NL8302943A - Stroomsnelheidregel- en afmeetmiddelen voor afschuifgevoelige vloeistoffen. - Google Patents

Description

- - N/3l.600-tM/vdM * * ^

- 1 -V

Stroomsnelheidregel- en afmeetmiddelen voor afschuifgevoelige vloeistoffen,

De uitvinding heeft betrekking op stroomregel-middelen en meer in het bijzonder op middelen en een werkwijze voor het verminderen van de druk in de stroming van een afschuifgevoelige vloeistof.

5 De onderhavige uitvinding verschaft een stroom- snelheidregelinrichting voor een althans nagenoeg afschuif-vrije regeling van een toevoer van onder betrekkelijk hoge druk instromende geregelde vloeistof en de afvoer door positieve verplaatsing van een uitgaand tweede deel van geregelde 10 vloeistof bij een druk die lager is dan de druk van de ingaande geregelde vloeistof/ waarin een richtmiddel de onder betrekkelijk hoge druk staande geregelde vloeistof richt in een eerste verplaatsingskamer en in aanraking met een beweegbare eerste barrière daarin om door deze eerste barrière een be-15 trekkelijk hoge druk uit te oefenen op een deel van een althans nagenoeg opgesloten regelvloeistof aan de tegenovergestelde zijde van de eerste beweegbare barrière en een regel-middel voor het regelen van de stroming van dit deel van onder een betrekkelijk hoge druk staande regelvloeistof uit de 20 eerste verplaatsingskamer om daardoor de verplaatsingssnelheid van de eerste beweegbare barrière te regelen en de afvoersnelheid van het tweede deel van de geregelde vloeistof uit een tweede verplaatsingskamer door een beweegbare tweede barrière daarin te regelen, gekenmerkt door middelen die de eerste en 25 tweede barrière dwingen om gelijktijdig te bewegen en voor het overbrengen van kracht van de eerste beweegbare barrière om te veroorzaken dat de tweede beweegbare barrière het tweede deel van geregelde vloeistof verplaatst met de stromingssnelheid die wordt bepaald door de verplaatsingssnelheid van de eerste 30 barrière.

De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op een werkwijze voor de positieve snelheidsregeling van een toevoer van onder betrekkelijk hoge druk staande geregelde vloeistof en die een belangrijke vermindering in druk in deze 35 geregelde vloeistof verschaft, waarin de onder betrekkelijk $ *7 ^ - -·, V' . ï - 2 - hoge druk staande ingaande geregelde vloeistof wordt gericht in een eerste kamer in aanraking met een eerste beweegbare barrière om een betrekkelijk hoge druk via deze barrière uit te oefenen op een althans nagenoeg opgesloten deel van regel-5 vloeistof aan de tegenover gestelde zijde van de barrière, waarbij de verplaatsingssnelheid van deze barrière wordt geregeld onder invloed van druk van de ingaande geregelde vloeistof door het regelen van de stroming van de onder betrekkelijk hoge. druk staande regelvloeistof in een onder gereduceer-10 de druk staande secundaire kamer, die een deel van de regelvloeistof bij een gereduceerde druk bevat, waarbij een hoeveelheid van de geregelde vloeistof wordt afgevoerd bij een betrekkelijk lage druk uit een tweede kamer, waarin zich een beweegbare tweede barrière bevindt, met het kenmerk, dat de 15 eerste en tweede barrière worden gedwongen om gelijktijdig heen en weer te bewegen en de kracht wordt overgebracht van de eerste beweegbare barrière op de tweede beweegbare barrière om te veroorzaken dat de tweede beweegbare barrière een deel van de geregelde vloeistof verplaatst uit de tweede kamer.

20 De uitvinding heeft verder betrekking op een stroomsnelheidregelinrichting voor het opnemen van geregelde vloeistof bij een eerste druk en het afvoeren van de geregelde vloeistof bij een gereduceerde druk ten opzichte van de eerste druk, gekenmerkt door een eerste en tweede cylinder, waarin 25 zich de eerste, resp. tweede, zuiger bevindt, middelen die de eerste en tweede zuiger star verbinden en legeren voor heen en weer gaande beweging, een primaire poort in elke cylinder voor het overbrengen van de geregelde vloeistof en een secundaire poort in elke cylinder voor het overbrengen van een * 30 secundaire vloeistof, waarbij de zuiger in elke cylinder een afdichting verschaft, die de daarbij behorende betreffende primaire en secundaire poorten scheidt, inlaat- en uitlaatmid-delen, die zijn verbonden met de primaire poorten van de eerste en tweede cylinder, waarbij de in- en uitlaatmiddelen 35 middelen omvatten die een geregeld fluïdum invoeren in een van de primaire poortèn en leidingmiddelen die het fluïdum van de andere van de primaire poorten verbinden met een uitlaatmiddel, een secundair fluïdumcircuit, dat is aangesloten tussen de *** **% * ’o ·-' ’v -* 0 - 3 - i t 4 secundaire poorten van de eerste en tweede cylinder, waarbij het secundaire fluldumcircuit het secundaire fluïdum bevat en drukreductiemiddelen, die op het fluïdum werken, en middelen om naar keuze de in- en uitlaatmiddelen in overeenstemming met 5 een vooraf bepaalde beweging van de zuigers te schakelen.

Afschuifgevoelige vloeistoffen omvatten verschillende polymeeroplossingen, carboxymethylcellulose, hydroxy-ethylcellulose, latexpolymeren, polysacchariden e.d. Belangrijke voorbeelden van afschuifgevoelige vloeistoffen zijn 10 vloeibare polymeeroplossingen die worden gebruikt bij olie-winningsbevloeiingswerkzaamheden, zoals polyacrylamide-oplos-singen. In bevloeiingstechnieken wordt vloeistof geïnjecteerd in een formatie om de olie daaruit te verplaatsen. Een uitgebreide bekende stand van de techniek is ontwikkeld in de toe-15 passing van verschillende vloeistoffen onder bepaalde omstandigheden. Vele verschillende typen waterige oplossingen met inbegrip van cosurfactanten zijn toegepast. Bevloeiing met polymeeroplossingen heeft populariteit gekregen in gebruik daar het daarbij mogelijk wordt grotere fracties van het 20 reservoirvolume te bestrijken, in vergelijking met gebruikelijke waterbevloeiingen.

Een van de meest belangrijke kenmerken van polymeeroplossingen is hun viscositeit. Tengevolge van hun moleculaire structuur zijn visceuze polymeeroplossingen onderworpen 25 aan mechanische verslechtering bij blootstelling aan afschuif-krachten. In gebruik is echter de mogelijkheid voor uitoefening van dergelijke krachten voortdurend aanwezig.

Bij bevloeiingswerkzaamheden moet een grote hoeveelheid polymeeroplossing worden geleverd uit een bron, 30 zoals een mengtank, aan verschillende putkoppen, waarvan sommige op gebruikelijke wijze veraf liggen van de polymeertoe-voerbron. De polymeeroplossingen worden gepompt naar putkoppen door êën of meer grote pompen met positieve verplaatsing.

Typische toevoerdrukken kunnen zo hoog zijn als 17.250 kPa.

35 Echter is de afvoerdruk in de putkop een functie van de put-eigenschappen en de geologie van de formatie. De put kan een zeer lage weerstand tegen stroming hebben en daarom een toevoer met lage druk vereisen. Het is nodig om een middel te ** *> - 4 - \ . >

V V

verschaffen voor het regelen van de stroming om de druk te reduceren van de onder hoge druk staande polymeerbron naar de onder lage druk staande put. Alleen het gebruik van een druk-reductieklep zou resulteren in turbulentie en de vorming van 5 afschuifkrachten, die de viskositeit van het vloeibare polymeer zouden verminderen. Een smoorklep, bijv., kan ernstige verslechtering veroorzaken in termen van vermindering van viskositeit. Verschillende oplossingen voor het probleem van het verschaffen van afschuifgevoelige vloeistoffen uit een 10 onder hoge druk staande bron aan een onder lage druk staande ingang zijn toegepast, maar alle bekende inrichtingen en werkwijzen hebben verschillende nadeleQ.

Een zeer bevredigende oplossing is beschreven in de Amerikaanse octrooiaanvrage 322.729, ingediend op 19 15 november 1981. De inrichting van die aanvrage vormt een stro-mingssnelheidregelaar voor een ingangstoevoer van onder betrekkelijk hoge druk staande geregelde vloeistof en de afvoer daaruit van geregelde vloeistof met een gereduceerde druk ten opzichte van de druk van de ingangstoevoer van geregelde vloei-20 stof. De stroomsnelheidregelaar volgens de Amerikaanse octrooiaanvrage 322.729 verschaft middelen die het ingangsdeel van de onder hoge druk staande geregelde vloeistof richten in contact met een eerste beweegbare barrière in een onder hoge druk staande verplaatsingskamer om via deze eerste barrière een be-25 trekfcelijk hoge druk. uit te oefenen op een althans nagenoeg opgesloten deel van regelvloeistof aan de tegenover gestelde zijde van de eerste barrière. De onder hoge druk staande regel-vloeistof wordt door een regelleiding met een stroomregelmiddel erin gevoerd in een onder gereduceerde druk staande verplaat-30 singsfcamer en middelen zijn aangebracht voor het overbrengen van de druk van de onder gereduceerde druk staande regelvloeistof via een tweede beweegbare barrière om uit de onder gereduceerde druk staande kamer een deel van de geregelde vloeistof te verplaatsen bij een lagere druk dan de druk van de in-35 gaande geregelde vloeistof.

Bij de werking van deze inrichting wordt geregelde vloeistof afwisselend aangevoerd tegen de eerste barrière en vervolgens de tweede barrière en afwisselend uitgedreven door de tweede barrière en vervolgens de eerste barrière V - , , , - 0 <r t - 5 - bij een door de ingangsdruk bepaalde druk tegen de weerstand die wordt verschaft door de geregelde ingangsvloeistof en het tussen de verplaatsingskamers verbonden stroomregelmiddel. Vloeistoffen die kunnen worden toegepast als regelvloeistof 5 in de inrichting volgens de aangehaalde uitvinding, alsmede volgens de onderhavige uitvinding omvatten water, waterige oplossingen van glycolen of glycerine, koolwaterstofoliën, synthetische oliën of dergelijke.

De onderhavige uitvinding verschaft verbete-10 ringen van deze middelen en werkwijze.

Het is derhalve een doel van de onderhavige uitvinding het verschaffen van een stroomregelmiddel, waarin een geregelde vloeistof een beweegbare barrière drukt tegen een regelvloeistof, waarvan de stroming wordt geregeld door klep-15 middelen voor het regelen van de verplaatsing van de beweegbare barrière en deze beweegbare barrière een verbinding veroorzaakt om de andere barrière aan te drijven om geregelde vloeistof uit te drijven met een gewenste, gereduceerde, druk en een geregelde stroomsnelheid.

20 Een verder doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een stroomregelinrichting van het beschreven type, dat verder is voorzien van afmeet- en meetmiddelen voor de geregelde vloeistof.

Ook is een doel van de onderhavige uitvinding 25 het verschaffen van een werkwijze waarbij de beweging van barriêremiddelen wordt gesynchroniseerd in eerste en tweede kamers, in elk waarvan de beweging van één van de barriêremiddelen een stroming van een deel van de geregelde vloeistof uit een kamer en een gelijk volume van regelvloeistof uit de ande-30 re kamer veroorzaakt.

Kort gezegd wordt volgens de onderhavige uitvinding een stroomregelmiddel verschaft en een werkwijze waarin een eerste en tweede zuiger en een eerste en tweede verplaat-singskamer zijn verschaft. De eerste en tweede zuiger worden 35 bewogen in de cylinders in een eerste richting wanneer een deel van primaire geregelde vloeistof binnentreedt met een betrekkelijk hoge druk in een eerste verplaatsingskamer en een ander deel van primaire vloeistof wordt uitgedreven bij een s'"* - 6 - lagere druk uit een tweede verplaatsingskamer. De druk van de geregelde vloeistof druktde eerste zuiger tegen de regelvloei-stof die wordt geperst in een fluïdumcircuit dat een stroom-regelklep bevat voor het reduceren van de druk. Als secundaire 5 regelvloeistof wordt uitgedreven uit de eerste cylinder wordt deze opgenomen in de tweede cylinder. De eerste en tweede zuigers zijn star met elkaar verbonden om de beweging te synchroniseren en om te zorgen voor een positieve verplaatsing van primaire vloeistof uit de tweede kamer bij een snelheid 10 die wordt geregeld door de stroming van secundaire vloeistof door de stroomregelklep.

De uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn afgeheeld.

15 Figuren 1 en 2 zijn resp. een bovenaanzicht en zijaanzicht van een stroomregelinrichting die is uitgevoerd volgens de onderhavige uitvinding en geschikt is voor het verschaffen van een afschuifgevoelige vloeistof in grote hoeveelheid uit een onder druk staande bron aan een onder druk staan-20 de verbruiksplaats.

Figuur 3 is een hydraulisch schema van de inrichting van figuren 1 en 2.

Figuur 3A is een gedeeltelijk aanzicht van \ figuur 3 en toont een andere toestand van de inrichting.

25 Figuur 4 is een afbeelding van een verdere uit voering van de onderhavige uitvinding, eveneens in schematische vorm.

Figuur 5 is een afbeelding die een verdere uitvoering van het stroomregelmiddel volgens de onderhavige uit-30 vinding aangeeft.

Figuur 6 is een afbeelding van een uitvoering die een vergrote capaciteit levert in vergelijking met de uitvoering van figuur 1.

Figuren 1 en 2 zijn resp. een bovenaanzicht dat 35 gedeeltelijk is weggebroken en een zijaanzicht van een uitvoering van de onderhavige uitvinding, die wordt gebruikt voor het verschaffen van bevloeiingspolymeer uit een centrale tank (niet afgebeeld) en die wordt verpompt bij een hoge druk door » * - 7 - pompen met lage afschuiving en positieve verplaatsing naar een putkop. In figuren 1 en 2 (alsmede in figuren 3, 4 en 5 die verder hieronder worden beschreven) zijn dezelfde verwijzings-cijfers gebruikt om overeenkomstige onderdelen aan te geven.

5 Deze uitvoering kan bijv. toepassing vinden in een olieveld, waarin polymeeroplossing wordt geleverd uit een centrale bron aan vele putkoppen, welke bron bijv. 150 tot 1350 m of meer af kan liggen van de putkop. Om naar de putkop te worden vervoerd moet de polymeeroplossing dus worden afgeleverd met 10 hoge druk. Het stroomsnelheidregel- en afmeetsysteem 1 volgens de onderhavige uitvinding neemt wat zal worden aangeduid als primair of geregeld fluïdum op, in het onderhavige voorbeeld polymeeroplossing, zoals polyacrylamide, met zijn broninlaat-druk aan een inlaat 2 en levert het geregelde fluïdum met een 15 gereduceerde druk aan een uitlaat 3, waarbij turbulentie en uitoefening van afschuifkrachten op het geregelde fluïdum wordt vermeden. Het systeem 1 is bij voorkeur gemonteerd op een steunslede 5 voor plaatsing in een olieveld.

De inlaat 2 is verbonden met een stroomwissel-20 klep 10, bijv. een vierwegklep 10, die wordt bediend door een klepbedieningsorgaan 11. De stroomwisselklep 10 zou kunnen bestaan uit meerdere klepsystemen die op geschikte wijze zijn gesynchroniseerd. Voor het gemak van de beschrijving wordt de stroomwisselklep 10 aangeduid als de klep 10. Het klepbedie-25 ningsorgaan 11 zoals hierin Is geïllustreerd, wordt pneumatisch bediend. Andere typen van klepbedieningsorganen 11, zoals electrlsch. of hydraulisch- bediende kleporganen, kunnen op gelijke wijze worden toegepast.

In een eerste stand wordt de inlaat 2 verbonden 30 door de klep 10 met een leiding 12 en de uitlaat 3 wordt verbonden door de klep 10 met een leiding 13. In een tegenover gestelde stand van de klep 10 worden de inlaat 2 en uitlaat 3 resp. verbonden met de leidingen 13 en 12. De einden van de leidingen 12 en 13 die afliggen van de klep 10, worden verbon-35 den met eerste poorten 16 en 17 van een cylinder 20, die is afgesloten door eindkappen 18 en 19 en meer in het bijzonder met eerste en tweede verplaatsingskamers 21 resp. 22 aan weerszijden van een wand 23, die loodrecht staat op de as van de .r*. > > 7 ^ , - v

* V

- 8 - cylinder 20. De wand 23 werkt als een statische stroombarriêre. Tijdens de werking zal de cylinder 20 geregeld fluïdum opnemen uit de inlaat 2 via de leiding 12 of 13 met een eerste hoge druk en het geregelde fluïdum uitdrijven uit de uitlaat 3 via 5 de leiding 13 of 12 met een gereduceerde druk. De poorten 16 en 17 zijn primaire poorten voor het overbrengen van het primaire geregelde fluïdum.

Een zuigersamenstel 24 omvat een eerste barrière, een zuiger 25, die is aangebracht voor heen en weer gaande be-10 weging in de kamer 21, en een tweede barrière, een zuiger 26 die is aangebracht voor heen en weer gaande beweging in de kamer 22. Een verbindingsstang 28 die is aangebracht in de bewegingsrichting van de zuigers 25 en 26 verbindt de zuigers 25 en 26. De zuigers 25 en 26 verschaffen elk een afdichting 15 tussen respectievelijke delen van de kamers 21 en 22 waarin regelfluïdum en geregeld fluïdum is opgenomen. Afdichtmiddelen 29 omringen de verbindingsstang 28 waar deze passeert door de wand 23. Het geregelde fluïdum blijft tussen de inlaat 2, de zuigers 25 en 26 en de uitlaat 3* De zuigers 25 en 26 kunnen 20 zijn gevormd met aanslagmiddelen voor aangrijping op de eind-kappen 18, resp. 19. Andere middelen, zoals een verlengstang 28, kunnen bijv. worden gebruikt om de slag van het zuigersa-menstel 24 te begrenzen.

Regeling- of regelfluïdum waarop een drukverla-25 ging direct wordt uitgeoefend tijdens de werking beweegt in en uit de rest van de kamers 21 en 22 aan de tegenover gestelde zijden van de zuigers 25 resp. 26. Tweede poorten 31 resp. 32 verbinden de kamers 21 en 22 met een secundair fluïdumcircuit 33. De poorten 31 en 32 zijn secundaire poorten voor het over-30 brengen van het secundaire regelfluïdum. De leidingen 34 resp. 35 verbinden de poorten 31 en 32 met tegenover gestelde zijden van het fluïdumcircuit 33. Eerste en tweede terugslagkleppen 37 en 38 zijn aangesloten voor stroming uit het fluïdumcircuit 33 naar de leiding 34 resp. 35. Derde en vierde terugslagklep-35 pen 39 en 40 zijn aangesloten voor stroming naar het fluïdum-circuït 33 uit de leiding 34 resp. 35.

Een snelheidregelklep 41 is aangebracht om de stroming van het secundaire fluïdum te beperken en een tegen-

m ƒ. X

-- 4- ' II ^ “ j* V

i i - 9 - druk te verschaffen tegen de door de primaire vloeistof uitgeoefende druk en om de binnenkomende stroming van het primaire fluïdum te regelen. De snelheidregelklep 41 kan een stroomsnel-heidregelklep zijn, een smoorklep of dergelijke, daar turbu-5 lentie en afschuifkrachten die worden uitgeoefend op het secundaire fluïdum geen konsekwenties hebben. De klep 41 kan met de hand of onder invloed van regelmiddelen waarnaar hieronder wordt verwezen, worden ingesteld. De snelheidregelklep 41 is gekoppeld voor het opnemen van een fluïdumstroom uit de terug-10 slagklep 39 of 40.

De snelheidregelklep 41 levert een uitgaande stroming door een warmtewisselaar 43, waarvan een uitlaat is verbonden met een fluïdumreservoir 45, waaruit regelvloeistof wordt gevoerd naar terugslagkleppen 37 en 38, waarvan er een 15 zal openen afhankelijk van de richting van de fluïdumstroming.

De warmtewisselaar 43 kan zijn voorzien van een samenstel 48 met motor en ventilator om de warmtewisseling te bevorderen.

De warmtewisselaar 43 kan met een omleiding worden gepasseerd of weggelaten in toepassingen waarin de opgewekte warmte (aan 20 de klep 41) geen nadelige invloed op de werking van het systeem zal uitoefenen. Het fluïdumreservoir 45 wordt bij voorkeur gehouden oj?5)ijna op atmosferische druk voor het opnemen van warmte-uitzetting en krimp van het regelfluïdum. Een geringe druk boven de atmosferische druk kan worden aangehou-25 den om regelfluïdumverdamping te minimaliseren.

De terugslagkleppen 37-40 zijn zo gericht dat vloeistof die wordt uitgedreven uit de kamer 21 of 22 in de cylinder 20 zal worden gericht in êên richting door de snelheidregelklep 41. Wanneer fluïdum wordt uitgedreven uit de 30 kamer 21, wordt deze gevoerd door de terugslagklep 39? wanneer fluïdum wordt uitgedreven uit de kamer 22, wordt deze gericht door de terugslagklep 40 naar de snelheidregelklep 41. Dit hydraulische schema omvat middelen voor het verschaffen van een in slechts één richting plaatsvindende stroming door de 35 snelheidregelklep die de drukreductie van het regelfluïdum en de stroomsnelheid van het geregelde fluïdum uit de eenheid bestuurt. Evenzo zijn de terugslagkleppen 37 en 38 gericht om een fluïdumstroming te verschaffen uit het reservoir 45 in de ~ " « «r ·;, : - · -> o - 10 - cylinder 20, waarbij de terugslagklep 37 de stroming richt in de kamer 21 en de terugslagklep 38 de stroming richt in de kamer 22, afhankelijk van de bewegingsrichting van het zuiger-samenstel 24.

5 Voelmiddelen zijn verschaft om de beweging van het zuigersamenstel 24 te detecteren en kunnen eerste en tweede voelers 51 en 52 omvatten voor het tellen van de slagen van het zuigersamenstel 24, en deze voelers zijn electrische nabïjheidsvoelers die zijn gemonteerd in de wand van de cylin-10 der 20. De voelers 51 en 52 kunnen bestaan uit electrische voelers die zijn gemonteerd in roestvrij stalen inzetstukken in de wand om ijzermassa's te detecteren zoals de zuigers 25 en 26 en ze zijn resp. aangrenzénd aan tegenover gestelde uiteinden geplaatst waarnaar de zuigers 25 en 26 zullen bewegen 15 en leveren een signaal zoals een puls telkens als het zuigersamenstel 24 een slag voltooit. Anders kunnen de voelers 51 en 52 bestaan uit mechanische of andere bekende vormen van schakelaars. De voelers 51 en 52 verschaffen uitgangssignalen, bij voorkeur in de vorm van pulsen, voor het regelen van een 20 middel 54 dat de passage van fluïdum door het onderhavige samenstel registreert en dat ook het klepbedieningsorgaan 11 bedient.

Daar elke slag van het zuigersamenstel 24 in een richting het uitdrijven van een vaste hoeveelheid fluïdum uit 25 de kamer 21 voorstelt en daar elke slag van het zuigersamenstel 24 in de andere richting het uitdrijven van een vaste hoeveelheid fluïdum uit de kamer 22 voorstelt, worden de door de voelers 51 en/of 52 afgeleverde pulsen gekoppeld om de hoeveelheid en snelheid van het geregelde fluïdum dat is verpompt 30 aan te geven. Het regelmiddel 54 omvat een middel voor het tellen en opslaan van het aantal en de snelheid van de pulsen die worden geleverd door de voelers 51 en 52. De aflevering van een voelerpuls geeft de voltooiing van een slag van het zuigersamenstel 24 aan en het regelmiddel 54 omvat derhalve 35 ook een middel dat als gevolg daarvan het klepbedieningsorgaan 11 bedient'. De snelheidsmeting, gemeten in elke gewenste stro-mingseenheid per eenheid van tijd kan worden gebruikt voor het verschaffen van een uitgangssignaal voor het instellen van de -'Λ -v » «** «0 -} 0 - 11 - stroomregelklep 41 om een drukval te veroorzaken, die een vooraf bepaalde stroomsnelheid aan de uitlaat 3 tot gevolg heeft.

De nauwkeurigheid wordt aangehouden, daar de 5 verbindingsstang 28 verhindert dat de synchronisatie van de zuigers 25 en 26 verloren gaat. De verbindingsstang 28 zorgt ook voor een positieve verplaatsing. De beide zuigers 25 en 26 worden bewogen onder invloed van de ingangsdruk van de geregelde vloeistof. Het is niet nodig te vertrouwen dat ëën van 10 de zuigers 25 of 26 wordt voortgestuwd door de secundaire regelvloeistof terwijl de andere wordt bewogen door de geregelde vloeistof. De beweging van het zuigersamenstel 24 kan worden begrensd door aanslagmiddelen 61 en 62, die kunnen bestaan uit delen van de zuigers 25 of 26 of einden van de stang 15 28 om aan te grijpen op de eindkappen 18 resp. 19.

Een pneumatische druk wordt uitgeoefend voor het bedienen van het klepbedieningsorgaan 11 vanuit een samenstel 56 met compressor en drukluchtreservoir of andere druklucht-bron. Kleppoorten 58 kunnen zijn aangebracht waar drukmeters 20 kunnen worden geplaatstom de druk in verschillende delen van de cylinder 20 te bewaken.

Werking

De werking en verdere details van de onderhavige constructie worden uiteen gezet in verband met figuur 3, 25 waarin de cylinder 20 in doorsnede is afgebeeld en andere elementen van het hydraulische circuit in schematische vorm zijn aangegeven. Figuur 3A is een gedeeltelijke weergave van figuur 3, waarin de klep 10 is afgebeeld in zijn andere stand ten opzichte van de in figuur 3 afgeheelde stand. In werking 30 wordt de klep 10 ingesteld in een eerste stand door het regel-middel 54. In het onderhavige voorbeeld wordt de kiepstand gekozen waarin de inlaat 2 is gekoppeld met de leiding 12 om een toevoer naar de poort 16 van de kamer 21 te verkrijgen en de uitlaat 3 wordt gekoppeld met de poort 17 van de kamer 22 via 35 de leiding 13. Geregeld primair fluïdum, zoals polymeeroplos-sing mefcÏÏi-?f.n2l>cr^Pa wordt opgenomen in de kamer 21 en drukt het zuigersamenstel 24 naar de eindkap 18. Secundair regel-fluldum wordt uit de kamer 21 gedrukt door de poort 31 door £> ~ f' ·' -» ΊΤ O ^ v .· ** w - 12 - het secundaire fluïdumcircuit 33, In dit geval is het secundaire fluïdum aangesloten in de passagerichting van de terugslagklep 39 naar de snelheidregelklep 41. De snelheidregelklep 41 is ingesteld om de gewenste stromingssnelheid van de secun-5 daire vloeistof uit de kamer 21 te verkrijgen, die op zijn beurt de verplaatsingssnelheid van de zuiger 25 en de toevoer-snelheid van primaire vloeistof in de kamer 21 regelt. Het secundaire fluïdum passeert dan door de warmtewisselaar 43 naar het reservoir 45 en wordt gericht door de terugslagklep 10 38 door de poort 32 in de kamer 22 aan de tegenover gestelde zijde van de zuiger 26 ten opzichte van het primaire fluïdum.

De beweging van de zuiger 25 verschaft een gesynchroniseerde beweging van de zuiger i6, omdat de twee zuigers zijn verbonden door de stang 28. Het primaire fluïdum 15 wordt dus uitgedreven uit de kamer 22 door de zuiger 26 uit de poort 17 door de leiding 13 naar de uitlaat 3. De stromingssnelheid wordt geregeld door de verplaatsingssnelheid van de zuiger 25. Na een vooraf bepaalde verplaatsing voelt de voeler 51 het eind van de slag van de zuiger 25 en levert een uit-20 gangssignaal naar het regelmiddel 54. De klep 10 wordt derhalve geschakeld door het klepbedieningsorgaan 11 naar de stand die is afgeheeld in figuur 3A. Onder druk staand primair fluïdum wordt dan gericht uit de inlaat 2 naar de leiding 13 door de poort 17 in de kamer 22 om de zuiger 26 over zijn volle 25 bewegingslengte voort te drijven, die dan wordt gedetecteerd door de voeler 52. Secundair fluïdum wordt weer geperst uit de kamer 22 door de terugslagklep 40 naar de stroomregelklep 41 naar het fluïdumcircuit 33 door de warmtewisselaar 43 en het reservoir 45 door de terugslagklep 37. Het secundaire fluïdum 30 wordt in de poort 31 en kamer 21 gedreven.

De verbinding van de zuigers 25 en 26 door de verbindingsstang 28 verzekert dat de zuigers een constant ver-plaatsingsvolume tussen zich in houden. De synchronisatie van de invoer- en uitvoercycli van het primaire fluïdum is ver-35 zekerd. Derhalve kan een soepele, althans nagenoeg continue stroming worden verkregen aan de uitlaat 3. De tegenwoordig bij voorkeur toegepaste uitvoering is bijzonder gunstig omdat de verbindingsstang 28 op trek wordt gehouden. Dit maakt de 5” P Λ Λ t. *? O V '<j : ' $ - 13 - belasting die daardoor kan worden gedragen maximaal. Een overeenkomstige verbindingsstang 28 die op druk is geplaatst zou een grotere neiging hebben om te buigen wanneer deze zou zijn gemaakt met dezelfde afmetingen en dezelfde belasting onderging; 5 De ingangsdruk van het geregelde fluïdum in de inlaat 2 minus de tegendruk die wordt uitgeoefend door de klep 41 plus de druk aan de uitlaat 3 is gelijk aan de trekspanning op de stang 28. De plaatsing van de kamers 21 en 22 eind-aan-eind is gunstig omdat deze zich leent voor een doelmatige constructie uit een 10 eenheidscylinderdeel 20.

Figuur 4 toont een verdere uitvoering 1 *, waarin het secundaire fluïdumcircuit is aangesloten tussen poorten bij een centraal deel van de cylinder 20 en het primaire fluïdumcircuit is aangesloten op de uiteinden van de cylinder 15 20.

In de uitvoering van figuur 4 is de vierwegklep IQ verbonden met een leiding 12', die toevoert aan een poort 31* aan een uiteinde van de cylinder 20 en een leiding 13* is verbonden met een poort 32* aan een tegenover gesteld uit-20 einde van de cylinder 20. Het secundaire fluïdumcircuit 33 is aangesloten door leidingen 34' en 35' op poorten 16* en 17* aan tegenover gestelde zijden van de centrale wand 23. De werking geschiedt zoals bij de uitvoering van figuur 3. De poorten 16* en 17' worden echter beschouwd als "tweede" poor-25 ten en de poorten 31' en 32* worden beschouwd als eerste poorten (in tegenstelling met de beschrijving van figuren 1 en 2 hierboven). In deze uitvoering duwt het primaire fluïdum tegen de beide zuigers 25 en 26 en tegen de verbindingsstang 28 in plaats van te duwen tegen een zuiger en de andere te "trekken". 30 Figuur 5 is een verder hydraulisch schema waarin overeenkomstige verwijzingscijfers weer worden gebruikt om overeenkomstige onderdelen aan te duiden, waarbij een eerste, tweede en derde cylinder 20a, 20b en 20c zijn aangebracht.

Deze cylinders hebben respectievelijke eindkappen 18a, 18b en 35 18c aan een eind ervan, dat aan de linkerzijde ligt in figuur 5 en eindkappen 19a, 19b en 19c aan het tegenover gestelde eind ervan dat aan de rechterzijde ligt in figuur 5. Verbin-dingsstangen 28a, 28b en 28c strekken zich uit door de eind- λ **- .? *7 - 14 - kappen 18a/ 18b en 18c en eindigen aan de einden 68a, resp.

68b en 68c, en door eindkappen 19a, 19b en 19c en eindigen aan de einden 69a, resp. 69b en 69c. Synchroniseermiddelen zijn aangebracht om te verzekeren dat de verbindingsstangen 5 28a, 28b en 28c gelijk werken. De synchroniseermiddelen kunnen bestaan uit een eerste verbindingsplaat 71 die de uiteinden 68a, 68b en 68c verbindt en een tweede verbindingsplaat 72 die de uiteinden 69a, 69b en 69c van de verbindingsstangen 28a, resp. 28b en 28c verbindt. Weer geschiedt de werking zoals in· 10 de uitvoering van figuur 3. De constructie van figuur 5 laat een modulaire constructie toe, waarin een groter of kleiner aantal dan drie cylinders kan worden toegepast. Het aantal cylinders dat wordt toegepast zal het totaal van de beschikbare pompopbrengst vergroten. Daar de ruimte aan de putkop 15 beperkt kan zijn of op een boorplatform, waar de ruimte zeker beperkt is, kan door vermenigvuldiging van het aantal toegepaste cylinders 20 de totale lengte van de eenheid 1 worden gereduceerd.

Opgemerkt wordt dat een compromis moet worden 20 gemaakt bij het kiezen van de lengte van de cylinder 20. Hoe langer de cylinder is, des te langer de eenheid zal meegaan en hoe soepeler zijn pompkarakteristieken en hoe groter de capaciteit per slag. Anderzijds zijn langere cylinders duurder en vereisen ze meer ruimte. Als zeer korte cylinders worden ver-25 schaft, moet een overeenkomstig groter aantal slagen worden gemaakt voor dezelfde opbrengst.

Daar bij de onderhavige uitvinding de tegenovergestelde zuigers 25 en 26 door de verbindingsstang 28 dezelfde beweging maken, wordt een positieve gesynchroniseerde ver-30 plaatsingsafmeting verkregen. Het aantal slagen kan worden geteld door de voelmiddelen 51 en 52 en dit aantal heeft een eenduidige nauwkeurige overeenkomst met de hoeveelheid verpompte primaire vloeistof. In het geval van lekkage of andere toestand die anders nadelig de synchronisatie van de twee zui-35 gers zou kunnen beïnvloeden, wordt de synchronisatie nog steeds gehandhaafd door de verbinding van de zuigers. Hierdoor wordt zekerheid bij het schakelen van de inlaat/uitlaatvierwegklep 10 verkregen en de soepelheid bij de stroming van het uitgangs-fluïdium uit de uitlaat 3 maximaal gemaakt.

C' . J o - 15 -

In de uitvoering van figuur 5 is een alternatieve vorm van synchronisatie verschaft. Voelers 5la en 52a zijn aangebracht in de cylinder 20a. Voelers 51b en 52b en voelers 5lc en 52c zijn aangebracht in de cylinders 20b resp. 20c en 5 gekoppeld met het regelmiddel 54. De voelers 51a, 5lb en 51c of de voelers 52a, 52b en 52c moeten alle een uitgangssignaal leveren dat een aanwijzing vormt voor de voltooiing van een slag van de zuigersamenstellen 24a, 24b en 24c om de bediening van het klepbedieningsorgaan 11 in te leiden. In deze vorm van 10 de uitvinding zijn de platen 71 en 72 als verlengstukken van de staven 28a, 28b en 28c niet vereist.

De stromingscapaciteit kan worden vergroot zoals nodig is door meerdere stroomregelsystemen 1 of eenheden parallel te schakelen, zoals is afgeheeld in figuur 6, dat een 15 schematische voorstelling is van meerdere systemen die elk zijn uitgevoerd volgens figuur 1. In de opstelling van deze uitvoering kan het aantal eenheden 1 dat in dienst is genomen worden gevarieerd zoals vereist door de putkopvraag. Alle eenheden 1 worden parallel geschakeld tussen een bron A en een 20 putkop B. De term putkop hier betekent elke verbruikersplaats waarmede het geregelde fluïdum kan worden verbonden en zou elders dan op een olieveld kunnen zijn. In figuur 6 zijn eenheden 1 afgeheeld, maar systemen 1' zouden kunnen worden verschaft. In deze uitvoering is synchronisatie van een eenheid 1 25 ten opzichte van een andere niet vereist. Deze uitvoering verschaft het voordeel van de mogelijkheid om de capaciteit te vergroten door de toepassing van meerdere standaardeenheden.

De uitvinding is niet beperkt tot de beschreven uitvoeringsvormen die in het kader van de uitvinding gewijzigd 30 kunnen worden.

35 ^ ^ -*«·> *-? ii

Claims (17)

1. Stroomsnelheidregelinrichting voor althans nagenoeg afschuifvrije snelheidsregeling van een toevoer van onder betrekkelijk hoge druk staande ingaande geregelde vloei- 5 stof en de afvoer door positieve verplaatsing van een uitgaand tweede deel van geregelde vloeistof bij een druk die lager is dan de druk van de ingaande geregelde vloeistof, waarin een richtmiddel de onder betrekkelijk hoge druk staande geregelde vloeistof richt in een eerste verplaatsingskamer en in aanra-10 king met een beweegbare eerste barrière daarin, om via deze eerste barrière een betrekkelijk hoge druk uit te oefenen op een deel van althans nagenoeg opgesloten regelvloeistof aan de tegenover gestelde zijde van de e'erste beweegbare barrière, en een regelraiddel voor het regelen van de stroming van dit 15 deel van onder betrekkelijk hoge druk staande regelvloeistof uit de eerste verplaatsingskamer, om daardoor de verplaatsings-snelheid van de eerste beweegbare barrière te regelen en de afvoersnelheid van dit tweede deel van deze geregelde vloeistof uit een tweede verplaatsingskamer door een beweegbare 20 tweede barrière daarin te regelen, met het kenmerk, dat middelen zijn aangebracht die de eerste en tweede barrière dwingen om gelijktijdig te bewegen en voor het overbrengen van de kracht van de eerste beweegbare barrière om te veroorzaken dat de tweede beweegbare barrière 25 het tweede deel van de geregelde vloeistof verplaatst met de stromingssnelheid die wordt bepaald door de verplaatsingssnel-heid van de eerste barrière.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste en tweede verplaatsings-30 kamers cylinders zijn en de beweegbare barrières zijn gevormd door zuigers in elke cylinder en het middel dat dwingt een stang is die de eerste en tweede zuiger verbindt.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met h. et kenmerk, dat de eerste en tweede cylinders 35 zijn gevormd in een cylindrisch. huis met een centraal gelegen wand daarin, die de eerste en tweede cylinder vormt, waarbij de zuigerstang op afgedichte wijze passeert door deze wand.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met ^ \ ·.> 7 *9 Λ .: JO - 17 - w het kenmerk, dat de cylinders elk zijn voorzien van een geregelde fluïduminlaatpoort die ten opzichte van elke zuiger zo ligt dat de stang is geplaatst op trek onder invloed van het toevoeren van de geregelde vloeistof in een van de 5 cylinders.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat voelers zijn aangebracht om een uitgangssignaal te leveren dat een aanwijzing vormt voor een vooraf bepaalde mate van verplaatsing van een barrière in een 10 richting, waarbij middelen zijn aangebracht die dit uitgangssignaal koppelen om de omschakeling van de richtmiddelen te bewerkstelligen die het fluïdum onder invloed daarvan richten naar de tweede verplaatsingskamer,

6. Werkwijze voor het met positieve verplaatsing 15 regelen van de snelheid van toevoer van onder betrekkelijk hoge druk staande geregelde vloeistof, waarbij een aanzienlijke reductie in de druk van de geregelde vloeistof wordt verschaft, waarin de onder betrekkelijk hoge druk staande inkomende geregelde vloeistof wordt gericht in een eerste kamer in 20 aanraking met een eerste beweegbare barrière om een betrekkelijk hoge druk via de eerste barrière uit te oefenen op een althans nagenoeg opgesloten gedeelte van regelvloeistof aan de tegenover gestelde zijde van de eerste barrière en de ver-plaatsingssnelheid van deze eerste barrière wordt geregeld 25 onder invloed van de druk van de inkomende geregelde vloeistof door het regelen van de stroom van de onder een betrekkelijk hoge druk staande regelvloeistof in een onder een gereduceerde druk staande secundaire kamer, die een deel van de regelvloeistof bij een gereduceerde druk bevat en waarbij een hoeveel-30 heid van de geregelde vloeistof bij een betrekkelijk lage druk wordt afgevoerd uit een tweede kamer, waarin zich een beweegbare tweede barrière bevindt, met het kenmerk, dat de eerste en tweede barrière worden gedwongen om gelijktijdig heen en weer te bewegen, waarbij de kracht van de 35 eerste beweegbare barrière op de tweede beweegbare barrière wordt overgebracht om te veroorzaken dat de tweede beweegbare barrière een deel van de geregelde vloeistof verplaatst uit de tweede kamer. λ TT ^ *· · -T 8-j , . o \ - 18 -

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de eerste en tweede barrière zijn aangebracht in coaxiaal aangebrachte eerste en tweede cylinders, waarbij de eerste en tweede barrière worden gedwongen 5 om gelijktijdig te bewegen, zodat de eerste en tweede zuiger zijn verbonden door een starre verbindingsstang, waarbij de onder betrekkelijk hoge druk staande geregelde vloeistof wordt gericht in aanraking met een van de barrières om een kracht op de verbindingsstang uit te oefenen die deze stang onder trek-10 spanning houdt.

8. Stroomsnelheidregelinrichting voor het opnemen van een geregelde vloeistof bij een eerste druk en aflevering van de geregelde vloeistof bij een ten opzichte van de eerste druk gereduceerde druk, met het kenmerk, dat 15 een eerste en tweede zuiger in een eerste, resp. tweede, cylinder zijn aangebracht, waarbij middelen zijn aangebracht om de eerste en tweede zuiger star met elkaar te verbinden en heen en weer beweegbaar te monteren, waarbij een eerste poort in elke cylinder is aangebracht voor het overbrengen van de 20 geregelde vloeistof en een tweede poort in elke cylinder is aangebracht voor het overbrengen van een regelvloeistof, waarbij de zuiger in elke cylinder een afdichting vormt, die de daarbij behorende primaire en secundaire poorten scheidt, waarbij een inlaat- en uitlaatmiddel zijn verbonden met de 25 primaire poorten van de eerste en tweede cylinder en zijn voorzien van middelen voor het invoeren van een geregeld fluïdum in een van de primaire poorten en fluïdum uit de andere van de primaire poorten af te voeren naar een uitlaatmiddel, waarbij een secundair fluïdiumcircuit is aangebracht tussen de 30 secundaire poorten van de eerste en tweede cylinder en het secundaire fluïdum bevat, alsmede een drukreductiemiddel dat op het fluïdum inwerkt en waarbij middelen zijn aangebracht om naar keuze het in- en uitlaatmiddel in overeenstemming met een vooraf bepaalde beweging van de zuigers te schakelen.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de eerste en tweede cylinder zijn ' gevormd door een enkel cylindrisch lichaam, waarin een wand is aangebracht die de eerste en tweede cylinder vormt, waarbij 8V Λ Γ· 1 ~τ ο ?;ό * - 19 - het starre verbindingsmiddel zich op afgedichte wijze uitstrekt door een opening in deze wand»

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de middelen voor het schakelen 5 een voeler omvatten die is geplaatst om de beweging van de zuigers naar een vooraf bepaalde verplaatsing in een richting te voelen, waarbij de voeler een uitgangssignaal verschaft dat een aanwijzing daarvan geeft en waarbij een bedieningsmiddel onder invloed van het uitgangssignaal van de voeler het in-10 laat- en uitlaatmiddel omschakelt.

11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat afmeetmiddelen zijn aangebracht die zijn voorzien van een middel om de telling van de signalen van de voeler op te slaan.

12. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de primaire poorten van de eerste en tweede cylinder elk liggen tussen de eerste en tweede zuiger en de wand en de secundaire poorten van de eerste en tweede cylinder liggen tussen de eerste en tweede zuiger en de van 20 de wand afgelegen einden van het cylindrische lichaam.

13. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de secundaire poorten van de eerste en tweede cylinder elk liggen tussen de eerste en tweede zuiger en de wand en de primaire poorten van de eerste en 25 tweede cylinder liggen tussen de eerste en tweede zuiger en de van de wand afliggende einden van het cylindrische lichaam.

14. Inrichting volgens conclusie 12 of 13, met het kenmerk, dat meerdere cylindrische lichamen zijn aangebracht, elk met eerste en tweede zuigers en 30 cylinders en elke cylinder met primaire en secundaire poorten, waarbij alle primaire poorten zijn verbonden met het inlaat-en uitlaatmiddel voor het opnemen van geregeld fluïdum in een van de eerste of tweede cylinders en het uitdrijven van geregeld fluïdum uit de andere cylinder, waarbij alle secundaire 35 poorten zijn verbonden met het secundaire fluïdumcircuit voor het uitdrijven van regelfluïdum uit één van de eerste of tweede cylinders en het opnemen van regelfluïdum in de andere cylinder en middelen zijn aangebracht om elke eerste en tweede C" ~ V Ij \f ~ v '·*> V - 20 - zuiger in elk cylindrisch lichaam met elkaar te verbinden en synchronisatiemiddelen zijn aangebracht, waarmee deze verbindingsmiddelen zijn verbonden om gelijk te bewegen.

15. Inrichting volgens conclusie 14, met 5het kenmerk, dat elk van de starre verbindingsmiddelen is voorzien van een deel dat zich op afgedichte wijze uitstrekt door een eind van het cylindrische lichaam en eindigt aan een uiteinde buiten het ene eind van elk cylin— drisch lichaam, waarbij het synchronisatiemiddel bestaat uit 10 een plaat die de. uiteinden buiten het eind van het cylindrische lichaam met elkaar verbindt.

16. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat meerdere, van deze cylindrische lichamen zijn aangebracht elk met eerste en tweede zuigers en 15 cylinders, waarbij elke cylinder primaire en secundaire poorten heeft, waarbij alle primaire poorten zijn verbonden met het inlaat- en uitlaatmiddel om het geregelde fluïdum op te nemen in een van de eerste of tweede cylinders en het geregelde fluïdum uit te drijven uit de andere cylinders en waarbij 20 alle secundaire poorten zijn verbonden met het secundaire fluïdumcircuit om het regelfluïdum uit te drijven in de andere cylinder, waarbij het synchronlseermiddel een voeler omvat die is aangebracht bij elke zuiger, waarbij onder invloed van een door de voelers verschafte aanwijzing van de voltooiing van de 25 beweging in een eerste richting van de zuigers in elke cylinder het inlaat- en uitlaatmiddel wordt omgeschakeld.

17. Inrichting volgens conclusie 8, 12 of 13, met het kenmerk, dat meerdere van deze stroom-snelheidregelinrichtingen parallel zijn geschakeld tussen een 30 bron en een putkop. 35 e ^ ^ λ Λ η ο Ο ς -j -τ