Fördereinrichtung für Ölbohrungsanlagen Fördereinrichtungen für ölbohrungsanlagen die nen zur Förderung des Erdöls von der Fundstelle im Bohrloch bis zur Erdoberfläche. Wesentliche Teile solcher Fördereinrichtungen sind die Ölsteig leitung, die aus lösbar aneinandergekuppelten, ein zelnen Pumpsteigrohren besteht, das aus einzelnen, lösbar miteinander verbundenen Teilen zusammen gesetzte Pumpgestänge und die Filterrohrleitung.
Das Pumpgestänge ist in der Steigleitung auf und ab be wegbar und bildet die kraftübertragende Verbindung zwischen dem am obern Ende angreifenden Pumpen antrieb und dem an der Ölfundstelle auf und ab bewegten Pumpenplunger. Die Filterrohrleitung be findet sich am untern Ende der Steigleitung und dient dazu, das aus der Umgebung zufliessende Öl unter Ausschluss fester Verunreinigungen, wie Sand und Steine an der Ansaugstelle der Steigleitung zu sammeln.
Beim Betrieb der ölbohrungsanlagen, bei der Montage und einer gegebenenfalls bei Betriebs störungen durchzuführenden Demontage von Teilen der Fördereinrichtungen sind mannigfache Schwie rigkeiten und Unzulänglichkeiten aufgetreten, deren grundsätzliche Abstellung bisher nicht gelungen ist.
Die bekannten, durchwegs aus Stahl bestehenden Fördereinrichtungen für ölbohrungsanlagen sind nicht nur der Einwirkung reiner Kohlenwasserstoffe ausgesetzt, vielmehr enthält das zu fördernde Gut, ausser dem aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Öl noch Verunreinigungen, wie Salzwasser, Sand und feinkörnige Gesteinsgemische wechselnder Zu sammensetzung. Solche Verunreinigungen üben alle eine mehr oder weniger aggressive Wirkung auf Stahl aus und führen daher zu Korrosionen der Fördereinrichtung.
Weitere Schwierigkeiten beruhen auf physikalischen Eigenschaften des Rohöls, das aus einem Isomerengemisch besteht, wobei die Schmelzpunkte der Verbindungen mit zunehmen dem Molekulargewicht absinken.
Infolge der Ab- kühlung, die das Fördergut beim Hochfördern aus Tiefen von 1000 und mehr Metern erfährt, werden aus dem an seiner Fundstelle heissen und daher dünnflüssigen Fördergut durch Erkalten während des Hochpumpens bis zur Förderstelle in steigendem Masse die aus Paraffinen bestehenden höchstmoleku laren Ölbestandteile im festen Aggregatzustande aus geschieden und setzen sich an den Rohrwandungen der Pumpsteigrohre und am Pumpgestänge fest, und zwar um so mehr,
als die aus Stahl bestehenden Steigleitungs- und Pumpgestängeteile an sich das Ansetzen der Paraffine begünstigende Oberflächen eigenschaften besitzen. Dieser werkstoffbedingte Nachteil wird durch die korrodierende Einwirkung der verunreinigenden Bestandteile des Fördergutes noch vergrössert.
Es war daher erforderlich, zusätzliche Mass nahmen zu treffen, um diese Paraffinbeläge ständig abzutragen bzw. deren Bildung zu erschweren. Zu diesem Zwecke wurden in der Ölsteigleitung und am Pumpgestänge Kratzer angebracht, die den Paraffin ansatz abschaben bzw. die Oberflächen dieser Teile durch Einbrennlacke schützen. Diese Vorkehrungen sind aber umständlich und kostspielig.
Ausserdem wirkt sich das verhältnismässig hohe Ge wicht der aus Stahl bestehenden Fördereinrichtungs- teile beim Transport und der Montage zu den be triebsfertigen Fördereinrichtungen bis zu Tiefen von 1000 und mehr Metern kostenmässig ungünstig aus und stellt hohe Anforderungen an die Arbeitskräfte. Das gleiche gilt für die Demontage oder Teildemon tage der Einrichtung bei notwendigen Reparaturen oder dem Ersatz einzelner Aggregate der Förder einrichtungen.
Insbesondere verursachen die aus Stahl gefertigten Filterrohre häufige Betriebsstörun gen, weil sie infolge von Korrosionen, insbesondere durch Salzwassereinwirkungen, in kürzester Zeit unbrauchbar werden können. überdies kann unter Umständen eine Auswechslung der Filterrohre er forderlich werden, wenn sich die Filterschlitze durch feste Bestandteile des Rohöls verstopft haben. Die Demontage der Filterrohre ist aber sehr schwie rig, oft sogar unmöglich; zumindestens aber dauert es erhebliche Zeit, bis die Bohrstelle nach Einbringen einer neuen Filterrohrleitung wieder arbeitsfähig ist.
Hierzu kommt noch, dass die aus Stahl bestehenden Filterrohre nicht nur kurzlebig, sondern auch ver hältnismässig kostspielig sind durch mühsames Ein arbeiten der Durchtrittsöffnungen für das Öl, die hinsichtlich ihrer Grösse und Gestalt strengen Vor schriften unterliegen.
Dem seit langem regen Bedürfnis, diese Nach teile zu beseitigen oder weitgehend herabzumindern, hilft nun die vorliegende Erfindung dadurch ab, dass Steigrohrleitung, Filterrohrleitung und Pump gestänge aus einer Aluminiumlegiening bestehen. Ein solcher Werkstoff, z. B. der Gattung Al, Mg, Si, erwies sich als praktisch gegen alle bei Ölbohranla- gen auftretenden chemischen Einwirkungen immun und weist im Gegensatz zu Stahl kein ausgespro chenes Haftvermögen für etwaige, sich in der Steig leitung abscheidenden Paraffine auf.
Zudem können die vorteilhaften Oberflächeneigenschaften dieses Werkstoffes noch gesteigert werden durch Bildung einer oxydischen Oberflächenschutzschicht bekann ter Art (Eloxalschicht). Auch lässt sich die Abküh lung des Fördergutes in der Steigleitung erheblich herabmindern, wenn das Pumpengestänge zweck mässig hohl ausgebildet und durch den Hohlraum heisses Öl im Gegenstrom zum Fördergut hindurch geleitet wird.
Im Gegensatz zu den aus Stahl be stehenden Pumpgestängen, bei denen ein durch gehender Hohlraum aus werkzeugbedingten Gründen technisch schwierig und kostspielig war, lässt sich dies bei dem aus einer Aluminiumlegierung bestehenden Pumpengestänge bei geeigneter Herstellung und Ge staltung durchaus wirtschaftlich erreichen. Hinzu kommt noch der grundsätzliche Vorteil des gegen über Stahlteilen bei ausreichender Festigkeit viel leichteren Gewichtes, das sich beim Pumpgestänge zusätzlich noch in einer entsprechenden Herab setzung des Kraftbedarfes zum Auf- und Abbewegen des Gestänges günstig auswirkt.
Die Filterrohre weisen gegenüber den bisherigen Stahlrohren den grundsätzlichen Vorteil einer längeren Lebensdauer auf Grund ihrer hohen Korrosionsbeständigkeit ge genüber dem Fördergut auf. Sie können vermöge der leichteren Bearbeitbarkeit, falls eine etwa erfor derliche Demontage nicht möglich ist, einfach unter Tage durch Bohrer zerspant werden.
Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.
Die Fig. 1 und 2 zeigen im Längsschnitt je ein Pumpgestängeelement unterschiedlicher Ausführung. Die Fig. 3 und 4 zeigen in Stirnansicht und in Ansicht eine Ausführungsform des Filterrohres.
Die Fig. 5 und 6 bzw. 7 und 8 zeigen in der glei chen Darstellung je eine weitere Ausführungsform des Filterrohres.
Fig. 9 zeigt im Längsschnitt eine Ausführungs form der Steigleitung.
Das in Fig. 1 dargestellte Pumpgestängeelement weist ein durch Strangpressen hergestelltes Rohr stück 1 aus einer Aluminiumlegierung auf, welches an beiden Enden mit Innengewinde 4 versehen ist. Mit diesen Rohrenden ist, wie in Fig. 1 linksseitig dargestellt ist, je ein Kuppelstück 2 verschraubt, welches an einem Ende mit einem zum Gewinde 4 passenden Gewindezapfen 3 und am andern Ende mit einem Gewindezapfen 6 versehen ist, der zur Verschraubung mit einer ebenfalls aus einer Alumi niumlegierung bestehenden Muffe dient.
Nach dem Einschrauben wird dieser Gewindezapfen gegen Wie derherausschrauben durch Einwalzen der Rohr- stückendteile in eine ringförmige Rille 5, welche in die Gewindezapfenwurzel eingedreht worden ist, ge sichert. Zwischen den beiden Gewindezapfen 3, 6 weist das Kuppelstück 2 zur Erleichterung des Ein schraubens einen von einem passenden Schrauben schlüssel zu umfassenden unrunden Teil 7 auf, der zweckmässig als Vierkant ausgebildet ist.
Bei der Ausführungsform des Pumpengestänge elementes nach Fig. 2 ist wieder ein Rohrstück 8 vorgesehen, das jedoch an den beiden Enden je ein Aussengewinde 9 aufweist. Auf diese Rohrendteile ist, wie in Fig. 2 für das linke Ende dargestellt, wieder ein Kuppelstück 12 aufgeschraubt, welches jedoch am rohrseitigen Endteil mit Innengewinde 10 versehen ist und ausserdem eine zentrale Durch bohrung 11 aufweist und am andern Ende mit einem Gewindezapfen 13 versehen ist, durch welchen die Bohrung 11 ebenfalls hindurchgeführt ist.
Nach Aufschrauben des Kuppelstückes 12 auf das Rohrstück 8 wird es gegen Abschrauben durch Einwalzen seines rohrseitigen Endteils 14 hinter dem Aussengewinde 9 des Rohrstückes 8 gesichert; ausser dem zusätzlich noch durch Einsetzen eines Pass- stiftes 15 in eine gemeinsame Querbohrung in der Rohrwand und der Kupplungsstückwand. Diese Bohrung wird zweckmässig erst nach erfolgtem Ver schrauben der Gewinde 9 und 10 hergestellt.
In beiden Ausführungsformen gemäss den Fig. 1 und 2 erfolgt das Zusammensetzen der Pump gestängeelemente mit die Gewindezapfen 6 bzw. 13 lösbar verbindenden Muffen, welche ebenso wie die Rohrstücke 1 bzw. 8 und die Kuppelstücke 2. bzw. 12 aus einer Aluminiumlegierung bestehen.
Die Kuppelstücke 2, 12 können als Gesenk- pressteile hergestellt werden, wobei im Falle der Ausführungsform nach Fig. 2 die Bohrung 11 durch spanabhebende Bearbeitung nachträglich hergestellt wird.
Wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, weist die Filterrohrleitung, welche aus einer korrosionsfesten Aluminiumlegierung besteht, auf der Innenseite axiale, im Querschnitt von innen nach aussen sich keilförmig verjüngende Ausbuchtungen 17 auf. Dieses Profil kann in dieser Grundform als strang- gepresstes Rohr hergestellt werden.
Zur Erzeugung von Filterschlitzen 19 sind auf der Rohraussenseite örtliche Einfräsungen 18 vor genommen worden, die unter Bildung je eines Filter schlitzes 19 die Einbuchtungen 17 anschneiden.
Die Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 unterscheidet sich von derjenigen nach den Fig. 3 und 4 lediglich durch eine andere Art der Herstel lung der Filterschlitze, indem die Aussparungen auf der Rohraussenseite durch eingefräste Schrauben liniennuten 20 vorgenommen sind, welche unter Bildung der Filterschlitze 21 die Einbuchtungen 17 anschneiden.
Bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 7 und 8 sind die Filterschlitze 25 in gleicher Weise durch Einfräsen von Schraubenliniennuten 26 auf der Aussenseite des Rohrstückes hergestellt worden, je doch ist zum Unterschied gegenüber den Ausfüh rungsformen nach den Fig. 3-6 eine auf der Aussen seite unterschiedliche Grundform des stranggepress- ten Rohres zu Grunde gelegt worden.
Bei dieser ist der Querschnitt des stranggepressten Halbzeugprofils mit auf der Aussenseite wellförmiger Begrenzung versehen, wobei die radialaxialen Symmetrieebenen 23 der Wellenkuppen 24 mit denjenigen der Ein buchtungen 17 zusammenfallen und die radialaxialen Symmetrieebenen der Wellentäler 22 mittig zwischen den Symmetrieebenen 23 der Einbuchtungen 17 lie gen.
Diese Ausführungsform weist gegenüber den vorangegangenen den Vorteil einer Materialersparnis auf.
Anstelle von Schraubenliniennuten 20 bzw. 26 können auch Ringnuten, die in einem axialen Ab stand voneinander liegen, vorgesehen werden.
Die in Fig. 9 dargestellte Steigleitung weist Rohr stücke 27 auf, deren verdickte Rohrendteile 28 mit konischem, sich nach den Rohrstückenden zu ver jüngendem Aussengewinde 29 bzw. 30 versehen sind. Diese Rohrstücke werden in ihrer Grundform schon mit den verdickten Rohrendteilen 28, z. B. nach dem deutschen Patent Nr. 835590, im Strangpressver- fahren aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und anschliessend mit einem konischen Gewinde ver sehen, wobei zweckmässig das Gewinde, z. B. 29, des einen Rohrendes als Linksgewinde und das andere Gewinde, 30, als Rechtsgewinde ausgebildet wird.
Die lösbare Verbindung aneinandergrenzender Rohrteile erfolgt zweckmässig unter Zwischenschal tung eines Dichtungsringes mittels eines Spann stückes 31, welches mit zu den Gewinden 29 bzw. 30 passendem, nach der Spannstückmitte zu sich verjüngendem Innengewinde versehen ist. Die Spannstücke bestehen, wie die Rohrstücke, aus einer Aluminiumlegierung. Sämtliche aus einer Aluminiumlegierung her gestellten Teile der gesamten Fördereinrichtung kön nen mit einer oxydischen Schutzschicht versehen sein.
Es ist darauf zu achten, dass insbesondere die Innenseite der Steigrohrleitung und die Aussenseite des Pumpgestänges eine glatte Oberfläche aufweist, um auch dadurch ein Anhaften des sich etwa aus dem Rohöl abscheidenden Paraffins an diesen För- dereinrichtungsteilen zu erschweren. Dies gilt bei der Ausführungsform des Pumpgestänges nach Fig. 2, gegebenenfalls auch für die Innenseite des Pump gestänges, da dieses einen durchgehenden, zentralen Hohlraum aufweist, durch welchen heisses Öl im Ge genstrom zum auf der Aussenseite geförderten Rohöl von oben nach unten hindurchgeführt werden kann, um die Ausscheidung von Paraffinen aus dem Rohöl zu unterbinden bzw. herabzusetzen.
Soweit es sich bei den in Frage kommenden Oberflächen der För- dereinrichtungsteile um im Strangpressverfahren ge bildete Flächen handelt, sind diese bei sachgemässer Herstellung von in der erwähnten Hinsicht vorzüg licher Beschaffenheit.