits a des dimensions suffisantes pour y loger un groupe amplificateur hydraulique 4. Ce groupe peut avoir An annular enlargement 3 made at the top of casing 1 of the well is of sufficient size to accommodate a hydraulic amplifier group 4. This group may have

toute forme classique et peut être par exemple du type repré- any conventional form and may for example be of the type

senté dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NI 3 659 967. U.S. Patent No. 3,659,967.

En variante, cet amplificateur peut consister en une variante de réalisation de pompe commandée par turbine et pouvant se monter à l'intérieur du diamètre du tubage, ce groupe pouvant comprendre, à titre d'exemple uniquement, une pompe commandée par une turbine à un étage et dont le fluide moteur est délivré à la pression normale d'environ 35.105 à environ As a variant, this amplifier may consist of an embodiment of a pump that is controlled by a turbine and can be mounted inside the diameter of the casing, this group possibly comprising, by way of example only, a pump controlled by a turbine stage and whose driving fluid is delivered at the normal pressure of about 35.105 to about

140.105 Pa, mais à un grand débit. L'amplificateur hydrau- 140.105 Pa, but at a high flow. The hydrau-

lique 4 est destiné à délivrer un fluide sous une pression d'environ au moins 210.105 Pa à un débit correspondant à environ un quart du débit du fluide circulant dans la turbine de commande, cette différence étant due au mauvais rendement inhérent de l'amplificateur hydraulique 4. De toute manière, 4 is intended to deliver a fluid under a pressure of at least about 210 × 10 5 Pa at a flow rate corresponding to about a quarter of the flow rate of the fluid flowing in the control turbine, this difference being due to the inherent inefficiency of the hydraulic amplifier. 4. In any case,

l'amplification de la pression du fluide envoyé sur l'ampli- the amplification of the pressure of the fluid sent to the amplifier

ficateur hydraulique 4 est d'un ordre de grandeur d'au moins trois et le fluide moteur résultant qui est refoulé par 4 is an order of magnitude of at least three and the resultant driving fluid which is discharged by

l'amplificateur est transmis par un tubage ou une canalisa- the amplifier is transmitted by casing or channeling

tion classique 6 convenablement dimensionné pour pouvoir résister aux pressions élevées, ce fluide étant dirigé à l'admission du groupe de pompage 2 commandé par le fluide moteur et placé au fond du tubage du puits. Le fluide moteur usé est de préférence renvoyé par une seconde canalisation 7 dans l'amplificateur hydraulique de manière qu'il soit recyclé, de sorte que du fluide relativement propre est seul à circuler à l'extrémité haute pression du système. Le fluide pompé du puits est transmis à la tête de ce dernier par un tubage de production indiqué schématiquement en 8, la réduction du frottement du fluide étant dans un rapport d'au moins environ 9 à 1 par rapport au frottement qui serait The fluid is directed to the inlet of the pumping unit 2 controlled by the driving fluid and placed at the bottom of the casing of the well. The spent working fluid is preferably returned by a second pipe 7 in the hydraulic amplifier so that it is recycled, so that relatively clean fluid is only circulated at the high pressure end of the system. The fluid pumped from the well is transmitted to the head of the latter by a production casing shown schematically at 8, the reduction of the friction of the fluid being in a ratio of at least about 9 to 1 with respect to the friction which would be

produit sans groupe amplificateur 4. product without amplifier group 4.

Pour faire fonctionner la machine de pompage décrite, une pompe centrifuge 10 de type classique commandée par moteur est montée en surface à proximité de la tête du puits, cette pompe étant commandée par une source d'énergie convenable telle qu'un moteur électrique 11. Le groupe de pompage 10 délivre un fluide sous pression maximale comprise entre environ 35.105 et environ 140.105 Pa, mais à un grand débit, ce fluide étant envoyé à l'amplificateur hydraulique 4 par une canalisation 9, puis étant recyclé de l'amplificateur To operate the described pumping machine, a conventional motor-driven centrifugal pump 10 is surface mounted near the wellhead, which pump is controlled by a suitable power source such as an electric motor 11. The pumping unit 10 delivers a fluid under maximum pressure of between approximately 35 × 10 5 and approximately 140 × 10 5 Pa, but at a high flow rate, this fluid being sent to the hydraulic amplifier 4 via a pipe 9, then being recycled from the amplifier

4 par l'intermédiaire d'un réservoir 12. 4 through a tank 12.

Il apparaît clairement d'après la description It is clear from the description

qui précède que l'amélioration du rendement résultant de l'utilisation d'un fluide sous pression élevée pour commander le groupe de pompage 2 au fond du puits s'obtient sans exposer en aucune manière le personnel situé en surface aux which precedes that the efficiency improvement resulting from the use of a high pressure fluid to control the pumping unit 2 at the bottom of the well is obtained without in any way exposing the surface personnel to the

risques d'explosion d'une pompe ou de canalisations transpor- risk of explosion of a pump or of

tant des pressions dépassant environ 140.105 Pa. Tous les composants sous haute pression de la machine sont placés sous le niveau du sol, soit à l'intérieur, soit en communication pressures above about 140.105 Pa. All high-pressure components of the machine are placed below ground level, either indoors or in communication

avec le tubage 1 du puits.with casing 1 of the well.

Il va de soi que l'invention n'a été décrite qu'à titre d'exemple et que diverses modifications peuvent lui It goes without saying that the invention has only been described by way of example and that various modifications can

être apportées sans sortir de son domaine. to be brought without leaving his domain.

Claims

A well oil pumping machine with a high pressure working fluid, characterized in that it comprises a pumping unit (2) under high pressure disposed at the bottom of the well, a fluid pump (10). motor controlled (11) and disposed above the ground in the vicinity of the wellhead, the pump delivering a first flow of fluid to a normal pressure, a hydraulic pressure amplifier (4) being mounted below the ground level and communicating with the casing of the well (1), this amplifier being constructed and arranged to deliver a second fluid stream at a pressure at least three times that of said first flow of fluid, first conduits (9) being intended to lead

said first flow of fluid at the inlet of said amplification

a hydraulic pump (4) and a second pipe (6) connecting the output of the hydraulic pressure booster to said pump unit (2) so that the pump unit (2) operates at a pressure which is approximately three times greater than the pressure of said pump unit (2); first flow of motor fluid.

2. Machine according to claim 1, characterized

in that it comprises a third pipe (7) returning said second motor fluid stream from said pumping unit (2) to the pressure booster (4) so that

this second flow of motor fluid follows a closed circuit.

3. Machine according to claim 1, characterized

in that the high-pressure part of said amplifi-

hydraulic indicator (4) is arranged inside the casing

well (1, 3).

A method of pumping oil from a well by means of a pressurized driving fluid transmitted to a fluid-driven pumping unit at the bottom of the well, characterized in that it essentially consists in producing outside the well. wellhead a first flow of motor fluid at a pressure between about 35.105 and about 140.105 Pa, directing said first flow of fluid in a pressure amplifier group housed below the ground level and communicating with the top of the well, said pressure amplifier being adapted to produce a second flow of motor fluid whose pressure is approximately at least three times higher than that of said first flow of motor fluid and to direct this second flow of motor fluid on the pumping unit located at the bottom of the well to make it work.

5. Method according to claim 4, characterized in that it consists in recycling said second flow of motor fluid from said pumping unit to said pressure booster.