WO2016154689A1

WO2016154689A1 - Espaçador de haste polida tipo parafuso concêntrico combinado com sistema hidráulico, método de regulagem de curso da haste polida e método de análise operacional

Info

Publication number: WO2016154689A1
Application number: PCT/BR2015/000047
Authority: WO
Inventors: Geraldo MAJELA DOS SANTOS; Arthur WOLF OBERG; Silvio FERREIRA GAGLIOTI
Original assignee: Petroleo Brasileiro SA Petrobras
Current assignee: Petroleo Brasileiro SA Petrobras
Priority date: 2015-04-01
Filing date: 2015-04-01
Publication date: 2016-10-06
Anticipated expiration: 2017-10-01

Abstract

A presente invenção se refere a um acessório a ser aplicado sobre a mesa de cabresto de uma Unidade de Bombeio (UB), e foi desenvolvido com o intuito de disponibilizar um meio de realizar um ajuste preciso no curso do pistão da bomba de fundo de uma UB, sendo que a variação do ajuste é dada de maneira linear, conforme a necessidade do operador, mas sem que o sistema hidráulico do objeto proposto permaneça sob pressão durante o funcionamento da UB. Devido as suas características construtivas dispensa o uso de grampos para sustentar a haste polida, e ainda permite a aplicação de um método simplificado a ágil de regulagem do curso da haste polida. Alternativamente o espaçador proposto ainda pode ser utilizado para a aplicação de um método de análise operacional capaz de revelar o nível de desempenho ou falhas na bomba de fundo.

Description

ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, MÉTODO DE

REGULAGEM DE CURSO DA HASTE POLIDA E MÉTODO DE

ANÁLISE OPERACIONAL

Campo da Invenção

[0001] A presente invenção se refere a um acessório auxiliar tipo espaçador para regulagem fina do curso da haste polida, que ao ser aplicado em unidades petrolíferas terrestres de bombeio possibilita o ajuste do curso do pistão no interior da camisa da bomba de fundo.

[0002] Devido as suas características construtivas dispensa o uso de grampos para sustentar a haste polida, e ainda permite a aplicação de um método simplificado de regulagem do curso da haste polida. Alternativamente o espaçador proposto ainda pode ser utilizado para a aplicação de um método de análise operacional capaz de revelar o nível de desempenho ou falhas na bomba de fundo.

Fundamentos da Invenção

[0003] O primeiro método aplicado em um poço de petróleo para elevação artificial foi o bombeio mecânico, que surgiu concomitante à indústria de petróleo. Após quase cem anos de sua introdução em campos de petróleo, ainda é um método muito popular. Sua importância se reflete no número de instalações existentes, estima-se que correspondem a dois terços dos poços produtores do mundo.

[0004] Os campos de produção terrestres são constituídos de diversos poços equipados com unidade de bombeio mecânico, podendo chegar a mais de oito mil unidades produtivas de bombeio em algumas regiões brasileiras.

[0005] As Unidades de Bombeio (UB) são constituídas pela associação de diversos elementos mecânicos tais como: conjunto motor (diesel ou elétrico), polias e correias, caixa redutora de engrenagens, mancais, vigas, cabeça de bombeio dentre outros. A maioria utiliza biela, braço e manivela para mudar o movimento rotativo de um motor, em movimento alternativo impresso à cabeça de bombeio. A esta é afixado o cabresto e em sequência a mesa do cabresto, que por sua vez fixa e transmite o movimento alternativo à extremidade superior da haste polida da bomba de fundo do poço.

[0006] As UB's são dimensionadas especificamente para cada poço, conforme a vazão, a profundidade do poço e a densidade dos hidrocarbonetos a ser extraído do poço. Desse modo, é possível encontrar operando em campos de produção brasileiros UB's de diversas capacidades de bombeio, que satisfazem a classificação API (API American Petroleum Institute), variando desde o tamanho API-25 até o tamanho API-1280.

[0007] Como principais vantagens em utilizar o método de elevação artificial do tipo bombeio mecânico podem ser citadas a seguintes:

simplicidade de operação, e pode ser utilizado até o fim da vida produtiva de um poço a partir de condições normais;

capacidade de bombeio pode ser modificada em função das mudanças de comportamento do poço;

apresenta geralmente um menor custo por produção ao longo da vida produtiva do poço.

[0008] Dentro deste cenário é fácil verificar dois aspectos importantes: O primeiro refere-se ao fato de que sendo uma tecnologia muito antiga, já existe tanto na literatura quanto disponível no mercado, uma extensa gama de pesquisas em relação ao comportamento de todos os componentes do equipamento, bem como da técnica de bombeio, sob diferentes pontos de vista e com as respectivas identificações de falhas e soluções. O segundo aspecto tem como prisma a simplicidade dos componentes deste sistema de bombeio, que basicamente vêm se mantendo ao longo dos anos com uma configuração construtiva básica inalterada, e paulatinamente incorporando novas tecnologias de materiais, informática entre outras mais,

[0009] Um desses componentes básicos e quase inalterados do equipamento de bombeio mecânico é a haste polida, que realiza um movimento alternado no sentido vertical, transmitido diretamente ao pistão da bomba de fundo.

[0010] Sabe-se que uma haste polida necessita ter capacidade suficiente para suportar a carga máxima registrada na unidade de bombeio, a qual ocorre durante o curso ascendente da cabeça de bombeio, sendo que a carga registrada volta a reduzir na haste polida durante o curso descendente, alternando-se assim as cargas e tensões a cada ciclo.

[0011] Outros componentes associados direta ou indiretamente à haste polida também sofrem a ação cíclica das tensões geradas durante o bombeio, mas a atual proposta de invenção tem por foco especialmente o trecho da extremidade superior da haste polida. Este trecho recebe o comando alternado transmitido pela cabeça de bombeio, compreendendo a região que suporta os maiores esforços.

[0012] A transmissão de movimentos ocorre exatamente no ponto de conexão da haste polida a uma mesa de cabresto, onde é comum se realizar a fixação por meio de um grampo de união.

[0013] A seção da haste polida onde é afixado o grampo de união à mesa do cabresto, é um ponto de confluência de vários esforços: não só é o ponto de transmissão da carga de trabalho, mas também é um trecho submetido aos esforços de aperto do grampo de união, que é afixado com uma intensidade suficiente para também suportar e transmitir todas as cargas.

[0014] Assim, todo este trecho da haste polida próximo aos pontos de fixação do grampo de união acaba sendo mais sacrificado por ser mais solicitado. A presença do grampo de união, apertado firmemente em torno da haste polida, sujeita a superfície desta a danos como trincas, provocadas pelo desalinhamento construtivo dos componentes do grampo de união. Por consequência a existência de trincas de superfície na haste polida acaba concentrando mais esforços, e propagando o dano com risco de ruptura.

[0015] O uso de grampos de união para a conexão entre a mesa do cabresto e a haste polida, além de ocasionar falhas com risco de ruptura, também acarreta outros inconvenientes. Para melhor compreender estes inconvenientes gerados pela afixação da haste polida à mesa do cabresto pelo grampo de união, é preciso entender a rotina de um operador de UB.

[0016] Faz parte da rotina de operação de uma UB a verificação e ajuste do curso do pistão da bomba de fundo, e quando se faz necessário, adequar o bombeio à produção do poço. E o ajuste só é possível de ser realizado modificando-se o ponto de fixação do grampo de união sobre a haste polida, para uma posição acima ou abaixo a que se encontra, ou adicionando-se ou retirando-se espacadores mecânicos.

[0017] Este ajuste é feito atualmente, de forma manual, da seguinte maneira:

[0018] Ao constatar que UB apresenta algum tipo de falha no bombeio, o operador de campo realiza uma operação de reajuste do curso do pistão da bomba de fundo, que consiste na parada com freio da UB em posição antes do ponto morto inferior da haste polida. Em seguida fixa-se com utilização de uma chave de grifo, um grampo de união auxiliar abaixo da mesa do cabresto e imediatamente acima da caixa de engaxetamento do poço. Com o grampo de união auxiliar fixado, se solta o freio da UB, realizando-se um pequeno giro da UB. Assim a haste polida desce, de modo que o grampo de união auxiliar tope de encontro à caixa de engaxetamento, passando a sustentar todo o peso da haste polida, enquanto a mesa de cabresto desce um pouco mais.

[0019] Com este procedimento consegue-se então liberar o peso sobre grampo de união principal acima da mesa do cabresto, e de eventuais espaçadores mecânicos, podendo alterar o posicionamento do grampo de união acima da mesa do cabresto ou alterar a quantidade de espaçadores mecânicos.

[0020] Após o ajuste, novamente o freio é solto e em seguida efetuado novo giro da UB até que o peso seja transferido para o grampo de união sobre a mesa de cabresto. Depois disso é removido o grampo de união auxiliar e posto a UB para bombear.

[0021] Este procedimento é realizado sucessivas vezes até conseguir o ajuste correto do bombeio

[0022] Fica evidenciado, diante de tal procedimento, alguns inconvenientes da técnica atual, a saber:

a) Toda a operação é feita manualmente, utilizando chaves de grifo ou de estria, e força física. Na maioria das vezes com os técnicos em posições não ergométricas.

b) Os técnicos realizam o ajuste posicionando-se muito próximo aos componentes da UB e linhas de produção, com risco de acidentes. c) Devido aos espaçadores possuírem comprimentos predeterminados, o posicionamento da haste polida se dá de maneira escalonada a cada tentativa de reajuste de curso.

[0023] Fica então evidenciado através da exposição resumida acima, as dificuldades e riscos para um operador de UB manter o bombeio em perfeito funcionamento.

[0024] Deve-se também ressaltar que atualmente o operador de UB tem a sua disponibilidade alguns recursos tecnológicos que auxiliam no diagnóstico do bombeio. As cartas dinamométricas estão entre as principais ferramentas de análise e avaliação das condições de bombeio. Uma carta dinamométrica nada mais é do que um gráfico representando os efeitos gerados pela carga atuante na bomba de fundo, durante um ciclo de bombeio, ou seja, relaciona carga versus posição. Existem dois tipos de cartas dinamométricas: a carta de superfície e a de fundo. As cargas são registradas na superfície através de dinamômetros e no fundo do poço através de dispositivos especiais ou através de modelos matemáticos.

[0025] Os dinamômetros são equipamentos muito caros, e que nem sempre é possível disponibilizar em todas as UB's do parque industrial. Além do custo elevado destes equipamentos, os mesmos são operados por equipe dedicada com treinamento específico, e, portanto, sujeito a uma logística de atendimento. Assim nem sempre é viável ou possível a aferição de todas as UB's existentes no parque industrial da empresa, estando o diagnóstico de funcionamento da UB nestas situações, totalmente a cargo da experiência do operador de campo.

Técnica Relacionada

[0026] Muitas técnicas e métodos já foram desenvolvidos para realizar o ajuste de curso da haste polida, consequentemente do pistão da bomba de fundo.

[0027] Como exemplo pode-se destacar o documento US 531264 de 18/12/1894 que revela a preocupação em estabelecer meios para ajustar a haste polida.

[0028] O documento US 656464 de 18/08/1900 por sua vez revela um acessório capaz de realizar um ajuste fino do curso da haste polida, por meio de um parafuso oco dentro de uma camisa, que permite alterar o posicionamento da haste polida em relação à cabeça de bombeio.

[0029] O documento US 5101676 de 07/04/1992 mostra outro meio de ajuste fino do curso da haste polida, operado por cilindros hidráulicos instalado na mesa do cabresto. O exemplo apresentado no documento revela um acessório grande e que mantém o sistema hidráulico de ajuste tal qual um espaçador variável hidráulico, em permanente estado de carga durante a operação da UB.

[0030] O documento US 4296678 de 27/10/1981 revela outro acessório que permite o ajuste fino do curso da haste polida, mas desta vez operado por cilindro hidráulico único instalado na mesa do cabresto. Tal como o exemplo do documento anterior, mostra um acessório que mantém o sistema hidráulico de ajuste em permanente estado de carga durante a operação da UB.

[0031} Apesar de todos os problemas apontados, as UB ainda são muito adotadas pelo baixo custo dos componentes e a relativa facilidade com que técnicos realizam a operação.

[0032] Apesar das intervenções de reajuste parecer operações relativamente rápidas, na verdade são operações demoradas, arriscadas e dispendiosas, principalmente em um universo de monitoramento de aproximadamente mais de oito mil unidades em campos de produção espalhados em um vasto território, como é o caso dos campos brasileiros.

[0033] Uma parada de operação de bombeio, por si só já representa parada de produção e consequentemente prejuízo, no entanto a parada requer diversas montagens e desmontagens dos grampos de união, em tempos diretamente proporcionais a experiência do operador, pois quando o ajuste não é bem realizado, implica em novos ajustes e alinhamentos desses componentes. Além do tempo necessário para a boa realização da tarefa, o que aumenta ainda mais os custos é a necessidade de disponibilizar pessoal qualificado.

[0034] Devido à dimensão dos elementos envolvidos é necessária uma equipe com técnicos bem preparados, pois atuarão diretamente com os componentes, manipulando-os em campo. A tarefa requer grande esforço físico dos técnicos envolvidos na operação, e os expõe a risco de acidentes e má postura ergométrica.

[0035] Diante deste quadro é fácil concluir que quanto mais precisos e rápidos forem os ajustes maiores serão os ganhos, levando-se em consideração vários aspectos, mas no mínimo ganho de tempo para o retorno às operações de produção.

[0036] Considerando-se o levantamento estatístico, ao se contabilizar as do tempo total de paradas resultantes somente para reajustar o curso da haste polida, caso ocorressem de maneira mais rápida e envolvendo menor número de mão de obra disponibilizada, também evitariam perdas de produção e de comprometimento de mão de obra especializada.

[0037] Em um campo de produção de grande porte, mesmo que a empresa possua um excelente quadro técnico, inevitavelmente apresentará muitos poços com UB's operando fora dos padrões ideais, acarretando de qualquer forma algum tipo de prejuízo.

[0038] Mas para minimizar e superar estes problemas de parada da UB com a finalidade de intervir no curso das hastes polidas, risco de acidentes com a manipulação de elementos mecânicos pesados, incapacidade de intervenção simultânea de um amplo número de UB's num campo produtivo de grande porte, que foi desenvolvido o espaçador de hastes polidas tipo parafuso concêntrico combinado com sistema hidráulico.

[0039] A invenção descrita a seguir decorre da contínua pesquisa neste segmento, cujo enfoque objetiva prioritariamente reduzir o tempo de paradas das UB's com o fim de ajustar / corrigir falhas no bombeio.

[0040] A presente invenção visa prover um componente aplicável em qualquer equipamento de bombeio, de grande ou pequeno porte, provido com qualquer configuração construtiva.

[0041] Outros objetivos que o espaçador de hastes polidas tipo parafuso concêntrico combinado com sistema hidráulico, método de regulagem de curso da haste polida e método de análise operacional, objeto da presente invenção, se propõe alcançar são a seguir elencados: a) reduzir o tempo de parada da UB com a finalidade de ajuste de curso da haste polida;

b) garantir um ajuste fino de curso da haste polida, por meio hidráulico;

c) eliminar a necessidade de grampos de união; d) eliminar o surgimento de trincas de superfície na extremidade superior da haste polida;

e) permitir a análise aproximada do comportamento de bombeio;

f) eliminar riscos de acidentes durante as manutenções de ajuste; g) proporcionar um espaçador com a segurança de um espaçador mecânico e a facilidade de um espaçador hidráulico.

Sumário da Invenção

[0042] Em um primeiro aspecto, a presente invenção refere-se a um acessório aplicado sobre a mesa de cabresto de uma UB, de maneira a eliminar a necessidade do uso de grampos de união e/ou afastadores mecânicos. O dispositivo proposto compreende uma camisa externa, de formato cilíndrico, concêntrico à camisa externa, provido com uma camisa interna com o diâmetro interno maior do que a haste polida da UB e comprimento igual ao da camisa externa. A parede interna da camisa externa forma um canal anelar com a parede externa da camisa interna que se estende de uma extremidade a outra das referidas camisas. A extremidade inferior da camisa externa é unida a da camisa interna por um anel de base, mas a extremidade superior das duas camisas é livre. Assim, o canal anelar apresenta-se fechado na sua seção inferior e aberto na superior, de modo a formar um corpo principal cilíndrico e oco. Uma coluna oca, preferencialmente com o mesmo comprimento da camisa externa é provida concentricamente entre camisa externa e a camisa interna, de modo a ser capaz de encaixar-se totalmente, sem interferência, dentro do canal anelar.

[0043] Em um segundo aspecto a invenção prevê um método de regulagem de curso da haste polida e método de análise operacional empregando o referido acessório.

Breve Descrição dos Desenhos

[0044] A invenção será descrita a seguir mais detalhadamente, em conjunto com os desenhos abaixo relacionados, os quais, meramente a título de exemplo, acompanham o presente relatório, do qual é parte integrante, e nos quais:

[0045] A Figura 1 retrata esquematicamente uma vista de uma UB tradicional, com vista da bomba de fundo e do acessório objeto da invenção acoplado à mesa do cabresto.

[0046] A Figura 2 retrata esquematicamente a vista em corte detalhada do acessório objeto da atual invenção.

Descrição Detalhada da invenção

[0047] O espaçador de hastes polidas tipo parafuso concêntrico combinado com sistema hidráulico, método de regulagem de curso da haste polida e método de análise operacional, objetos da invenção agora proposta, foram desenvolvidos a partir de pesquisas que visavam, a princípio, disponibilizar um meio de realizar um ajuste preciso no curso do pistão da bomba de fundo de uma UB, sendo que o procedimento de ajuste permite variar o curso de maneira linear, conforme a necessidade do operador, mas sem que o sistema hidráulico do objeto proposto permaneça sob pressão durante o funcionamento da UB.

[0048] Neste sentido as pesquisas foram voltadas para o desenvolvimento de um acessório, o qual fosse capaz de ser utilizado com variadas configurações construtivas apresentadas pelas UB's, e que ao mesmo tempo agregasse possibilidades construtivas que permitissem uma operação manual ou por comando a distância, acionamento manual- hidráulico ou eletro-hidráulico, conforme as necessidades gerenciais ou viabilidade de investimento.

[0049] Por meio da Figura 1 é possível visualizar uma UB (1 ) comum à técnica e seus componentes principais: conjunto motor elétrico, caixa redutora de engrenagens, mancais, tripé, vigas, cabeça de bombeio (2), base metálica, cabresto (3), mesa de cabresto (4), pistão (5) da bomba de fundo, haste polida (6).

050 Por meio desta figura já é possível verificar que o espaçador de hastes polidas tipo parafuso concêntrico combinado com sistema hidráulico (142), dispensa a utilização de grampo de união na extremidade superior da haste polida (6). Pela atual proposta, a haste polida (6) fica apoiada por meio da luva (7) diretamente sobre o espaçador concêntrico (100), objeto da invenção, e este sobre a mesa de cabresto (4).

[0051] Perante esta configuração percebe-se facilmente que o espaçador concêntrico (100) proposto tem características construtivas suficientes para substituir a série de espaçadores mecânicos geralmente aplicados entre a luva (7) e a mesa de cabresto (4) para dar sustentação a haste polida (6), no entanto, alternativamente espaçadores mecânicos ainda podem ser utilizados em associação ao espaçador concêntrico (100) proposto, sem alterar o objetivo da proposta, o que será explicado e justificado mais adiante.

[0052] O espaçador concêntrico (100) é mais bem detalhado isoladamente na Figura 2, onde está apresentado em uma vista em corte. Por esta vista detalhada é possível visualizar os elementos internos do espaçador concêntrico (100), e verifica-se que o mesmo é composto pelos seguintes componentes:

[0053] Uma camisa externa (110), de formato cilíndrico, tem um comprimento (C) equivalente ao espaço morto (L) normalmente deixado entre o fundo da bomba de fundo e a posição mais baixa de operação do pistão (5) (Figura 1 ). Este comprimento (C) pode ser aplicado para todos os modelos de UB, e tem se mostrado ideal quando se trabalha com dimensões próximas a 30 cm, com variações para mais e para menos.

[0054] Concêntrica à camisa externa (110) é provida uma camisa interna (111) com o diâmetro interno maior do que a haste polida (6) e comprimento igual ao da camisa externa (110). A haste polida (6) atravessa a camisa interna (111) de uma extremidade à outra. A parede interna da camisa externa (110) forma um canal anelar (120) com a parede externa da camisa interna (111), que se estende de uma extremidade à outra das referidas camisas.

[0055] As extremidades inferiores da camisa externa (110), e da camisa interna (111), são unidas por um anel de base (113), mas as extremidades superiores apresentam-se abertas. Assim, também é possível verificar que o canal anelar (120) é fechado na sua seção inferior e aberto na sua seção superior, originando um corpo principal cilíndrico, oco e provido com o referido canal anelar.

[0056] Uma coluna oca (130), preferencialmente com o mesmo comprimento (C) da camisa externa (110) é provida concentricamente entre camisa externa (110) e a camisa interna (111), de modo a ser capaz de encaixar-se, sem interferência, totalmente dentro do canal anelar (120). A referida coluna oca (130) tem sua face externa provida, de uma extremidade a outra, com um fuso de rosca.

[0057] Na extremidade inferior da coluna oca (130) é conformado um êmbolo (131) provido com anéis de vedação (132) interno e externo, que atuam respectivamente na parede externa da camisa interna (111) e na parede interna da camisa externa (110).

[0058] Entre o êmbolo (131) e o anel de base (113) é conformada uma câmara hidráulica (140) anelar. A extremidade inferior da camisa externa (110) recebe um ponto de alimentação (141) que é interligado a um sistema de bombeio hidráulico (142), conhecido da técnica, o qual pode ser acionado manualmente ou eletricamente. No mesmo ponto de acionamento, o sistema de bombeio hidráulico (142) recebe um sensor (143), do tipo manómetro ou pressostático.

[0059] O ponto de acionamento do sistema de bombeio hidráulico (142) pode ser afixado na própria mesa de cabresto (4), ou alternativamente, interligado por tubulação de alta pressão e afixado em um ponto remoto distante da UB (não mostrados).

[0060] Um calço rosqueável (150) é provido à coluna oca (130), sendo o mesmo capaz.de rosquear-se ao longo de toda a extensão de sua face externa provida com fuso de rosca.

[0061] Finalizando os componentes apresentados tem-se encaixado na extremidade superior da coluna oca (130) um apoio de luva (160), que sustenta a haste polida (6) por interferência direta à luva (7).

[0062] A luva (7), diferentemente dos grampos de união geralmente usados para sustentar a haste polida (6), devido a cálculos de projeto é considerada como uma estrutura única associada à haste polida. Por esta razão quando as referidas hastes polidas podem ser sustentadas diretamente pelas luvas, muitos dos inconvenientes relatados anteriormente são eliminados, e a atual proposta disponibiliza com vantagens esta possibilidade.

[0063] É fácil perceber, pela apresentação dos componentes da atual proposta, que a necessidade de aplicarem-se grampos de união, tanto o principal quanto o auxiliar, é totalmente eliminada. Mas além de eliminar a necessidade do uso de grampos de união é possível realizar o ajuste linear preciso do espaço morto (L) deixado entre o fundo da bomba de fundo e a posição mais baixa de operação do pistão (5) (Figura 1 ).

[0064] O espaçador concêntrico (100), em um segundo aspecto, permite a aplicação de um método de regulagem de curso da haste polida bem mais simples, seguro e preciso do que os que têm sido aplicados atualmente.

[0065] O método será descrito a seguir, mas para um técnico no assunto fica claro que pequenas alterações das etapas podem ser introduzidas ou alteradas sem prejuízo a proposta que é baseada no uso do espaçador concêntrico (100), objeto da atual invenção.

[0066] Ao constatar que UB apresenta algum tipo de falha no bombeio, o operador de campo realiza uma operação de reajuste do curso do pistão da bomba de fundo, que consiste:

1) parar com freio da UB em posição antes do ponto morto inferior da haste polida. 2) acionar o sistema de bombeio hidráulico (142) de modo a erguer a coluna oca (130) e retirar o peso do calço rosqueável (150).

3) alterar a posição do calço rosqueável (150).

Nesta etapa o calço rosqueável (150) pode ter sua posição alterada em qualquer sentido, superior ou inferior ao que estava originalmente no início do processo, de maneira linear e precisa. Por não haver peso sobre calço rosqueável (150), ele pode ter sua posição alterada sem a necessidade de nenhuma ferramenta.

4) liberar o sistema de bombeio hidráulico (142) de modo que coluna oca (130) se recolha pelo peso exercido pela própria haste polida (6), até que o calço rosqueável (150) volte a se apoiar sobre a extremidade da camisa externa (110).

Fica caracterizado que após esta etapa todo o peso dinâmico e estático exercido pela bomba de fundo e transmitido pela haste polida (6) ficará apoiado diretamente na camisa externa (110). Como esta tem sua base apoiada diretamente sobre a mesa de cabresto (4), fica claro que o espaçador concêntrico (100), atua como um espaçador mecânico comum da técnica, porém com duas diferenças fundamentais: A primeira diferença é em relação ao ajuste, que não é feito de modo escalonado, pois é possível precisar pelo passo da rosca do calço rosqueável (150) a posição exata do ajuste. A segunda diferença fundamental é que apesar de operar como um acessório tipo espaçador mecânico, o ajuste é feito com a ajuda de um sistema de bombeio hidráulico (142) associado ao acessório, garantindo suavidade e segurança a tarefa de ajuste.

5) soltar o freio após o ajuste e em seguida efetuar novo giro da UB para verificação do ajuste.

[0067] Este procedimento é realizado sucessivas vezes, até conseguir o ajuste correio do bombeio.

[0068] O método proposto não anula a possibilidade de alternativamente fazer uso de algum espaçador mecânico tradicional entre a extremidade superior da camisa externa (110) e o calço rosqueável (150), ou mesmo abaixo do espaçador concêntrico (100), sem alterar qualquer das vantagens já evidenciadas no método.

[0069] O comando do sistema de bombeio hidráulico (142) que aciona o espaçador concêntrico (100) pode ser manual-hidráulico ou eletro-hidráulico, e o ponto de acionamento pode ser instalado na própria mesa de cabresto (4), ou preferencialmente em um ponto distante da área de operação, assim a única aproximação de um técnico à área de trabalho é pela necessidade de alterar a posição do calço rosqueável (150), que pode ser feito rapidamente, sem esforço e sem problemas ergonómicos. A tarefa é realizada com menor tempo possível do técnico junto aos elementos da UB.

[0070] Outra vantagem inquestionável de se adotar o espaçador concêntrico (100), é que a atual invenção ainda propicia alternativamente a implementação de um método de análise operacional, de modo a oferecer ao operador da UB dados dinâmicos de funcionamento da bomba de fundo.

[0071] Existem no mercado equipamentos que fornecem uma gama de informações dinâmicas da UB, mas são equipamentos de alto custo e requerem equipe treinada e dedicada para operação. O método de análise operacional proposto não tem a pretensão de substituir os equipamentos existentes no mercado, mas aproveita os recursos oferecidos pelo espaçador concêntrico (100), para extrair informações de operação da UB, que nas mãos de um operador experiente podem oferecer dados fundamentais para tomadas de decisões operacionais de ajuste ou de manutenção.

[0072] O método proposto pode ser entendido por meio das seguintes etapas:

- acionar brevemente o sistema de bombeio hidráulico (142) com a UB em operação, de modo a aliviar o peso da haste polida (6) sobre o calço rosqueável (150).

- ler a pressão dada pelo manómetro ou sensor pressostático (143) durante alguns ciclos do UB.

- liberar a pressão do sistema de bombeio hidráulico (142), de modo que o calço rosqueável (150) volte a apoiar-se na extremidade da camisa externa (110).

- analisar os dados registrados.

[0073] O método proposto é baseado na equivalência que pode ser estimada entre a carga atuante no pistão (5) da bomba de fundo, em cada posição do seu ciclo de funcionamento, e a pressão registrada pelo manómetro ou sensor pressostático (143) do espaçador concêntrico (100) quando o calço rosqueável (150) não está apoiado sobre a extremidade da camisa externa (110) e a UB esta em funcionamento.

[0074] Os valores registrados podem ser utilizados inclusive para montar um mapa básico de análise de operação da bomba de fundo, que nas mãos de um operador pode oferecer muitas informações valiosas quanto à eficiência de funcionamento da bomba de fundo ou da necessidade de algum tipo de manutenção.

[0075] Esta vantagem é sensivelmente percebida em levantamento de estatísticas, montagens de mapas com a sequência operacional de UB's durante toda a vida de um poço. Mas o mais significativo é poder aproveitar um acessório essencial no ajuste de curso de uma UB para levantar, a qualquer momento e a baixo custo, as condições de funcionamento da bomba de fundo.

[0076] Com método de análise operacional proposto, pode-se usar a indicação do peso indicada pelo manómetro ou sensor pressostático (143) para se conseguir detectar o alívio de peso no momento em que o pistão (5) da bomba de fundo se apoia no fundo da mesma. Esta informação, associado à prática do operador de campo, resulta em menos tentativas de acerto durante a aplicação do método de regulagem de curso da haste polida, proposto acima.

[0077] A invenção proposta consegue unir em um só equipamento uma capacidade ágil de ajuste fino do curso da bomba, sem risco de acidente ou esforço para o técnico, e também sem incorrer em riscos tais como o de vazamento do sistema hidráulico, visto que o mesmo só é acionado durante a tarefa de ajuste do curso, ou durante levantamento de dados dinâmicos de operação da bomba de fundo.

[0078] É um equipamento simples de operar e de baixo custo, frente aos benefícios que aufere.

[0079] A invenção foi aqui descrita com referência sendo feita à suas concretizações preferidas. Deve, entretanto, ficar claro, que a invenção não está limitada a essas concretizações, e aqueles com habilidades na técnica irão imediatamente perceber que alterações e substituições podem ser feitas dentro deste conceito inventivo aqui descrito.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, caracterizado por compreender: uma camisa externa (110), de formato cilíndrico de comprimento (C); concêntrica à camisa externa (110) ser provida uma camisa interna (111) com o diâmetro interno maior do que a haste polida (6) e comprimento igual ao da camisa externa (110); a parede interna da camisa externa (110) formar um canal anelar (120) com a parede externa da camisa interna (111); o canal anelar (120) se estender de uma extremidade a outra das referidas camisas; a extremidade inferior da camisa externa (110) e da camisa interna (111) serem unidas por um anel de base (113), mas a extremidade superior das mesmas serem livres, e assim, o canal anelar (120) apresentar-se fechado na sua seção inferior e aberto na superior, de modo a formar um corpo principal cilíndrico e oco; uma coluna oca (130), preferencialmente com o mesmo comprimento (C) da camisa externa (110) ser provida concentricamente entre camisa externa (110) e a camisa interna (111), para encaixar-se totalmente, sem interferência, dentro do canal anelar (120); a referida coluna oca (130) ter sua face externa provida, de uma extremidade a outra, com um fuso de rosca; a extremidade inferior da coluna oca (130) ter conformado um êmbolo (131) provido com anéis de vedação (132) interno e externo, os quais atuam respectivamente na parede externa da camisa interna (111) e na parede interna da camisa externa (110); entre o êmbolo (131) e o anel de base (113) ser conformada uma câmara hidráulica (140) anelar; a extremidade inferior da camisa externa (110) receber um ponto de alimentação (141) que é interligado a um sistema de bombeio hidráulico (142); no mesmo ponto de acionamento, o sistema de bombeio hidráulico (142) receber um sensor (143); um calço rosqueável (150) ser provido à coluna oca (130), sendo capaz de rosquear-se ao longo de toda a extensão da parede externa da coluna oca (130) provida com fuso de rosca; ter encaixado na extremidade superior da coluna oca (130) um apoio de luva (160), que sustenta a haste polida (6) por interferência direta à luva (7).

2. ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, de acordo com a primeira reivindicação, caracterizado por o comprimento (C) ser equivalente ao espaço morto (L), normalmente deixado entre o fundo da bomba de fundo e a posição mais baixa de operação do pistão (5).

3. ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, de acordo com a primeira reivindicação, caracterizado por o comprimento (C) ser aplicável para todos os modelos de unidade de bombeio, e ter preferencialmente 30 cm, com variações para mais e para menos.

4. ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, de acordo com a primeira reivindicação, caracterizado por a haste polida (6) atravessar a camisa interna (111) de uma extremidade à outra.

5. ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, de acordo com a primeira reivindicação, caracterizado por o sensor (143) compreender um manómetro ou um sensor pressostático.

6. ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, de acordo com a primeira reivindicação, caracterizado por o ponto de acionamento do sistema de bombeio hidráulico (142) ser afixado na própria mesa de cabresto (4) ou interligado por tubulação de alta pressão e afixado em um ponto remoto distante da UB.

7. ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, de acordo com a primeira reivindicação, caracterizado por alternativamente espaçadores mecânicos serem utilizados em associação ao espaçador concêntrico (100) proposto.

8. ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, de acordo com a primeira reivindicação, caracterizado por ter o acionamento manual-hidráulico.

9. ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, de acordo com a primeira reivindicação, caracterizado por ter o acionamento eletro- hidráulico.

10. ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, de acordo com a primeira reivindicação, caracterizado por dispensar a utilização de grampo de união na extremidade superior da haste polida (6).

11. ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, de acordo com a primeira reivindicação, caracterizado por prover alternativamente um espaçador mecânico tradicional entre a extremidade superior da camisa externa (1 0) e o calço rosqueável (150).

12. ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, de acordo com a primeira reivindicação, caracterizado por prover alternativamente um espaçador mecânico tradicional abaixo do espaçador concêntrico (100).

13. ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, de acordo com a primeira reivindicação, caracterizado por o sensor (143) registrar, em cada posição do ciclo de funcionamento da unidade de bombeio, a pressão e por equivalência a carga atuante no pistão (5) da bomba de fundo, quando o calço rosqueável (150) não estiver apoiado sobre a extremidade da camisa externa (110) e a UB estiver em funcionamento.

14. MÉTODO DE REGULAGEM DE CURSO DA HASTE POLIDA FAZENDO USO DO ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, caracterizado por o operador de campo realizar uma operação de reajuste do curso do pistão da bomba de fundo, que consiste nas seguintes etapas:

1 ) parar com freio da UB em posição antes do ponto morto inferior da haste polida;

2) acionar o sistema de bombeio hidráulico (142) de modo a erguer a coluna oca (130) e retirar o peso do calço rosqueável (150);

3) alterar a posição do calço rosqueável (150);

4) liberar o sistema de bombeio hidráulico (142) de modo que coluna oca (130) se recolha pelo peso exercido pela própria haste polida (6), até que o calço rosqueável (150) volte a se apoiar sobre a extremidade da camisa externa (110);

5) soltar novamente o freio após o ajuste e em seguida efetuar novo giro da UB para verificação do ajuste;

6) repetir as etapas 1 a 5, sucessivas vezes até conseguir o ajuste correto do bombeio.

15. MÉTODO DE REGULAGEM DE CURSO DA HASTE POLIDA FAZENDO USO DO ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por na etapa 3 o calço rosqueável (150) ter sua posição alterada linearmente em qualquer sentido, superior ou inferior ao que estava originalmente no início do processo.

16. MÉTODO DE REGULAGEM DE CURSO DA HASTE POLIDA FAZENDO USO DO ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por após a conclusão da 4^a etapa todo o peso dinâmico e estático exercido pela bomba de fundo e transmitido pela haste polida (6) ficar apoiado diretamente na camisa externa (110).

17. MÉTODO DE REGULAGEM DE CURSO DA HASTE POLIDA FAZENDO USO DO ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por o ajuste do calço rosqueável (150) ser feito de modo linear, exatamente na extensão requerida pelo operador.

18. MÉTODO DE ANÁLISE OPERACIONAL FAZENDO USO DO ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, caracterizado por o operador de campo extrair informações de operação da UB, que consiste nas seguintes etapas:

- acionar brevemente o sistema de bombeio hidráulico (142), com a unidade de bombeio em operação, de modo a aliviar o peso da haste polida (6) sobre o calço rosqueável (150);

- ler a pressão dada pelo sensor (143) durante alguns ciclos da unidade de bombeio;

- liberar a pressão do sistema de bombeio hidráulico (142), de modo que o calço rosqueável (150) volte a apoiar-se na extremidade da camisa externa (110);

- analisar os dados registrados.

19. MÉTODO DE ANÁLISE OPERACIONAL FAZENDO USO DO ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por por meio da indicação do peso registado pelo sensor (143), conseguir detectar o alívio de peso, no momento em que o pistão (5) da bomba de fundo se apoia no fundo da mesma.

20. MÉTODO DE ANÁLISE OPERACIONAL FAZENDO USO DO ESPAÇADOR DE HASTE POLIDA TIPO PARAFUSO CONCÊNTRICO COMBINADO COM SISTEMA HIDRÁULICO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por os valores registrados serem utilizados para montar um mapa básico de análise de operação da bomba de fundo.