NO810282L - Fremgangsmaate og apparat til pumping av olje fra en broenn - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat til pum-

ping av olje eller andre fluider fra en brønn under jordens eller vannets overflate.

Pumping av olje og andre fluider fra forholdsvis små brønner blir vanligvis utført ved hjelp av en pumpeanordning av den såkalte "pumpejekk"-type i form av en balanse- eller vippearmmekanisme.Vippearmens bevegelser overføres til en opp- og nedadgående bevegelse av en sugestang, som strekker seg nedover i brønnens foringsrør og ved sin nedre ende er koplet til en dyp-brønnspumpe. Sugestangens opp- og nedadgående bevegelser setter dypbrønnspumper i funksjon for oppumping av olje gjennom forings-røret.

Balanse- eller vippearmen består hovedsakelig av en bjelke eller arm som er montert stort sett vinkelrett på sugestangen og er sammenkoplet med dennes øvre ende i avstand fra forings-røret, utenfor dette. Da sugestangen kan ha en lengde på 1000 m eller mer, tilsvarende dybden ned til bunnen av foringsrøret i brønnen, er stangens masse ganske betydelig. For drift av sugestangen i dens opp- og nedadgående bevegelse kreves det følge-

lig en relativt stor og tung vippearm likesom en kraftkilde av betydelig størrelse for å holde vippearmen i gang. For å drive slike store mekanismer forbrukes det svære energimengder.

Dessuten kan mekanismene være farlige for de menneskene som arbeider innenfor deres område, samtidig som de representerer et ufordelaktig innslag i deres umiddelbare omgivelser.

Størrelsen på den såkalte "pumpejekk" eller vippearmmekanisme, som blir benyttet i forbindelse med brønnen, velges i overensstemmelse med brønndybden: Jo dypere brønn, desto større vippearmdimensjoner. Dersom pumpeoperasjonen skulle indikere enøkning av brønndybden for å oppnå maksimalt olje- utbytte, kan det bli nødvendig å skifte ut vippearmen med en ny og større. I tillegg til de store omkostninger som dette medfører, kommer spill av pumpetid og medfølgende reduksjon i oljeutvinning.

Når det benyttes en balanse- eller vippearmmekanisme

av dette slag, kreves det dessuten at denne nivelleres og rettes opp i utgangsstillingen i forhold til brønnens forings-rør, nemlig på en slik måte at når balansemekanismens vippearm fører sugestangen opp og ned, sikres det overføring av maksimal drivkraft fra vippearmen i form av et direkte aksialtrettet trekk i sugestangen. Relativt små innbyrdes skjevheter i innstilling, henholdsvis oppretting kan blant annet resultere i brudd på sugestangen innenfor brønnens foringsrør, hvor det kan være vanskelig å lokalisere bruddet og utbedre skaden. Dessuten kan det oppstå deformasjon på brønnens ulike lukke- og tetnings-innretninger samt antiforurensningspakninger, samtidig med riving, klabbing o.l. av pumpeanordningens bevegelige deler, herunder polerstangen som er tilknyttet sugestangen, og eventuell skade på brønnhode og foringsrør. Dette inn- eller oppret-tingsproblem er av særlig viktighet nettopp fordiidet ved pumping av fluider fra brønner under jorden eller vannets overflate ofte forekommer setting av grunnmassene i form av forkastninger eller hevninger. En slik setting medfører vinkel- eller sidefor-skyvninger av brønnens foringsrør eller bøyning av dette. I slike tilfeller må pumpingen stoppes mens vippearmen nivelleres og utbalanseres igjen, slik at det unngås brudd på sugestangen,

noe som ellers er sannsynlig. Pumpestans som følge av stangbrudd eller på grunn av pågående montering og utbalansering av vippearmen etter f.eks. stangbrudd, innebærer overordentlig store omkostninger for brønneieren eller -operatøren.

Oppfinnelsen har tatt sikte på å komme frem til en pumpeanordning for opplagret forbindelse med foringsrøret i en olje-brønn, nemlig på en slik måte at pumpeanordningen automatisk vil holde seg opprettet i forhold til foringsrøret i tilfelle foringsrøret utsettes for vinkel- eller sideforskyvning, hvorved det unngås brudd på pumpeanordningens drivmekanisme forårsaket av innbyrdes skjev innstilling.

Det er et særlig formål med oppfinnelsen å skaffe en pumpeanordning for olje, hvor sugestangens aksiale oppretting i forhold til brønnens foringsrør opprettholdes automatisk i tilfelle foringsrørets stilling forskyves.

Et annet formål består i å skaffe en pumpeanordning, hvor sugestangen er opphengt og bæres ved den av sine ender som ligger lengst borte fra foringsrøret, uten forbindelse med pumpeanordningen langs lengden av sugestangen.

Ifølge et ytterligere formål med oppfinnelsen skal det ut-formes en pumpeanordning, hvor den opp- og nedgående sugestangen ligger i avstand fra pumpeanordningen, til side for denne langs hele sin lengde, unntatt i et enkelt forbindelsespunkt for en drivmekanisme for dens opp- og nedgående bevegelse. Sugestangen får derved anledning til å vri seg og bevege seg sideveis samt bøye seg uten hindringer.

Det tilsiktes dessuten å skaffe en fluidumdrevet pumpeanordning for drift av dypbrønnspumper, hvor pumpeanordningen er kompakt, transportabel og forholdsvis rimelig i fremstilling og drift.

Andre formål, trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende detaljerte beskrivelse av en for tiden foretrukket, men ikke desto mindre illustrativ utførelsesform ifølge oppfinnelsen under henvisning til tegningene, hvor:

Fig. 1 viser et perspektivisk sideriss, delvis i snitt

og med deler skåret bort, av en pumpeanordning ifølge oppfinnelsen som er virksomt forbundet med et brønnforingsrør.

Fig. 2 viser et perspektivriss, med bortskårne deler, av

en reservoar- og hydraulisk pumpeenhet, som er beregnet på å brukes i forbindelse med pumpeanordningen ifølge oppfinnelsen.

Fig. 3 er et perspektivisk sideriss av pumpeanordningens (fig. 1) fluidumstyrte driv- eller manøverinnretning, vist i dens øverste stilling. Fig. 4 viser et perspektivisk sideriss av den belastnings-•avfølende innretning for pumpeanordningen ifølge fig. 1. Fig. 5 viser et tilsvarende riss av en pusse- eller poler-stang-kleminnretning for pumpeanordningen ifølge fig. 1.

På tegningene viser fig. 1 en foretrukket utførelsesform

av en pumpeanordning ifølge oppfinnelsen, som helhet betegnet med henvisningstallet 10. Pumpeanordningen 10 blir benyttet i forbindelse med en typisk småbrønn, som innbefatter et ytre foringsrør 12. Dette omslutter et konsentrisk indre foringsrør 14. Mellom de to foririgsrørenes 12, 14 omkretser finnes et ring-formet mellomrom. Det ytre og indre foringsrør 12, 14 er forbundet i innbyrdes avstand ved hjelp av et brønnforingshode 16

ved foringsrørenes øverste ender som stikker opp fra jordens overflate. Hodet 16 danner også en øvre endelukkeinnretning for forsegling av det ytre foringsrøret 12. Konsentrisiteten eller det ringformete mellomrommet mellom det ytre og det indre foringsrøret 12, 14 kan opprettholdes i deres fulle lengdeut-strekning ved anbringelse av avstandselementer (ikke vist), som fordeles med passe mellomrom i vertikalretningen.

En sugestang 18 strekker seg inn i og gjennom brønnens indre foringsrør 14 og er ved sin nederste ende koplet til en dypbrønnspumpe e.l., som er anbrakt på brønnbunnen for pumping av underjordiske eller undersjøiske fluider såsom olje opp til overflaten. Selv om pumpeanordningen 10 ifølge oppfinnelsen for enkelthets skyld er beskrevet i særlig tilknytning til utvinning av olje, vil det for fagmannen være lett å innse at pumpeanordningen kan tjene til pumping av praktisk talt ethvert fluidum, som befinner seg under jordens eller vannets overflate, fra en brønn. Sugestangen 18 strekker seg oppover forbi brønnen og gjennom brønnhodet 16. I avstand ovenfor brønnhodet er den forbundet med pumpeanordningen 10 for opp- og nedadgående bevegelse, i den hensikt å drive dypbrønnspumpen. Sammenkoplingen mellom sugestang og pumpeanordning for drift av dypbrønnspumpen vil bli forklart nærmere i det følgende. Det fremgår av fig. 1

at sugestangen 18 har klaring på sidene fra det indre hulrom som avgrenses av det omsluttende indre foringsrør 14, og det vil gå tydelig frem av den etterfølgende beskrivelse at denne sideklaring rundt sugestangen 18 opprettholdes langs dennes lengde mens sugestangen strekker seg oppover fra de konsentriske brønnforingsrør 12, 14 til sitt sammenkoplingspunkt med pumpeanordningen 10.

Det. indre brønnforingsrøret 14 strekker seg gjennom brønn-hodet 16, hvor det er anbrakt en O-ringpakning 20 rundt forings-røret 14, for å forhindre fluidumlekkasje fra rørets indre. En pakning 22 ved forbindelsen mellom det ytre foringsrøret 12 og brønnhodet 16 tjener et liknende formål med hensyn til det ytre foringsrøret 12. Brønnhodet 16 bærer et T- eller rørkryss 24, som kan være festet med gjenger til det. indre foringsrøret 14

og innbefatter utløp 26, 28 i endene av sine" utstikkende armer. En innvendig åpning eller kanal gjennom T-stykket 24 kommuniserer med utløpene 26, 28. Ved forutbestemt dimensjonering av kanalen er det sikret fri og uinnskrenket passasje av sugestangen 18

gjennom denne under opprettholdelse av sideklaring rundt sugestangen i forhold til det omsluttende T-stykket.

Det fremgår for øvrig at T-stykket 24 omfatter en støtte-flens eller skulder, som bærer en nedre bære- eller grunriplate 30. Platen 30 kan være buttsveiset til T-stykket 24, f.eks.

ved 32, for å forhindre innbyrdes forskyvning eller annen uønsket relativ bevegelse mellom disse. T-stykket 24 strekker seg utenfor sin støtteflens og gjennom en sentral åpning i den nedre grunnplaten 30, hvor det er forbundet, med en bærende ende-hette 34 ved hjelp av et gjenget forbindelsesledd 36. Bærehetten 34 er forsynt med en sentral åpning, som stort sett flukter med kanalen i T-stykket 24 og gjennom hvilken sugestangen 18 strekker seg, idet det er anordnet en pakningsgland i nærheten av innerveggen som begrenser åpningen. En tetning 40, som er anbrakt mellom bærehetten 34 og forbindelsesleddet 36, motvirker fluidumlekkasje på dette sted fra det indre av brønnforingsrøret 14.

Et antall støttestenger 42 er ved hjelp av bolter eller

på annen måte festet til den nedre grunnplaten 30 og bærer ved deres øvre ender en fast montert øvre grunnplate 44. Stengene 42 forbinder således den nedre og øvre platen, henholdsvis 30 og 44, stivt med hverandre, slik at platene til enhver tid er stort sett parallelle og ligger i flukt med hverandre i vertikalretningen. Som en følge av dette, blir enhver stillings-endring eller forskyvning av den nedre platen 30 umiddelbart overført til og antatt av den øvre platen 44 for å opprettholde deres relative oppretting og innstilling.

Den øvre platen 44 tjener på sin side til å opplagre og bære en fluidumstyrt drivmekanisme for sugestangen. Driv- eller manøvermekanismen, som generelt er betegnet med 46, beskrives nedenfor. Det bør imidlertid allerede i starten av beskrivelsen av denne erkjennes at den oppstående drivmekanismen 4 6 blir understøttet og holdt i flukt med foringsrørene 12, 14 og med resten av pumpeanordningen 10 utelukkende som følge av den relative oppretting av den nedre og øvre grunnplaten 30, 44

slik disse er innbyrdes stivt forbundet ved hjelp av støtte-stengene 42. Det er således av betydning'at stengene 42 er utformet og anordnet slik at den stort sett parallelle forbindelsen mellom platene 30, 44 blir effektivt opprettholdt.

Drivmekanismen 46 for sugestangen 18 omfatter en langstrakt hul sylinder eller kappe 48, som med sine ender er innkapslet i øvre og nedre lukkehoder, henholdsvis 50 og 52.

Hvert av lukkehodene 50, 52 innbefatter en sentralt avgrenset kanal, som sugestangen 18 strekker seg fritt gjennom med klaring på sidene, og en innløp-utløpsledning 54, 56, som kommuniserer med den innvendige kanal gjennom hvert enkelt lukkehode. Når pumpeanordningen 10 er i drift, blir det ledet hydraulisk fluidum gjennom ledningene 54, 56 fra en reservoar- og hydraulisk pumpeenhet, som fremgår av fig. 2, hvor den generelt er betegnet med 58, og som beskrives i det følgende.

Det øvre og nedre lukkehodet 50, 52 bærer dessuten hver sin O-ringpakning 60, 62, som tjener til å forhindre lekkasje av hydraulisk fluidum fra det indre av sylinderen 48, og et smøreelement 64 i nærheten av deres sentrale gjennomgående kanaler. Et antall vertikalt plasserte strekkstenger 66 er ved deres motsatte ender boltet eller på annen måte festet til det øvre sylinderhodet 50 og den øvre grunnplaten 4 4 samt først opplagret gjennom det nedre lukkehodet 52. Anordningen av strekkstengene 66 bidrar til arrangementets eller konstruksjonens stivhet, idet sylinderen 48 og dens lukkeelementer ved endene blir understøttet i opprettstående stilling ovenpå den øvre grunnplaten 44 og stort sett rettet inn med og i forhold til den nedre grunnplaten 30 og brønnforingsrørene 12, 14.

En slaginnretning 68, som omfatter et hult rørformet element og bærer et stempel 70 i ett med rørelementet samt plassert periferisk mellom dettes ender, er anordnet glidbart innenfor og gjennom det indre av sylinderen eller kappen 4 8. Det rørformete slagorganets 68 tverrsnitt er dimensjonert slik at organet forskyves under glidning mot innerflaten som av-grenser de gjennomgående kanalene i sylinderlukkehodene ved pakningene 62, idet pakningene avslutter eller fullfører en fluidumtett inneslutning mellom hvert enkelt lukkehode 50, 52 og det relativt glidbare slag- eller støtorganet 68, i: den hensikt å forhindre at fluidum unnslipper fra sylinderens 48 indre. 01jeskraperingene 64 virker på liknende måte til å forhindre passasje av smuss, skitt eller f/orurensende overflate-slaggmateriale inn i det indre av slagorganets sylinder eller kappe 48. 01jeskraperingene 64 tjener dessuten som pusseorgan for smøring av slagorganet 68 når dette glir mot lukkehodene 50, 52. Stemplets 70 ytre omkretsflate er innrettet til å ligge an langs innerflaten av kappen 48 og hvile mot denne samt bærer en trykkpakning 72 av teflon e.l., som har fast kontakt med

kappens innervegg, for å sikre akkumulering av trykk over og under stemplet 70 samt smøring av den kappeflaten, som stemplet ligger an mot og glir langs. Som det fremgår av fig. 1 passerer sugestangen 18 koaksialt gjennom det indre av det rørformete slagorganet 68 med passe klaring på sidene for sugestangen som tidligere beskrevet.

Forbindelsen eller sammenkoplingen mellom slagorganet 68 og sugestangen 18 er iverksatt ved en belastningsføler- og klemanordning, som generelt er betegnet med 74. Belastnings-føleranordningen 74, som fremgår detaljert av fig. 4, består av en todelt sperreanordning av stempeltypen, omfattende et stempel-hode 76, som hviler uten å være forankret på toppen av det rørformete slagorganet 68, og et stempellegeme 78, som er anordnet forskyvbart i forhold til stempelhodet 76, ovenpå dette, samt plassert i det minste delvis innenfor et indre hulrom 80 i stempelhodet 76. Hulrommet 80 inneholder en viss mengde av et hovedsakelig usammentrykkbart fluidum såsom olje. En boring 82 i stempellegemet 78 for innføring av olje eller et annet fluidum i hulrommet 80, er lukket med en propp 84. En trykkmåler 86, som kommuniserer med det usammentrykkbare fluidet inne i hulrommet 80, viser den kraft som utøves på fluidet og gir en belastningsavlesning med tilknytning til trykket i kraft av de relative stillinger av stempelhodet 76 og -legemet 78. Lekkasje av det usammentrykkbare fluidet fra hulrommet 80, noe som ellers ville kunne forekomme mellom stempelhodet 76 og -legemet 78 når fluidet settes under trykk når pumpeanordningen 10 er i funksjon, blir forhindret ved hjelp av 0-ringpakninger 88, 90 som bæres av stempelhodet 76.

Sugestangen 18 er opplagret oventil gjennom en sentral åpning i stempe1legemet og blir holdt på plass i forhold til dette ved hjelp av en stangklemme 92, som er trukket til rundt sugestangen 18 ved oversiden av stempellegemet 78; Etter som stangklemmen 92 er større enn den sentrale åpningen i stempellegemet 78 som sugestangen 18 passerer gjennom, er sugestangen oventil fiksert i lengderetningen samt henger ned fra belast-ningsf øleranordningen 74 uten å være virkelig festet til denne, idet vekten av stangen sikrer stempellegemets 78 stilling ovenfor og delvis inne i stempelhodets 76 hulrom 80. Sugestangen 18 er følgelig forhindret fra å bevege seg nedover i forhold til belastningsføleranordningen 74 forbi det punkt hvor klemmen 92

er festet til stangen, samtidig som stempellegemets 78 inngreps-stilling ovenfor og delvis inne i stempelhodet 76 blir opprettholdt.

Denne konstruktive forbindelse og anordning, ved hvilken stempelhodet 76 uten forankring hviler eller sitter ovenpå det rørformete slagorganet 68 og ved hvilken sugestangen 18 er posi-sjonsfiksert eller -fastklemt i forhold til stempellegemet 78 uten egentlig å være festet til'eller forbundet med denne, gir betydelige manøvreringsfordeler, noe som vil forstås etter hvert som beskrivelsen skrider frem. Det skulle imidlertid allerede være klart at sugestangen 18 i alt vesentlig er uten forbindelse med pumpeanordningen 10 langs hele sin lengde med en eneste unntagelse,nemlig der hvor stangklemmen 92 griper omkring denne ved toppen av pumpeanordningen 10. Dessuten har sugestangen 18 over hele sin uforbundne lengde og utstrekning klaring på sidene fra de konstruksjoner og elementer som den passerer gjennom, og det vil senere forstås at denne sideklaring gjør det mulig for sugestangen å bøye seg sideveis og bøyes langs sin lengde uten hindring ved noe punkt av denne, unntatt ved dens forbindelse med klemmen 92. Derved blir det,i det vesentlige ute-lukket brudd på sugestangen 18 på steder innenfor pumpeanordningen 10 eller, hva viktigere er, innenfor det indre brønn-foringsrøret 14, hvor det kan være meget vanskelig og tid-krevende å lokalisere og reparere bruddet.

For å opprettholde en tetning eller forsegling av det indre foringsrøret 14 ved dets oppadrettede ende, hvor den utadrettede del av den opp- og nedadgående sugestang 18 passerer

fra brønnen, må det selvsagt opprettholdes en eller annen slags form for tettende kontakt rundt den opp- og nedadgående konstruksjon som strekker seg opp fra brønnen. Som det tidligere er

påpekt, søker oppfinnelsen imidlertid å opprettholde en sideklaring eller -mellomrom rundt sugestangen 18 over hele dens lengde med unntagelse av dens forbindelse med klemmen 92. Det er derfor anordnet en poler- eller pussestang 94 rundt sugestangen 18 i området for dens forlengelse gjennom hetteele-mentet som lukker det indre foringsrøret 14 og som sugestangen 18 strekker seg gjennom fra brønnen. Pussestangen 94 er anordnet med sideklaring rundt sugestangen 18 og er forbundet med denne i et enkelt punkt utenfor brønnen ved hjelp av et klem-

element 96. Anordningen av pussestangen 94 rundt sugestangen 18 fremgår av det detaljerte riss i fig. 5.

Pussestangen 94, som eksempelvis kan være fremstilt av messing eller rustfritt stål, er utformet med en glattpolert omkretsflate og ved sin øvre ende med et trompetformet parti, for å lette en innspent fastholdelse av samme mellom klemelementet 96 og en holder 98, som begge kan være gjenget for gjensidig fastgjøring ved sammenskruing. Pussestangens 94 trompetformete ende kan være fastspent mellom pakninger 100,

102 av passende form, for å sikre et hovedsakelig fluidumtett inngrep mellom pussestangen 94, klemelementet 96 og holderen 98. Stillingsfiksering og fastholdelse av pussestangen 94 ved ønsket punkt langs lengden av sugestangen 18 kan lett utføres og etterstilles ved behov ved hjelp av en stoppe- eller sett-skrue 104, som er skrudd inn i elementet 96 for anlegg mot sugestangen 18.

Pussestangen 94, som kan beveges frem og tilbake eller rettere sagt opp og ned sammen med sugestangen 18, glir således mot de indre begrensninger for kanalen gjennom brønnhetten 34 som inneholder en pakningsgland 38 av fiberformet materiale som grafitt, asbest e.l. Sugestangen 18 forblir liggende med sideklaring innenfor innerveggen av brønnhetten 34. Forseglingen av den trompetformete enden av pussestangen 94 mellom klemelementet 96 og den dermed samvirkende holderen 98 forhindrer fluidumlekkasje mellom pussestangen 94 og sugestangen 18 ved deres gjensidige forbindelse utenfor brønnen. Siden sugestangen 18 er anordnet med klaring til sidene inne i pussestangen 94 (unntatt ved klemelementet 96) og fordi klemelementets 96 forbindelsespunkt på sugestangen 18 ligger langt fra punktet for glidende kontakt mellom pussestangen 94 og brønnhetten 34, vil dessuten en slik glidekontakt ikke hemme eller begrense sugestangens 18 mulighet til å fjære eller bøye seg i området for dens inngang i det indre av brønnen. Med andre ord er forbindelsen mellom pussestangen 94 og sugestangen 18 utført på et sted langs sugestangens lengde hvor der ikke finnes noen omsluttende konstruksjonsdeler til å innskrenke eller på annen måte gripe forstyrrende inn'i sugestangens opp- og nedadgående bevegelser. Sugestangen er derfor i stand til å fjære sideveis samt bøye seg uten innskrenkninger i området for dens forbindelse med pussestangen 94.

Som en følge av dette, har sugestangen 18 i enhver hense-ende klaring til sidene fra alle konstruksjoner eller elementer, iberegnet pumpeanordningen 10 og selve brønnen med den eneste unntagelse, som består i dens opphengte lagring ved hjelp av

stangklemmen 92 ved toppen av pumpeanordningen 10. Sugestangen 18 behøver ikke å strekke seg oppover forbi dens opphengning

ved stangklemmen 92, selv om det av det følgende vil fremgå at en forlengelse ut over opphengningspunktet ikke vil virke uheldig inn på pumpeanordningens 10 funksjon og derfor er til-latelig. I alle tilfelle kan sugestangen 18, etter som suge-stenger av det slag som anvendes i forbindelse med pumpeanordningen ifølge oppfinnelsen vanligvis blir fremstilt i atskilte

I stanglengder som senere settes sammen på operasjonsfeltet inntil den nødvendige totallengde er nådd, lett forlenges etter behov, nemlig ganske enkelt ved å skjøte på en ytterligere stanglengde i forlengelsen av den øvre enden av sugestangen.

Når pumpeanordningen 10 er i drift, er den tilkoplet en fluidumreservoar- og hydraulisk pumpeenhet, eksempelvis den som er betegnet med 58 i fig. 2. Enheten 58 innbefatter et reservoar 106 for hydraulisk fluidum såsom olje, som ved hjelp av en motordrevet hydraulisk pumpe 108 med foranderlig volum blir ført gjennom et oljefilter 110 og inn i en fireveis trinnventil 112. Derfra blir det hydrauliske fluidet fordelt gjennom en av ledningene 114, 116. Den andre ledningen blir benyttet som returledning for fluidum i den hensikt å skape et sluttet system, hvor fluidet føres tilbake til reservoaret 106 etter anvendelse. Således kan eksempelvis ledningen 114 ved hjelp av en slange eller rørledning være forbundet med ledningen 54 for det øvre sylinderlukkehodet 50, mens røret 116 kan være forbundet med ledningen 56 for det nedre sylinderlukkehodet 52. Ved å montere den uavhengige eller komplette hydrauliske pumpeenhet 58 på meier 118 e.l. kan enheten 58 lett bevege seg langs underlaget og plasseres i forhold til oljebrønnen og pumpeanordningen 10.

Pumpeanordningen 10 er festet til samt fast anbrakt på toppen av det ytre og indre brønnforingsrør, henholdsvis 12 og 14, på den måten som vises i fig. 1 og som er beskrevet tidligere. Det bør bemerkes at hele pumpeanordningen 10 er opplagret over brønnforingsrørene og at det ikke finnes noen annen under-støttende forbindelse mellom pumpeanordningen 10 og bakken eller noen konstruksjon som er festet til eller blir båret av under laget. Det foreligger således ikke noe behov for å nivellere inn eller utbalansere pumpeanordningen 10 fra begynnelsen på eller i forhold til underlaget, og enhver side- eller vinkelforskyvning av foringsrørene blir automatisk overført til pumpeanordningen 10 gjennom blant annet støttestengene 42 og strekkstengene 66

for til enhver tid å holde pumpeanordningen rettet inn på linje med de konsentriske foringsrørene 12, 14.

Som fagmannen er velkjent med, vil gass som befinner seg

under jordens eller vannets overflate akkumulere og bygge opp trykk innenfor det lukkete ytre foringsrøret 12, idet det akkumulerte gasstrykket blir utnyttet til å tvinge olje eller et hvilket som helst annet fluidum, som skal pumpes opp fra brønnen, oppover gjennom det indre foringsrøret 14. Oljen blir tatt eller samlet opp fra brønnen gjennom utløpet 26 i T-stykket eller rørkrysset 24. For en bestemt brønn kreves det i det minste en endelig og lett konstaterbar størrelse på gasstrykket for å tilveiebringe en normal oppadrettet strømning og utmating av olje gjennom det indre foringsrøret 14. Et manometer 120, som står i forbindelse med det ytre foringsrørets 12 indre, kan tjene til å angi trykket av gassen i dette. Det andre utløpet 28, som strekker seg ut fra T-stykket 24, kan være forbundet med en trykkreguleringsventil (ikke vist) og benyttes for avtapping av olje eller gass fra brønnen.

Utmatingen av olje fra brønnen fortsetter således uten

hjelp fra mekaniske midler sålenge gassen innenfor det ytre foringsrøret holder seg på eller over det minimalt krevde tryk-

ket. Når gasstrykket imidlertid faller under det nivå, som for-

dres for å foranledige normal oljeutmating gjennom utløpet 26,

kan pumpeanordningen 10 settes i gang for å iverksette olje-strømningen fra,brønnen på mekanisk måte. Midler for mekanisk e.l. avføling av trykket innenfor brønnen og for automatisk igangsetting av pumpeanordningen 10 er ikke vist på tegningene,

idet slike blir ansett å ligge innenfor fagmannens kunnskapsfelt.

Oljestrømning gjennom utløpet 26 blir, i fravær av tilstrekkelig gasstrykk innenfor det ytre foringsrøret 12 til å foranledige en slik strømning, gjennomført ved å iverksette opp- og nedadgående bevegelse av sugestangen~18 for å drive dypbrønnspumpen e.l. i brønnen og derved tvinge eller pumpe oljen oppover gjennom det indre foringsrøret 14 og utløpet 26. Sugestangen 18 blir ført opp og ned i pumpeanordningen 10 ved hjelp av driv- eller manøvermekanismen 46, dvs. hydraulisk for-anlediget frem- og tilbakegående bevegelse av det rørformete støt- eller slagorganet 68 blir overført til sugestangen 18 ved deres felles forbindelse gjennom belastningsføler- og klemr enheten 74 for drift av dypbrønnspumpen og oppumping av olje fra brønnen..

Drift av manøvermekanismen 4 6 blir satt igang fra den stilling som vises i fig. 1 ved å betjene den hydrauliske pumpeenheten 58, slik at denne påvirkes til å pumpe hydraulisk fluidum inn i ledningen 56 for det nedre sylinderhodet 52. Det hydrauliske fluidet blir tvunget til å strømme under trykk inn i det nedre området av kappens 4 8 indre og mot stemplet 70, som er festet i ett stykke med det rørformete slagorganet 68. Fluidet må tilføres under tilstrekkelig trykk for å løfte eller bære stemplet 70, og sammen med dette slagorganet og belastnings-føleranordningen 74 som hviler ovenpå det rørformete slagorganet 68, oppover foran den stigende søyle av hydraulisk fluidum. For så vidt som sugestangen 18 er klemt fast på toppen av stempellegemet 78 tilhørende belastningsføleranordningen 74, blir sugestangen 18 på tilsvarende måte transportert oppover sammen med slagorganet 68 og dets enhetlige stempel 70.

Når slagorganet 68 under sin oppadgående bevegelse har løftet stemplet 70 stort sett opp til den stilling som vises i fig. 3, påvirker en posisjons-føleranordning (ikke vist) e.l. ventiler 112 til å reversere eller omkaste sin arbeidsmåte, slik at det hydrauliske fluidet deretter blir kanalisert eller matet under trykk inn i ledningen 54. Ved denne omkastede arbeidsgang utnyttes ledningen 56 som en returledning for det hydrauliske fluidet som tidligere ble pumpet inn i den nedre ende av kappen 48 for slagorganet og som nå presses ut fra kappen av det nedadgående stemplet 70. Slagorganet 68, og sammen med dette også sugestangen 18, blir således senket inntil de vender tilbake til deres opprinnelige stillinger ifølge fig. 1.

Ved hvilket som helst slags pumpeapparat, hvor det benyttes en frem- og tilbakegående sugestang som strekker seg inn i borehullet eller brønnen for å drive f.eks. en dypbrønnspumpe, er det klart at sugestangens nedgående slagbevegelse i høy grad blir påvirket, og faktisk i stor utstrekning kontrolleres av tyngdekraften som virker på sugestangen. Ved tidligere kjente pumpeanordninger av vippearmtypen blir tennene på tannhjulene, som setter vippearmen i bevegelse, utnyttet til delvis å mot-virke eller oppveie den betydelige effekt av tyngdekraften på sugestangen under dens nedgående slag, i den hensikt å forhindre at sugestangen dunker eller bunner mot dypbrønnspumpen. Etter hvert som tennene på tannhjulene normalt slites under fortsatt drift av vippearm-apparatet, vil det imidlertid uvegerlig inntreffe skadelig bunning av sugestangen mot dyp-brønnspumpen, noe som vil skje med tiltagende hyppighet og hardhet og ofte føre til skade på dem begge.

Ved pumpeanordningen 10 ifølge oppfinnelsen vil tyngde-kraftens virkning på sugestangen 18 likeledes i stor grad bidra til dens nedadgående bevegelse når det hydrauliske fluidet under stemplet 70 pumpes ut gjennom ledningen 56 fra det indre av kappen 48 for slagorganet. Men da stemplet 70, og dermed slagorganet 68, ikke kan bevege seg nedover innenfor kappen 48 før det hydrauliske fluidet under stemplet er pumpet ut gjennom utløpsledningen 56, kan hastigheten og slaglengden for sugestangens 18 nedgående bevegelse reguleres effektivt ved å regu-lere den hastighet hvormed det hydrauliske fluidet tillates å strømme ut gjennom ledningen 56. Med andre ord kan sugestangens 18 nedgående slag forsinkes, mot tyngdekraften som virker på stangen og, som naturlig er, akselererer den i retning nedover,

i den hensikt å forhindre at sugestangen bunner eller dunker mot dypbrønnspumpen med fare for skade på dem begge. Denne kon-trollerte utslipping av det hydrauliske fluidet gjennom utløps-ledningen 56 kan iverksettes på en hvilken som helst tradisjonell måte, rent eksempelvis ved å anordne en strømningsbegrensnings-ventil mellom utløpet 56 og returledningen 116 for den hydrauliske pumpeenheten 58 eller ved å bygge den inn i trinnventilen 112.

Når stemplet 70, som bæres av slagorganet, har blitt ført tilbake fra dets høytliggende stilling i fig. 3 til dets lavt-liggende stilling i fig. 1, kan trinnventilen 112 betjenes om igjen for å sette igang oppadrettet bevegelse av slagorganet 68 og sugestangen 18. Ved fortsatt omkastning av arbeidsgangen

for ventilen 112 på denne måten, settes sugestangen 18 i opp-

og nedadgående bevegelse for å drive dypbrønnspumpen og derved pumpe olje opp fra brønnen.

Belastningsføleranordningen 74 gir via manometeret 86 en avlesning eller angivelse av løftebelastningen på sugestangen 18, dvs. at avlesningene på trykkmåleren 86 representerer direkte trykkbelastninger av sugestangens 18 oppgående slagbevegelse og følgelig av dypbrønnspumpen ved bunnen av brønnen.Avles-ningen eller angivelsen på trykkmåleren 86 bør holde seg stort sett konstant under driften av pumpeanordningen 10. Enhver betydelig variasjon er en umiddelbar indikasjon på et problem med tilknytning til den opp- og nedadgående bevegelse av sugestangen eller av dypbrønnspumpen. Dersom trykkmåleren 86 således plutselig skulle vise en betydelig økning fra dens normale eller hovedsakelig konstante avlesning, kan sugestangen 18 ha kommet borti noe på et eller annet sted av sin lengde eller det kan ha opp-stått et liknende problem med dypbrønnspumpen slik at denne er blitt hemmet i sin bevegelse. Dersom dette ikke utbedres, kan resultatet bli brudd eller annen skade på sugestangen 18.

Dersom avlesningen på trykkmåleren 86. derimot skulle falle plutselig og indikere at det er tilstrekkelig med en betydelig minsket kraft for å heve sugestangen, kan det være nødvendig å forlenge sugestangens utstrekning ned i brønnen for korrekt drift av brønnpumpen. Denne innstilling kan lett utføres ved å løsne stangklemmens 92 grep omkring sugestangen 18 for å til-late at stangen skyves ytterligere inn i brønnen etter behov. Klemmen 92 kan deretter trekkes til igjen rundt den på ny inn-stilte sugestang 18.

Den konstruktive oppbygning av pumpeanordningen 10 ifølge oppfinnelsen muliggjør således en særlig enkel regulering av sugestangens 18 lengde eller utstrekning inn i brønnen, nemlig ved hjelp av klemmen 92. En tilsvarende enkel regulering av sugestangen forekommer ikke hos tidligere kjente konstruksjoner. På samme tid gir belastningsføleranordningen 74, gjennom hvilket sugestangen 18 blir ført opp og ned ved hjelp av manøvermekanis-men 46, via trykkmåleren 86, operatøren av pumpeanordningen 10 en øyeblikkelig angivelse eller indikasjon på ukorrekt eller problematisk forlengelsesregulering av sugestangen 18 inn eller ned i brønnforingsrøret. Det er klart at'det istedenfor den visuelt avleste trykkmåleren 86 kunne vært benyttet en automatisk føleranordning, i den hensikt å sørge for et automatisk igangsatt varsel for hurtig endring i sugestangens løftebelast-ning.

Konstruksjonen og anordningen av de komponenter og elementer som danner pumpeanordningen 10 kan således ses å representere en effektiv, flyttbar enhet for pumping av olje e.l. fra en brønn, hvor mulighetene for knekking, brudd eller annen skade på sugestangen 18 er redusert til et minimum på en effektiv måte. Sugestangen 18 har sideklaring fra alle konstruksjonsdeler og elementer, som den passerer gjennom, over hele sin lengde med unntagelse av dens øverste ende, hvor sugestangen omgripes av stangklemmen 92 for påvirkning fra det opp- og nedadgående, slagorganet 68. På grunn av denne klaring ekler spillerom på sidene, kan sugestangen fjære sideveis samt bøye seg langs lengden uten hindring på noe punkt langsetter denne.

Frem- og tilbakegående, henholdsvis opp- og nedadgående, bevegelse av sugestangen 18 blir satt iverk fra dennes øverste ende og, etter som hele pumpeanordningen 10 er opplagret på toppen av brønnens foringsrør 12, 14 og derfor automatisk blir holdt rettet inn på linje med disse, blir den nedre del ay sugestangen innenfor brønnen og den øvre del av denne innenfor pumpeanordningen 10 alltid holdt i stort sett rettlinjet forhold til hverandre. Som følge av dette vil løfting av sugestangen fra dens øverste ende forårsake at hele sugestangen blir løftet aksialt opp langs en rett linje, mens nedadgående bevegelse av sugestangen på tilsvarende måte skjer rettlinjet langs dens lengdeakse. Med andre ord vil den direkte, aksialtrettede trekk- og skyvekraft, som utøves på sugestangen 18 ved hjelp av pumpeanordningen ifølge oppfinnelsen, sikre at den maksimale drivkraft, som blir frembrakt av driv- eller manøvermekanismen 46, overføres til sugestangen 18 over og langs hele dens lengde. Denne direkte, aksialtrettede kraftoverføring stilles til rådig-het uavhengig og uten hensyn 'til eventuell side- eller vinkelforskyvning av foringsrørene 12, 14 på grunn av bevegelser, f.eks. forkastninger, i grunnen hvor brønnen befinner seg.

Dessuten er den eneste del av sugestangen 18 som står under noen bruddpåkjenning dens øverste ende ved klemforbin-delsen. Men påkjenning på sugestangen 18 ved klemmen 92 blir fordelt hovedsakelig over hele sugestangéns lengde som følge av sideklaringen innenfor og fra det indre av kappen 48 for slagorganet og de andre konstruksjonselementer eller -deler, som stangen passerer gjennom. Denne sideklaring setter sugestangen

i stand til å forskyves sideveis eller på tvers av dens lengde,

slik at den kan oppta og kompensere for påkjenninger som virker på den.

Resultatet blir at slike krefter som virker på sugestangen som ville kunne forårsake brudd på denne, er mest tilbøyelige til å medføre at bruddet skjer utenfor foringsrørene og i nærheten av stangens fastklemte endeforbindelse ved belastnings-føleren og fastspenningsaggregatet 74. I tilfelle av et slikt stangbrudd, forenkles reparasjonen av sugestangen i betydelig grad, fordi det er sikret adkomst til sugestangen i nærheten av bruddstedet. Det er bare nødvendig å skjøte på en ny suge-stangseksjon rett under bruddstedet, hvorved pumping av olje e.l. fra brønnen kan gjenopptas etter forholdsvis kort tid.

Selv om det har vært vist og beskrevet en foretrukket

utførelsesform av oppfinnelsen, hvis prinsipielle nye trekk er særlig fremhevet, vil det forstås at fagmannen kan foreta for-skjellige utelatelser, erstatninger og endringer i den illust-rerte anordnings form og detaljer samt i dennes arbeidsmåte, uten å fravike oppfinnelsens rammer som bare er begrenset som angitt i etterfølgende patentkrav.

Claims (16)

1.A nordning ved apparat for forbindelse med et foringsrør i en brønn, karakterisert ved en sugestang, som strekker seg inn i brønnens foringsrør, for å utføre en opp- og nedgående arbeidsoperasjon i dette, fluidummanøvrerte organ for å forårsake sugestangens opp- og nedgående bevegelse for operasjon i brønnens foringsrør, hvilken sugestang strekker seg gjennom og utenfor nevnte fluidummanøvrerte organ, og organ som tjener til å forbinde sugestangen med apparatet utenfor brønnforingsrøret ved et sted på sugestangen som befinner seg langt borte fra foringsrøret og utenfor nevnte fluidummanøvrerte organ, for å sette sugestangen i stand til å utføre sideveis bevegelse langs dens lengde.innenfor nevnte fluidummanøvrerte organ.

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at sugestangens forbindelse med apparatet befinner seg ved en ende av sugestangen utenfor foringsrøret, for å plassere nevnte fluidummanøvrerte organ mellom foringsrøret og nevnte sugestangende.

3. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at nevnte forbindelsesorgan er innrettet til å forbinde nevnte fluidummanøvrerte organ med den ene enden av sugestangen.

4. Anordning i samsvar med krav 3, karakterisert ved at nevnte fluidummanøvrerte organ er anordnet med sideklaring til sugestangen over førstnevntes hele utstrekning, slik at nevnte forbindelsesorgan utgjør den eneste forbindelse mellom nevnte fluidummanøvrerte organ og sugestangen.

5. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at nevnte fluidummanøvrerte organ omfatter et rørformet støt- eller slagorgan, hvis hulrom forløper i hele dets lengde, idet en del av sugestangens parti utenfor foringsrøret strekker seg gjennom hulrommet, og stempelorgan i ett stykke med slagorganet for å sette dette i stand til å utføre frem- og tilbakegående bevegelse, i den hensikt å fremkalle sugestangens opp- og nedgående arbeidsoperasjon.

6. Anordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved at sugestangen har klaring fra slagorganets indre begrensninger over slagorganets hele lengde, slik at sugestangen kan bevege seg sideveis uten hindring på noe sted innenfor det rørformete slagorganet.

7. Anordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved at nevnte forbindelsesorgan er innrettet til å forbinde slagorganet ved en ende av sugestangen utenfor brønnforingsrøret.

8. Anordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved en hul kappe for slagorganet, som er"bevegelig frem og tilbake innenfor kappen og i forhold til denne, idet' stempel-organet er glidbart mot kappens hule indre, for frem- og tilbakegående operasjon av slagorganet.

9. Anordning i samsvar med krav 8, karakterisert ved inn- eller opprettingsorgan, som forbinder slagorganets kappe og brønnforingsrøret, i den hensikt dels å opplagre kappen på foringsrøret, dels å rette den aksialt inn med dette, slik at den del av sugestangen som befinner seg utenfor foringsrøret holdes innstilt hovedsakelig på rett linje med den øvrige del av sugestangen innenfor foringsrøret, idet nevnte rettlinjete forløp av sugestangen som skyldes nevnte opprettingsorgan, som forbinder foringsrøret og slagorganets kappe, virker til å redusere urimelig slitasje og brudd på sugestangen under dennes opp- og nedgående arbeidsoperasjon, i tilfelle det oppstår side-eller vinkelforskyvning av brø nnens foringsrør.

10. Anordning ved apparat for forbindelse med foringsrøret i en brønn, karakterisert ved en hul, langstrakt kappe, organ for opplagring av kappen på brø nnforingsrø ret på en slik måte at kappen hovedsakelig holdes rettet aksialt inn med foringsrøret, et hult slagorgan som strekker seg gjennom kappens hule innerrom og er manøvrerbart for å utføre frem- og tilbakegående bevegelse i forhold til kappen, organ for å rette slagorganet aksialt inn konsentrisk innenfor kappen, en sugestang som er opp- og nedbevegelig innenfor forings-røret og som strekker seg utover fra dette samt er bevegelig sideveis i slagorganets indre hulrom, slik at slagorganet befinner seg mellom foringsrøret og den ende av sugestangen som ligger lengst borte fra foringsrøret, og organ som forbinder slagorganet med nevnte sugestangende for å iverksette opp- og nedgående bevegelse av sugestangen innenfor foringsrøret og for å opplagre nevnte sugestangende utenfor foringsrøret, på en slik måte at sugestangen i det vesentlige forløper langs en rett linje innenfor foringsrøret, slik at sugestangen holdes rettet aksialt inn med foringsrøret. . >

11. Anordning i samsvar med krav 10, karakterisert ved at nevnte forbindelsesorgan er innrettet til å forbinde sugestangen med slagorganet ved den ende av sugestangen som befinner seg lengst borte fra foringsrøret.

12. Anordning i samsvar med krav 11, karakterisert ved at nevnte organ, som forbinder sugestangen og slagorganet, utgjør sugestangens eneste forbindelse med apparatet, slik at sugestangen er effektivt opphengt fra nevnte forbindelsesorgan for fri og uhindret bevegelse opp og ned.

13. Anordning i samsvar med krav 10, karakterisert ved at slagorganet innbefatter stempelorgan som er utformet i ett stykke med førstnevnte og som samvirker tettbart med kappens indre, for å utføre glidende bevegelse langs kappens innerflate, i den hensikt å iverksette frem- og tilbakegående bevegelse av slagorganet i forhold til kappen ved innføring av fluidumtrykk i kappen.

14.A nordning i samsvar med krav 10, karakterisert ved at nevnte organ, som forbinder sugestangen og slagorganet, er sugestangens eneste forbindelse med apparatet, idet sugestangen har sideklaring fra innerveggene i det hule slagorganet og i foringsrøret, for å sette sugestangen i stand til å fjære sideveis og bøye seg langs hele sin lengde uten hindring på noe sted av denne innenfor disse.

15.A nordning i samsvar med krav 10, karakterisert ved at nevnte forbindelsesorgan innbefatter belastnings-følerorgan for å angi belastning på sugestangen under dennes bevegelse utover fra foringsrøret.

16. Anordning i samsvar med krav 1, k a r a k t :e r i s e r t ved at sugestangen er bevegelig vekselvis frem og tilbake, henholdsvis opp og ned, ved hjelp av nevnte fluidummanøvrerte organ gjennom et oppgående og et nedgående slag, og at nevnte fluidummanøvrerte organ innbefatter organ for regulering av sugestangens nedgående slag mot tyngdekraften som virker på sugestangen under det nedgående slag.