BRPI0409299B1

BRPI0409299B1 - Pump cap for drainage line operations

Info

Publication number: BRPI0409299B1
Application number: BRPI0409299-6A
Authority: BR
Inventors: Wilhelmus Christianus Maria Lohbeck
Original assignee: Schlumberger Holdings
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2004-04-13
Publication date: 2015-09-01
Also published as: RU2005135442A; CN1774559A; GB2415985B; CA2521763A1; RU2344267C2; GB2415985A; CN100378290C; US20060266512A1; GB0520261D0; WO2004092535A1; NO339509B1; CA2521763C; NO20055373L; BRPI0409299A

Description

“TAMPÃO DE BOMBA PARA OPERAÇÕES DE LINHA DE ESCOAMENTO” A presente invenção refere-se a um tampão de bomba para uso em operações de linha de escoamento, como para deslocar ferramentas de poço via uma linha de escoamento para um poço, para operações de pistonamento de poço, para deslocar ferramentas através de uma tubulação de produção em um poço, ou para deslocar um dispositivo para expandir um tubular de poço, como um tubo entalhado expansível ou um tubo sólido expansível. Em geral, o tampão de bomba é usado para deslocar uma ferramenta através de uma linha de escoamento tendo uma passagem para escoamento, onde o tampão de bomba é bombeado através da linha de escoamento. Exemplos dessas linhas de escoamento são tubos de superfície de linhas de escoamento, tubulares de poço etc.The present invention relates to a pump plug for use in drainage line operations, such as for moving well tools via a drainage line to a well for pistoning operations. to move tools through a production pipe into a well, or to move a device to expand a well tubular, such as an expandable notched pipe or an expandable solid pipe. In general, the pump plug is used to move a tool through a flow line having a flow passage where the pump plug is pumped through the flow line. Examples of such runoff lines are runoff surface pipes, well tubulars, etc.

Um exemplo de um tal tampão de bomba está descrito na patente britânica 1.321.152. O tampão de bomba conhecido foi desenvolvido para prover um tampão de bomba que poderia passar através de uma linha de escoamento tendo mudanças abruptas em diâmetro da passagem de fluxo.An example of such a pump cap is described in British patent 1,321,152. The known pump plug was developed to provide a pump plug that could pass through a flow line having abrupt changes in flow passage diameter.

Para este fim, o tampão de bomba conhecido compreende um corpo cilíndrico, uma tubulação de material elastomérico circundando o corpo, e acessórios rígidos ligados à superfície externa da tubulação, onde os acessórios rígidos compreendem uma primeira série de acessórios segmentados espaçados ao redor do centro do corpo a ângulos retos ao seu eixo longitudinal e uma segunda série de acessórios, os acessórios da segunda série sendo alongados e cada um tendo uma extremidade em contato com um acessório da primeira série. Além disso, um acessório alongado é situado adjacente a um espaço entre dois acessórios da primeira série, e entre cada dois acessórios alongados adjacentes a um espaço ser arranjado pelo menos um outro acessório alongado.To this end, the known pump cap comprises a cylindrical body, a tubing of elastomeric material surrounding the body, and rigid fittings attached to the outer surface of the pipe, where rigid fittings comprise a first series of segmented fittings spaced around the center of the tube. at right angles to its longitudinal axis and a second series of fittings, the second series fittings being elongated and each having an end in contact with a first series fixture. In addition, an elongate accessory is situated adjacent a space between two first series fittings, and between each two elongate accessories adjacent a space at least one other elongate accessory is arranged.

Uma desvantagem do tampão de bomba conhecido é o fato de sua fabricação ser complicada, devido às duas séries de acessórios que têm que ser feitas separadamente e montadas de modo a formar uma vedação. É um objetivo da presente invenção prover um projeto mais simples de um tampão de bomba.A disadvantage of the known pump cap is that it is complicated to manufacture due to the two series of fittings that have to be made separately and assembled to form a seal. It is an object of the present invention to provide a simpler design of a pump cap.

Para este fim, o tampão de bomba para operações de linha de escoamento de acordo com a presente invenção compreende um corpo resiliente e uma gaiola flexível tendo uma superfície externa resistente a desgaste arranjada ao redor do corpo resiliente, onde a gaiola flexível compreende um tubo tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, cujo tubo é provido com um padrão repetido de fendas fechadas em pelo menos uma extremidade. A invenção será agora descrita por meio de exemplo com mais detalhe com referência aos desenhos anexos, nos quais: A Figura 1 mostra esquematicamente uma seção longitudinal do tampão de bomba de acordo com a presente invenção. A Figura 2 mostra esquematicamente uma via plana de parte do tampão de bomba de acordo com a Figura 1; A Figura 3 mostra esquematicamente uma seção longitudinal de um modo de realização alternativo da presente invenção e A Figura 4 mostra esquematicamente uma vista plana de parte do tampão de bomba de acordo com a Figura 3. É feita referência agora à Figura 1, mostrando um primeiro modo de realização do tampão de bomba 1 para operações de linha de escoamento de acordo com a presente invenção. O tampão de bomba 1 compreende um corpo cilíndrico resiliente 2 e uma gaiola flexível 3 tendo uma superfície externa resistente a desgaste 4 arranjada ao redor do corpo cilíndrico resiliente 2. É feita referência agora à Figura 2 para discutir a gaiola flexível 3 com mais detalhe. A gaiola flexível 3 compreende um tubo 5 tendo uma primeira extremidade 6 e uma segunda extremidade 7. 0 tubo 5 é provido com um número de fendas axiais 9 e 10 fechadas em pelo menos uma extremidade. Por questões de clareza, o corpo resilíente não é mostrado na Figura 2.To this end, the flow line pump cap according to the present invention comprises a resilient body and a flexible cage having a wear-resistant outer surface arranged around the resilient body, where the flexible cage comprises a tube having a first end and a second end, the tube of which is provided with a repeated pattern of closed slits at at least one end. The invention will now be described by way of example in more detail with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 schematically shows a longitudinal section of the pump plug in accordance with the present invention. Figure 2 schematically shows a plan route of part of the pump plug according to Figure 1; Figure 3 schematically shows a longitudinal section of an alternate embodiment of the present invention and Figure 4 schematically shows a plan view of part of the pump plug according to Figure 3. Reference is now made to Figure 1, showing a first pump plug 1 embodiment for flow line operations according to the present invention. Pump cap 1 comprises a resilient cylindrical body 2 and a flexible cage 3 having a wear-resistant outer surface 4 arranged around the resilient cylindrical body 2. Reference is now made to Figure 2 to discuss flexible cage 3 in more detail. The flexible cage 3 comprises a tube 5 having a first end 6 and a second end 7. The tube 5 is provided with a number of axial slots 9 and 10 closed at least one end. For clarity, the resilient body is not shown in Figure 2.

No modo de realização da invenção mostrado nas Figuras 1 e 2, as fendas 9 e 10 formam um padrão repetido de duas fendas, uma primeira fenda 9 que é fechada na primeira extremidade 6 do tubo 5 e aberta na segunda extremidade 7, e uma segunda fenda 10 que é fechada na segunda extremidade 7 do tubo 5 e aberta na primeira extremidade 6. Fendas adjacentes definem barras alongadas 15 que são unidas em suas extremidades por elementos de conexão 16 que servem como uma barragem. O padrão repetido das fendas 9 e 10 é repetido na direção circunferencial, de modo que o padrão é simétrico ao redor de um eixo 17 que é paralelo ao eixo central longitudinal 18 do tampão de bomba 1.In the embodiment of the invention shown in Figures 1 and 2, slots 9 and 10 form a repeated pattern of two slots, a first slot 9 that is closed at the first end 6 of the tube 5 and open at the second end 7, and a second slot 10 which is closed at the second end 7 of pipe 5 and opened at the first end 6. Adjacent slots define elongate bars 15 which are joined at their ends by connecting elements 16 which serve as a dam. The repeated pattern of slots 9 and 10 is repeated in the circumferential direction, so that the pattern is symmetrical around an axis 17 that is parallel to the longitudinal central axis 18 of pump cap 1.

Quando o tampão de bomba 1 é inserido em uma linha de escoamento (não mostrada), a gaiola flexível 3 serve como uma vedação deslizante para o tampão de bomba 1, devido aos elementos de conexão 16 impedirem que fluidos escoem ao longo do corpo cilíndrico resiliente 2. Uma vez que a superfície externa 4 da gaiola flexível 3 ser de material resistente a desgaste, a gaiola flexível 3 forma uma camada externa protetora sobre o corpo cilíndrico resiliente 2. O corpo cilíndrico resiliente 2 forma uma vedação estática.When pump plug 1 is inserted into a flow line (not shown), flexible cage 3 serves as a sliding seal for pump plug 1 because connecting elements 16 prevent fluids from flowing along the resilient cylindrical body. 2. Since the outer surface 4 of the flexible cage 3 is of wear-resistant material, the flexible cage 3 forms a protective outer layer over the resilient cylindrical body 2. The resilient cylindrical body 2 forms a static seal.

Durante operações normais, o tampão de bomba da presente invenção é usado para deslocar uma ferramenta de poço através de uma linha de escoamento (não mostrada). As dimensões do tampão de bomba devem ser selecionadas de modo que a superfície externa 4 da gaiola flexível 3 fique em contato com a superfície interna da linha de escoamento, de tal modo que uma vedação seja formada. Assuma que o tampão de bomba 1 seja deslocado através da linha de escoamento com sua primeira extremidade 6 na direção de deslocamento, e que ele encontre uma parte com uma passagem de fluxo reduzida. Ao encontrar uma passagem de fluxo reduzida, o seguinte acontecerá. Na extremidade frontal 6 do tampão de bomba 1, as barras 15 serão forçadas a girar na direção da seta 19, de modo que as extremidades das barras 15 na extremidade frontal 6 se deslocarão para o corpo cilíndrico resiliente 2. Isso possibilitará que o tampão de bomba passe ao longo da parte com a passagem de fluxo reduzida A rotação pode prosseguir até que os vãos das fendas 10 sejam fechados. Desse modo, as dimensões da gaiola flexível 3 têm que se selecionadas de modo que o tampão de bomba primeira e segunda passar ao longo da menor passagem de fluxo que seja esperada na linha de escoamento, através da qual o tampão de bomba é bombeado. É feita referência agora às Figuras 3 e 4 mostrando um modo de realização alternativo da presente invenção. O tampão de bomba la compreende um corpo cilíndrico resiliente 2a, 2b e uma gaiola flexível 3a tendo uma superfície externa resistente a desgaste 4a arranjada ao redor do corpo cilíndrico resiliente 2a, 2b, onde a gaiola flexível 3a compreende um tubo 5a tendo uma primeira extremidade 6 e uma segunda extremidade 7, cujo tubo 5a é provido de um número de fendas 41,42 e 43 que são fechadas em pelo menos uma extremidade. Por questão de simplicidade, o corpo resiliente não é mostrado na Figura 4. O corpo cilíndrico resiliente 2a, 2b compreende um núcleo cilíndrico rígido 2a e um revestimento 2b de material resiliente fixado sobre a superfície externa do núcleo rígido 2a. O uso de um núcleo rígido é particularmente adequado para operações nas quais uma grande diferença de pressão é aplicada sobre o tampão de bomba.During normal operations, the pump plug of the present invention is used to move a well tool through a flow line (not shown). The dimensions of the pump plug should be selected such that the outer surface 4 of the flexible cage 3 contacts the inner surface of the flow line such that a seal is formed. Assume that the pump plug 1 is moved through the flow line with its first end 6 in the direction of travel, and that it encounters a part with a reduced flow passage. When you find a reduced flow passage, the following will happen. At the front end 6 of the pump plug 1, the bars 15 will be forced to rotate in the direction of arrow 19, so that the ends of the bars 15 at the front end 6 will move to the resilient cylindrical body 2. This will enable the pump plug to pump passes along the part with reduced flow passage. Rotation may continue until slot openings 10 are closed. Thus, the dimensions of flexible cage 3 must be selected such that the first and second pump plug passes along the smallest flow passage that is expected in the flow line through which the pump plug is pumped. Reference is now made to Figures 3 and 4 showing an alternative embodiment of the present invention. Pump cap 1a comprises a resilient cylindrical body 2a, 2b and a flexible cage 3a having a wear-resistant outer surface 4a arranged around resilient cylindrical body 2a, 2b, where flexible cage 3a comprises a tube 5a having a first end. 6 and a second end 7, whose tube 5a is provided with a number of slots 41,42 and 43 which are closed at at least one end. For the sake of simplicity, the resilient body is not shown in Figure 4. Resilient cylindrical body 2a, 2b comprises a rigid cylindrical core 2a and a coating 2b of resilient material fixed to the outer surface of rigid core 2a. The use of a rigid core is particularly suitable for operations where a large pressure difference is applied to the pump plug.

As fendas 41, 42 e 43 formam um padrão repetido de uma primeira fenda 41, uma segunda 42 e uma terceira fenda 43. A primeira fenda 41 é fechada em ambas as extremidades 6 e 7 do tubo 5 a. A terceira fenda 43 é alinhada com a segunda fenda 42. A segunda fenda 42 e a terceira fenda 43 são abertas nas extremidades postas do tubo 5a e fechadas no meio do tubo 5a por elementos de conexão 45. Entre as fendas 41, 42 e 43, barras 15a são definidas, onde as barras 15a em qualquer lado de uma primeira fenda 41 são unidas em suas extremidades por elementos de conexão 16a. Os elementos de conexão 45 e 16a servem de barragens. Quando o tampão de bomba la é inserido em uma linha de escoamento (não mostrada), a gaiola flexível 3a serve como uma vedação deslizante. O corpo cilíndrico resiliente 2a forma uma vedação estática.Slots 41, 42 and 43 form a repeated pattern of a first slot 41, a second 42 and a third slot 43. The first slot 41 is closed at both ends 6 and 7 of tube 5a. The third slot 43 is aligned with the second slot 42. The second slot 42 and the third slot 43 are open at the end ends of tube 5a and closed in the middle of tube 5a by connecting elements 45. Between slots 41, 42 and 43 Bars 15a are defined where bars 15a on either side of a first slot 41 are joined at their ends by connecting elements 16a. Connecting elements 45 and 16a serve as dams. When pump plug 1a is inserted into a flow line (not shown), flexible cage 3a serves as a sliding seal. Resilient cylindrical body 2a forms a static seal.

Em um modo de realização alternativo, os elementos de conexão 16a na extremidade 7 do tampão de bomba podem ser omitidos. O padrão repetido das fendas 41,42 e 43 é repetido na direção circunferencial, de modo que o padrão é simétrico ao redor de um eixo 17a que é paralelo ao eixo central longitudinal 18 do tampão de bomba la. O padrão repetido das fendas 41,42 e 43 pode ser considerado como uma repetição do padrão mostrado na Figura 2 na direção axial, onde o padrão mostrado na Figura 2 é espelhado ao redor de um plano perpendicular ao eixo central longitudinal 18. A interseção do plano e o plano do desenhos da Figura 2 é um ponto e uma linha tracejada referida pelo número de referência 46.In an alternative embodiment, the connecting elements 16a at the end 7 of the pump plug may be omitted. The repeated pattern of slots 41,42 and 43 is repeated in the circumferential direction, so that the pattern is symmetrical about an axis 17a that is parallel to the longitudinal central axis 18 of pump plug 1a. The repeated pattern of slots 41,42 and 43 can be considered as a repetition of the pattern shown in Figure 2 in the axial direction, where the pattern shown in Figure 2 is mirrored around a plane perpendicular to the longitudinal central axis 18. The intersection of the The plane and plane of the drawings of Figure 2 is a dot and dashed line referred to by reference numeral 46.

Deve ser entendido que o padrão repetido de fendas 41, 42 e 43 pode ser repetido também na direção axial, pelo espelhamento do padrão mostrado na Figura 4 ao redor de um plano perpendicular ao eixo central longitudinal 18. A interseção do plano e o plano do desenho da Figura 4 é um ponto e uma linha tracejada referida pelo número de referência 47. A imagem em espelho da fenda 41 está mostrada em linhas tracejadas e referida pelo número de referência 41a. Desse modo, o padrão repetido das fendas 41,42 e 43 é estendido na direção axial com sua imagem de espelho. O corpo cilíndrico resiliente (ou o revestimento) pode ser feito de uma borracha, e as fendas do tubo podem ser carregadas com borracha que é vulcanizada juntamente com a borracha do corpo resiliente de modo a formar uma parte integral.It should be understood that the repeated pattern of slits 41, 42 and 43 may also be repeated in the axial direction by mirroring the pattern shown in Figure 4 around a plane perpendicular to the longitudinal central axis 18. The intersection of the plane and the plane of Figure 4 is a dot and dotted line referred to by reference numeral 47. The mirror image of slot 41 is shown in dashed lines and referred to by reference numeral 41a. In this way, the repeated pattern of slits 41,42 and 43 is extended axially with its mirror image. The resilient cylindrical body (or liner) may be made of a rubber, and the tube slots may be loaded with rubber which is vulcanized together with the resilient body rubber to form an integral part.

De modo a obter mais resiliência radial, o corpo cilíndrico resiliente (ou o revestimento) pode ser provido de cristas circunferenciais.In order to obtain more radial resilience, the resilient cylindrical body (or liner) may be provided with circumferential ridges.

Sobre estas cristas, a gaiola flexível é provida. As cristas impedem ainda que fluido escoe ao longo do tampão de bomba.Over these ridges, the flexible cage is provided. The ridges further prevent fluid from flowing along the pump plug.

As fendas mostradas nos modos de realização da presente invenção discutidos com referência às Figuras 1-4 se estendem na direção axial; entretanto, as fendas podem ser também arranjadas sob um ângulo fechado (menor do que 45°) com o eixo central longitudinal do tampão de bomba.The slots shown in the embodiments of the present invention discussed with reference to Figures 1-4 extend in the axial direction; however, the slots may also be arranged at a closed angle (less than 45 °) with the longitudinal central axis of the pump cap.

As fendas são formadas de modo que as barras 15 e 15a tenham uma seção transversal retangular. Altemativamente, a seção transversal tem a forma de um trapézio, onde o lado mais curto aponta para o corpo resiliente. A gaiola flexível discutida acima tem uma superfície externa resistente a desgaste, este requisito sendo também satisfeito quando o tubo do qual a gaiola flexível é feita consistir de material resistente a desgaste.The slots are formed so that the bars 15 and 15a have a rectangular cross section. Alternatively, the cross section is shaped like a trapeze, where the shorter side points to the resilient body. The flexible cage discussed above has a wear-resistant outer surface, this requirement also being met when the tube from which the flexible cage is made consist of wear-resistant material.

Matérias de tubo adequados são berilo, titânio, bronze, aço ferramenta ou uma cerâmica.Suitable tube materials are beryl, titanium, bronze, tool steel or a ceramic.

Quando necessário, mais de um tampão de bomba pode ser usado em série, ou um corpo resiliente pode ser provido com mais de uma gaiola flexível.When necessary, more than one pump cap may be used in series, or a resilient body may be provided with more than one flexible cage.

De modo a aumentar a pressão exercida durante operação normal da superfície externa da gaiola flexível sobre a superfície interna de uma linha de escoamento, o tampão de bomba mostrado na Figura 3 pode ser provido de um espaço afunilado entre o corpo cilíndrico resiliente 2a e o revestimento 2b que é fechado em uma extremidade, de modo que o fluido pressurizado possa entrar sob o revestimento 2b.In order to increase the pressure exerted during normal operation of the outer surface of the flexible cage on the inner surface of a flow line, the pump plug shown in Figure 3 may be provided with a tapered space between the resilient cylindrical body 2a and the liner. 2b which is closed at one end so that pressurized fluid can enter under the liner 2b.

De modo a empurrar ou puxar dispositivos através da linha de escoamento, o tampão de bomba é provido de conectores adequados, que não são discutidos. A presente invenção provê um tampão de bomba simples que é fácil de fabricar devido à gaiola flexível se feita de um tubo provido com fendas labirínticas. O tampão de bomba de acordo com a presente invenção é fácil de fabricar e não tem partes pequenas que podem ser perdidas durante operação.In order to push or pull devices through the flow line, the pump plug is provided with suitable connectors, which are not discussed. The present invention provides a simple pump cap that is easy to manufacture due to the flexible cage if made of a labyrinth slotted tube. The pump cap according to the present invention is easy to manufacture and has no small parts that can be lost during operation.

Claims

1. Pump plug (1) for flow line operations, wherein pump plug (1) comprises a resilient body (2) and a flexible cage (3) having a wear-resistant outer surface (4) arranged around it. of the resilient body (2). wherein the flexible cage (3) comprises a tube (5) having a first end (6) and a second end (7), whose tube (5) is provided with a repeated pattern of closed slots at at least one end, and the The repeated pattern comprises two slots, a first slot (9) that is closed at the first end (6) of the tube (5) and open to a second end (7), and a second slot (10) that is closed at the second end (7). ) of the pipe (5) and open at the first end (6), characterized in that the first slot (9) and the second slot (10) overlap one another in the longitudinal direction of the pipe (5).

Pump plug (1) according to Claim 1, characterized in that the repeated pattern comprises first slot (41), a second (42) and a third slot (43), wherein the first slot (41) is closed. at both ends and the pipe (5a), where the third slot (43) is aligned with the second slot (42), and where the second slot (42) and the third slot (43) are open at opposite ends of the pipe (5a) and closed in the middle of the tube (5a).

Pump plug (1) according to Claim 2, characterized in that the repeated pattern is extended in the axial direction with its mirror image.

Pump plug (1) according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that the resilient body (2) comprises a rigid core (2a) and a coating (2b) of resilient material fixed to the outer surface of the housing. hard core (2a).