NL8802263A - Centreerinrichting voor een zuigerstang. - Google Patents

Description

f N.0. 35377

Centreerinrichting voor een zuigerstang.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op de olieproduktie en in het bijzonder op een geleidingscentreerinrichting voor een zuiger-stang om slijtage van produktiepijp en zuigerstang te voorkomen door het beperken van wrijvingskrachten daartussen.

5 Olie wordt aan onderaardse formaties onttrokken door een buisvormige produktiepijp gevormd uit een strengbuizenstelsel dat zich naar het oppervlak uitstrekt. De olie wordt naar boven gebracht door de pijp door de werking van een zich beneden in het gat bevindende pomp bediend door een zuigerstangstreng, die bij het oppervlak heen en weer bewogen 10 wordt door een pompvijzel. Een zuigerstangstreng bestaat uit een veelheid van afzonderlijke zuigerstangen einde aan einde met elkaar verbonden. Elke zuigerstang omvat een hoofdsteel met een diameter typisch in het bereik tussen 3/4" tot 1 1/2" en een lengte van ongeveer 30 voet.

Onlangs zijn gerichte en afgebogen putten bij veel olievelden zeer 15 populair geworden. Het gebruik van zuigerstangstrengen in gerichte of afgebogen putboringen heeft problemen gegeven. De stangstreng normaliter gevormd uit staal neigt langs de lage zijde van de produktiepijp te gaan liggen en met het in de tijd heen en weer bewegen neigt de buis-streng de wand van de pijp weg te slijten. Verdere problemen ontstaan 20 door stoominspuittechnieken gebruikt om de produktie van zware of extra zware ruwe oliesoorten te verbeteren.

Pogingen zijn gedaan om het probleem van wrijving op te lossen behorende bij gereedschappen of buisvormige constructies gebruikt in pro-duktiepijpen door het daarin opnemen van een centreerinrichting, die 25 dient voor het op afstand houden van het gereedschap of buisvormige constructie vanaf het produktiepijpbuizenstelsel en zo slijtage van de wand van het buizenstelsel te beperken. Deze centreer!nrichtingen hebben verschillende vormen zoals een reeks uitsteeksels aan de buitenomtrek van een koppel orgaan en rollen of lagers aangebracht binnen de 30 constructie van de zuigerstang. In US-A-2.722.462 ten name van

Tschirley wordt een dergelijke inrichting getoond omvattende een elas-tomere kraag met een reeks bulten of uitsteeksels bevestigd aan een boorpijp. De bulten op de kraag zijn bedoeld om een gewenste scheiding te handhaven tussen de pijp en het omgevende omhulsel. In 35 US-A-3.938.853 van Jurgens c.s. wordt een overeenkomstige stabiliserende inrichting getoond bevestigd aan een boorkraag. De inrichting heeft een inwendige huls en een uitwendige huls met een reeks zich in langs-richting uitstrekkende spiraal vormige ribben. Het belangrijkste nadeel Θ&02Ζ63 τ 2 van deze inrichting wordt geacht te zijn de neiging daarvan te slijten als resultaat van wrijvende aanraking tussen de vaste centreerelementen en de produktiepijp.

In US-A-2.466.239 ten name van Holcombe, US-A-2.601.748 ten name 5 van Weir en US-A-4.577.327 ten name van Kinley c.s. worden geleidingen getoond met gebruik van rollen of lagers. In US-A-2.466.239 is een reeks wielen of rollen aangebracht op een stang met een vleugel en hou-derplaatinrichting. In US-A-2.601.748 worden de lagerkogels, gebruikt om de zuigerstang te geleiden, aangebracht in een reeks zich in langs-10 richting uitstrekkende groeven met tussenliggende loopbanen langs de omtrek van de stang. In US-A-4.577.327 omvat de centreerinrichting een veelheid van veerbelaste centreerarmen met een reeks rollen in een hartsegment.

Meer onlangs is een centreerinrichting ontwikkeld omvattende een 15 koppel inrichting met een cilindrisch lichaam en een veelheid van lensvormige wielen aangebracht binnen sleuven in het lichaam. Om aantasting van de wand van het buizenstelsel te beperken, zijn de wielorganen gevormd uit een hard niet slijtend materiaal zoals hard nylon. Uit US-A-4.621.690 ten name van Klyne is een dergelijke inrichting bekend. 20 Veel van deze inrichtingen gaven, indien beproefd in putten met een temperatuur boven 500°F geen aanzienlijk lange werkzame levensduur. Vaak zijn de niet-metallische onderdelen van de inrichtingen de zwakke schakels omdat deze niet de kritische omstandigheden in de olieputten kunnen weerstaan. In de van wielen voorziene inrichtingen is falen vaak 25 het resultaat van het feit dat te weinig wielen in aanraking zijn met het buizenstelsel van de produktiepijp.

Dienovereenkomstig is het een doeleinde van de onderhavige uitvinding in een inrichting te voorzien voor het centreren van een zuiger-stangstreng binnen een produktiepijp voor het beperken van wrijvings-30 krachten daartussen.

Het is een verder doeleinde van de onderhavige uitvinding een inrichting zoals hierboven te verwezenlijken die typische bedrijfsomstandigheden in een olieput kan weerstaan.

Deze en andere doeleinden en voordelen zullen duidelijker worden 35 uit de onderstaande beschrijving en de tekeningen.

De inrichting voor het centreren van een zuigerstangstreng binnen een produktiepijp en voor het beperken van wrijving daartussen volgens de onderhavige uitvinding omvat een langwerpig, in hoofdzaak cilindrisch lijforgaan met een veelheid van sleuven daarin en een draaibaar 40 orgaan aangebracht binnen elke sleuf. Deze inrichting vormt een verbe- ‘0802263 $ 3 tering ten opzichte van eerdere inrichtingen doordat elk draaibaar orgaan vervaardigd is uit een metaal of metaal!egering met een hardheid die ongeveer 50 tot 150 Brinnel-hardheid, bij voorkeur ongeveer 50 Brinnel-hardheid, minder is dan de hardheid van het hardere materiaal 5 van het buizenstelsel van de produktiepijp waarbij de onderlinge hardheid in de tijd gehandhaafd wordt bij bedrijfstemperaturen in de put beneden in de put ontmoet, dat wil zeggen bij temperaturen van 300°F en hoger. Passende metaalmaterialen voor de draaibare organen omvatten maar zijn niet beperkt tot koperlegeringen en austenitisch of ferri-10 tisch roestvast staal.

Een verder kenmerk van de onderhavige uitvinding is het aanbrengen van de sleuven binnen de lijforganen teneinde een spiraalvormige reeks draaibare organen te vormen. Bij een voorkeursuitvoering zijn de draaibare organen aangebracht ongeveer 30® rechtsom ten opzichte van de aan-15 grenzende draaibare organen. Gebleken is dat door het voorzien in een dergelijke reeks tenminste drie van de draaibare organen tegelijkertijd in aanraking met het buizenstelsel van de produktiepijp geplaatst kunnen worden.

Het lijforgaan is bij voorkeur vervaardigd uit afschrikt en warm-20 tebehandeld staal en is voorzien van van schroefdraad voorziene houders bij elk einde voor verbinding met een veelheid van zuigerstangen. De plaats en het aantal centreerinrichtingen voor zuigerstangen gebruikt bij een zuigerstangstreng is afhankelijk van de mate van afbuiging en diepte van de put.

25 De uitvinding zal hieronder nader verduidelijkt worden aan de hand van een in de tekening afgebeeld uitvoeringsvoorbeeld, waarin:

Fig. 1 een aanzicht in gedeeltelijke dwarsdoorsnede is van de cen-treerinrichting volgens de onderhavige uitvinding;

Fig. 2 een aanzicht in doorsnede is van de inrichting volgens fig.

30 1;

Fig. 3 een aanzicht in doorsnede is van een deel van de inrichting uit fig. 1 de bevestiging van een draaibaar orgaan met een sleuf tonend;

Fig. 4 een aanzicht in dwarsdoorsnede is van een draaibaar orgaan 35 gebruikt bij de inrichting volgens fig. 1.

Uit de tekeningen blijkt dat de centreerinrichting 10 voor een streng zuigerstangen gevormd wordt door een langwerpig in hoofdzaak cilindrisch lijforgaan 12. Het orgaan 12 kan elke gewenste lengte en diameter hebben en kan gevormd zijn uit elk passend materiaal zoals afge-40 schrikt en warmtebehandeld materiaal. Het orgaan 12 kan bijvoorbeeld .8802263 4 vervaardigd zijn in de afmetingen 3/4", 7/8", 1", 1 1/8", 1 1/4" en 1 1/2" om te passen bij commerciële zuigerstangen.

Het lijforgaan 12 kan eveneens een of meer platte oppervlakken of delen 28 hebben om het met een sleutel aangrijpen van de centreen n-5 richting mogelijk te maken. Bovendien kunnen inwendig van schroefdraad voorziene zich in langsrichting uitstrekkende houders 30 aanwezig zijn bij elk einde om de inrichting 10 te kunnen verbinden met een of meer zuigerstangen 32 met parende van schroefdraad voorziene peneinden.

Een veelheid van sleuven 14 is door bewerking aangebracht binnen 10 het lijforgaan 12 voor het opnemen van een veelheid van draaibare organen 16, zoals wielen of rollen, die dienen voor het centreren van de zuigerstangstreng binnen het produktiebuizenstelsel en voor het verminderen van de wrijvingskrachten daartussen. Elke sleuf 14 strekt zich bij voorkeur dwars uit door het orgaan 12 en is met de langsafmeting in 15 hoofdzaak evenwijdig aan de langshartlijn van het orgaan 12 georiënteerd. Hoewel elke sleuf elke gewenste breedte kan hebben, wordt er de voorkeur aan gegeven dat deze net enigszins breder is dan de dikte t van een in het midden liggend deel 24 van het draaibare orgaan 16 teneinde in hoofdzaak draaiing van het orgaan 16 te belemmeren naar een 20 vlak in hoofdzaak parallel aan de langshartlijn van het orgaan 12.

De sleuven 14 zijn om het lijforgaan 12 aangebracht en bij voorkeur aangebracht met een hoek van ongeveer 30“ ten opzichte van elkaar. Deze zijn bovendien zo aangebracht dat deze een spiraal vormige reeks vormen. Gebleken is dat door het voorzien in een dergelijke reeks het 25 totale oppervlak van het draaibare orgaan in aanraking met het produktiebui zenstelsel verbeterd wordt. Bovendien nemen de krachten die werken per draaibaar orgaan wezenlijk af, waardoor de bedrijfslevensduur van zowel de inrichting 10 als het produktiebuizenstelsel toeneemt. Bovendien wordt de waarschijnlijkheid van falen van het draaibare orgaan 30 beperkt in vergelijking met andere inrichtingen aangezien de krachten normaliter in hoofdzaak loodrecht op het draaibare orgaan werken.

Een draaibaar orgaan 16 zoals een wiel is draaibaar aangebracht in elke sleuf 14 om een hartlijn begrensd door een pen 18 met de einden daarvan geplaatst in boringen 20. Elk in de stand der techniek bekend 35 passend middel kan gebruikt worden om elke pen binnen de boringen 20 te vergrendelen. Bij een voorkeursuitvoering is de pen 18 in hoofdzaak dtoars georiënteerd ten opzichte van zowel de langshartlijn van het lijforgaan als de langsafmeting van de sleuf. Elke pen is bij voorkeur gevormd uit afgeschrikt en warmtebehandeld staal. Het orgaan 16 is 40 draaibaar aangebracht om de pen 18 via een tussenliggend lager 22, Het i8802263 5 gebruik van een tussenliggend lager 22 bleek de bedrijfslevensduur van ' het draaibare orgaan te verbeteren. Elk passend lager zoals een gietijzeren glijlager kan voor lager 22 gebruikt worden.

Thans verwijzend naar fig. 4 blijkt dat het draaibare orgaan 16 5 een in het midden liggend deel 24 heeft met een dikte t die voldoende groot is om het orgaan 16 te laten werken als een druklager voor het beperken van wrijvingskrachten tussen het cilindrische lijforgaan 12 en deze zelf. Het orgaan 16 omvat bovendien een deel 25 aan elke zijde van het in het midden liggende deel met een dikte T en een einddeel 26, dat 10 bij voorkeur in dwarsdoorsnede een halfcirkelvormige gedaante heeft en een straal in hoofdzaak gelijk aan de helft van de dikte T. Gebleken is dat door het voorzien in dergelijke halfcirkelvormige einddelen het raakoppervlak per draaibaar orgaan maximaal gemaakt wordt. Vanzelfsprekend kan het orgaan 16 elke gewenste diameter hebben.

15 In overeenstemming met de onderhavige uitvinding wordt zowel de bedrijfslevensduur van de inrichting 10 als van het pijpbuizenstelsel 34 verbeterd door het vormen van elk draaibaar orgaan 16 uit een metaal of een metaal!egering met een hardheid die bij temperaturen boven 300°F tussen tenminste ongeveer 50 en ongeveer 150 Brinnel-hardheid (HB), bij 20 voorkeur ongeveer 50 HB, minder is dan de hardheid van het hardere metaal dat het produktiebuizenstelsel vormt. Gebleken is dat door het gebruik van een dergelijk hardheidsverschil schade aan het produktiebuizenstelsel voorkomen kan worden.

Het metaal of de metaallegering waaruit elk orgaan 16 gevormd is 25 moet de bovengenoemde onderlinge hardheidseigenschappen met betrekking tot het produktiebuizenstelsel in hoofdzaak gelijkblijvend in de tijd bij de bedrijfstemperatuur ontmoet beneden in de put, in het algemeen 300°F of hoger kunnen handhaven. Het is eveneens wenselijk dat het materiaal, dat elk orgaan 16 vormt, in hoofdzaak met dezelfde snelheid 30 veroudert als het materiaal dat het produktiebuizenstelsel 34 vormt.

Het onderhavige materiaal gekozen voor de organen 16 wordt natuurlijk eveneens gedeeltelijk bepaald door het corrosieve karakter en de temperatuur van het fluïdum voortgebracht uit de olieput. Passende metallische organen voor de draaibare organen omvatten, maar zijn niet beperkt 35 tot, koper!egeringen met een hardheid in het bereik van ongeveer 50 HB tot ongeveer 200 HB en austenitisch of ferritisch roestvast staal zoals AISI 316. Het produktiebuizenstelsel 34 kan gevormd worden uit API J55.

Naast het verbeteren van de bedrijfslevensduur is gebleken dat het bovengenoemde hardheidsverschil slijtage door wrijving van het buizen-40 stelsel vermindert door het draaibare orgaan.

<6802263 6

Hoewel het orgaan 12 elk gewenst aantal sleuven kan hebben en de inrichting 10 elk aantal draaibare organen kan hebben, wordt er de voorkeur aan gegeven dat zes sleuven en zes draaibare organen aanwezig zijn. Gebleken is dat indien zes sleuven en draaibare organen gebruikt 5 worden, tenminste drie van de draaibare organen altijd in aanraking met het produktiebuizenstelsel zijn.

Het is duidelijk dat in overeenstemming met deze uitvinding in een centreen nrichting voor zuigerstangen voorzien is, die volledig aan de doeleinden die hierboven uiteengezet zijn voldoet en dienovereenkomsti-10 ge voordelen heeft. Hoewel de uitvinding in combinatie met bepaalde uitvoeringen daarvan beschreven is, is het vanzelfsprekend dat veel alternatieven, wijzigingen en variaties duidelijk zullen zijn voor degenen bekwaam in de stand der techniek in het licht van de bovenstaande beschrijving en conclusies. Dienovereenkomstig wordt beoogd dat de on-15 derhavige uitvinding al dergelijke alternatieven, wijzigingen en variaties omvat.

- 8802263

Claims (11)

1. 2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het pro-duktiepijpmateriaal harder is dan dat materiaal dat elk draaibaar or- 15 gaan vormt en dat dat hardheidsverschil tussen die materialen tussen ongeveer 50 Brinnel-hardheid en ongeveer 150 Brinnel-hardheid ligt.
2. 3. Inrichting volgens conclusie 1, roet het kenmerk, dat die draaibare organen gevormd zijn uit een koperlegering.
3. 4. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het 20 kenmerk, dat die draaibare organen gevormd zijn uit tenminste hetzij austenitisch hetzij ferritisch roestvast staal.
4. 5. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat van elke sleuf de hoofdafmeting langs een eerste hartlijn ligt evenwijdig aan die langshartlijn en elk draaibaar orgaan draait 25 binnen die sleuf om een tweede hartlijn in hoofdzaak dwars ten opzichte van die eerste hartlijn.
5. 6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat deze een pen binnen elke sleuf omvat, de draaiingshartlijn van het betreffende draaibare orgaan begrenzend alsmede een lager tussen die pen en dat 30 draaibare orgaan.
6. 7. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de sleuven zo ten opzichte van elkaar georiënteerd zijn dat een spiraal vormige reeks gevormd wordt voor het maximaal maken van het totale raakoppervlak tussen de draaibare organen en de pijp en voor 35 het verminderen van de krachten die werken op elk draaibaar orgaan.
7. 8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat aangrenzende sleuven aangebracht zijn met een hoek van ongeveer 30° ten opzichte van elkaar.
8. 9. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het 40 kenmerk, dat elk draaibaar orgaan een eerste deel heeft met eert gewens- < 8802163 f * te dikte en einddelen met elk een straal in hoofdzaak gelijk aan de helft van die gewenste dikte teneinde het raakoppervlak maximaal te maken.
9. 10. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het 5 kenmerk, dat het lijforgaan inwendig van schroefdraad voorziene zich in langsrichting uitstrekkende boringen heeft bij elk einde voor het verbinden van die inrichting met een veelheid van zuigerstangen.
10. 11. Inrichting voor het centreren van tenminste een zuigerstang binnen een produktiepijp en voor het beperken van wrijvingskrachten 10 tussen die pijp en die tenminste ene zuigerstang, welke omvat een langwerpig in hoofdzaak cilindrisch lijforgaan met een langshartlijn, een veelheid van sleuven binnen dat orgaan aangebracht met spiraal vormige reeks met aangrenzende sleuven georiënteerd met een hoek van ongeveer 30° ten opzichte van elkaar, en een draaibaar orgaan aangebracht binnen 15 elke sleuf voor het raken van die pijp, waarbij die spiraal vormige reeks sleuven verzekert dat tenminste een veelheid van die draaibare organen in aanraking met die pijp is.
11. 12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat tenminste drie draaibare organen in aanraking zijn met een wand van die pro- 20 duktiepijp. +++++++ i8802263