NL8005226A - Pompinrichting voor een olieput. - Google Patents

Description

* 3 803295/Keijser

Korte aanduiding: Pompinrichting voor een olieput,

De uitvinding heeft betrekking op een pomp inrichting voor een olieput aan de oppervlakte, met welke inrichting olie naar de oppervlakte gebracht wordt in een put die geboord is en die produceert of geproduceerd heeft maar waarvan de opbrengst aanzienlijk 5 verminderd is, en welke inrichting kan worden gebruikt bij een put die geen gasdruk meer heeft om olie naar de oppervlakte te persen, en waarbij de put volgeperst is met water en er een mengsel van olie en water naar de oppervlakte wordt gepompt waar die olie en het water worden gescheiden.

10 Bij het naar de oppervlakte pompen in olieputten, waar de polijststang zorgt voor het omhoog en omlaag brengen van een trein van zuigerstangen met een lengte van anderhalve kilometer of meer om olie naar de oppervlakte te pompen vormen de trek- en drukspan-ningen in de trein zuigerstangen tezamen met het gewicht van de 15 door de stangen omhoog gebrachte olie talrijke problemen als gevolg van de op en neer gaande beweging van de lange stangentrein die, onder invloed van het gewicht van de olie, een elastiek effekt veroorzaakt waarbij de stangentrein wordt uitgerekt en doorslaat zowel in de bovenste als in de onderste stand. Dit probleem is in de 20 techniek onderkend minstens sinds 1946, volgens de Amerikaanse octrooischriften 2.504*218 en 2.572.748, en ook meer recent nog in I97I in het Amerikaanse octrooischrift 3·7δ2.117.

Het feit blijft bestaan dat, niettegenstaande het bestaan van deze kennis, treinen van zuigerstangen nog steeds dikwijls 25 breken, waardoor anderhalve mijl of meer aan zuigerstangen moet worden opgetrokken, dikwijls vissende naar het gebroken einde, met als gevolg een produktieverlies van de put, de onkosten van het trekken van de stangentrein en de vervanging ervan, hetgeen minstens gedeeltelijk veroorzaakt is door rek van de stangen, doorslag JO en een ongeschikte tijdsperiode in een mechanisch systeem voor het dempen van de oscillaties met een te snelle omkering ofwel in de bovenwaartse, ofwel in de benedenwaartse slag.

Om een aanzienlijke vermindering te bereiken van het breken van de treinen van zuigerstangen wordt volgens de uitvinding een 35 hydraulische aandrijving verschaft voor het omhoog en omlaag brengen van de polijststang en de stangentrein met sensors die zo 8005226 - 2 - geplaatst zijn dat ze in werking worden gesteld door de plunjer van de hydraulische aandrijving voor het vertragen van de stangentrein hij het omlaag gaan wanneer deze het einde van de slag nadert, een sensor die de ondergrens van de slag waarneemt zodat de plunjer 5 wordt gestopt en stil hlijft staan gedurende een tijdsperiode die voldoende is om demping mogelijk te maken van de trek- en drukspan-ningen in de trein van zuigerstangen alvorens te beginnen aan de bovenwaartse beweging van de massa in het gat met het extra gewicht aan olie dat op de stangentrein rust tijdens de stilstand onder aan 10 de slag. Zowel voor de benedenwaartse als voor de bovenwaartse slag van de stangentrein is een pauze nodig, bovenaan om olie de mogelijkheid te geven het putgat binnen te gaan, en onderaan voor het dempen van de trek- en drukspanningen in de stangen die oorzaak zijn van vermoeidheid en stangbreuk.

15 Terwijl dit bereikt wordt maakt de uitvinding ook een een voudige snelle afstelling mogelijk van de lengte van de pompslag en een snelle en eenvoudige instelling van de perioden van stilstand of pauze ter aanpassing aan de verschillende viskeuze toestanden van de verpompte olie met gebruikmaking van een geschikte konstruk-20 tie en een hydraulische en elektrische schakeling.

De pauze boven aan de slag is zeer belangrijk voor het winnen van olie met hoge viscositeit die met de bekende inrichtingen niet winbaar is.

Om een aanzienlijke winning te krijgen van olie met hoge 25 viscositeit die met de bekende techniek niet winbaar is wordt volgens de uitvinding een sensor gebruikt die zo geplaatst is dat hij in werking wordt gesteld door de plunjer van de hydraulische aandrijving. Wanneer de sensor in werking wordt gesteld bekrachtigt hij een relais dat een tijdsvertraging geeft en dat de trein 50 zuigerstangen in de bovenste stand vasthoudt, zodat de zuigwerking gehandhaafd kan worden op de pomp in de bodem van het gat met geopende zuigklep. Hierdoor kan de hoogviscose olie het pompvat op de bodem van het gat binnen treden. Wanneer het tijdvertragingsrelais vrijgegeven wordt begint de trein zuigerstangen z?n benedenwaartse 35 beweging waardoor de zuigklep onder in het gat wordt gesloten.

Hierdoor wordt de hoogviscose olie opgesloten in het pompvat en dan door de benedenwaartse beweging van de plunjer in de pomp onder in 8005226 t i - 3 - het gat verplaatst.

De uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening van een uitvoeringsvoorbeeld.

Fig. 1 is een vooraanzicht van een inrichting volgens de 5 uitvinding;

Fig. 2 toont perspektivisch een gedeeltelijk achteraanzicht van de inrichting van fig. 1, genomen links van achteren;

Fig. 3 is een recht achteraanzicht;

Fig. 4 is een gedeeltelijk zijaanzicht van de plaats met de 10 microschakelaars en de bijbehorende bedieningen;

Fig. 3 toont perspektivisch een gedeelte van de zijwand van het hydraulische reservoir met regelkleppen en de hydraulische voeding voor de cilinder;

Fig. 6 is een schema van een werkslag van de cilinder en de 15 plunjer tezamen met de er door in werking gestelde begrenzings-schakelaars;

Fig, 7 is een hydraulisch schema van het systeem volgens de uitvinding;

Fig. 8 is een schakelschema van het elektrische systeem voor 20 de bediening van het hydraulische systeem;

Fig. 9 toont schematisch de opset van het elektrische bedieningspaneel;

Fig. 10 is een gewijzigde uitvoering van het hydraulische schema voor de werking van de inrichting.

25 In fig. 1 t/m 5 is door 20 een draaggestel aangeduid waarop een hydraulische cilinder 21 met plunjer 22 is geplaatst. Een ketting 25 is vrij draaibaar op het vrije einde van de plunjer 22 en is in ingrijping met een aandrijfketting 24, waarvan een einde stevig bevestigd is aan het gestel 20 en het andere einde onder 30 langs een vrij draaiend kettingwiel 25 wordt gevoerd waardoor een gelijke trekkracht naar boven en naar beneden wordt gegeven aan het einde van de plunjer 22, terwijl dat einde van de ketting verder verbonden is met een kabel 26 die over een schijf of rol 27 is geslagen die draaibaar aangebracht is in een draagarm 28 die zich 35 vertikaal boven de putboring 29 bevindt en welke kabel verder bevestigd is aan de polijststang 30 en de daarmee verbonden zuiger-stangtrein.

8005226 - 4 -

Het plunjer aandrijfsysteem voor het omhoog en omlaag brengen van de zuigerstangtrein bestaat uit een krachtbron 21 welke gevormd kan worden door een diesel-, aardgas-, benzine- of elektrische motor waardoor een hydraulische excenterpomp 32 wordt aangedreven, 5 zoals weergegeven in fig* 3» welke een hydraulisch fluïdum ontvangt uit een reservoir 33 via de leiding 34 en waardoor fluïdum onder druk via leiding 35 afgegeven wordt naar een terugslagklep 36 en een filter 37 naar een plunjerslang 38 die onder druk staand fluïdum toevoert aan de cilinder 21 met als gevolg dat de plunjer 10 22 uitgestoken wordt tot de stand van fig. 1 en 2 waarin een door de plunjer gedragen bedieningsstang 39» met een uitstekende stang 40, de rieten 41» 42, 43 naakt van begrenzingssehakelaars 44» 45» 46 voor het regelen van de uitgestoken en de ingetrokken stand van de plunjer 22 die de polijststang en de zuigerstangtrein 31 omhoog 15 en omlaag beweegt.

De bedieningsstang 39 en de stang 40 zijn in fig. 2 in hun bovenste stand weergegeven waarbij de zuigerstangtrein 31 aich boven in zijn pompslag bevindt, en waarbij het riet 41 van de be-grenzingsschakelaar 44 wordt geraakt om de spoel B te bekrachtigen 20 en de bekrachtiging van spoel D weg te nemen zodat de plunjer 22 kan worden ontlast en teruggetrokken na een tijdsvertraging door een schakelaar 47 die in werking werd gesteld toen de begrenzings-schakelaar 44 werd bekrachtigd. Na het uitzetten van de tijdvertra-gingsschakelaar 47 wordt de bekrachtiging van de spoelen A en D 25 weer weggenomen waardoor fluïdum door de ontlastklep 48 (RV-l) van het systeem kan stromen. Het gewicht van de zuigerstangtrein tezamen met het ontlasten van de cilinder 21 geeft aanleiding tot het terugtrekken van de plunjer 22 zoals weergegeven in fig. 1 totdat de bedieningsstang 40 de rieten 42, 43 voor vertraging van de 30 bovenwaartse beweging en vaststelling van de pauze, aan de begren-zingsschakelaars 45» 46, raakt, waardoor de bekrachtiging van spoelen Δ en B wordt weggenomen en spoel D wordt bekrachtigd na afloop van de door de schakelaar teweeggebrachte tijdvertraging.

Na het wegnemen van de bekrachtiging van de tijdvertragingsschake-35 laar voor de neergaande slag begint de cyclus opnieuw met het omhoog brengen van de polijststang en de daarmee verbonden zuiger-stangen.

8005226 ♦ ·* - 5 -

IfacLat fluïdum door de klep 48 (EV-l) gegaan is keert het terug naar de opvangtank bestaande uit het bovenste gedeelte van het reservoir 33· Het fluïdum uit de oppervlaktetank stroomt dan onder invloed van de zwaartekracht of door pompwerking naar de con-5 densor 49 die weergegeven is in fig. 1 en 2. Vfanneer het gekoelde fluïdum de condensor verlaat wordt het naar het reservoir 33 gevoerd.

De opeenvolging van gebeurtenissen voor het bedienen van de plunder 22 en de er door aangedreven ketting 24 met de er mee ver-10 bonden kabel 26, polijststang 30 en zuigerstangtrein 31 is als volgt.

Wanneer de uitstekende stang 40 het riet 41 van de begren-zingssehakelaar 44 raakt wordt een vergrendelingsrelais bekrachtigd, dat zo geschakeld is dat een tijdvertragingsrelais 27 wordt bekrach-15 tigd en de keten geblokkeerd gehouden wordt tot het einde van de vertragingstijd van het relais 47, op welk moment het vergrendel-relais open gaat waardoor de spoel D wordt vrijgegeven en de cilinder 21 ontlast wordt zodat de plunjer zich terugtrekt naar rechts in fig. 1 en 2.

20 De plunjer kan op drie manieren werken.

1) De neergaande slag, intrekking van de plunjer (omlaag gaan van de polijststang).

De stang 40 raakt het riet 41 van de begrenzingsschakelaar 44 waardoor de spoel B wordt bekrachtigd en het tijdvertragings-25 relais 47, zodat de intrekking van de plunjer pas begint na afloop van de tijdvertraging die door relais 47 teweeggebracht wordt. De snelheid van terugtrekking van de plunjer wordt tevoren bepaald door het met de hand instellen van de klep 36, 2) Vertraging van de snelheid van de neergaande slag van de 30 plunjer (vertraging van de polijststang).

De stang 40 raakt het riet 42 van de begrenzingsschakelaar 45 die de spoel A bekrachtigt waardoor fluïdum geperst wordt door een kleinere opening dan de opening in spoel B, zodat de snelheid van de zich terugtrekkende plunjer wordt vertraagd. De verlaagde 35 snelheid van de zich terugtrekkende plunjer wordt gehandhaafd totdat de stang 40 het riet 43 van de begrenzingsschakelaar 46 raakt, waardoor de bekrachtiging van de spoelen A en B wordt weggenomen en 8005226 - 6 - de beweging van de plunger tot stilstand komt en waarbij ook de spoel D en het tijdvertragingsrelais 47 worden bekrachtigd.

3) De bovenwaartse slag, uitsteken van de plunjer (omhoog komen van de polijststang).

5 De stang 40 raakt het riet 45 van de begrenzingsschakelaar 46 waardoor de spoel D wordt bekrachtigd en de bekrachtiging van de spoelen A en B wordt weggenomen, zodat fluïdum in de cilinder 21 wordt geperst met als gevolg dat de plunjer 22 omhoog gaat, maar pas na verloop van de tijdvertraging die door het relais 47 wordt 10 veroorzaakt.

Wanneer de uitstekende stang 40 voor de bediening het riet 43 van de .begrenzingsschakelaar 46 raakt wordt een grendelrelais bekrachtigd dat zo geschakeld is dat een tijdvertragingsrelais 47 wordt bekrachtigd en de keten gesloten wordt gehouden tot het einde 15 van de tijdvertraging van het relais 47» waardoor de keten opengaat en de spoel A wordt vrijgegeven en de spoel D wordt bekrachtigd voor het omhoog gaan.

In het bovenstaande is een enkele pompcyclus beschreven (naar beneden en naar boven). De slaglengte kan worden gevarieerd 20 door vergroting of verkleining van de afstand tussen de microschakelaars 44 en 46, welke schakelaars verplaatsbaar zijn langs en gedragen worden door een stang 20A die bevestigd is aan het gestel 20. De begrenzingssehakelaars zijn instelbaar langs de stang 20A en ze worden in de gewenste stand vastgezet door het aandraaien van een 25 bout, hetgeen gemakkelijk kan worden uitgevoerd met een halvemaanvormige sleutel.

De frekwentie van de pompslagen kan groter of kleiner worden gemaakt door verandering van de stand van de excenterplaat in de hydraulische pomp 32, waardoor de hydraulische stroming in liters 30 per minuut wordt verhoogd voor de aandrijving van de plunjer 22 en het omhoog brengen van de polijststang 30.

De schakelaar of het relais 27 voor de tijdvertraging is een pneumatisch tijdbepalingsrelais 7 PQ 80044 van Siemens, en de be-grenzingsschakelaars 44» 45» 46 zijn D 862 J Class 9007 van Square. 35 Verdere tekstverklgring bij fig. 9* CE-1 - D relais KP13 van Square, gesloten bij start.

LS no. 1 - Square D Class 9007 begrenzingsschakelaar; 8005226 * * - 7 - gesloten in het ondereinde van de slag.

LS no. 5 - Square D Class 9007 begrenzingsschakelaarj gesloten aan boveneinde van de slag.

LR no. 1 - Lijnrelais ΕΙΡ2Δ spoel no. 1, gesloten aan het 5 ondereinde van de slag.

IE no. 2 - Lijnrelais RLP2A spoel no. 2, gesloten aan het boveneinde van de slag.

ms no. 1 Siemens pneumatisch tijdbepalingsrelais no.

7PQ80044} gesloten aan het ondereinde van de slag.

10 TD no. 2 - Siemens pneumatisch tijdbepalingsrelais no.

7PQ80044} gesloten aan het boveneinde van de slag.

HV1-D - Gesloten aan het ondereinde van de slag na openen van de vertragingsklep.

HV2-B - Gesloten aan het boveneinde van de slag na het 15 openen van de tijdvertragingsklep.

Ξ73-Α - Gesloten bij kontakt bij ondereinde van de slag voor vertraging.

8005226

Claims (8)

1. Pompinrichting voor een oppervlakte-olieput, voor gebruik met een polijststang en een daarmee verbonden trein van zuiger- s tangen, met het kenmerk, dat de inrichting omvat: - een hydraulische cilinder en plunjer die verbonden zijn 5 met de polijststang voor het omhoog en omlaag brengen daarvan, - middelen die zo geplaatst zijn dat zij door een element van de plunjer in werking worden gesteld en die in een hydraulische keten zijn geschakeld zodat de plunjer de polijststang in een richting omhoog brengt en in de andere richting omlaag, 10. vertragingsmiddelen in de hydraulische keten waarin de plunjer staat om het omlaag brengen van de zuigerstangtrein geleidelijk te verlagen in de nabijheid van het ondereinde van de slag van de polijststang, en - pauzemiddelen in de hydraulische keten met de plunjer om 15 de zuigerstang gedurende een bepaalde tijdsperiode in de uiterste hoge stand te houden zodat olie kan binnenstromen in de zuiger-stangtrein om naar de oppervlakte te worden gepompt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de verbindingtussen de plunjer en de polijststang gevormd 20 wordt door een flexibel orgaan van een einde aan de polijststang is bevestigd, een kettingwiel dat draaibaar is op het vrije einde van de plunjer en in aandrijvende ingrijping met de ketting, met als gevolg dat het flexibele orgaan en de ermee verbonden polijststang omhoog en omlaag gaan. 25 5· Inrichting volgens conclusie 1 of 2,met het ken merk, dat de middelen die zo geplaatst zijn dat ze door een element van de plunjer in werking worden gesteld gevormd worden door drie begrenzingsschakelaars die geplaatst zijn langs de bewe-gingsbaan van het plunjerelement terwijl de bedieningselementen 30 ervan zo geplaatst zijn dat ze geraakt worden door het element van de plunjer, waarbij een van deze begrenzingsschakelaars zo geplaatst is dat de verplaatsing van de plunjer in bovenwaartse richting tot stilstand wordt gebracht wanneer de polijststang zich in zijn bovenste stand bevindt, een tweede begrenzingsschakelaar zo 35 geplaatst is langs de bewegingsweg van de plunjer dat de benedenwaartse verplaatsing van de polijststang wordt vertraagd wanneer 8005226 - 9 - * » die stang de onderste uiterste stand van zijn slag nadert, en de derde begrenzingsschakelaar zo geplaatst is dat hij door het element van de plunjer wordt geraakt wanneer de polijststang in zijn onderste stand staat om verdere benedenwaartse verplaatsing 5 van de polijststang te voorkomen voorafgaande aan het begin van een bovenwaartse pompslag van de polijststang.

4· Inrichting volgens conclusie 3,met het kenmerk, dat de drie begrenzingsschakelaars instelbaar gedragen worden op een stang die in de nabijheid van de plunjer voor het variëren van 10 de pompslag van de polijststang en de daarmee verbonden zuigerstang-trein voor het naar keuze groter of kleiner maken van de slag van de polijststang.

5· Pomp inrichting voor een oppervlakte-olieput, voor gebruik met een polijststang en een daarmee verbonden trein van zuiger- 15 stangen met een pomp die zich onder de oppervlakte bevindt op de bodem van het gat, met het kenmerk, dat de inrichting omvatï - een hydraulische cilinder en plunjer die verbonden zijn met de polijststang voor het omhoog en omlaag brengen daarvan, 20. onderste en bovenste begrenzingsinstelmiddelen die zo ge plaatst zijn dat zij door een element van de plunjer in werking worden gesteld en die in een hydraulische keten zijn geschakeld zodat de plunjer de polijststang in een richting omhoog brengt en in de andere richting omlaag, 25. hydraulische sensormiddelen voor vertraging, die reageren op een bepaalde slagbegrenzing van de polijststang, - een eerste middel dat reageert op de sensor en waardoor de plunjer zo wordt geschakeld dat hij geleidelijk een vertraging geeft aan de omlaag gaande beweging van de zuigerstangtrein in de 30 nabijheid van het ondereinde van de slag van de polijststang, - een tweede middel in een hydraulische keten met de plunjer om de zuigerstangtrein in de onderste stand te houden gedurende de tijdsperiode die nodig is voor het dempen van de trek en druk in de zuigerstangtrein als gevolg van de vertraging van de trein naar 35 aanleiding van de aandrijving van de plunjer, en middelen om het volle opdrukkende vermogen van de plunjer op de stangentrein te doen uitoefenen na afloop van de genoemde 8005226 - 10 - tijdsperiode, waardoor een maximaal vermogen toegestaan wordt bij de bovenwaartse slag zonder gevaar van wegvallen van het vermogen onder invloed van die bewegingen.

6. Inrichting volgens conclusie 5» m e t het kenmerk, 5 dat de bovenste en onderste bedieningsmiddelen twee begrenzings- schakelaars zijn die instelbaar zijn aangebracht op een stang waarbij de bedieningselementen ervan zo zijn geplaatst dat ze bediend worden door een element van de plunjer.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, 10 dat de genoemde sensor voor de vertraging een derde begrenzings- schakelaar is die instelbaar is aangebracht op de genoemde stang tussen de twee begrenzingsschakelaars, waarbij het bedieningsele-ment ervan zo geplaatst is dat het wordt bediend door een element van de plunjer.

8. Inrichting volgens conclusie 7> m e t het kenmerk, dat de eerste middelen die reageren op de sensor gevormd worden door een variabele stromingsinrichting voor het regelen van de olie-stroming naar de plunjer ter vertraging van de verplaatsing ervan en voor het regelen van de verplaatsingssnelheid van de polijst-20 stang.

9. Inrichting volgens conclusie 8,met het kenmerk, dat de tweede middelen in de hydraulische keten gevormd worden door een klep die wordt bestuurd door een tijdvertragingsrelais om de stroom van hydraulisch fluïdum uit de cilinder af te sluiten totdat 25 de tijdvertraging van het relais is afgelopen en om geen bovenwaartse verplaatsing van de polijststang toe te laten totdat de trek- en drukspanningen in de zuigerstangtrein uitgestorven zijn. 8005226