RO117978B1 - Pompă sonică - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la o pompă sonică, utilizată în industria petrolului pentru pomparea petrolului din zăcământ. Pompa sonică, conform invenţiei, asigură transmiterea energiei la stratul de petrol, prin aceea că supapa de admisie (A) şi supapa de refulare (B) sunt poziţionate sub respectiv, deasupra unui nivel, la care este fixat, în afara corpului (2) pompei, un guler (j) de etanşare. Pistonul (4) este montat într-o bucşă (3) prevăzută cu cel puţin un orificiu de intrare (a), aflat în comunicare cu un volum (s) superior printr-un canal (b) şi printr-un alt canal (b), acesta din urmă este pus în legătură cu canalul central (d) al pistonului (4) prin mai multe găuri de intrare (c) practicate în tija pistonului (4). Canalul central (d) este închis cu un dop (5) şi comunică în partea inferioară prin nişte găuri (e) de ieşire cu o incintă (r) de recepţie care, la rândul ei, comunică prin nişte canale (f) de limitare cu un canal (g) central aflat în legătură cu un volum (h) inferior, prevăzut cu o bucşă (6) inferioară, în care este fixat un dop (7) de închidere.

Description

RO 117978 Β

Invenția se referă la o pompă sonică utilizată în industria petrolului pentru pomparea petrolului din zăcământ.

Este cunoscută o pompă sonică prevăzută cu un mecanism de ridicare a lichidului din sondă racordat la o coloană de extracție și la o țeavă de transmisie a undelor sonice. Pompa este pusă în funcțiune prin acționarea unui piston a mecanismului de ridicare de către undele sonice transmise de la suprafață, de la un generator de unde sonice transmiterea având loc prin chiar coloana de lichid deplasată în sus. Pistonul acționat prin unde sonice prezintă un canal interior ce are la partea sa inferioară niște supape de aspirație prin care lichidul dintr-un spațiu inferior pătrunde în spațiul din interiorul pistonului de unde este ridicat înspre suprafață. Pistonul este montat într-o manta cilindrică și etanșat prin niște garnituri.

Este cunoscută, de asemenea, o altă pompă sonică alcătuită dintr-un corp cilindric prevăzut cu o supapă de aspirație la partea inferioară, în interiorul căreia este prevăzut un manșon elastic susținut de niște piese cilindrice în interiorul căruia este definit un spațiu în care se deplasează un piston. La partea superioară spațiul din interiorul elementului elastic este continuat cu coloana de refulare prin care lichidul este ridicat la suprafață. Printr-o altă coloană de lichid undele sonice sunt transmise de la suprafață șî acestea acționează asupra pistonului. Transmiterea undelor sonice se face printr-o coloană diferită de cea prin care lichidul este ridicat la suprafață. Prin acționarea pistonului de către undele sonice are loc modificarea formei manșonului elastic care modificare duce la modificarea presiunii într-un spațiu din afara manșonului, modificare ce acționează supapa de aspirație prin care lichidul pătrunde în spațiul de sub manșon.

Pompa sonică, conform invenției, asigură transmiterea energiei la stratul de petrol prin aceea că supapa de admisie și supapa de refulare sunt poziționate sub respectiv deasupra unui nivel la care este fixat în afara corpului pompei un guler de etanșare, iar pistonul amintit este montat într-o bucșă prevăzută cu cel puțin un orificiu de intrare aflat în comunicare cu un volum superior printr-un canal și printr-un alt canal acesta din urmă este pus în legătură cu canalul central al pistonului prin mai multe găuri de intrare practicate în tija pistonului, ce are canalul central închis cu un dop și care comunică în partea inferioară prin niște găuri de ieșire cu o incintă de recepție care la rândul ei comunică prin niște canale de limitare cu un canal central aflat în legătură cu un volum inferior prevăzut cu o bucșă inferioară în care este fixat un dop de închidere.

Prin aplicarea invenției, se obțin următoarele avantaje:

- construcție simplă și fiabilă;

- eliminarea tijei de acționare;

- transmiterea energiei cu randament ridicat.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare, în legătură și cu fig. 1-7, care reprezintă:

- fig.1, secțiune printr-o sondă echipată cu pompă sonică cu țeavă de transmisie, conform invenției;

- fig.2, secțiune printr-o sondă echipată cu pompă sonică într-o variantă fără țeavă de transmisie, conform invenției;

- fig.3, secțiune longitudinală prin pompa sonică, conform invenției;

- fig.4, secțiune longitudinală prin pompa conică, conform invenției, într-o variantă de realizare fără țeavă de transmisie;

- fig.5, secțiune longitudinală prin pompa sonică, conform invenției, într-o altă variantă de realizare, cu element flexibil cu destindere;

- fig.6, secțiune longitudinală prin pompa sonică, conform invenției, într-o variantă de realizare cu element flexibil cu comprimare;

- fig.7, secțiune transversală prin elementul flexibil din fig.5 și 6, în diferite exemple de realizare.

RO 117978 B

Pompa sonică, conform invenției, se compune dintr-un motor de antrenare MA, un generator sonic de impulsuri G realizat sub forma unei pompe cu piston sau cu membrană, o linie de transmitere realizată din niște țevi 1 umplute cu un lichid prin care se transmit unde elastice către un receptor sonic R realizat sub forma unei pompe cu element oscilant, cu 55 piston aspiro-respingătoare sau a unei pompe cu element flexibil sau cu membrană. Pompa este prevăzută cu niște supape de admisie A și cu niște supape de refulare B dispuse sub respectiv deasupra unui nivel la care este montat un guler de etanșare j, care separă cele două zone de admisie și de refulare și care închide spațiul dintr-un tubing T, prin care se deplasează lichidul pompat, către un rezervor V, aflat la suprafață. 60

Linia de transmitere a undelor sonice care vine de la generatorul G poate fi ramificată către unul sau mai multe puncte de pompare creându-se astfel un sistem care poate fi în următoarele configurații:

- un singur generator G - un singur receptor R.

- un singur generator G - mai multe receptoare R. 65

- mai multe generatoare G - un singur receptor R.

- mai multe generatoare G - mai multe receptoare R.

Receptorul R plasat la adâncime în mijlocul zăcământului reprezintă o sursă de oscilații. Fiind cunoscut faptul că există o frecvență critică de osiclații la care se produce o separare a petrolului din zăcământ cu un debit optim, generatorul G și pompa cu element 70 osiclant pot fi reglate pentru a lucra exact la o asemenea frecvență critică favorabilă.

în cazul pompei cu element flexibil, frecvența nu este critică. Ea poate fi baleiată întro bandă de frecvențe sau se pot transmite două sau mai multe frecvențe diferite: una de rezonanță pentru pompare și una sau mai multe pentru realizarea separării.

în cazul în care este folosită linia cu mai multe generatoare G unul din generatoare 75 poate livra energia necesară pompării, iar un altul sau altele pot livra energia necesară vibrării stratului în vederea realizării separării petrolului de strat.

în tubingul T se introduc țevile 1, care au montat la capătul inferior un corp asamblat 2 al pompei care este separat de tubingul T prevăzut cu un reazem de etanșare C printr-un guler de reazem și etanșare j, prevăzut cu o suprafață de contact sferică, care preia 80 necoaxialitatea dintre tubing și pompă. Corpul pompei este prevăzut în interior cu o bucșă superioară 3 care are unul sau mai multe orificii de intrare a aflate în legătură cu un volum superior s printr-un canal b1 și cu un canal final b care poate fi pus în legătură cu un alezaj central d. Alezajul central d traversează o tijă cu care este prevăzut un piston 4 și tija pistonului 4 are niște găuri de intrare c. Alezajul central d este închis cu un dop 5 și comunică în 85 partea inferioară a pistonului prin niște găuri de ieșire e cu o incintă de recepție r care comunică prin niște canale de limitare f cu un canal central g aflat în legătură cu un volum inferior h realizat într-o bucșă inferioară 6 prevăzută cu un dop de închidere 7. Bucșa 3 este prevăzută la partea superioară cu un dop 8, în care este practicat un orificiu de aerisiere a1 închis cu o supapă cu bilă 9. 90

Corpul 1 al pompei are supapa de admisie A plasată sub gulerul de etanșare j și supapa de refulare B plasată deasupra gulerului de etanșare j, ambele făcând legătura dintre exteriorul corpului 2 al pompei și un spațiu de lucru I din interiorul corpului 2 al pompei, spațiu delimitat de bucșa 3 și pistonul 4.

Pompa sonică cu element oscilant funcționează astfel: o undă de presiune, sosită 95 prin țevile 1, pătrunde în corpul 2 și prin orificiile a ajunge la canalul final b, de unde alimentează prin găurile de intrare c alezajul central d și prin găurile de ieșire e incinta de recepție r și produce creșterea presiunii sub pistonul 4 care se va deplasa în sus și va mări presiunea

RO 117978 B din spațiul de lucru I. Supapa de admisie A se închide și la un moment dat se deschide supapa de refulare B, realizându-se acțiunea principală de pompare. Pistonul 4 continuă deplasarea în sus datorită inerției și după dispariția presiunii în incinta de recepție r, și evacuează lichidul aflat deasupra tijei pistonului 4 până la momentul în care capătul tijei închide canalul b1, după care, comprimă lichidul aflat în volumul superior s. La un moment dat, presiunea de deasupra echilibrează forța de inerție, oprește ridicarea pistonului 4 și îl apasă în jos în momentul în care în incinta de recepție presiunea scade ca urmare a întoarcerii undei de presiune spre generatorul G. Volumul spațiului de lucru crește, presiunea scade, supapa de refulare B se închide și supapa de admisie A se deschide și un nou volum de fluid pentru pompat pătrunde în spațiul de lucru, realizându-se astfel faza de admisie, în timp ce pistonul 4 trece în jos prin poziția mediană, cu viteza maximă și evacuează lichidul aflat în volumul inferior h prin canalele g și f, până în momentul în care se obturează canalele f și ca urmare are loc comprimarea lichidului din spațiul inferior. Presiunea crește în acest arc hidraulic până ajunge să echilibreze forța de inerție a pistonului și să-l oprească din coborâre, timp în care în spațiul de lucru superior se produce destinderea arcului hidraulic, iar tija eliberează canalul b1 punând în legătură orificiile a cu volumul s realizând o completare cu lichid și o anulare a presiunii. Dacă datorită pierderilor din faza de comprimare presiunea scade prea mult, are loc o compensare cu lichid prin supapa cu bilă 9.

Se realizează astfel oscilația masei pistonului între două arcuri hidraulice cu o frecvență de rezonanță care va coincide cu frecvența undelor de presiune sosite de la generator. Amplitudinea va fi proporțională cu sarcina constituită de presiunea de refulare a lichidului pompat. Când presiunea este foarte mică sau când lichidul de pompat conține pungi cu gaze amplitudinea oscilației ajunge la o valoare maximă, numită amplitudine de mers în gol, care este dublă față de amplitudinea de lucru.

Eventualele gaze formate în spațiul de lucru inferior sau în spațiul de lucru superior se vor aduna în partea superioară în spatele supapei cu bila 9, de unde vor fi evacuate prin linia de transmitere către generatorul de la suprafață, unde un sistem de purjare a gazelor va asigura evacuarea lor.

Pompa sonică, într-o variantă de realizare poate fi alcătuită fără țeavă de transmisie, și în acest caz are receptorul sonic R separat de tubingul T printr-o supapă de separare S plasată la λ/4 din lungimea de undă, față de partea superioară a pompei, cu sensul de trecere de la pompă spre tubing, iar energia este transmisă chiar prin fluidul pompat.

într-o altă variantă de realizare, pompa sonică, conform invenției, este prevăzută cu un element flexibil acționat din interior, deci funcționând prin destindere, introdus în tubingul T prevăzut cu gulerul de reazem și etanșare c în care se introduc țevile 1 care au montat la capătul inferior corpul 2 asamblat al pompei, care are alt guler de reazem și etanșare j prevăzut cu o suprafață de contact sferică, care preia necoaxialitățile dintre tubing și pompă. Corpul 2 al pompei este prevăzut la interior cu o bucșă superioară 10 care are încorporată supapa de refulare B și o țeavă de legătură 11 care este etanșată în bucșa 10 și într-o altă bucșă 12 care se află un element flexibil 13 care poate avea formă cilindrică ca în figură, cubică, sferică etc și care în secțiunea transversală poate fi ovală, triunghiulară, pătrată, ondulată etc care să permită mărirea dimensiunilor elementului flexibil 13 deci și a volumului delimitat de acesta. Element flexibil 13 este realizat din oțel, alamă, plastic sau orice alt material elastic, are la capătul inferior o bucșă 14. Corpul 2 al pompei are la capătul inferior o altă bucșă 15 prevăzută cu supapa de admisie A.

Pompa sonică cu element flexibil funcționând prin destindere lucrează astfel: o undă de presiune sosită prin țeava 1 sau în lipsa ei prin tubingul T, pătrunde prin țeava de legătură 11 în elementul flexibil 13 și duce la mărirea volumului acestuia și ca urmare comprimă

Claims (1)

1. RO 117978 B lichidul aflat în exteriorul acestuia și îl obligă să treacă prin supapa de refulare B în țeava 1 sau tubingul T. Unda de presiune reflectată de bucșele 14 și 15 se întoarce, determinând revenirea elastică a elementului 13 și în continuare scăderea presiunii în interiorul corpului 2 al pompei, și determină în continuare deschiderea supapei de admisiei A, pentru admisia 150 unei noi cantități de lichid, după care procesul se reia. în varianta în care transmisia de energie se face printr-o coloană separată, țeava 1 poate lipsi și în acest caz țeava de legătură 11 se prelungește, până în generator, servind de coloană separată deci servind de linie de transmitere separată a energiei de pompare.

   într-o altă variantă de realizare, pompa sonică, conform invenției, este prevăzută cu 155 element flexibil acționat din exterior deci funcționând prin comprimarea și este alcătuită din tubingul T prevăzut cu gulerul de reazem și etanșare C în care se introduc țevile 1 care au montat la capătul inferior corpul 2 asamblat a! pompei 6 care are un alt guler de reazem și etanșare j, prevăzut cu o suprafață de contact sferică, care preia necoaxilitățile dintre tubing și pompă. Corpul 2 al pompei este prevăzut la interior cu o bucșă superioară 16 prevăzută 160 cu niște orificii de trecere o și o bucșă inferioară 21, care susțin și sunt etanșate cu un element flexibil 19, ce poate avea formă cilindrică, ca în figura, cubică, sferică, sau orice altă formă și care în secțiune transversală poate fi de formă; ovală, triunghiulară, pătrată, ondulată sau orice altă formă, care să permită micșorarea dimensiunilor elementului flexibil 19 deci și a volumului delimitat de acesta. Element flexibil 19 este realizat din: oțel, alamă, 165 plastic sau orice alt material elastic, care are la capătul superior are o porțiune de țeavă 17 terminată printr-o bucșă 18 prevăzută cu o supapă de refulare B, și la capătul inferior o bucșă 20 prevăzută cu supapa de admisie A.

   Pompa sonică cu element flexibil funcționând prin comprimare lucrează astfel; o undă de presiune sosită prin țeava 1 sau în lipsa ei prin tubingul T, pătrunde prin orificiile o ale 170 bucșei 16 și prin comprimarea elementului flexibil 19, duce la micșorarea volumului acestuia și ca urmare comprimă lichidul aflat în interiorul acestuia și îl obligă să treacă prin țeava 17 și supapa de refulare B, în țeava 1 și tubingul T. Unda de presiune reflectată de bucșele 20 și 21 se întoarece, determinând revenirea elastică a elementului 19 și în continuare, scăderea presiunii și deschiderea supapei de admisie A pentru admisia unei noi cantități de lichid 175 după care procesul se reia. în varianta în care transmisia de energie se face printr-o coloană separată se prelungește țeava 17 deasupra supapei de refulare B, devenind astfel coloana de refulare, iar prin exteriorul ei între ea și țeava 1 sau într-o altă variantă când țeava 1 poate lipsi, între țeava 17 și tubingul T se realizează o coloană inelară, prin care se transmite energia de pompare de la generatorul aflat la suprafață. Această variantă este de preferat 180 și atunci când se aplică transmiterea energiei la altă frecvență decât cea de pompare.

   Revendicare

   Pompă sonică pentru pomparea petrolului din zăcământ montată în legătură cu o 185 coloană de țevi de extracție prin care fluidul este extras la suprafață, alcătuită dintr-un corp cilindric în care este montat un piston ce are la interior un canal și care este acționat prin transmiterea undelor sonîce de la un generator de unde sonice, montat la suprafață și prevăzută cu niște supape de refulare și de admisie, caracterizată prin aceea că supapa de admisie (A) și supapa de refulare (B) sunt poziționate sub respectiv deasupra unui nivel la 190 care este fixat în afara corpului (2) pompei un guler (i) de etanșare, iar pistonul (4) amintit este montat într-o bucșă (3) prevăzută cu cel puțin un orificiu de intrare (a) aflat în comunicare cu un volum (s) superior printr-un canal (b1) și printr-un alt canal (b) acesta din urmă

   RO 117978 B este pus în legătură cu canalul central (d) al pistonului (4) prin mai multe găuri de intrare (c) 195 practicate în tija pistonului (4), ce are canalul central (d) închis cu un dop (5) și care comunică în partea inferioară prin niște găuri (e) de ieșire cu o incintă (r) de recepție care la rândul ei comunică prin niște canale (f) de limitare cu un canal (g) central aflat în legătură cu un volum (h) inferior prevăzut cu o bucșă (6) inferioară în care este fixat un dop (7) de închidere.

   Președintele comisiei de examinare: ing. Eane Adrian

   Examinator: ing. Comănescu Romița