FR2557927A1 - Hydraulic motor with reciprocating jack which can be used in particular for pumping crude oil - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention a pour objet un moteur hydraulique conçu essentiellement corme un vérin afin de communiquer à un arbre moteur un mouvement rectiligne alternatif se repétant indéfiniment. The subject of the invention is a hydraulic motor designed essentially like a jack in order to communicate to a motor shaft an alternating rectilinear movement repeating itself indefinitely.
Le moteur de l'invention est utilisable de manière particulièrement avantageuse sur les puits de pétrole pour l'entraînement des pompes immergées de pompage du pétrole brut. I1 doit etre entendu, néanmoins, que le moteur de l'invention convient aussi à l'entraînement de toute machine dont les conditions de marche sont compatibles avec les possibilités de ce moteur. The engine of the invention can be used particularly advantageously on oil wells for driving submersible pumps for pumping crude oil. I1 should be understood, however, that the engine of the invention is also suitable for driving any machine whose operating conditions are compatible with the possibilities of this engine.
Dans ce qui suit, on se réfèrera à un exemple prfére de réalisation du moteur en vue de son installation sur une tête de puits de pétrole. On sait que l'on trouve au sommet d'un puits de pétrole brut d'une part le tubing qui est fixe, d'autre part le train de tiges qui descend à l'intérieur du tubing jusqu'à l'arbre de la pompe immergée qui est une pompe alternative. In what follows, reference will be made to a preferred embodiment of the engine with a view to its installation on an oil well head. We know that we find at the top of a crude oil well on the one hand the tubing which is fixed, on the other hand the drill string which descends inside the tubing to the tree of the submersible pump which is an alternative pump.
Un moteur hydraulique conforme à l'invention comprend un vérin ayant un cylindre obturé totalement à une extrémité par une première plaque de fermeture, obturé partiellement à l'autre extrémité par une seconde plaque de fermeture pour laisser passer une tige munie à une extrémité d'un piston monté coulissant dans le cylindre entre une première position extrême et une seconde position extrême; des canaux de raccordement du cylindre à un distributeur hydraulique sont percés à travers sa paroi à ses deux extré- mités au-delà des positions extrêmes que peut atteindre le piston par rapport à la partie centrale du cylindre dans le sens de sa longueur. Parmi ces canaux de raccordement, l'un est destiné à l'alimentation du vérin et l'autre est utilisé pour l'inversion du distributeur.En outre, au moins un trou de refoulement du fluide hors du vérin est percé à travers la paroi du cylindre, à chacune de ses parties extrêmes, àun emplacement situé avant les canaux de raccordement toujours par rapport à la partie centrale du cylindre. A hydraulic motor according to the invention comprises a jack having a cylinder completely closed at one end by a first closing plate, partially closed at the other end by a second closing plate to allow a rod provided at one end to pass through. a piston mounted sliding in the cylinder between a first extreme position and a second extreme position; channels connecting the cylinder to a hydraulic distributor are drilled through its wall at its two ends beyond the extreme positions which the piston can reach relative to the central part of the cylinder in the direction of its length. Among these connection channels, one is intended for supplying the cylinder and the other is used for reversing the distributor. In addition, at least one fluid delivery hole outside the cylinder is drilled through the wall. of the cylinder, at each of its end parts, at a location situated before the connection channels always relative to the central part of the cylinder.
De préférence, il existe à chaque emplacement déterminé un ensemble de plusieurs trous successifs de refoulement espacés dans le sens du mouvement du piston, ces trous ayant des diamètres différents de plus en plus faibles dans le sens où ils sont obturés par le piston, c'est-à-dire à mesure qu'on se rapproche des canaux de raccordement correspondant à cette partie extrême du cylindre. Dans ce cas, chaque ensemble de trous est recouvert d'un collecteur relié par une canalisation au réservoir de fluide hydraulique d'une centrale hydraulique raccordée au distributeur hydraulique. Preferably, there exists at each determined location a set of several successive delivery holes spaced apart in the direction of movement of the piston, these holes having different diameters becoming smaller and smaller in the direction in which they are closed by the piston, this that is to say as one approaches the connection channels corresponding to this end part of the cylinder. In this case, each set of holes is covered with a manifold connected by a pipe to the hydraulic fluid reservoir of a hydraulic unit connected to the hydraulic distributor.
De préférence encore, il existe, au moins dans une partie extrême du cylindre, plusieurs ensembles de trous successifs qui sont eux aussi espacés dans le sens du mouvement du piston. Seul un ensemble est couvert par un collecteur et le ou les autres ensembles d'une même partie extrême sont fermés par une plaque d'obturation. More preferably, there are, at least in one end of the cylinder, several sets of successive holes which are also spaced in the direction of movement of the piston. Only one set is covered by a collector and the other set (s) of the same end part are closed by a blanking plate.
Dans l'utilisation la plus avantageuse du moteur de l'invention, le cylindre est monté verticalement sur le tubing, coaxialement au train de tiges. La seconde plaque de fermeture du cylindre est avantageusement incorporée à un bloc d'adaptation qui se monte sur la partie extrême supérieure du tubing; en outre, ce bloc d'adaptation est usiné et muni de joints d'étanchéité pour laisser passer la tige supérieure polie du train de tiges; cette tige supérieure s'étend à l'intérieur du cylindre où elle est munie du piston à son extrémité libre afin de constituer la tige de piston du vérin. In the most advantageous use of the engine of the invention, the cylinder is mounted vertically on the tubing, coaxially with the drill string. The second cylinder closing plate is advantageously incorporated into an adapter block which is mounted on the upper end of the tubing; in addition, this adapter block is machined and provided with seals to allow the polished upper rod of the drill string to pass; this upper rod extends inside the cylinder where it is provided with the piston at its free end in order to constitute the piston rod of the jack.
On donnera maintenant, sans intention limitative et sans exclure aucune variante, unedescription d'un exemple préféré de réalisation. On se reportera au dessin annexé dans lequel
- la figure 1 est une vue d'ensemble en coupe par un plan vertical d'un moteur hydraulique selon l'invention monté sur une tête de puits de pétrole,
- la figure 2 est une représentation schématique du circuit hydraulique de raccordement du vérin de la fig. 1. We will now give, without limiting intention and without excluding any variant, a description of a preferred embodiment. Reference is made to the appended drawing in which
FIG. 1 is an overall view in section through a vertical plane of a hydraulic motor according to the invention mounted on an oil well head,
- Figure 2 is a schematic representation of the hydraulic circuit for connecting the jack of FIG. 1.
Dans une tête de puits de pétrole, le tubing 1 contint un train de tiges 2 qui se termine par une tige supérieure polie 3 utilisée dans le cadre de l'invention pour constituer la tige de piston d'un vérin hydraulique 4. In an oil well head, the tubing 1 contains a train of rods 2 which ends in a polished upper rod 3 used in the context of the invention to constitute the piston rod of a hydraulic cylinder 4.
Ce dernier comprend un cylindre 5 disposé verticalement et obturé à son extrémité supérieure par une plaque de fermeture 6. A son extrémité inférieure, l'obturation est réalisée avantageusement par une plaque de fermeture 7 qui est incorporée à un bloc d'adaptation 8, soit par fixation à ce dernier, soit, de préférence, parce qu'elle en fait partie intégrante. Ce bloc d'adaptation 8 est monté et fixé sur la partie extrême supérieure 1A du tubing 1 sur laquelle il s'adapte. Ce bloc 8 contient plusieurs joints d'étanchéité qui entourent la tige de piston 3 et des chambres de rassemblement et d'évacuation des fuites.The latter comprises a cylinder 5 arranged vertically and closed at its upper end by a closure plate 6. At its lower end, the closure is advantageously achieved by a closure plate 7 which is incorporated in an adapter block 8, ie by attachment to the latter, preferably, because it is an integral part thereof. This adaptation block 8 is mounted and fixed on the upper end part 1A of the tubing 1 on which it adapts. This block 8 contains several seals which surround the piston rod 3 and assembly and evacuation chambers for leaks.
Dans le cylindre 5, la tige de piston 3 porte un piston 9 qui effectue une course alternative avec un point mort haut H et un point mort bas B indiqués en trait mixte, de part et d'autre de la partie centrale 5A du cylindre 5. In the cylinder 5, the piston rod 3 carries a piston 9 which performs an alternating stroke with a top dead center H and a bottom dead center B indicated in phantom on either side of the central part 5A of the cylinder 5 .
Entre le point mort haut H et la plaque de fermeture 6 ainsi qu'entre 13 point mort bas B et le bloc d'adaptation 8, des canaux 10, 11 et 12, 13 respectivement sont percés à travers la paroi du cylindre 5 pour le passage du fluide hydraulique. Un canal 11, 13 destiné à l'arrivée du fluide hydraulique dans le cylindre 5 est raccordé à l'orifice correspondant d'un distributeur 14 tandis que l'autre canal 10, 12 est raccordé à l'orifice qui correspond à la commande du tiroir du distributeur 14. Ce dernier est avantageuse sement fixe au bloc dQadaptation 8 et raccordé par deux canalisations 14A, 14S à une centrale de fluide hydraulique.Between the top dead center H and the closing plate 6 as well as between the bottom dead center B and the adapter block 8, channels 10, 11 and 12, 13 respectively are drilled through the wall of the cylinder 5 for the hydraulic fluid passage. A channel 11, 13 intended for the arrival of the hydraulic fluid in the cylinder 5 is connected to the corresponding orifice of a distributor 14 while the other channel 10, 12 is connected to the orifice which corresponds to the control of the dispenser drawer 14. The latter is advantageously fixed to the adaptation block 8 and connected by two pipes 14A, 14S to a hydraulic fluid center.
A un emplaeement 15, 16 respectivement, situé par rapport à 12 partie médiane SA du cylindre 5 avant les canaux de raccordement de chaque extrémité du cylindre 5, îsicurs trous espacés dans le sens longitudinal de ce cylindre sont percés à travers sa paroi sur une distance inférieure à la longueur du piston 9. Le premier trou 17 ou 20 respectivement rencontré en premier par le piston 9 a un diamètre supérieur au second trou 18 ou 21 qui est lui-même de diamètre plus gros que le troisième trou 19 ou 22. At a location 15, 16 respectively, situated with respect to 12 middle part SA of the cylinder 5 before the connection channels of each end of the cylinder 5, the holes spaced apart in the longitudinal direction of this cylinder are drilled through its wall over a distance less than the length of the piston 9. The first hole 17 or 20 respectively encountered first by the piston 9 has a diameter greater than the second hole 18 or 21 which is itself of larger diameter than the third hole 19 or 22.
Ces trous servent à l'échappement du fluide hydraulique à chacun des emplacements 15, 16, ils sont recouverts d'un collecteur 23, 24 percé d'un trou 25, 26 qui est raccordé à l'orifice correspondant du distributeur 14.These holes serve for the escape of the hydraulic fluid at each of the locations 15, 16, they are covered with a manifold 23, 24 pierced with a hole 25, 26 which is connected to the corresponding orifice of the distributor 14.
Sur la figure 1, des trous 17 à 19 et 20 à 22 sont représentés en trait plein à faible distance du point mort haut H et du point mort bas B. Le fonctionnement est alors le suivant. A mesure que le piston 9 obture les trous 17 à 19 ou 20 à 22 en commençant par le trou 17 ou 20 de plus grand diamètre, il diminue le débit du fluide refoulé jusqu'à l'interrompre complètement. Le piston 9 rencontre une contre-pression qui s'élève progressivement; il subit une décélération prédéterminée et, finalement, la pression dans le volume mort résiduel atteint une valeur qui provoque, à partir du canal 10 ou 12, l'inversion de la position du tiroir du distributeur 14. Le piston 9 est alors repoussé en sens inverse où le même phénomène se produit à la fin de sa course. In FIG. 1, holes 17 to 19 and 20 to 22 are shown in solid lines at a short distance from the top dead center H and from the bottom dead center B. The operation is then as follows. As the piston 9 closes the holes 17 to 19 or 20 to 22, starting with the hole 17 or 20 of larger diameter, it decreases the flow rate of the pumped fluid until it stops completely. The piston 9 encounters a gradually rising back pressure; it undergoes a predetermined deceleration and, finally, the pressure in the residual dead volume reaches a value which causes, from channel 10 or 12, the reversal of the position of the distributor valve 14. The piston 9 is then pushed back in direction reverse where the same phenomenon occurs at the end of its course.
Les emplacements 15, 16 peuvent être choisis en un point quelconque de la course du piston 9, comme on l'a indiqué en trait mixte à un emplacement 27, dans la partie haute du cylindre 5. Cet emplacement détermine un nouveau point mort haut H' moins élevé que le précédent. The locations 15, 16 can be chosen at any point of the stroke of the piston 9, as indicated by a dashed line at a location 27, in the upper part of the cylinder 5. This location determines a new top dead center H 'lower than the previous one.
Le fluide hydraulique qui se trouve entre chaque point mort
H ou H', ou B, et la plaque d'obturation 6 ou le bloc d'adaptation 8, joue le rôle de butée hydraulique quand tous les trous de refoulement ont été obturés par le piston 9. Quand les trous d'un emplacement tel que 27 ne sont pas utilisés par le refoulement du fluide, le collecteur 23 est remplacé par une plaque d'obturation 28.The hydraulic fluid between each dead center
H or H ', or B, and the closing plate 6 or the adapter block 8, acts as a hydraulic stop when all the delivery holes have been closed by the piston 9. When the holes of a location such that 27 are not used by the delivery of the fluid, the manifold 23 is replaced by a closure plate 28.
L'invention apporte une simplification impor tante et une réduction de l'encombrement par suite de l'emploi de la tige supérieure polie du train de tiges comme tige de piston, du montage direct du vérin sur le tubing à l'aide du bloc d'adaptation 8 et de la suppression de tous organes mobiles d'inversion en fin de course actionnés par le vérin. Le mouvement est doux grâce à la décélération en fin de course que l'on peut fixer à une valeur faible en choisissant convenablement le nombre et les diamètres des trous de refoulement. De plus, en prévoyant à l'avance plusieurs emplacements supplémentaires 27, obturés provisoirement par des plaques d'obturation 28 facilement démontables, on peut régler facilement sur place la longueur de la course du piston 9. The invention provides a significant simplification and a reduction in overall dimensions as a result of the use of the polished upper rod of the drill string as a piston rod, of the direct mounting of the jack on the tubing using the block d 'adaptation 8 and the removal of all moving end-of-travel reversal members actuated by the jack. The movement is gentle thanks to the deceleration at the end of the stroke which can be set to a low value by choosing the number and diameters of the delivery holes appropriately. Furthermore, by providing several additional locations 27 in advance, temporarily closed by easily removable closure plates 28, the length of the piston 9 stroke can be easily adjusted on the spot.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8400290A FR2557927B1 (en) | 1984-01-10 | 1984-01-10 | HYDRAULIC MOTOR WITH RECIPROCATING CYLINDER, PARTICULARLY FOR OIL PUMPING. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8400290A FR2557927B1 (en) | 1984-01-10 | 1984-01-10 | HYDRAULIC MOTOR WITH RECIPROCATING CYLINDER, PARTICULARLY FOR OIL PUMPING. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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FR2557927A1 true FR2557927A1 (en) | 1985-07-12 |
FR2557927B1 FR2557927B1 (en) | 1986-05-23 |
Family
ID=9299973
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR8400290A Expired FR2557927B1 (en) | 1984-01-10 | 1984-01-10 | HYDRAULIC MOTOR WITH RECIPROCATING CYLINDER, PARTICULARLY FOR OIL PUMPING. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2557927B1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE338430C (en) * | 1919-10-17 | 1921-06-18 | Mueller Hermann | Flywheel-less, double-acting piston engine operated by a pressure medium with free-flying control slide for driving shaker chutes |
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1984
- 1984-01-10 FR FR8400290A patent/FR2557927B1/en not_active Expired
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Also Published As
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FR2557927B1 (en) | 1986-05-23 |
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