JPH0733757B2

JPH0733757B2 - 原油産出装置

Info

Publication number: JPH0733757B2
Application number: JP2328759A
Authority: JP
Inventors: イー．チャチンユー．ジーザス
Original assignee: Intevep SA
Current assignee: Intevep SA
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1990-11-28
Publication date: 1995-04-12
Anticipated expiration: 2010-04-12
Also published as: GB9014957D0; NL9001455A; FR2658861A1; GB2241522B; US4974673A; GB2241522A; CA2031031A1; CA2031031C; JPH03258071A; DE4102398A1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、地下の油ポンプのポンプ室に処理流体を注入
することによって原油の産出を改善する原油産出装置に
関し、特に、井戸の産出管内にポンプを保持し、処理流
体をポンプ室内に導入する流量調整弁とポンプバレルと
を一体のユニットとして産出管から取り外すことができ
る原油産出装置に関する。

また、本発明は、種々の大きさのポンプバレルとポンプ
ピストンとの組立体と共に使用するのに適した入口弁と
流量調整弁との組立体を提供するものである。

〔従来の技術〕

従来より、原油産出井戸中に処理流体を注入するための
種々の方法が知られている。ここで、「処理流体」とい
う用語は、粘性低下流体、維持流体、腐食防止流体など
を含む使用可能な全てのタイプの流体を包含する。

第１図は、処理流体を井戸に導入するための従来の典型
的な原油産出装置を示している。この装置では、井戸ケ
ーシングと産出管との間に形成された環状空間に処理流
体が注入され、原油と処理流体が地下の油ポンプの入口
弁下方において混合される。この方法では、地下の油層
上の井戸に注入された円柱状の処理流体によって地下の
油層に流体静圧が加えられ、この静圧によって地下層か
ら井戸に流入する原油の割合が減少し、原油の産出効率
が減少するため、この方法では不十分である。

第２図は、処理流体を地下の油層に注入するための従来
の他の装置を示している。この装置では、処理流体が産
出管の下方に注入され、処理流体と油が地下の油ポンプ
の上方に配置した孔付ニップル内において混合されて、
その混合物がニップルの貫通孔を通って産出管と井戸ケ
ーシングの間の環状空間に送られ、井戸の地表面まで流
れ出る。しかし、この装置には２つの大きな問題があ
る。その１つは、この方法で処理流体を注入した場合、
処理流体が産出用の地下の油ポンプを通過しないために
粘性の高い原油によってポンプの部品が劣化し、最終的
にポンプの破損を招いてしまうことである。また、この
装置では、ポンプ部品を保護するために耐食処理流体を
導入することは不可能である。もう１つの問題は、油と
混合する処理流体の量を正確に制御することが非常に困
難なことである。

これらの問題を解決するために、米国特許第4,791,985
号は、処理流体を制御しながら井戸に導入する方法を開
示している。その装置の概略を第３図に示す。この装置
では、従来の地の装置について上述したような多くの問
題を解決している。第３図に示すように、この装置に
は、処理流体をポンプ室に導入するために産出管と井戸
ケーシングとの間に形成された環状空間に連通する地下
の油ポンプが設けられている。また、ポンプ室への処理
流体の流れを制御して、導入される処理流体の量を正確
に制御できるようにするために、流量調整弁が設けられ
ている。このような構成により、この装置では、処理流
体の導入を正確に制御できなかったという従来の問題を
解決している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第３図の装置では、流量調整弁装置が産
出管の一部であるため、修理のために流量調整弁機構を
取り外す必要がある場合には、産出管全体を井戸から引
き抜かなければならないという問題がある。このような
作業は、作業コストおよび産出の遅延の点で、非常に費
用のかかるものとなってしまう。また、第３図に示す上
記米国特許の装置では、配管型の地下ポンプについての
み容易に実施できるにすぎない。即ち、第１図の装置に
ついて述べたように、挿入型ポンプ（インサートタイプ
ポンプ）では、油の産出効率を低下させるような油層に
対する流体静圧が加えられるのを防止することができな
いので、挿入型ポンプをこの装置に有効に使用すること
はできない。しかし、挿入型ポンプは容易に組み立てる
ことができ、井戸から産出管を抜き出すことなく井戸か
ら容易に取り外すことができるので、挿入型ポンプを使
用することは好都合である。

従って、本発明は、井戸から原油の回収を改良し、地下
の油ポンプのポンプ室に正確な量の処理流体を導入する
ことのできる装置を提供することを目的とする。

特に、本発明は、ポンプ室への処理流体の導入を制御す
るための流量調整弁が、地下の油ポンプと一体にユニッ
トとして産出管から取り外すことができる上記の装置を
提供することを目的とする。

また、本発明は、流量調整弁装置を密封して収容するた
めの据付けニップルを産出管に設け、バレル挿入型（バ
レルインサートタイプ）とバレル配管型の両方のタイプ
の地下油ポンプを収容するに適した上記の装置を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による処理流を井戸の中に注入する装置は、従来
の装置について上述した問題を全て解消することができ
る。即ち、本発明による装置は、処理流体を正確に井戸
に導入することができ、また、井戸の油層に流体の静背
圧が生ずることなく処理流体を導入することができ、さ
らに、産出された油が地下ポンプをバイパスできないよ
うになっている。最も重要なことは、本発明の装置は、
異なったタイプの地下ポンプを使用でき、必要に応じて
産出管を井戸から引き抜くことなく修理のために流量調
整弁と共に容易に取り外し取り替えることができること
である。

本発明による油回収装置は、地下の油ポンプを収容する
ための据付けニップルを備えた産出管を井戸ケーシング
内に有する。この地下の油ポンプは、ポンプを産出管内
に支持するために据付けニップルの据付け台上に据え付
けらたポンプバレルを有する。ポンプバレルは据付けニ
ップルとの間に環状空間を形成している。このポンプ
は、入口弁と出口弁を備えたポンプバレルによって形成
されるポンプ室と、油層から入口弁を介してポンプ室に
油を流入させるとともに、ポンプ室から出口弁を介して
井戸の地表面に油を流出させるための往復動ピストンと
を有する。

本発明の１つの特徴によれば、ポンプバレルの回りの流
体の漏れを防止するために、ポンプバレルと据付けニッ
プルとの間の環状空間内に第１および第２のシール手段
が配置されている。これらのシール手段は、ポンプバレ
ルおよび据付けニップルと共に、ポンプバレルと据付け
ニップルとの間の環状空間内に密閉された環状仕切室を
形成している。

また、本発明の他の特徴によれば、産出管と井戸ケーシ
ングとの間に形成された環状空間からポンプバレルと産
出管との間に形成された環状空間内の環状仕切室まで処
理流体を流すための第１の流路が産出管内に設けられて
おり、また、環状仕切室をポンプ室に連通するための第
２の流路がポンプバレル内に設けられている。

さらに、本発明の他の特徴によれば、ポンプ室内への処
理流体の導入を正確に制御する流量調整弁には、油が入
口弁を通ってポンプ室に導入されるときに処理流体をポ
ンプ室に選択的に流入させるために、環状仕切室下流の
ポンプバレル内に第２の流路が設けられている。このよ
うな流量調整弁が地下の油ポンプのバレル部内に組み込
まれた配置により、ポンプバレルと流量調整弁とを一体
のユニットとして取り外して、修理などを行うことがで
きる。

また、本発明による装置は、産出管内に異なったタイプ
の地下の油ポンプを使用できるようにするために、ポン
プバレルは、流量調整弁を備え且つ据付けニップルに据
え付けされる第１の部分と、往復動ピストンを備えた第
２の部分とからなり、オンプバレルの第１の部分は連結
アダプタにより第２の部分に連結されている。従って、
異なった設計の連結アダプタを選択することにより、流
量調整弁装置と共に種々のタイプのポンプ本体を使用で
きる。

〔作用〕

操作中において、処理流体は井戸ケーシングと産出管と
の間の環状空間内に注入される。ピストンが上昇する第
１の段階では、ポンプ室への入口弁が開いて原油がポン
プ室に流入する。ピストンの上昇行程の間は、流量調整
弁が開いて所定量の流体がポンプバレルと産出管との間
の環状仕切室からポンプ室に入り、ここで油と処理流体
が完全に混合される。ピストンが下降し始めると、入口
弁と流量調整弁が閉じてポンプ室内において圧縮段階が
始まる。ピストンが下降すると、油と処理流体の混合物
に加わる圧力がピストン上方の圧力よりも大きな圧力に
なるまで上昇し、ポンプ室からの出口弁が開いて、油と
処理流体の混合物がポンプ室から流出する。その後、こ
れらの行程が連続的に繰り返され、油と処理流体の混合
物が井戸の地表面まで汲み出される。

上述したように、本発明の装置は、希釈処理流体を導入
して汲み出される油の粘度を低下させるために使用する
ことができ、また、耐食流体、維持流体、その他の所望
の流体を導入するためにも使用することができる。

〔実施例〕

上述したように、本発明は、井戸から原油を回収する改
良された方法および井戸内に処理流体を制御しながら導
入する装置に関する。本発明の装置は、様々なタイプの
地下の油ポンプを使用することができ、井戸の産出層か
ら容易にポンプを取り外すことができる。以下、添付図
面を参照して本発明の実施例を説明する。

第４図は、処理流体を注入して地下の油層から原油を産
出するための本発明の装置10を示している。井戸は、流
体を油層から井戸の掘穴16に入れるための多数の穿孔14
が形成された井戸ケーシング12を有する。井戸ケーシン
グ12内には産出管18が配置している。産出管18は、井戸
ケーシング12との間に環状空間20を形成し、この環状空
間20はパッキング22によって井戸の油層から隔離されて
いる。また、産出管18は据付け台を備えた据付けニップ
ル24を備えている。この据付けニップル24は産出管18と
一体に形成してもよいし、別体に形成してもよい。据付
けニップル24を別体に形成する場合は、ねじ止め、圧
入、あるいは他の既知の方法によって、据付けニップル
24を産出管に固定することができる。

据付けニップル24内には地下ポンプ26が密閉されて収容
されている。この地下ポンプ26のポンプバレル32と産出
管18の間の環状空間36には、地下ポンプ26を産出管18内
に密閉するための環状のアンカーシール部材28および30
が設けられている。これらのアンカーシール部材28およ
び30は、ポンプバレルおよび産出管18と共に、密閉され
た環状仕切室34を形成し、ポンプバレル32と産出管18の
据付けニップル24との間において地下ポンプ26の回りの
流体の漏れを防止している。地下ポンプ26には、そのポ
ンプ室40に油を導入するための入口弁38が設けられてい
る。入口弁38は、単一保持型のボール逆止弁でもよい
し、従来の他の適当なタイプの弁でもよい。また、ポン
プ室40から産出管18を介して井戸の地表面まで流体を汲
み上げるために、ポンプピストン44には出口弁42が支持
されている。出口弁42は従来の適当なタイプのものでよ
い。

本発明によれば、ポンプバレル32には、ポンプバレル32
と産出管18の間の環状空間36内の環状仕切室34と、地下
ポンプ26のポンプ室40とを連通する流路46が設けられて
いる。また、ポンプバレル32内には、流路46を開閉して
選択的に正確な量の処理流体をポンプ室40に導入するた
めの１つまたは複数の流量調整弁50が設けられている。
この流量調整弁50を介して処理流体をポンプ室40内に導
入するため、処理流体は産出管18と井戸ケーシング12の
間の環状空間20に注入され、産出管18に形成された流路
48を介して環状仕切室34に流入する。この流路48は、処
理流体が環状仕切室34に容易に流入できるように、産出
管18の据付けニップル24に形成された複数の穿孔からな
るものでよい。

第９図は、本発明の装置に使用される流量調整弁50の実
施例を示している。流量調整弁50は、弁座部52を有する
ボール逆止弁と、ばね56によって弁座部52上の閉止位置
に付勢されたボール54とからなる。ボール54上へのばね
56の張力は、ハウジング60内にねじ止めされた調整プラ
グ58によって調整できる。調整プラグ58を予め設定した
位置に確実に維持できるようにするために、調整プラグ
58の頭部にはブラインド・プラグ62がねじ止めされてい
る。流量調整弁50は、垂直配置の状態で図示されている
が、弁の方向や環状仕切室からポンプ室までの流路は、
所望のどのような方向でもよい。また、逆止弁は、従来
のように、必要に応じて特定の流量−圧力低下特性（圧
力低下に対する流量特性）を示すように設計することが
でき、これらの特徴は周知の技術である。

次に、第４図を参照して、本発明の装置の動作について
説明する。往復動ビームのような適当な地上の装置によ
ってサッカーロッド・ストリング64が往復動すると、サ
ッカーロッド・ストリング64に固定されたポンプピスト
ン44が往復動して上昇行程および下降行程が行われる。
ピストン44の上昇行程中は、ポンプ室40内は低圧にな
り、入口弁38と流量調整弁50が開いて、油層16からの油
と処理流体がポンプ室40に流入可能になる。処理流体
は、環状空間20から産出管18の据付けニップル24の穿孔
48を通って、ポンプバレル32と産出管18の間の環状空間
36内に形成された環状仕切室34に流入し、そこからポン
プ室40に流入する。ピストン44の上昇行程は、環状仕切
室34からの流体は量流調整弁50を通ってポンプ室40内に
流入し、上昇行程中は、ピストン44上方の円柱状の流体
によって加わる高い圧力によって出口弁42は閉じたまま
である。ピストン44の下降行程は、ポンプ室40内の流体
は圧縮されてポンプ室内の圧力を高め、入口弁38と流量
調整弁50を閉じるとともに、出口弁42を開いて、ポンプ
室40内の流体を出口弁42を介してピストン44上方の産出
管18内に押し上げる。このような上昇行程と下降行程の
繰り返しによって、流体は産出管を介して井戸の地表面
まで汲み上げられる。

上述したように、本発明の特徴の一つは、例えば、ヘビ
ーバレル挿入型ポンプ（大型のバレルを挿入するタイプ
のポンプ）、ライドバレル挿入型ポンプ（小型のバレル
を挿入するタイプのポンプ）、ヘビーバレル配管型ポン
プ（産出管内で大型のバレルを接続してポンプを完成す
るタイプのポンプ）などの異なった大きさの地下ポンプ
を同一の産出装置に使用できる装置を提供することであ
る。第５図乃至第８図を参照して、この特徴を以下に説
明する。

第5A図および第5B図は、ヘビーバレル挿入型ポンプを使
用する本発明の装置を概略的に示している。産出管18′
は、別体の据付けニップル24′を有する管からなる。据
付けニップル24′は、ねじ込みカップリング66によって
産出管18′に連結されている。据付けニップル24′の配
置は、第４図について上述したものと同様である。これ
らの図では、説明を簡単にするために井戸ケーシングを
示していない。異なった大きさのポンプに適用するた
め、ポンプバレル部68は、アンカーシール28′および3
0′によって据付けニップル24′内に密閉して収容され
た別個の部分からなる。このポンプバレル部68は、油層
からポンプ室40′に油を流入させるための入口弁38′
と、処理流体をポンプ室40′に導入するための流量調整
弁50′を支持している。通常、２つの流量調整弁50′を
使用しているが、必要に応じて幾つでも使用することが
できる。ポンプバレル部68は、連結部70によってヘビー
バレル挿入型ポンプのポンプバレル部72に連結されてい
る。連結部70は、ポンプバレル部68および72のねじ山と
螺合するねじ部としてもよいが、これらの部分を互いに
圧入するか、あるいは従来の適当なカップリング手段に
よって保持してもよい。ポンプ効率への遊離ガスの影響
を最小にするために、ポンプの出口弁42′下流には別の
弁74が設けられている。第5B図は、サッカーロッド・ス
トリング64′を引き上げることによって流量調整弁50′
を備えたポンプ全体を産出管18′から取り外す方法を示
している。このようにして、従来のように産出管を引き
抜くことなく、ポンプと流量調整弁を取り外すことがで
きる。

第6A図および第6B図は、ライトバレル挿入型ポンプを使
用する場合の第5A図および第5B図と同様の配置を示して
いる。

第7A図および第7B図は、ヘビーバレル配管型ポンプを使
用する場合の第５図および第６図と同様の装置を示して
いる。これらの図の装置では、サッカーロッド・ストリ
ング64′を地下から下げることにより、プランジャつり
連結部80がヘビーバレル配管型ポンプのつり首部82に引
っ掛かるようになっている。その後、上述した第5A図お
よび第5B図の場合と同様に、サッカーロッド・ストリン
グ64′を引き上げることにより、流量調整弁50′を備え
たポンプ全体を井戸から取り外すことができる。

第８図は、本発明の他の実施例を示している。この実施
例では、挿入型ポンプのみを使用することができ、アン
カーシール28″および30″と共に、上部および底部の据
付けニップル24″を使用している。この図では流路48″
は底部の据付けニップル24″内に設けられているが、上
部と底部の据付けニップル24″の間の適当な位置に設け
ることもできる。この装置の動作および残りの部分は上
述した第４図乃至第７図と場合と同様である。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上
記実施例に限定されるものでなく、本発明による装置の
形式、大きさ、部品の配置および動作の詳細を変更する
こともでき、そのような変更も本発明に含まれるもので
ある。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、井戸からの原油の回
収を改良し、地下の油ポンプのポンプ室に正確な量の処
理流体を導入することができる。また、ポンプ室への処
理流体の導入を制御する流量調整弁を地下の油ポンプと
共に一体のユニットとして産出管から取り外すことがで
きるので、異なったタイプの地下ポンプを使用でき、必
要に応じて産出管を井戸から引き抜くことなく修理のた
めに流量調整弁と共に容易に取り外して取り替えること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は処理流体を深井戸に導入するための
従来の装置を示す図、第４図は本発明による油回収装置
の概略図、第5A図および第5B図は流量調整弁装置を備え
たヘビーバレル挿入型ポンプを使用した本発明による装
置の概略図、第6A図および第6B図は流量調整弁装置を備
えたライトバレル挿入型ポンプを使用した本発明による
装置の概略図、第7A図および第7B図は流量調整弁装置を
備えたヘビーバレル配管型ポンプを使用した本発明によ
る装置の概略図、第８図は２つの据付けニップルを使用
した本発明の第２の実施例を示す図、第９図は本発明に
よる流量調整弁の実施例の部分断面図である。〔符号の説明〕 12……井戸ケーシング 14……穿孔 16……掘穴 18……産出管 20……環状空間 22……パッキング 24……据付けニップル 26……地下ポンプ 28、30……アンカーシール部材 32……ポンプバレル 34……環状仕切室 38……入口弁 40……ポンプ室 42……出口弁 44……ポンプピストン 46、48……流路 50……流量調整弁 52……弁座部 54……ボール 56……ばね 58……調整プラグ 60……ハウジング 62……ブラインド・プラグ 64……サッカーロッド・ストリング 66……ねじ込みカップリング 68、72……ポンプバレル部 70……連結部 74……弁 80……プランジャつり連結部 82……つり首部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理流体を注入して地下油層から原油を産
出するための原油産出装置において、井戸ケーシングと（12）、前記井戸ケーシング内に配置された据付けニップル手段
（24）を有し、井戸ケーシングと共に処理流体を収容す
るための第１の環状空間（20）を形成する産出管（18）
と、前記第１の環状空間内において前記据付けニップル手段
と油層との間に配置され、第１の環状空間を油層から隔
離するためのパッキング手段（22）と、前記産出管内にポンプ手段を支持するために前記据付け
ニップル手段内に据え付けられ且つ前記据付けニップル
手段と共に第２の環状空間（36）を形成するポンプバレ
ル（32）と、該ポンプバレルによって形成され且つ入口
弁（38）と出口弁（42）を有するポンプ室（40）と、入
口弁を介してポンプ室内に油が流入する第１の方向およ
び出口弁を介してポンプ室から油が流出する第２の方向
に往復動可能に取り付けられたピストン（44）とを有す
るポンプ手段（26）と、前記第２の環状空間内に配置され、前記ポンプバレルと
前記据付けニップル手段との間の流体の漏れを防止する
ために、前記据付けニップル手段内において前記ポンプ
バレルをシールする第１および第２のシール手段であっ
て、前記ポンプバレルおよび前記据付けニップル手段と
共に前記第２の環状空間内に環状仕切室（34）を形成す
る第１および第２のシール手段（28、30）と、前記産出管内に配置して前記第１の環状空間から前記環
状仕切室まで処理物体を流すための第１の流路手段（4
8）と、前記ポンプバレル内に配置して前記入口弁と前記出口弁
の間で前記環状仕切室から前記ポンプ室まで処理物体を
流すための第２の流路手段（46）と、前記環状仕切室の下流において前記第２の流路を開閉
し、前記入口弁を介して前記ポンプ室内に油が導入され
るときに選択的に処理流体を前記ポンプ室に流すための
流量調整弁手段であって、前記ポンプバレルと共に一体
のユニットとして前記産出管から取り外し可能な流量調
整弁手段（50）とから構成される原油産出装置。
【請求項２】前記据付けニップル手段が前記産出管と一
体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
原油産出装置。
【請求項３】前記据付けニップル手段が前記産出管から
取り外し可能なことを特徴とする請求項１に記載の原油
産出装置。
【請求項４】前記据付けニップル手段が前記産出管にね
じ止めされていることを特徴とする請求項３に記載の原
油産出装置。
【請求項５】前記流量調整弁手段が、その弁を閉じた位
置に付勢して前記出口弁を介して前記ポンプ室から油が
流出するときに前記ポンプ室と前記環状仕切室との間の
連通を禁止する付勢手段（56）を有することを特徴とす
る請求項１に記載の原油産出装置。
【請求項６】前記付勢手段が調整可能（58）であること
を特徴とする請求項５に記載の原油産出装置。
【請求項７】前記流量調整弁手段がフィルタ手段を含む
ことを特徴とする請求項５に記載の原油産出装置。
【請求項８】前記ポンプ手段が、ポンプ効率への遊離ガ
スの影響を最小限にするために、前記出口弁の下流に弁
手段（74）を有することを特徴とする請求項１に記載の
原油産出装置。
【請求項９】前記ポンプバレル（68）が、前記入口弁
（38′）と前記流量調整弁（50′）を含む第１の部分
と、内部で前記ピストン（44′）が往復動する第２の部
分と、前記第１の部分と第２の部分を連結する第３の部
分（70）とからなることを特徴とする請求項１に記載の
原油産出装置。
【請求項１０】前記第１の部分が、前記据付けニップル
手段（24′）に密封して据え付けられることを特徴とす
る請求項１に記載の原油産出装置。
【請求項１１】前記ポンプ手段がヘビーバレル挿入型ポ
ンプであることを特徴とする請求項９に記載の原油産出
装置。
【請求項１２】前記ポンプ手段がライトバレル挿入型ポ
ンプであることを特徴とする請求項９に記載の原油産出
装置。
【請求項１３】前記ポンプ手段がバレル配管型ポンプで
あることを特徴とする請求項９に記載の原油産出装置。