NL8802264A - Centreerinrichting voor een gepolijste staaf en/of een zich onder het oppervlak bevindende kopzuigersteel. - Google Patents

Description

f * N035378 1 *

Centreerinrichting voor een gepolijste staaf en/of een zich onder het oppervlak bevindende kopzuigersteel.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op de produktie van olie en in het bijzonder op een centreerinrichting voor het centreren van buisvormige constructies en/of gereedschappen in een putpijp.

Olie wordt aan onderaardse formaties onttrokken via een buisvor-5 mige produktiepijp gevormd door een streng buizen die zich naar het oppervlak uitstrekt. De olie wordt door de pijp naar boven gebracht door de werking van een zich beneden het gat bevindende pomp bediend door een streng buisvormige constructies, omvattende een veelheid van zui-gerstangen en/of ten minste een gepolijste staaf.

10 Onlangs zijn gerichte en afgebogen putten zeer populair geworden in vele olievelden. Voor zware en extra zware ruwe olie wordt eveneens stoominjectie gebruikt om olieproduktie te verbeteren. Bij veel van deze putten is een gepolijste staaf aanwezig die door een pakkingbus beweegt. Vaak falen deze gepolijste staaf alsmede de zuigersteel beho-15 rend 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 20 van de verscheidene onderdelen veroorzaken en tot olieverspilling alsmede voortijdig falen van de pomp leiden.

Verscheidene inrichtingen voor centrerende en geleidende stangen en/of buisvormige constructies zoals zuigstangen binnen een buisvormige produktiepijp zijn in de stand der techniek bekend. Een soort inrich-25 ting heeft een veelheid van rollen voor het raken van de buisvormige pijp en het handhaven van een gewenste afstand tussen de buisvormige pijp en de reciprocerende buisvormige constructie of gereedschap.

US-A-2.466.239 ten name van Holcombe, US-A-2.601.478 ten name van Weir en US-A-4.577.327 ten name van Kinley c.s. tonen dergelijke inrichtin-30 gen.

Centrerende en geleidende inrichtingen met vaste raakelementen zijn eveneens in de stand der techniek bekend. In US-A-2.722.462 ten name van Tschirley wordt een elastomere kraag getoond met een reeks bobbels of uitsteeksels bevestigd aan een boorpijp. De uitsteeksels 35 helpen het handhaven van een gewenste scheiding tussen de pijp en het 2 omgevende omhulsel. Uit US-A-3.938.853 ten name van Jurgens c.s. is een overeenkomstige stabiliseerinrichting bekend bevestigd aan een boorkraag. De inrichting omvat een inwendige huls en een uitwendige huls met een reeks zich in langsrichting uitstrekkende schroefvormige 5 ribben. Het belangrijkste nadeel van het gebruik van elementen met vaste aanraking zoals deze is de neiging daarvan snel door wrijving te slijten.

Meer onlangs is een centreen'nrichting ontwikkeld omvattende een koppel inrichting met een cilindrisch lichaam en een veelheid van lens-10 achtige wielen aangebracht binnen sleuven in het lichaam om het wrij-vingsprobleem te overwinnen. Om aanvreten van de buiswand te beperken zijn de wielorganen gevormd uit een hard, niet-slijpend materiaal zoals hard nylon. In US-A-4.621.690 ten name van Klyne wordt een dergelijke inrichting getoond.

15 Vele van deze inrichtingen bleken, bij beproeving in putten met een temperatuur boven 500°F te falen bij het geven van een aanzienlijke bedrijfslevensduur. Vaak zijn de niet-metallische onderdelen van de inrichting de zwakke schakels omdat deze de kritische omstandigheden in de olieputten niet kunnen weerstaan. In de van wielen voorziene inrich-20 tingen is falen vaak het resultaat van te weinig wielen in aanraking met het buizenstelsel van de produktiepijp.

Dienovereenkomstig is het een doeleinde van de onderhavige uitvinding in een centreerinrichting te voorzien, die bij verschillende olie-putconstructies of gereedschappen gebruikt kan worden om de construc-25 ties binnen de produktiepijp te centreren.

Het is een ander doeleinde van de onderhavige uitvinding om in een centreerinrichting zoals hierboven te voorzien, die wrijvingskrachten beperkt tussen de constructies en de omgevende produktiepijp.

Het is een verder doeleinde van de onderhavige uitvinding om in 30 een centreerinrichting zoals hierboven te voorzien die weerstand kan bieden aan typische bedrijfsomstandigheden in een olieput.

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

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een centreerinrich-35 ting, die gebruikt kan worden om een gepolijste staaf en/of de zuiger-steel van een zich onder het oppervlak bevindende pomp binnen een produktiepijp te centreren. De centreerinrichting omvat een langwerpig in hoofdzaak cilindrisch lijforgaan met een langssymmetriehartlijn, waarbij ten minste een sleuf zich uitstrekt door het orgaan en een draai-40 baar orgaan binnen elke sleuf is excentrisch aangebracht ten opzichte ,8802264 * 3 van de langshartlijn. Bij een voorkeursuitvoering heeft het lijforgaan * een veelheid van op afstand liggende sleuven en omvat de inrichting een veelheid van draaibare organen binnen die sleuven. Bij een bedrijfs-wijze waar de voorkeur aan gegeven wordt zijn alle draaibare organen in 5 gelijktijdige aanraking met de pijpwand.

De centreerinrichting volgens de onderhavige uitvinding wordt bovendien gekenmerkt door inwendig van draad voorziene, zich in langs-richting uitstrekkende boringen bij elk einde om deze te kunnen verbinden met een veelheid van buisvormige of niet-buisvormige constructies.

10 De centreerinrichting kan bijvoorbeeld geplaatst worden tussen een gepolijste staaf en een zuigerstang om de gepolijste stang te centreren binnen de produktiepijp wanneer de staaf in een pakkingbus beweegt. De centreerinrichting kan eveneens geplaatst worden tussen een zuigerstang en een zuigersteel van een zich onder het aardoppervlak bevindende pomp 15 om deze te centreren en passend in lijn te brengen binnen de produktie-pijp.

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 20 gebruikt bij olieputproduktie. Bovendien kan de centreerinrichting volgens de onderhavige uitvinding hetzij in warme hetzij in koude put-omgevingen gebruikt worden.

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van een in de tekening afgebeeld uitvoeringsvoorbeeld beschreven worden. Daarin toont: 25 Fig. 1 een schematisch aanzicht in gedeeltelijke dwarsdoorsnede van de centreerinrichting volgens de onderhavige uitvinding.

Fig. 2 een aanzicht in doorsnede genomen langs de lijn A-A een wiel aangebracht in een sleuf tonend.

Fig. 3 een aanzicht in doorsnede, dat het verband toont tussen de 30 wielen en de produktiebuis.

Fig. 4 een schematisch aanzicht in gedeeltelijke dwarsdoorsnede van een deel van de centreerinrichting uit fig. 1 de bevestiging van een wiel binnen een sleuf tonend,

Fig. 5 een dwarsdoorsnede-aanzicht van een deel van de centreer-35 inrichting volgens fig. 1 waarbij het excentrisch aanbrengen van het wiel binnen een sleuf getoond wordt, en

Fig. 6 een dwarsdoorsnede-aanzicht van een uitvoering van het wiel waar de voorkeur aangegeven wordt.

Zoals reeds beschreven kan de centreerinrichting 10 volgens de on-40 derhavige uitvinding gebruikt worden om een aantal verschillende onder- .8&U164 * 4 delen of gereedschappen binnen een olieproduktiepijp te plaatsen. Deze kan bijvoorbeeld aangebracht worden nabij de benedenverbinding van een buisvormige constructie 12 zoals een gepolijste staaf om enig niet in lijn zijn van het stelsel op te nemen. Deze kan eveneens aangebracht 5 worden bij de bovenverbinding van een buisvormige constructie 14 zoals een zuigersteel om deze te 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 dia-10 meterafmetingen gemaakt worden van 3/4", 7/8", 1", 1 1/8", 1 1/4" en 1 1/2" om te passen bij commercieel verkrijgbare gepolijste staven en zuigerstelen. Het orgaan 16 kan uit elk materiaal gevormd worden geschikt voor gebruik in warme en koude putten zoals afgeschrikt en warmte behandeld staal.

15 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 holten 30 bij elk einde om de centreerinrichting te kunnen verbinden met elk gewenst gereedschap, 20 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 25 centreerinrichting en enige verbonden constructies binnen het produk-tiebuizenstelsel 22. Elke sleuf 18 strekt 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 30 de voorkeur aan gegeven dat deze net iets breder is dan de dikte t van een in het midden liggend deel van het draaibare orgaan 20 teneinde draaiing van het orgaan 20 naar een vlak in hoofdzaak evenwijdig aan de hartlijn A in hoofdzaak te beperken.

De sleuven 18 strekken zich uit langs de omtrek van het lijforgaan 35 16 en zijn bij een voorkeursinrichting ingesteld met een hoek van ongeveer 45° tussen aangrenzende sleuven. Bij deze voorkeursinrichting zijn deze eveneens bovendien ingericht om een spiraal vormige reeks te vormen. Gebleken is dat door in een dergelijke reeks te voorzien het totale draaibare orgaanoppervlak in aanraking met het produktiebuizenstel-40 sel verbeterd wordt. Bovendien nemen de krachten die per draaibaar or- o 8802264 5 gaan werken wezenlijk af, waardoor de bedrijfslevensduur van zowel de centreen nrichting 10 als het produktiebuizenstelsel verbeterd wordt. Bovendien wordt de waarschijnlijkheid van falen van het draaibare orgaan beperkt in vergelijking met andere inrichtingen, aangezien de 5 krachten normaliter in hoofdzaak loodrecht op het draaibare orgaan werken.

In fig. 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 langshartlijn A. De verplaatste af-10 stand D tussen de langshartlijn A en de draaiÏngshartlijn B is een functie van het materiaal dat het draaibare orgaan 20 vormt en het materiaal en de diameter van de produktiepijp 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.

15 De draaiïngshartlijn B voor elk draaibaar orgaan 20 wordt be grensd door een pen 24 waarvan de einden in boringen 26 aangebracht zijn. Elk passend middel (niet afgebeeld) bekend in de stand der techniek kan gebruikt worden om pen 24 op zijn plaats te vergrendelen. Bij voorkeur is elke pen 24 in hoofdzaak dwars ten opzichte van de langs-20 hartlijn 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 aangegeven om de pen te vormen uit afgeschrikt en warmte-behandeld staal.

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

Uit fig. 6 blijkt dat het draaibare orgaan 20 een in het midden 30 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 wordt bovendien gekenmerkt door tussenliggende delen 34 aan elke zijde van het in het midden liggende deel 32 met een dikte T en een einddeel 35 36 dat bij voorkeur half-cirkelvormige in dwarsdoorsnede is en een straal in hoofdzaak gelijk aan de helft van de dikte T. Gebleken is dat door in dergelijke half-cirkelvormige einddelen te voorzien het raak-oppervlak per draaibaar orgaan maximaal gemaakt wordt.

De diameter van elk orgaan 20 is vanzelfsprekend een functie van 40 de verplaatste afstand D en de diameter van het buizenstelsel 22. Zoals ^ 8802264 4 6 in fig. 3 afgebeeld werkt de de centreen'nrichting 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 centreennrichting 10 5 als het produktiepijpbuizenstelsel 22 verbeterd kunnen worden door elk draaibaar orgaan 20 te vormen uit een materiaal met een hardheid die bij de bedrijfstemperaturen in een put, in hoofdzaak boven 300°F, 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 10 het produktiebuizenstelsel vormt. Gebleken is dat door het gebruik van een dergelijk hardheidverschil de schade aan het produktiebuizenstelsel voorkomen kan worden. De draaibare organen 20 kunnen gevormd zijn uit een non-ferro-materiaal zoals thermohardende en/of thermoplastische polymeren of een metallisch materiaal zoals een ferro- of niet-ferro-15 metaal of metaal legering. 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 puttempera-20 tuur en corroderend vermogen, hardheid van het produktiepijpstelsel en putdiepte. Het produktiepijpstelsel 22 kan gevormd worden uit API J55. Naast het verbeteren van de bedrijfslevensduur is gebleken dat het bovengenoemde hardheidsverschil slijtage door wrijving van het buizenstelsel door de draaibare organen beperkt.

25 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 30 gepolijste staaf aangebracht. Indien gebruikt als centreerinrichting voor zuigerstelen wordt de inrichting 10 zo dicht mogelijk nabij de zuigersteel van de niet afgebeelde beneden het aardoppervlak aangebrachte pomp verbonden.

Het is duidelijk dat in overeenstemming met de onderhavige uitvin-35 ding in een centreerinrichting voorzien is voor een gepolijste staaf en/of een zich onder het oppervlak bevindende pompzuigersteel, die volledig voldoet aan de doeleinden, middelen en voordelen die hiervoor uiteengezet zijn. Hoewel de uitvinding in combinatie met bijzondere uitvoeringen daarvan beschreven is, is het vanzelfsprekend dat veel al-40 ternatieven, wijzigingen en variaties duidelijk zullen zijn voor dege- .8802264 7 nen bekwaam in de stand der techniek in het kader van het bovenstaande. Dienovereenkomstig omvat de onderhavige uitvinding al dergelijke alternatieven, wijzigingen en variaties voorzover deze binnen de gedachte en het bereik van de uitvinding liggen.

5 88012.64

Claims (11)

1. Inrichting voor het centrereen van constructies binnen een pro-5 duktiepijp voor het onttrekken van olie uit een onderaardse formatie, met het kenmerk, dat deze omvat een langwerpig in hoofdzaak cilindrisch lijforgaan met een langssymmetriehartlijn, ten minste een sleuf die zich uitstrekt door dat orgaan en een draaibaar orgaan binnen elke sleuf excentrisch ten opzichte van die langshartlijn aangebracht voor 10 het in aanraking komen met een wand van die pijp om die constructies binnen die pijp te centreren.

2. Inrichting volgens conclusie I, met het kenmerk, dat deze omvat een veelheid van sleuven en een excentrisch aangebracht draaibaar orgaan in elke sleuf.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat alle draaibare organen in gelijktijdige aanraking met die pijpwand zijn.

4. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat elk draaibaar orgaan draaibaar om een. hartlijn aangebracht is, die in hoofdzaak dwars op die langshartlijn staat en die ligt in een vlak in hoofdzaak 20 evenwijdig aan een vlak dat die langshartlijn bevat.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat elke draai 1ngshartlijn begrensd wordt door een pen aangebracht binnen dat lijforgaan;

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat elk draai- 25 baar orgaan draaibaar op die pen aangebracht is via een gietijzeren gl ijlager.

7. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat elk draaibare orgaan gevormd is uit een materiaal met een hardheid die ten minste ongeveer 50 Brinnel-hardheid minder is dan de hardheid van het ma- 30 teriaal dat die produktiepijp vormt om die produktiepijp te beschermen.

8. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat dat lijforgaan inwendig van schroefdraad voorziene zich in langsrichting uitstrekkende boringen heeft bij elk einde voor het ver- 35 binden van die inrichting met een veelheid van buisvormige constructies.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat een van de buisvormige constructies een gepolijste staaf is en de andere van die buisvormige constructies een zuigerstang is en waarbij de inrichting 40 die gepolijste staaf centreert. t 88 02.2.64

10. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat een van die buisvormige constructies een zuigerstang is en de andere van die buisvormige constructies een zuigersteel is voor een zich onder het aardoppervlak bevindende pomp en waarbij die inrichting die zuigersteel 5 centreert.

11. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat elk draaibaar orgaan een halfcirkelvormig einddeel heeft teneinde in een verhoudingsgewijs groot raakoppervlakgebied te voorzien. 6802264