FR2569781A1 - Pumping device for incorporation into an oil well head - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention a pour objet un dispositif de pompage conçu pour être incorporé à une tête de puits de pétrole afin de permettre d'en réduire considérablement l'encombrement en sens vertical au-dessus du niveau du sol. The subject of the invention is a pumping device designed to be incorporated into an oil well head in order to make it possible to considerably reduce its size in a vertical direction above ground level.
Au sommet d'un puits de pétrole classique, on trouve la partie extrême supérieure du casing, ou enveloppe extérieure, qui contient la partie extreme supérieure du tubing, ou enveloppe intérieure. Le tubing contient le train de tiges qui descend jusqu'à - une pompe immergée qui est une pompe alternative. Le pétrole refoulé par la pompe s'élève à l'intérieur du tubing jusqu'à la partie supérieure de ce dernier. Cette partie supérieure du tubing est située au-dessus du sol. I1 est classique d'y monter un moteur alternatif, par exemple un vérin à double effet, qui s'étend verticalement et dont l'arbre moteur alternatif est accouplé directement avec la partie extrême supérieure du train de tiges. At the top of a conventional oil well, there is the upper extreme part of the casing, or outer casing, which contains the upper extreme part of the tubing, or inner casing. The tubing contains the drill string which goes down to - a submerged pump which is an alternative pump. The oil discharged by the pump rises inside the tubing to the upper part of the latter. This upper part of the tubing is located above the ground. I1 is conventional to mount a reciprocating motor, for example a double-acting cylinder, which extends vertically and whose reciprocating shaft is directly coupled with the upper end of the drill string.
Le montage du vérin alternatif sur le tubing est facilité par l'emploi d'un bloc d'adaptation à entrée tronconique qui s'ajuste sur l'extrémité tronconique du tubing; ce bloc d'adaptation peut servir en même temps de moyen de raccordement de la canalisation d'évacuation du pétrole qui remonte par le tubing. The mounting of the reciprocating cylinder on the tubing is facilitated by the use of an adapter block with frustoconical entry which adjusts on the frustoconical end of the tubing; this adapter block can also serve as a means of connecting the oil evacuation pipe which rises through the tubing.
I1 résulte de ce montage classique que la tête de puits, y compris le moteur alternatif qui s'étend verticalement au-dessus du tubing, a une extension importante, qui atteint 4 m, au-dessus du sol. I1 results from this conventional assembly that the well head, including the reciprocating motor which extends vertically above the tubing, has a significant extension, which reaches 4 m, above the ground.
Outre le caractère peu esthétique du puits de pétrole, qui n'est pas toujours admissible en certains endroits, son extension en hauteur est gênante quand le puits se trouve dans une zone où d'autres travaux doivent être exécutés sur le sol, à proximité, par exemple dans des champs cultivés, ou dans les zones où il est souhaitable de forer plusieurs puits proches les uns des autres, en particulier des puits inclinés, ou s'il s'agit d'un puits sur plateforme. In addition to the unsightly character of the oil well, which is not always admissible in certain places, its extension in height is inconvenient when the well is located in an area where other work must be carried out on the ground, nearby, for example in cultivated fields, or in areas where it is desirable to drill several wells close to each other, in particular inclined wells, or if it is a well on a platform.
I1 est donc utile, à plusieurs points de vue, de pouvoir réduire le plus possible l'extension en hauteur des tetes de puits de pétrole. It is therefore useful, from several points of view, to be able to reduce the height extension of the oil well heads as much as possible.
L'invention a précisément pour but principal d'apporter un dispositif de pompage à moteur alternatif tel qu'un vérin dont la conception pe.-mette de l'incorporer à une tête de puits de manière à réduire notablement l'encombrement en hauteur de cette tête. The main object of the invention is precisely to provide a pumping device with an alternating motor such as a jack, the design of which allows it to be incorporated into a well head so as to significantly reduce the overall height. this head.
Un dispositif de pompage, destiné à être monté à l'extrémité supérieure du tubing suspendu par une olive de suspension à l'intérieur du casting, et qui comprend un moteur à course alternative destiné à etre attelé au train de tiges d'une tête de puits de pétrole comprend, selon l'invention, un fourreau allongé ayant un diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur du tubing et un diamètre extérieur inférieur à celui du casing avec un fond inférieur en position d'utilisation présentant une ouverture centrale pour son montage et sa fixation à l'extrémité supérieure du tubing, un fond supérieur d'obturation, ce fourreau étant pourvu sur sa face extérieure d'une olive de suspension et d'une ouverture de sortie du pétrole pompé; le moteur à course alternative destiné à être attelé au train de tiges est disposé et fixé à l'intérieur du fourreau en ménageant à l'intérieur de ce dernier un passage longitudinal interne entre l'ouverture centrale du fond inférieur et l'ouverture de sortie du pétrole pompé, les canalisations de raccordement du moteur à une source d'énergie extérieure passant à travers la paroi du fourreau allongé, de préférence à travers le fond supérieur. A pumping device, intended to be mounted at the upper end of the tubing suspended by a suspension olive inside the casting, and which comprises a reciprocating motor intended to be coupled to the train of rods of a head oil well comprises, according to the invention, an elongated sheath having an inner diameter greater than the outer diameter of the tubing and an outer diameter less than that of the casing with a bottom bottom in the position of use having a central opening for its mounting and its attachment to the upper end of the tubing, an upper closure base, this sheath being provided on its outer face with a suspension olive and an outlet opening for the pumped oil; the reciprocating motor intended to be coupled to the drill string is arranged and fixed inside the sheath, providing inside the latter an internal longitudinal passage between the central opening of the lower bottom and the outlet opening pumped oil, the lines connecting the engine to an external source of energy passing through the wall of the elongated sheath, preferably through the upper bottom.
De préférence, le moteur à course alternative est disposé coaxialement à l'intérieur du fourreau et le passage longitudinal interne est constitué en partie au moins par l'intervalle annulaire ménagé entre le fourreau et le moteur. Preferably, the AC motor is arranged coaxially inside the sheath and the internal longitudinal passage is formed at least in part by the annular gap formed between the sheath and the motor.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le moteur a un corps cylindrique prolongé au-delà de sa paroi extrême inférieure en position d'utilisation par une jupe cylindrique ayant de préférence des diamètres substantiellement égaux à ceux du tubing et se plaçant coaxialement au tubing en prolongement de ce dernier à partir du fond inférieur du fourreau, cette jupe étant percée d'ouvertures radiales qui font partie du passage longitudinal interne. According to a particular embodiment of the invention, the motor has a cylindrical body extended beyond its lower end wall in the position of use by a cylindrical skirt preferably having diameters substantially equal to those of the tubing and placed coaxially tubing in extension of the latter from the lower bottom of the sleeve, this skirt being pierced with radial openings which are part of the internal longitudinal passage.
Dans un exemple préféré de réalisation de l'invention, le moteur à course alternative est un vérin à corps cylindrique prolongé par une jupe cylindrique comme expliqué ci-dessus, ayant une tige de piston constituée par la tige supérieure du train de tiges qui traverse à cet effet la paroi extrême inférieure du vérin. In a preferred embodiment of the invention, the reciprocating motor is a cylinder with a cylindrical body extended by a cylindrical skirt as explained above, having a piston rod constituted by the upper rod of the drill string which crosses at this effect the lower end wall of the jack.
Un dispositif de pompage conforme à l'invention apporte l'avantage que le fourreau s'introduit sur une grande partie de sa longueur à l'intérieur du casing où il prend la place du tubing auquel il est raccordé par l'ouverture de son fond inférieur; l'olive de suspension du fourreau sert aussi de moyen de suspension du tubing, par l'intermédiaire du fourreau. A pumping device according to the invention provides the advantage that the sheath is introduced over a large part of its length inside the casing where it takes the place of the tubing to which it is connected by the opening of its bottom inferior; the sheath suspension olive also serves as a means of suspending the tubing, via the sheath.
Ainsi, une longueur notable du dispositif est dissimulée à l'intérieur du casing, ce qui diminue d'autant son encombrement extérieur en sens vertical. Thus, a significant length of the device is hidden inside the casing, which reduces its external bulk in the vertical direction.
On donnera maintenant sans intention limitative et sans exclure aucune variante, une description d'un exemple préféré de réalisation. On se reportera à la figure unique annexée qui est une vue en coupe par un plan vertical passant par l'axe d'un dispositif de pompage représenté installé sur une tête de puits de pétrole. A description of a preferred embodiment will now be given without limiting intention and without excluding any variant. Reference will be made to the attached single figure which is a sectional view through a vertical plane passing through the axis of a pumping device shown installed on an oil well head.
Pour faciliter la compréhension, l'objet de l'in vention est représenté en trait fort et les autres pièces classiques de la tete de puits sont dessinées en trait plus fin. To facilitate understanding, the object of the invention is shown in strong lines and the other conventional parts of the wellhead are drawn in finer lines.
La te te de puits représentée comprend un casing 1 dont on ne voit ici que la partie extreme supérieure fixée à une bride de maintien 2; cette dernière se termine par une partie supérieure à l'intérieur de laquelle a été prévue une surface interne tronconique 3 se rétrécissant vers le bas afin de servir à soutenir une olive de suspension 4 connue en soi. A l'intérieur du casing 1 se trouve le tubing 5 qui contient à son tour le train de tiges 6 ainsi qu'il est bien connu. The well head shown represents a casing 1 of which we see here only the upper extreme part fixed to a retaining flange 2; the latter ends with an upper part inside which a frustoconical internal surface 3 has been provided which tapers downwards in order to serve to support a suspension olive 4 known per se. Inside the casing 1 is the tubing 5 which in turn contains the string of rods 6 as is well known.
Le dispositif de l'invention comprend un fourreau allongé 7 qui est fermé à son extrémité supérieure en position d'utilisation par un fond supérieur 8 et à son extrémité inférieure par un fond inférieur 9. Ce fourreau 7 a un diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur du tubing 5 de sorte qu'il peut contenir librement ce dernier; il a aussi un diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur du casing 1 de sorte qu'il peut etre contenu librement dans ce dernier. The device of the invention comprises an elongated sheath 7 which is closed at its upper end in the position of use by an upper bottom 8 and at its lower end by a lower bottom 9. This sheath 7 has an inner diameter greater than the outer diameter tubing 5 so that it can freely contain the latter; it also has an outside diameter smaller than the inside diameter of casing 1 so that it can be freely contained in the latter.
Le fond inférieur 9 du fourreau 7 a une ouverture centrale 10 filetée et suffisamment longue pour que l'on puisse y visser l'extrémité supérieure du tubing 5. Sur sa face extérieure et de préférence dans sa moitié supérieure qui comprend le fond supérieur 8, le fourreau 7 est pourvu, aussi près que possible de ce fond 8, de l'olive de suspension 4. De cette façon, le tubing 5 est remplacé sur une partie de sa longueur par la partie du fourreau 7 qui s'étend entre le fond inférieur 9 et l'olive de suspension 4; le tubing 5 est donc suspendu par l'intermédiaire du fourreau 7. The lower bottom 9 of the sleeve 7 has a central opening 10 threaded and sufficiently long so that the upper end of the tubing 5 can be screwed onto it. On its outer face and preferably in its upper half which comprises the upper bottom 8, the sleeve 7 is provided, as close as possible to this bottom 8, with the suspension olive 4. In this way, the tubing 5 is replaced over part of its length by the part of the sleeve 7 which extends between the lower bottom 9 and the suspension olive 4; the tubing 5 is therefore suspended via the sheath 7.
A l'intérieur du fourreau 7 est fixé un vérin hydraulique 11. Il est préférable d'utiliser un vérin dont le cylindre 12 a un diamètre extérieur nettement inférieur au diamètre intérieur du fourreau 7 et de le disposer coaxialement à ce dernier de façon à ménager entre le fond inférieur 9 et le fond supérieur 8 un passage longitudinal annulaire 13 qui s étend, vers le haut, au moins jusqu'à une ouverture transversale de sortie 14. Celle-ci est située avantageusement dans la paroi latérale du fourreau 7, juste à proximité du fond supérieur 8. Inside the sheath 7 is fixed a hydraulic jack 11. It is preferable to use a jack whose cylinder 12 has an outside diameter much smaller than the inside diameter of the sheath 7 and to arrange it coaxially with the latter so as to spare between the lower bottom 9 and the upper bottom 8 an annular longitudinal passage 13 which extends, upwards, at least to a transverse outlet opening 14. This is advantageously located in the side wall of the sleeve 7, just near the upper bottom 8.
Le vérin 11 est fixé au moins au fond supérieur 8, par exemple au moyen d'un prolongement 15 de la paroi extrême supérieure 16 du cylindre 12. Ce prolongement 15 traverse de façon étanche le fond supérieur 8 et peut servir au passage des canalisations 17, 18 de raccordement des extrémités du cylindre 12 à une centrale hydraulique non représentée. Le vérin il peut etre fixé aussi à la paroi latérale du fourreau 7 au moyen d'entretoises 19 situées dans le passage annulaire 13 et espacées en sens circonférentiel pour assurer la continuité de ce dernier. The jack 11 is fixed at least to the upper bottom 8, for example by means of an extension 15 of the upper end wall 16 of the cylinder 12. This extension 15 sealingly crosses the upper bottom 8 and can be used for the passage of the pipes 17 , 18 for connecting the ends of the cylinder 12 to a hydraulic unit not shown. The jack it can also be fixed to the side wall of the sleeve 7 by means of spacers 19 located in the annular passage 13 and spaced in circumferential direction to ensure the continuity of the latter.
Le vérin il peut etre d'un type quelconque avec une tige de piston 20 destinée à etre accouplée au train de tiges 6. The jack can be of any type with a piston rod 20 intended to be coupled to the rod train 6.
Il est spécialement avantageux, comme dans l'exemple décrit ici, de choisir un vérin Il dont le cylindre 12 est terminé par une paroi extreme inférieure 21 et prolongé par une jupe 22 dont les diamètres intérieur et extérieur sont identiques à ceux du tubing 5. On peut alors introduire cette jupe 22 dans l'ouverture centrale 10 et la fixer, par soudure par exemple, afin qu'elle se trouve dans le prolongement du tubing 5. Cette jupe 22 est percée d'ouvertures radiales 23 qui assurent la communication entre l'intérieur du tubing 5 et le passage longitudinal 13. It is particularly advantageous, as in the example described here, to choose a jack II whose cylinder 12 is terminated by a lower end wall 21 and extended by a skirt 22 whose inside and outside diameters are identical to those of the tubing 5. We can then introduce this skirt 22 into the central opening 10 and fix it, by welding for example, so that it is in the extension of the tubing 5. This skirt 22 is pierced with radial openings 23 which ensure communication between inside the tubing 5 and the longitudinal passage 13.
Ainsi, le vérin 11 est solidement fixé à l'intérieur du fourreau 7; en outre il occupe une position précise par rapport au tubing 5. Il est donc possible, comme dans l'exemple décrit ici, d'utiliser comme tige de piston 20 la dernière tige supérieure du train de tiges 6. A cet effet, cette tige a une surface extérieure polie qui lui permet de coulisser hermétiquement, avec des joints d'étanchéité appropriés, à travers la paroi extreme inférieure 21 du vérin. Thus, the cylinder 11 is securely fixed inside the sheath 7; in addition it occupies a precise position relative to the tubing 5. It is therefore possible, as in the example described here, to use as piston rod 20 the last upper rod of the drill string 6. For this purpose, this rod has a polished outer surface which allows it to slide hermetically, with appropriate seals, through the lower end wall 21 of the jack.
Cette disposition, qui supprime aussi la nécessité d'un manchon d'accouplement entre le vérin et le train de tiges, contribue à réduire l'encombrement en hauteur du dispositif de pompage. Du fait que ce dernier s'enfonce à l'intérieur du casing 1, il peut avoir une hauteur importante avec une extension au-dessus du sol relativement faible. This arrangement, which also eliminates the need for a coupling sleeve between the jack and the drill string, contributes to reducing the overall height of the pumping device. Because the latter sinks inside the casing 1, it can have a significant height with a relatively low extension above the ground.
On peut donc utiliser un vérin et une pompe à longue course de pompage.It is therefore possible to use a cylinder and a pump with a long pumping stroke.
Dans l'exemple décrit ici, le vérin 11 est représenté avec un moyen amortisseur de fin de course, dans le sens du déplacement du piston vers la paroi extreme inférieure 21 du cylindre 12. Cet amortisseur comprend un collecteur 24 raccordé par une canalisation 25 à la centrale hydraulique extérieure et couvrant des trous 26A, 26B, 26C percés à travers la paroi du cylindre à des diamètres progressivement décroissants dans le sens du rapprochement de la paroi extrême inférieure 21. Un moyen amortisseur identique peut être prévu à l'autre extrémité de la course du piston en direction de la paroi extrême supérieure 16. On trouvera une description détaillée de ces moyens amortisseurs dans le brevet français nO 84 00290 de la déposante. In the example described here, the jack 11 is shown with end-of-travel damping means, in the direction of movement of the piston towards the lower end wall 21 of the cylinder 12. This damper comprises a manifold 24 connected by a pipe 25 to the external hydraulic power unit and covering holes 26A, 26B, 26C drilled through the wall of the cylinder at progressively decreasing diameters in the direction of the approach of the lower extreme wall 21. An identical damping means can be provided at the other end of the stroke of the piston in the direction of the upper end wall 16. A detailed description of these damping means can be found in French patent No. 84 00290 of the applicant.
Claims (7)
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FR8413665A FR2569781B1 (en) | 1984-09-05 | 1984-09-05 | PUMPING DEVICE INCORPORATING INTO AN OIL WELL HEAD |
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FR2569781A1 true FR2569781A1 (en) | 1986-03-07 |
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ID=9307456
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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FR8413665A Expired FR2569781B1 (en) | 1984-09-05 | 1984-09-05 | PUMPING DEVICE INCORPORATING INTO AN OIL WELL HEAD |
Country Status (1)
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FR (1) | FR2569781B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO1995005539A1 (en) * | 1993-08-17 | 1995-02-23 | Aktsionernoe Obschestvo Zakrytogo Tipa Kontsern 'spetsneftemash' | Assembly for extracting crude oil |
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1984
- 1984-09-05 FR FR8413665A patent/FR2569781B1/en not_active Expired
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FR2569781B1 (en) | 1986-09-19 |
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