NL192888C - Inrichting voor het centreren van constructies binnen een productiepijp voor oliewinning. - Google Patents

Description

1 192888

Inrichting voor het centreren van constructies binnen een productiepijp voor oliewinning

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het centreren van constructies binnen een productiepijp voor het onttrekken van olie uit een ondergrondse formatie, 5 - waarbij de inrichting omvat een langwerpig in hoofdzaak cilindrisch lijforgaan met een langssymmetrie-hartlijn, dat is voorzien van een veelheid zich zijdelings door dat lijforgaan uitstrekkende sleuven die over de omtrek van dat lijforgaan verdeeld zijn aangebracht en die evenwijdig aan die langssymmetriehartlijn verlopen, - waarbij elke sleuf is voorzien van één uit die sleuf uitstekend draaibaar orgaan, dat gelegen is in een vlak 10 in hoofdzaak evenwijdig aan een langssymmetriehartlijn bevattend vlak en roteerbaar is rond een door dat lijforgaan verlopende rotatiehartlijn in hoofdzaak dwars op die langssymmetriehartlijn.

Een dergelijke inrichting is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift US-A-4.621.690.

Olie wordt aan onderstaande formaties onttrokken via een buisvormige productiepijp gevormd door een streng buizen die zich naar het oppervlak uitstrekt. De olie wordt door de pijp naar boven gebracht door de 15 werking van een zich beneden het gat bevindende pomp, bediend door een streng buisvormige constructies, omvattende een veelheid van zuigerstangen en/of ten minste een gepolijste staaf.

Onlangs zijn gerichte en afgebogen putten zeer populair geworden in vele olievelden. Voor zware en extra zware ruwe olie wordt eveneens stoominjectie gebruikt om olieproductie te verbeteren. Bij veel van deze putten is een gepolijste staaf aanwezig, die door een pakkingbus beweegt. Vaak falen deze gepolijste 20 staven alsmede de zuigersteel behorend bij de zich onder het oppervlak of beneden in het gat bevindende pomp omdat de reciprocerende krachten werkend op de zuigerstangstreng niet perfect in lijn zijn en gecentreerd ten opzichte van de pakkingbus en/of de zich onder het oppervlak bevindende pomp. Als resultaat worden ongewenste radiale krachten opgewekt, die niet gelijkmatige slijtage van de verscheidene onderdelen veroorzaken en tot olieverspilling alsmede voortijdig falen van de pomp leiden.

25 Het aan het begin genoemde Amerikaanse octrooischrift 4.621.690 openbaart een centreerinrichting voor het centreren van constructies binnen een productiepijp, bestaande uit een langwerpig cilindrisch lijf, dat is voorzien van een viertal zich dwars door het gehele lijf uitstrekkende, in langsrichting van het lijf georiënteerde sleuven waarin schijfvormige rolorganen zijn aangebracht. Deze schijfvormige rolorganen zijn elk roteerbaar rond een rotatieas, die de langssymmetriehartlijn van het lijf loodrecht snijdt. Ten gevolge van 30 deze centrische plaatsing van het schijfvormige rollichaam steekt dit aan weerszijden even ver ten opzichte van het lijf uit. Daar de diameter van het wiel hierbij zo is gekozen dat dit wiel net in de productiepijp past, betekent dit dat de wielen, wanneer zich in de productiepijp onregelmatigheden voordoen, aan weerszijden met de productiepijp contact zullen maken, hetgeen ten gevolge van de tegengestelde beweging van het wiel aan weerszijden tot grote slijtage van de productiepijp zal leiden.

35 De onderhavige uitvinding heeft tot doel het verschaffen van een verbeterde inrichting van de aan het begin aangegeven soort, welke in het bijzonder de wrijvingskrachten tussen de constructies en de omgevende productiepijp beperkt.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat de rotatiehartlijnen van de draaibare organen elk excentrisch ten opzichte van de langssymmetriehartlijn van dat lijforgaan zijn aangebracht zodanig dat alle 40 draaibare organen met telkens hun verst uitstekende gedeelte rondom het lijforgaan in gelijktijdige aanraking met de binnenwand van de productiepijp zijn. Met een dergelijke aanbrenging van de draaibare organen is enerzijds te verzekeren dat elk draaibaar orgaan slechts aan één zijde met de omgevende productiepijp in contact kan komen en anderzijds dat de inrichting ten gevolge van de veelheid over de omtrek en de langsrichting verdeeld aangebrachte draaibare organen toch een goede centrerende werking heeft. Hierbij 45 zijn bovendien draaibare organen in de vorm van wielen met een grote diameter mogelijk, hetgeen gunstig is met het oog op de levensduur van de centreerinrichting en een verminderde slijtage aan de omringende productiepijp. De aanbrenging van de draaibare organen volgens de uitvinding maakt het verder mogelijk dat de centreerinrichting onronde dwarsdoorsnede van de productiepijp kan passeren zonder deze te beschadigen.

50 Opgemerkt wordt dat uit het uit 194Θ daterende Britse octrooischrift GB-596.413 een centreerinrichting voor het centreren van constructies binnen een productiepijp voor oliewinning bekend is, welke is voorzien van, ten opzichte van de langsrichting van de centreerinrichting betrokken, op gelijke hoogte aangebrachte en over de omtrek verdeeld aangebrachte excentrische rollen. Deze excentrische rollen maken rondom contact met de productiepijp. Als equivalent toont dit Britse octrooischrift bovendien een centreerinrichting 55 met zich door de gehele centreerinrichting uitstrekkende, centrisch gelagerde schijven.

Een goede werking wordt volgens de uitvinding bereikt wanneer de mate van excentriciteit van elk draaibaar orgaan ongeveer 1 tot ongeveer 15 mm, bij voorkeur ongeveer 5 tot ongeveer 10 mm, bedraagt.

192888 2

Een goede centrerende werking wordt volgens de uitvinding bereikt wanneer de verst uitstekende gedeeltes van de roteerbare organen tezamen een zich rondom het lijforgaan uitstrekkende schroeflijnvormige reeks vormen. Hierbij dient te worden opgemerkt dat het Amerikaanse octrooischrift US-4.621.690 vier volgens een soort spiraalvormig patroon aangebracht, aan weerszijden van het lijf even 5 ver uitstekende excentrisch gelagerde schijven openbaart. Van onder naar boven is de hoek tussen aangrenzende schijven achtereenvolgens 90°, 45° en 90°, waarbij de onderlinge tussenafstand van aangrenzende schijven telkens gelijk is.

Teneinde bij een dergelijke uitvoeringsvorm in omtreksrichting enerzijds voldoende contact voor een goede centrerende werking en anderzijds voldoende ruimte voor het passeren van onregelmatigheden in de 10 productiepijp te verschaffen, is het volgens de uitvinding voordelig wanneer een dergelijke inrichting waarbij aangrenzende sleuven met een onderlinge hoek van ongeveer 45° zijn aangebracht, wordt gekenmerkt doordat is voorzien in acht van die sleuven met telkens een onderlinge hoek van ongeveer 45° tussen aangrenzende sleuven. Zoals hiervoor al opgemerkt, openbaart het Amerikaanse octrooischrift US-4.621.690 van onderaf beschouwd een tweede en derde schijf, welke met een onderlinge hoek van 45° 15 zijn aangebracht, terwijl de overige schijven telkens met een onderlinge hoek van 90° ten opzichte van een aangrenzende schijf zijn aangebracht.

Gebleken is dat de centreerinrichting volgens de onderhavige uitvinding de niet-gewenste radiale wrijvingskrachten beperkt, die kunnen leiden tot falen van de verschillende constructies en gereedschappen gebruikt bij olieputproductie. Bovendien kan de centreerinrichting volgens de onderhavige uitvinding hetzij in 20 warme hetzij in koude putomgevingen gebruikt worden.

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van een in de tekening afgebeeld uitvoeringsvoorbeeld beschreven worden. Daarin toont:

Figuur 1 een schematisch aanzicht in gedeeltelijke dwarsdoorsnede van de centreerinrichting volgens de 25 onderhavige uitvinding.

Figuur 2 toont een aanzicht in doorsnede genomen langs de lijn ll-ll in figuur 1 en geeft een wiel aangebracht in een sleuf weer.

Figuur 3 is een aanzicht in doorsnede, dat het verband toont tussen de wielen en de productiehuis.

Figuur 4 is een schematisch aanzicht in gedeeltelijke dwarsdoorsnede van een deel van de centreer-30 inrichting uit figuur 1 en toont de bevestiging van een wiel binnen een sleuf.

Figuur 5 is een dwarsdoorsnede-aanzicht van een deel van de centreerinrichting volgens figuur 1 waarbij de excentrische ligging van het wiel binnen een sleuf getoond wordt.

Figuur 6 toont een dwarsdoorsnede-aanzicht van een voorkeursuitvoering van het wiel.

35 Zoals reeds beschreven kan de centreerinrichting 10 volgens de onderhavige uitvinding gebruikt worden om een aantal verschillende onderdelen of gereedschappen binnen een olieproductiepijp te plaatsen. Deze kan bijvoorbeeld aangebracht worden nabij de benedenverbinding van een buisvormige constructie 12 zoals een gepolijste staaf om een mogelijke lijnafwijking van het stelsel op te nemen. Deze kan eveneens aangebracht worden bij de bovenverbinding van een buisvormige constructie 14 zoals een zuigersteel om deze te 40 centreren.

Uit de figuren blijkt dat de centreerinrichting 10 gevormd wordt door een langwerpig in hoofdzaak cilindrisch lijforgaan 16 met enige gewenste lengte en diameter. Het orgaan 16 kan bijvoorbeeld in diameterafmetingen gemaakt worden van 19,0 mm; 22,2 mm; 25,4 mm; 28,6 mm; 31,7 mm en 38,1 mm om te passen bij commercieel verkrijgbare gepolijste staven en zuigerstelen. Het orgaan 16 kan uit elk materiaal 45 gevormd worden geschikt voor gebruik in warme en koude putten, zoals afgeschrikt en warmte behandeld staal.

Het lijforgaan 6 is voorzien van een of meer platte oppervlakken of delen 28 voor het met gereedschap aangrijpen van de centreerinrichting. Bovendien heeft het orgaan 16 inwendig van schroefdraad voorziene, zich in de langsrichting uitstrekkende hotten 30 bij elk einde om de centreerinrichting te kunnen verbinden 50 met elk gewenst gereedschap, toerustingsdeel of buisvormige constructie met parende van schroefdraad voorziene peneinden.

Een veelheid van sleuven 18 is door bewerken aangebracht binnen het lijforgaan 16 voor het opnemen van een veelheid van draaibare organen 20, zoals wielen of rollen, die dienen voor het centreren van de centreerinrichting en enige verbonden constructies binnen het productiebuizenstelsel 22. Elke sleuf 18 strekt 55 zich bij voorkeur dwars door het orgaan 16 uit en is georiënteerd om de langsafmeting daarvan in hoofdzaak evenwijdig aan de langssymmetriehartlijn A van het orgaan 16 te hebben. Hoewel elke sleuf elke gewenste breedte kan hebben, wordt er de voorkeur aan gegeven dat deze net iets breder is dan de dikte t O 191000 van een in het midden liggend deel van het draaibare orgaan 20 teneinde dwarsverschuiving tijdens het draaien van het orgaan 20 naar een vlak in hoofdzaak evenwijdig aan de hartlijn A zoveel mogelijk te beperken.

De sleuven 18 strekken zich uit langs de omtrek van het lijforgaan 16 en hebben bij voorkeur een 5 booghoek van ongeveer 45° tussen aangrenzende sleuven. Bij voorkeur vormen de sleuven hierbij een spiraalvormige reeks. Gebleken is dat door in een dergelijke reeks te voorzien het totale draaibare contactoppervlak in aanraking met het productiebuizenstelsel verbeterd wordt. Bovendien nemen de krachten die per draaibaar orgaan werken wezenlijk af, waardoor de bedrijfslevensduur van zowel de centreennrichting 10 als het productiebuizenstelsel verbeterd wordt. Bovendien wordt de waarschijnlijkheid 10 van falen van het draaibare orgaan beperkt in vergelijking met andere inrichtingen, aangezien de krachten normaliter in hoofdzaak loodrecht op het draaibare orgaan werken.

In figuren 2 en 5 is een draaibaar orgaan 20 getoond, draaiend aangebracht in elke sleuf 18 om een hartlijn B die op afstand ligt van of excentrisch is ten opzichte van de iangshartlijn A. De verplaatste afstand D tussen de Iangshartlijn A en de draaiingshartlijn B is een functie van het materiaal dat het draaibare 15 orgaan 20 vormt en het materiaal en de diameter van de productiepijp 22. Bij de meeste toepassingen ligt de verplaatste afstand in het bereik van ongeveer 1 tot ongeveer 15 mm, in het bijzonder tussen ongeveer 5 en ongeveer 10 mm.

De draaiingshartlijn B voor elk draaibaar orgaan 20 wordt begrensd door een pen 24 waarvan de einden in boringen 26 aangebracht zijn. Elk passend middel (niet afgebeeld) bekend in de stand der techniek kan 20 gebruikt wordt om pen 24 op zijn plaats te vergrendelen. Bij voorkeur is elke pen 24 in hoofdzaak dwars ten opzichte van de Iangshartlijn A georiënteerd evenals de langsafmeting van de sleuf. Hoewel pen 24 uit elk passend materiaal bekend in de stand der techniek gevormd kan worden, wordt er de voorkeur aan gegeven om de pen te vormen uit afgeschrift en warmtebehandeld staal.

Elk draaibaar orgaan 20 is draaiend aangebracht om de stationaire pen 24 via een gietijzeren glijlager 25 27. Gebleken is dat het gebruik van een dergelijk lager de bedrijfslevensduur van het draaibare orgaan gedeeltelijk vergroot als gevolg van de aanzienlijke sluitweerstand van het lager.

Uit figuur 6 blijkt dat het draaibare orgaan 20 een in het midden liggend deel 32 heeft met een dikte t die voldoende groot is om als druklager te functioneren voor het beperken van wrijvingskrachten tussen het cilindrische lijforgaan 16 en het orgaan 20. Het orgaan 20 heeft delen 34 aan elke zijde van het in het 30 midden liggende deel 32. De delen 34 hebben een dikte T en een einddeel 36 dat bij voorkeur halfcirkelvormig in dwarsdoorsnede is en een straal heeft in hoofdzaak gelijk aan de helft van de dikte T. Gebleken is dat door in dergelijke half-cirkelvormige einddelen te voorzien het raakoppervlak per draaibaar orgaan maximaal gemaakt wordt.

De diameter van elk orgaan 20 is vanzelfsprekend een functie van de verplaatste afstand D en de 35 diameter van het buizenstelsel 22. Zoals in figuur 3 afgebeeld werkt de centreerinrichting 10 doordat de einddelen 36 van de draaibare organen 20 in gelijktijdige aanraking zijn met de binnenwand van het buizenstelsel 22.

Gebleken is dat de levensduur van zowel de centreerinrichting 10 ais het productiepijpbuizenstelsel 22 verbeterd kunnen worden door elk draaibaar orgaan 20 te vormen uit een materiaal met een hardheid die bij 40 de bedrijfstemperaturen in een put, in hoofdzaak boven 148,9 °C, ten minste ongeveer 50 Brinnel-hardheid (HB) tot ongeveer 150 HB, bij voorkeur ongeveer 50 HB kleiner is dan de hardheid van het materiaal dat het productiebuizenstelsel vormt. Gebleken is dat door het gebruik van een dergeiijk hardheidverschil de schade aan het productiebuizenstelsel voorkomen kan worden. De draaibare organen 20 kunnen gevormd zijn uit een non-ferro-materiaal zoals thermohardende en/of thermoplastische polymeren of een metallisch 45 materiaal zoals een ferro- of niet-ferro-metaal of metaallegering. Passende metallische materialen omvatten koperlegeringen met een hardheid in het bereik van ongeveer 50 HB tot ongeveer 200 HB en austenitische en ferritische roestvaste staalsoorten zoals AISI 316, maar zijn daartoe niet beperkt. Het onderhavige materiaal gekozen voor de organen 20 hangt natuurlijk af van de puttemperatuur en het corroderend vermogen, de hardheid van het productiepijpstelsel en de putdiepte. Het productiepijpstelsel 22 kan 50 gevormd worden uit API J55.

Hoewel het orgaan 16 elk gewenst aantal sleuven 18 kan hebben en de inrichting 10 elk aantal draaibare organen 20, wordt er de voorkeur aangegeven dat acht sleuven en acht draaibare organen aanwezig zijn.

Indien gebruikt als een centreerinrichting voor gepolijste staven, wordt de inrichting 10 zo dicht mogelijk nabij het benedeneinde van de gepolijste staaf aangebracht. Indien gebruikt als centreerinrichting voor 55 zuigerstelen wordt de inrichting 10 zo dicht mogelijk nabij de zuigersteel van de niet afgebeelde beneden het aardoppervlak aangebrachte pomp verbonden.

Claims (6)

1. Inrichting voor het centreren van constructies binnen een productiepijp voor het onttrekken van olie uit een ondergrondse formatie, 5. waarbij de inrichting omvat een langwerpig in hoofdzaak cilindrisch lijforgaan met een iangssymmetrie- hartlijn, dat is voorzien van een veelheid zich zijdelings door dat lijforgaan uitstrekkende sleuven die over de omtrek van dat lijforgaan verdeeld zijn aangebracht en die evenwijdig aan die langssymmetriehartlijn verlopen, - waarbij elke sleuf is voorzien van één uit die sleuf uitstekend draaibaar orgaan, dat gelegen is in een 10 vlak in hoofdzaak evenwijdig aan een de langssymmetriehartlijn bevattend vlak en roteerbaar is rond een door dat lijforgaan verlopende rotatiehartlijn in hoofdzaak dwars op die langssymmetriehartlijn, met het kenmerk, dat de rotatiehartlijnen van de draaibare organen elk excentrisch ten opzichte van de langssymmetriehartlijn van dat lijforgaan zijn aangebracht zodanig dat alle draaibare organen met telkens hun verst uitstekende gedeelte rondom het lijforgaan in gelijktijdige aanraking met de binnenwand van de 15 productiepijp zijn.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de mate van excentriciteit van elk draaibaar orgaan ongeveer 1 tot ongeveer 15 mm, bij voorkeur ongeveer 5 tot ongeveer 10 mm, bedraagt.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de verst uitstekende gedeeltes van de roteerbare organen tezamen een zich rondom het lijforgaan uitstrekkende schroeflijnvormige reeks vormen.

4. Inrichting volgens conclusie 3, waarbij aangrenzende sleuven met een onderlinge hoek van ongeveer 45° zijn aangebracht, met het kenmerk, dat is voorzien in acht van die sleuven met telkens een onderlinge hoek van ongeveer 45° tussen aangrenzende sleuven.

5. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de diameter van elk roteerbaar orgaan gelijk is aan de inwendige diameter van de productiepijp minus twee maai de excentriciteit van dat 25 roteerbare orgaan.

6. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat elk draaibaar orgaan een halfcirkelvormig einddeel als loopvlak heeft. Hierbij 1 blad tekening