BR202018009728Y1

BR202018009728Y1 - PROVISION INTRODUCED IN GAS PUMPING UNIT FOR OIL WELL

Info

Publication number: BR202018009728Y1
Application number: BR202018009728-3U
Authority: BR
Inventors: Juan Carlos Marie Arlandis
Original assignee: Hoerbiger Service Inc
Priority date: 2017-05-19
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2024-09-17

Abstract

Uma unidade de bombeio para poços de petróleo, sem dependência das bombas convencionais de vareta AIB, que permite a extração regulada de gás para manter constante a pressão do gás dentro do poço e, portanto, permitir a extração de petróleo sem qualquer inconvenienteA pumping unit for oil wells, without dependence on conventional AIB rod pumps, which allows regulated gas extraction to maintain constant gas pressure inside the well and therefore allow oil extraction without any inconvenience

Description

Technical Sector

[01] A presente patente de modelo de utilidade refere-se à área de máquinas, elementos e dispositivos utilizados na indústria de petróleo e, mais particularmente, refere-se a uma unidade de extração e transferência de gás para poços de petróleo que permite reduzir a pressão no espaço anular do poço, em função do volume de gás do poço, aumentando assim a produção de fluido. Ressalta-se que a unidade de bombeio de gás atual é completamente independente dos sistemas comumente usados para extração de petróleo, como, por exemplo, bombas de vareta AIB, PCP, eletrobombas submersíveis, bombas tipo "PLUNGER LIFT", etc. e, por sua vez, permite programar a pressão requerida no poço.[01] This utility model patent relates to the area of machines, elements and devices used in the oil industry and, more particularly, relates to a gas extraction and transfer unit for oil wells that allows the pressure in the annular space of the well to be reduced, depending on the volume of gas in the well, thus increasing fluid production. It should be noted that the current gas pumping unit is completely independent of the systems commonly used for oil extraction, such as, for example, AIB rod pumps, PCP, submersible electric pumps, "PLUNGER LIFT" type pumps, etc. and, in turn, allows the required pressure in the well to be programmed.

Description of the State of the Art

[02] As bombas de vareta AIB são bem conhecidas na indústria do petróleo, e é sabido que as mesmas permitem realizar a extração mecânica de petróleo bruto dos poços petrolíferos. As bombas de vareta são comumente usadas em muitos campos petrolíferos e, dependendo do tamanho da bomba, geralmente podem produzir desde 5 até mais de 50 m3 de uma mistura de petróleo bruto e água, durante 24 horas. O tamanho da bomba também é determinado pela profundidade e o peso do petróleo bruto a ser extraído, em que uma extração mais profunda requer mais energia para mover maiores comprimentos da coluna de fluido. Um mecanismo de biela manivela converte o movimento rotativo do motor para um movimento vertical alternativo que move a vareta da bomba e produz o movimento de balanço longitudinal característico. É dessa forma que a bomba de vareta AIB permite a extração de petróleo bruto dos poços.[02] AIB rod pumps are well known in the oil industry and are known to be capable of mechanically extracting crude oil from oil wells. Rod pumps are commonly used in many oil fields and, depending on the size of the pump, can typically produce from 5 to over 50 m3 of a mixture of crude oil and water in 24 hours. The size of the pump is also determined by the depth and weight of the crude oil to be extracted, with deeper extraction requiring more energy to move greater lengths of fluid column. A crank mechanism converts the rotary motion of the motor into a reciprocating vertical motion that moves the pump rod and produces the characteristic longitudinal rocking motion. This is how the AIB rod pump enables the extraction of crude oil from wells.

[03] Conforme acima mencionado, o petróleo bruto é acompanhado de água e gás no campo de petróleo. No entanto, o gás existente no poço pode ser um grande problema para a extração de petróleo. Isto pode ocorrer devido à excessiva pressão do gás dentro do poço, mais particularmente no espaço anular entre o "casing" e a tubulação. A existência de pressão excessiva do gás diminui significativamente a produção de petróleo. Em vista do anteriormente exposto, alguns dispositivos foram desenvolvidos que permitem extrair o gás do espaço anular do poço, para, assim, reduzir a pressão e permitir a produção normal de petróleo bruto. Atualmente, os compressores de viga de balanceio são usados no bombeio mecânico para a transferência de gás, os quais são montados e operados em conjunto com as bombas de vareta AIB, usando um pistão de grandes dimensões e sendo que a extração de gás depende da quantidade de impulsões realizadas pelo Aparelho Individual de bombeio AIB.[03] As mentioned above, crude oil is accompanied by water and gas in the oil field. However, gas in the well can be a major problem for oil extraction. This can occur due to excessive gas pressure inside the well, more particularly in the annulus between the casing and the tubing. Excessive gas pressure significantly reduces oil production. In view of the above, some devices have been developed that allow gas to be extracted from the annulus of the well, thus reducing the pressure and allowing normal production of crude oil. Currently, balance beam compressors are used for mechanical pumping for gas transfer, which are assembled and operated in conjunction with AIB rod pumps, using a large piston and with gas extraction depending on the number of thrusts performed by the AIB Individual Pumping Apparatus.

[04] Não obstante, embora o uso de compressores de viga de balanceio tenha se mostrado prático no estado da técnica, os mesmos apresentam inconvenientes que limitam a produção de petróleo. Uma das desvantagens é a dependência do movimento da cabeça do Aparelho Individual de bombeio AIB para realizar a extração do gás; portanto, se o compressor precisar de algum tipo de manutenção, primeiro o Aparelho Individual de bombeio AIB deve ser paralisado para realizar a referida manutenção, o que implica perdas de tempo e produção. Da mesma forma, embora a pressão do gás possa variar no espaço anular do poço, os compressores convencionais extraem quantidades iguais de gás constantemente em cada trajeto, pelo que a pressão do gás dentro do poço pode variar significativamente, afetando de forma positiva ou negativa a produção de petróleo.[04] However, although the use of balance beam compressors has proven to be practical in the state of the art, they have drawbacks that limit oil production. One of the disadvantages is the dependence on the movement of the head of the Individual AIB Pumping Apparatus to extract the gas; therefore, if the compressor requires any type of maintenance, the Individual AIB Pumping Apparatus must first be stopped to carry out said maintenance, which implies losses of time and production. Likewise, although the gas pressure may vary in the annular space of the well, conventional compressors extract equal quantities of gas constantly in each path, so the gas pressure inside the well can vary significantly, positively or negatively affecting oil production.

[05] Em virtude do acima exposto, seria muito conveniente contar com um novo dispositivo, maquinário ou outro meio que permita a extração de gás do poço de petróleo sem afetar as condições de produção de petróleo bruto, permitindo, por sua vez, uma adequada extração de gás de acordo com as pressões existentes no poço.[05] In view of the above, it would be very convenient to have a new device, machinery or other means that allows the extraction of gas from the oil well without affecting the conditions of crude oil production, allowing, in turn, an adequate extraction of gas according to the pressures existing in the well.

[06] É, portanto, um objeto da presente patente de modelo de utilidade proporcionar uma disposição construtiva para uma unidade de bombeio para poços de petróleo que permita a extração de gás sem a dependência das bombas de vareta AIB.[06] It is therefore an object of the present utility model patent to provide a constructive arrangement for a pumping unit for oil wells that allows the extraction of gas without dependence on AIB rod pumps.

[07] É ainda outro objeto do modelo é proporcionar uma unidade de bombeio que permita manter uma pressão de gás constante no poço, uma vez que possui um pressostato, transmissor de pressão e conversor de frequência que controlam a velocidade do pistão, em função do caudal de gás a ser extraído.[07] Another objective of the model is to provide a pumping unit that allows maintaining a constant gas pressure in the well, since it has a pressure switch, pressure transmitter and frequency converter that control the piston speed, depending on the gas flow to be extracted.

[08] É também outro objeto do modelo proporcionar uma unidade de bombeio que, graças à sua configuração estrutural, tenha um tempo de vida útil e eficiência maiores, devido a um número menor de manutenções e reparos.[08] Another objective of the model is to provide a pumping unit that, thanks to its structural configuration, has a longer useful life and efficiency, due to fewer maintenance and repairs.

[09] É outro objeto do modelo proporcionar uma unidade de bombeio de gás, para poços de petróleo, que permita que a pressão no poço seja programável.[09] Another objective of the model is to provide a gas pumping unit for oil wells that allows the pressure in the well to be programmable.

[10] É ainda outro objeto do modelo proporcionar uma unidade de bombeio de gás para poços de petróleo que compreenda, pelo menos, um cilindro compressor que tenha pelo menos uma entrada de gás em conexão com o poço, pelo menos uma saída de gás, uma extremidade inferior pivotante e um pistão de dupla ação cujo eixo de transmissão esteja conectado a um motor de acionamento, o qual pode ser elétrico, hidráulico ou de combustão, estando o referido motor de acionamento conectado a um transmissor de pressão conectado operacionalmente a um pressostato, o qual, por sua vez, está operacionalmente conectado ao poço.[10] It is yet another object of the model to provide a gas pumping unit for oil wells comprising at least one compressor cylinder having at least one gas inlet in connection with the well, at least one gas outlet, a pivoting lower end and a double-acting piston whose transmission shaft is connected to a drive motor, which may be electric, hydraulic or combustion, said drive motor being connected to a pressure transmitter operationally connected to a pressure switch, which in turn is operationally connected to the well.

Description of drawings

[11] Para melhor compreensão do presente Modelo de Utilidade, é feita em seguida uma descrição detalhada do mesmo, fazendo-se referências aos desenhos anexos abaixo relacionados.[11] For a better understanding of this Utility Model, a detailed description of the same is provided below, with references to the attached drawings listed below.

[12] FIGURA 01 mostra uma vista esquemática, exemplificativa, da unidade de bombeio de gás para poços de petróleo, de acordo com o presente modelo, em que está ilustrada, apenas a título de exemplo, em conexão com as partes correspondentes instaladas no poço.[12] FIGURE 01 shows a schematic, exemplary view of the gas pumping unit for oil wells, according to the present model, in which it is illustrated, for the purpose of example only, in connection with the corresponding parts installed in the well.

[13] FIGURA 02 mostra uma vista em perspectiva da unidade de bombeio de gás para poços de petróleo, de acordo com o presente modelo.[13] FIGURE 02 shows a perspective view of the gas pumping unit for oil wells, according to the present model.

[14] FIGURAS 03 e 04 mostram vistas em corte da unidade de bombeio de gás, de acordo com o presente modelo, onde a direção do avanço do pistão pode ser observada, permitindo a entrada de gás e a compressão/descarga simultânea do mesmo.[14] FIGURES 03 and 04 show cross-sectional views of the gas pumping unit, according to the present model, where the direction of piston advancement can be observed, allowing gas entry and simultaneous compression/discharge thereof.

Detailed model description

[15] Com referência agora às figuras, verifica-se que o modelo consiste em uma nova unidade de bombeio de gás para poços de petróleo, que é uma unidade que não tem dependência das bombas de vareta AIB e que permite a extração controlada de gás para manter constante a pressão do gás dentro do poço e, assim, permitir a extração de petróleo sem qualquer inconveniente. Para fins exemplificativos e para aprimorar ainda mais a compreensão do presente modelo, está ilustrada na figura 1 a unidade de bombeio em conexão com as respectivas partes do poço. Como foi acima mencionado e tratando-se de um esquema exemplificativo, as distâncias de separação e as dimensões dos componentes ilustrados foram ilustradas de forma desproporcional, devendo ser entendido que isso não se trata de uma limitação para a modelo e que, na prática, está corretamente adequada às exigências do lugar.[15] Referring now to the figures, it can be seen that the model consists of a new gas pumping unit for oil wells, which is a unit that is not dependent on AIB rod pumps and which allows controlled gas extraction to maintain constant gas pressure inside the well and thus allow oil extraction without any inconvenience. For illustrative purposes and to further enhance the understanding of this model, the pumping unit is illustrated in Figure 1 in connection with the respective parts of the well. As mentioned above and since this is an exemplary diagram, the separation distances and dimensions of the illustrated components have been shown disproportionately, and it should be understood that this is not a limitation for the model and that, in practice, it is correctly adapted to the requirements of the site.

[16] Assim, de acordo com as figuras de 1 a 4, a unidade de bombeio para poços de petróleo da presente modelo é indicada mediante a referência geral com o número (1) e compreende, pelo menos, um cilindro compressor (2) que tem uma parte superior (3) na qual está montada uma tampa superior (4) de fechamento hermético, e uma parte inferior (5) na qual está montada uma tampa inferior (6) de fechamento hermético, sendo ambas as tampas (4) e (6) fixadas ao cilindro compressor (2) por respectivos parafusos, pernos ou elementos de fixação similares. Além disso, o referido cilindro compressor (2) compreende uma boca de entrada/saída de gás superior de cilindro (7), na parte superior (3), e uma boca de entrada/saída de gás inferior de cilindro (8), na parte inferior (5).[16] Thus, according to figures 1 to 4, the pumping unit for oil wells of the present model is indicated by the general reference with the number (1) and comprises at least one compressor cylinder (2) having an upper part (3) on which a hermetically closing upper cover (4) is mounted, and a lower part (5) on which a hermetically closing lower cover (6) is mounted, both covers (4) and (6) being fixed to the compressor cylinder (2) by respective screws, bolts or similar fastening elements. Furthermore, said compressor cylinder (2) comprises an upper cylinder gas inlet/outlet mouth (7), in the upper part (3), and a lower cylinder gas inlet/outlet mouth (8), in the lower part (5).

[17] Internamente, o cilindro compressor (2) compreende um pistão de ação dupla (9), cujo eixo de transmissão (10) passa através da tampa superior (4) e tem uma extremidade proximal que dispõe de um elemento de conexão (11) provido de um rolamento (12), no qual está fixado um eixo de conexão (13), sendo que o referido eixo de conexão (13) permite a conexão entre o referido eixo de transmissão (10) e uma respectiva biela (14) que está conectada a um motor de acionamento (15) - redutor (16) por meio do eixo (17) deste último. O motor de acionamento (10) pode ser um motor de combustão, de acionamento hidráulico ou elétrico, porém, de preferência, um motor elétrico, que está operacionalmente conectado a um pressostato (18) por meio de um transmissor de pressão (41), que é usado para controlar a velocidade do referido motorredutor, sendo que o pressostato (18) é usado para ajustar ou estabelecer a pressão de arranque/parada e que está operacionalmente conectado com o poço, mais particularmente com o espaço anular entre a coluna de revestimento e a tubulação de extração. Desta forma, a pressão no poço pode ser programável sem qualquer inconveniente, o que não é possível conseguir com nenhum dos dispositivos convencionais da técnica anterior, uma vez que os mesmos operam com o curso da unidade de bombeio (cegonha) e não há como programar a pressão requerida no poço.[17] Internally, the compressor cylinder (2) comprises a double-acting piston (9), whose transmission shaft (10) passes through the upper cover (4) and has a proximal end that has a connection element (11) provided with a bearing (12), to which a connection shaft (13) is fixed, said connection shaft (13) allowing the connection between said transmission shaft (10) and a respective connecting rod (14) that is connected to a drive motor (15) - reducer (16) by means of the shaft (17) of the latter. The drive motor (10) may be a combustion engine, hydraulically or electrically driven, but preferably an electric motor, which is operationally connected to a pressure switch (18) by means of a pressure transmitter (41), which is used to control the speed of said gear motor, the pressure switch (18) being used to adjust or establish the start/stop pressure and which is operationally connected to the well, more particularly to the annular space between the casing string and the extraction pipe. In this way, the pressure in the well can be programmable without any inconvenience, which is not possible to achieve with any of the conventional devices of the prior art, since they operate with the stroke of the pumping unit (stork) and there is no way to program the required pressure in the well.

[18] O transmissor de pressão (41) mede a pressão no espaço anular e regula a velocidade de rotação do motor para que o pistão se mova a uma velocidade maior ou menor dentro do cilindro compressor. Isto permite a extração de gás de acordo com a pressão do gás existente dentro do espaço anular. A título de exemplo, porém não limitativo em relação ao modelo, se a pressão do gás existente dentro do espaço anular exceder o limite máximo de pressão necessário para permitir a extração de petróleo, o transmissor de pressão (41) envia um sinal ao variador de velocidade do motor, a fim de que o mesmo gire em rotações mais elevadas e, assim, gera uma maior velocidade no deslocamento do pistão, extraindo, consequentemente, uma maior quantidade de gás do espaço anular, a fim de reduzir a pressão nele existente. Da mesma forma, o uso do transmissor de pressão permite conhecer a pressão no espaço anular e manter constante a pressão ideal no mesmo. Por sua vez, graças à disposição do pressostato e do transmissor de pressão, a pressão requerida dentro do poço pode ser programada, de acordo com as condições operacionais do momento.[18] The pressure transmitter (41) measures the pressure in the annular space and regulates the rotation speed of the engine so that the piston moves at a higher or lower speed inside the compressor cylinder. This allows gas extraction according to the pressure of the gas existing inside the annular space. By way of example, but not limited to the model, if the pressure of the gas existing inside the annular space exceeds the maximum pressure limit required to allow oil extraction, the pressure transmitter (41) sends a signal to the engine speed variator so that it rotates at higher speeds and thus generates a higher speed in the piston movement, consequently extracting a greater quantity of gas from the annular space in order to reduce the pressure therein. Likewise, the use of the pressure transmitter makes it possible to know the pressure in the annular space and maintain the ideal pressure therein constant. In turn, thanks to the arrangement of the pressure switch and the pressure transmitter, the pressure required inside the well can be programmed according to the operating conditions at the time.

[19] Por sua vez, a biela (14) proporciona um movimento excêntrico retilíneo ao eixo de transmissão (10) do pistão (9), o qual se move longitudinalmente dentro do cilindro compressor (2) para permitir a entrada de gás, bem como de forma simultânea, a compressão e descarga do mesmo. Quando o referido eixo de transmissão (10) executa um movimento excêntrico retilíneo, o mesmo faz com que o cilindro compressor (2) se movimente de forma basculante. Para facilitar o movimento basculante do cilindro compressor (2), é proporcionada uma extremidade inferior pivotante, que compreende um braço inferior (19), provido de um rolamento (20), através do qual passa um eixo (21) cujas extremidades estão fixadas ás respectivas placas laterais de suporte (não mostradas) providas de rolamentos (não mostrados) e que estão montadas sobre uma armação (não mostrada) que suporta a estrutura geral da unidade do modelo. Desta forma, é permitido o movimento basculante a partir da extremidade inferior, acompanhando o movimento excêntrico retilíneo do eixo de transmissão (10) e o movimento basculante do cilindro compressor (2).[19] In turn, the connecting rod (14) provides a rectilinear eccentric movement to the transmission shaft (10) of the piston (9), which moves longitudinally inside the compressor cylinder (2) to allow the entry of gas, as well as, simultaneously, its compression and discharge. When said transmission shaft (10) performs a rectilinear eccentric movement, it causes the compressor cylinder (2) to move in a tilting manner. To facilitate the tilting movement of the compressor cylinder (2), a pivoting lower end is provided, which comprises a lower arm (19), provided with a bearing (20), through which passes a shaft (21) whose ends are fixed to the respective supporting side plates (not shown) provided with bearings (not shown) and which are mounted on a frame (not shown) that supports the general structure of the model unit. In this way, tilting movement is allowed from the lower end, following the rectilinear eccentric movement of the transmission shaft (10) and the tilting movement of the compressor cylinder (2).

[20] Por outro lado, o modelo compreende, pelo menos, uma entrada de gás principal (22) em conexão com o espaço anular do poço e, pelo menos, uma saída de gás principal (23) em conexão com a linha de produção de gás e/ou reservatórios afins. Embora tenha sido indicado, de acordo com a direção ilustrada nas figuras de 1 a 4, que a entrada de gás principal (22) está à direita, enquanto a saída de gás principal está à esquerda, isto não implica que o modelo está limitado à referida configuração, uma vez que outras disposições podem ser consideradas e usadas sem qualquer inconveniente.[20] Furthermore, the model comprises at least one main gas inlet (22) in connection with the annular space of the well and at least one main gas outlet (23) in connection with the gas production line and/or related reservoirs. Although it has been indicated, according to the direction illustrated in figures 1 to 4, that the main gas inlet (22) is on the right, while the main gas outlet is on the left, this does not imply that the model is limited to the said configuration, since other arrangements can be considered and used without any inconvenience.

[21] A entrada de gás principal (22) bifurca-se e projeta-se para uma entrada de gás inferior (24), que está em conexão com a entrada/saída de gás inferior de cilindro (8) da parte inferior (5) do cilindro compressor (2), através de uma válvula unidirecional de retenção (25), e em uma entrada de gás superior (26) que está conectada à entrada/saída de gás superior de cilindro (7) da parte superior (3) do cilindro compressor (2) através de outra válvula unidirecional de retenção (27). Por sua vez, o presente modelo tem uma saída de gás inferior (28) que está conectada à entrada/saída de gás inferior de cilindro (8), através de uma válvula unidirecional de retenção (29) e uma saída de gás superior (30) que está conectada à entrada/saída de gás superior de cilindro (7), através de outra válvula unidirecional de retenção (31), sendo que ambas as saídas de gás (28) e (30) se estendem e se conectam à saída de gás principal (23).[21] The main gas inlet (22) bifurcates and projects into a lower gas inlet (24) which is connected to the lower cylinder gas inlet/outlet (8) of the lower part (5) of the compressor cylinder (2) via a one-way check valve (25), and into an upper gas inlet (26) which is connected to the upper cylinder gas inlet/outlet (7) of the upper part (3) of the compressor cylinder (2) via another one-way check valve (27). In turn, the present model has a lower gas outlet (28) which is connected to the lower cylinder gas inlet/outlet (8) via a one-way check valve (29) and an upper gas outlet (30) which is connected to the upper cylinder gas inlet/outlet (7) via another one-way check valve (31), with both gas outlets (28) and (30) extending from and connecting to the main gas outlet (23).

[22] Note-se que as projeções e as bifurcações acima mencionadas incluem tubulações ou canos (32), bem como cotovelos (33), válvulas de corte, conectores, flanges, vedações, prensas cabo, etc., conforme ilustrado nas figuras de 1 a 4. Além disso, a entrada de gás principal (22) e a saída de gás principal (23) possuem conectores (34) e estão conectadas ao poço e reservatório/linha de produção, respectivamente, por meio de tubos, mangueiras, canos (40) ou similares. Mais particularmente, e de acordo com a figura 1, pode ser observado que a entrada de gás principal (22) está em conexão com uma saída de gás de aspiração (35), a partir da qual provem o gás do espaço anular do poço, enquanto a referida saída de gás principal (23) está em conexão com uma entrada de gás de descarga (36), a qual se projeta em direção à linha de produção de gás e/ou reservatórios afins. Além disso, na referida figura 1 estão ilustrados alguns componentes das partes que normalmente são usadas nos poços, para fins exemplificativos e de suporte para uma melhor compreensão do presente modelo. Neste caso, os componentes que estão ilustrados são o "casing" (37), a tubulação (38) e a vareta (39), entre tantos outros.[22] It should be noted that the aforementioned projections and bifurcations include pipes or tubes (32), as well as elbows (33), shut-off valves, connectors, flanges, seals, cable glands, etc., as illustrated in figures 1 to 4. Furthermore, the main gas inlet (22) and the main gas outlet (23) have connectors (34) and are connected to the well and reservoir/production line, respectively, by means of tubes, hoses, pipes (40) or the like. More particularly, and in accordance with figure 1, it can be observed that the main gas inlet (22) is in connection with a suction gas outlet (35), from which gas comes from the annular space of the well, while said main gas outlet (23) is in connection with a discharge gas inlet (36), which projects towards the gas production line and/or similar reservoirs. Furthermore, Figure 1 illustrates some components of the parts that are normally used in wells, for illustrative purposes and to support a better understanding of this model. In this case, the components that are illustrated are the casing (37), the piping (38) and the rod (39), among many others.

[23] A título de exemplo, mas não limitativo para o modelo, de acordo com o que está ilustrado na figura 3, quando o pistão (9) se desloca para cima, o gás que entra através da entrada de gás principal (22) é projetado e entra no cilindro compressor (2), através da entrada de gás inferior (24) - entrada/saída de gás inferior de cilindro (8). Simultaneamente, pode ser observado que o gás que anteriormente estava dentro do cilindro é comprimido e, em seguida, é descarregado por meio da entrada/saída de gás superior (7) do cilindro compressor (2), passando pela saída de gás superior (30) e, finalmente, sendo descarregado através da saída de gás principal (23).[23] By way of example, but not limiting to the model, according to what is illustrated in figure 3, when the piston (9) moves upwards, the gas that enters through the main gas inlet (22) is projected and enters the compressor cylinder (2), through the lower gas inlet (24) - lower gas inlet/outlet of cylinder (8). Simultaneously, it can be observed that the gas that was previously inside the cylinder is compressed and then discharged through the upper gas inlet/outlet (7) of the compressor cylinder (2), passing through the upper gas outlet (30) and finally being discharged through the main gas outlet (23).

[24] Por sua vez, na figura 4, quando o pistão 9 se desloca para baixo, o gás que entra pela entrada de gás principal (22) é projetado e entra no cilindro compressor (2) pela entrada de gás superior (26) - entrada/saída de gás superior (7) do cilindro compressor (2). Simultaneamente, observa-se que o gás que entrou anteriormente no cilindro, de acordo com a figura 3, observa-se que o gás é comprimido e descarregado através da entrada/saída de gás inferior (8) do cilindro compressor (2), passando pela saída de gás inferior (28) e finalmente sendo descarregado através da saída de gás principal (23).[24] In turn, in figure 4, when the piston 9 moves downwards, the gas that enters through the main gas inlet (22) is projected and enters the compressor cylinder (2) through the upper gas inlet (26) - upper gas inlet/outlet (7) of the compressor cylinder (2). At the same time, it is observed that the gas that previously entered the cylinder, according to figure 3, it is observed that the gas is compressed and discharged through the lower gas inlet/outlet (8) of the compressor cylinder (2), passing through the lower gas outlet (28) and finally being discharged through the main gas outlet (23).

[25] O uso das válvulas unidirecionais de retenção (25), (27), (29) e (31), define a direção da circulação de gás, tanto para a entrada como para saída a partir de ou para o cilindro compressor (2), evitando assim o possível retorno do gás. Além disso, tanto a direção da circulação de gás, como também a entrada e saída de gás principal, não estão limitadas ao que foi acima descrito, uma vez que podem ser adaptadas para apresentar outras configurações sem qualquer inconveniente.[25] The use of one-way check valves (25), (27), (29) and (31) defines the direction of gas circulation, both for inlet and outlet from or to the compressor cylinder (2), thus avoiding possible gas backflow. Furthermore, both the direction of gas circulation, as well as the main gas inlet and outlet, are not limited to what has been described above, since they can be adapted to present other configurations without any inconvenience.

[26] A título de exemplo, porém não limitativo para a modelo, mostra-se abaixo algumas tabelas que mostram os resultados obtidos pela unidade de bombeio do modelo: Tabelas de caudais de descarga: milhares de pés cúbicos de gás em condições padrão por dia (MSCF/D) Equação de Cálculo: 8.73 x 10-5 x D2 x L x RPM x Q = PS; sendo que os cálculos devem ser realizados com pressões absolutas Tabela de torque: (em função a diferencial de pressão, diâmetro e curso efetivo do pistão) Newton metro. Equação de Cálculo: # N - m = 4.44 x 10-2 x D2 x L (Pd - Ps); onde o diferencial de pressão é pressão de descarga - pressão de sucção Testes em Poço: Antes da utilização da unidade de bombeio do modelo O poço selecionado tinha uma produção de 02 B0 x 0 BW, em outubro de 2016, considerando-se a seguinte medida física: [26] As an example, but not limitative to the model, some tables showing the results obtained by the model's pumping unit are shown below: Discharge flow tables: thousands of cubic feet of gas at standard conditions per day (MSCF/D) Calculation equation: 8.73 x 10-5 x D2 x L x RPM x Q = PS; calculations should be performed with absolute pressures Torque Table: (as a function of pressure differential, diameter and effective piston stroke) Newton meters. Calculation Equation: # N - m = 4.44 x 10-2 x D2 x L (Pd - Ps); where the pressure differential is discharge pressure - suction pressure Well Tests: Before using the model pumping unit The selected well had a production of 02 B0 x 0 BW, in October 2016, considering the following physical measurement:

[27] Como pode ser observado na tabela acima, a pressão sem o compressor ou a unidade de bombeio era de 3 psi, mudando para -4 (quatro negativos) psi quando é usado o compressor ou unidade de bombeio do presente modelo, resultando, consequentemente, que essa diferença de pressão de vácuo permite uma maior produção. Utilizando a unidade de bombeio do modelo [27] As can be seen in the table above, the pressure without the compressor or pumping unit was 3 psi, changing to -4 (negative four) psi when the compressor or pumping unit of the present model is used, resulting in this vacuum pressure difference allowing for greater production. Using the pumping unit of the model

[28] Pode-se observar um incremento na produção de 2 BOPD para 8 BOPD, operando 24 horas com as mesmas condições de extração antes da utilização da unidade de bombeio, obtendo assim melhores testes manométricos.[28] An increase in production from 2 BOPD to 8 BOPD can be observed, operating 24 hours with the same extraction conditions before using the pumping unit, thus obtaining better manometric tests.

[29] Desta forma, a unidade de bombeio para poços de petróleo, do presente modelo, é constituída e construída sem a dependência do funcionamento da bomba de vareta AIB e, por sua vez, permite a variação da velocidade de deslocamento do pistão para extrair uma quantidade maior ou menor de gás, de acordo com a pressão existente no espaço anular do poço, graças à nova disposição do transmissor de pressão e do pressostato. Ou seja, a pressão é programável, o que não é possível com qualquer mecanismo convencional da técnica anterior. Ressalta- se que o ciclo de extração de gás é contínuo durante o período de extração de petróleo.[29] In this way, the pumping unit for oil wells, of the present model, is constituted and constructed without dependence on the operation of the AIB rod pump and, in turn, allows the variation of the piston displacement speed to extract a greater or lesser quantity of gas, according to the pressure existing in the annular space of the well, thanks to the new arrangement of the pressure transmitter and the pressure switch. In other words, the pressure is programmable, which is not possible with any conventional mechanism of the prior art. It should be noted that the gas extraction cycle is continuous during the oil extraction period.

[30] Além disso, algumas das vantagens da unidade do presente modelo residem em: - o uso de uma unidade de bombeio externa e independente, em vez de um compressor de gás alternativo tradicional CGBD (bombeio mecânico), permite reduzir ainda mais a pressão do gás no espaço anular do poço, já que sua atuação não está limitada pela geometria da unidade de vareta de bombeio nem o GPM baixo (<9), sendo que a independência da frequência da atuação da unidade de bombeio permite que a mesma tenha dimensões menores; - a unidade de bombeio permite manter uma pressão de gás constante no poço, uma vez que possui pressostato e transmissor de pressão que controlam a velocidade do pistão, em função do caudal do gás a ser extraído, sendo a pressão programável; - maior capacidade de extração de gás; - incremento da produção, com menor pressão de fluxo; - aumento das reservas recuperáveis (vácuo em espaço anular); - fácil instalação e transferência da unidade de bombeio; - não gera desequilíbrio no alinhamento e movimentação em uma unidade de bombeio mecânico; - unidade de bombeio totalmente compacta (pequenas dimensões), reduzindo o risco de acidentes (sem trabalho em altura); - fácil aquisição de peças sobressalentes; - durabilidade dos materiais utilizados na sua fabricação; - em caso de manutenção do cilindro compressor, o mesmo é substituído em aproximadamente 30 minutos por outra unidade sobressalente; - não é necessário parar a bomba da vareta AIB; - a unidade do modelo convive bem com o meio ambiente, uma vez que não gera ruídos excessivos; - não é obstrutiva por ocupar pouco espaço físico na localização do poço; - apresenta cilindro compressor compacto (menor quantidade de peças e flanges com ajuste uniforme); metalurgia melhorada (aço e alumínio de alta qualidade), vedações de última geração (em prensas cabo, flanges e pistão); - vedações de grafite Teflon para maior eficiência e durabilidade; - acessórios de compressor (válvulas de retenção horizontais, cotovelos, pinos, tubos, etc.) projetados para trabalhar em ambientes com fluxo de gás; - redução do custo de fabricação; e - maior vida útil e eficiência da unidade de bombeio, devido a menos manutenções e reparos, entre muitas outras vantagens.[30] In addition, some of the advantages of the unit of this model reside in: - the use of an external and independent pumping unit, instead of a traditional reciprocating gas compressor CGBD (mechanical pumping), allows to further reduce the gas pressure in the annular space of the well, since its action is not limited by the geometry of the pumping rod unit nor the low GPM (<9), and the independence of the pumping unit's actuation frequency allows it to have smaller dimensions; - the pumping unit allows to maintain a constant gas pressure in the well, since it has a pressure switch and pressure transmitter that control the piston speed, depending on the flow of the gas to be extracted, with the pressure being programmable; - greater gas extraction capacity; - increased production, with lower flow pressure; - increased recoverable reserves (vacuum in annular space); - easy installation and transfer of the pumping unit; - does not generate imbalance in the alignment and movement in a mechanical pumping unit; - fully compact pumping unit (small dimensions), reducing the risk of accidents (no work at height); - easy acquisition of spare parts; - durability of the materials used in its manufacture; - in case of maintenance of the compressor cylinder, it is replaced in approximately 30 minutes by another spare unit; - it is not necessary to stop the AIB rod pump; - the model unit coexists well with the environment, since it does not generate excessive noise; - it is not obstructive because it takes up little physical space in the well location; - it has a compact compressor cylinder (fewer parts and flanges with uniform adjustment); improved metallurgy (high quality steel and aluminum), state-of-the-art seals (in cable glands, flanges and piston); - Teflon graphite seals for greater efficiency and durability; - compressor accessories (horizontal check valves, elbows, pins, pipes, etc.) designed to work in environments with gas flow; - reduced manufacturing costs; and - longer service life and efficiency of the pumping unit, due to less maintenance and repairs, among many other advantages.

[31] Assim, a modelo permite variar a quantidade de acionamentos do pistão, de acordo com o que desejamos, por meio do variador de velocidade que aciona o motor e não depende da frequência de acionamentos do bombeio mecânico, como ocorre com as unidades da técnica anterior. Por sua vez, a unidade do modelo permite que o compressor seja menor, uma vez que ao ter mais frequência é necessário um compressor menor, permitindo assim regular a pressão do gás do poço, conforme desejado, graças à disposição do pressostato e do transmissor de pressão conectada ao "casing", que de acordo com a pressão programada desejada, varia a velocidade do motor que aciona o compressor e, portanto, extrai mais ou menos gás.[31] Thus, the model allows the number of piston actuations to be varied, according to what we want, by means of the speed variator that drives the motor and does not depend on the frequency of mechanical pump actuations, as is the case with prior art units. In turn, the model unit allows the compressor to be smaller, since having more frequency requires a smaller compressor, thus allowing the gas pressure in the well to be regulated, as desired, thanks to the arrangement of the pressure switch and the pressure transmitter connected to the casing, which, according to the desired programmed pressure, varies the speed of the motor that drives the compressor and, therefore, extracts more or less gas.

Claims

1) ARRANGEMENT INTRODUCED INTO A GAS PUMPING UNIT FOR OIL WELLS, characterized by consisting of a compressor cylinder (2) having the upper part (3) with a hermetic cover (4) and a lower part (5) with a hermetic cover (6), both fixed with the respective screws to the compressor cylinder (2) which, furthermore, has an upper gas inlet/outlet mouth (7), a lower gas inlet/outlet mouth (8) and, internally, a double-acting piston (9), whose transmission shaft (10) passes through the upper cover (4) and has a proximal end that has a connection element (11) provided with a bearing (12), to which a connection shaft (13) with a connecting rod (14) is fixed, said connection shaft (13) being in connection between said transmission shaft (10) and a respective connecting rod (14) which is connected to an electric motor (15) and reducer (16) by means of the shaft (17); said motor is also interconnected with a pressure switch (18) by means of a pressure transmitter (41); said compressor cylinder (2) includes at the bottom a tilting attachment point defined by a lower arm (19), provided with a bearing (20), through which passes a shaft (21); said compressor cylinder (2) includes a main gas inlet (22) in connection with the annular space of the well and a main gas outlet (23) in connection with the gas production line and/or similar reservoirs, wherein the main gas inlet (22) bifurcates and projects to a lower gas inlet (24), which is in connection with the lower gas inlet/outlet of cylinder (8), through a one-way check valve (25), and to an upper gas inlet (26) which is connected to the upper gas inlet/outlet of cylinder (7) through another one-way check valve (27); said compressor cylinder (2) includes a lower gas outlet (28) which is connected to the lower gas inlet/outlet of the cylinder (8) through a one-way check valve (29) and an upper gas outlet (30) which is connected to the upper gas inlet/outlet of the cylinder (7), through another one-way check valve (31), wherein both gas outlets (28) and (30) extend and connect to the main gas outlet (23), wherein such bifurcations are defined by usual pipes (32), elbows (33), connectors (34) and are connected to the well and reservoir/production line, respectively, by means of tubes, hoses, pipes (40), wherein the main gas inlet (22) is in connection with a suction gas outlet (35), from which the gas comes from the annular space of the well, while said main gas outlet (23) is in connection with a discharge gas inlet (36), which projects towards the gas production line and/or related reservoirs.