CA2822038A1 - Installation de pompage pour puits profond - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une installation de pompage (2) pour puits profond comportant : - une colonne de production (6) ; - une pompe à cavités progressives (8) d'aspiration, apte à aspirer le fluide à pomper et à le refouler dans la colonne de production (6); - un système d'entrainement (12, 46, 26, 54) propre à entrainer en rotation la pompe à cavités progressives d'aspiration (8). Le système d'entrainement comprend : - un circuit de fluide (46) fermé et étanche contenant un fluide sous pression ; - une motorisation hydraulique (12) propre à déplacer le fluide sous pression dans ledit circuit de fluide (46), - une pompe à cavités progressives (26) montée dans le circuit de fluide (46) et entraînée en rotation par le déplacement du fluide sous pression dans le circuit de fluide (46), et - un embiellage (54) articulé à la pompe à cavités progressives motrice (26) et à la pompe à cavités progressives d'aspiration (8)
Description
Installation de pompage pour puits profond La présente invention concerne une installation de pompage d'hydrocarbures ou d'eau du type utilisant une pompe à cavités progressives.
Une installation de ce type comporte, dans sa configuration la plus répandue, une tête de puits équipée d'un palier d'entrainement de surface montée sur un bloc obturateur de puits entrainant à distance une pompe à cavités progressives montée à la base d'une colonne de production ou insérée dans la colonne de production. La pompe est installée en fond de puits La tête de puits comprend généralement un moteur et son bloc de motoréduction, un système d'entraînement par poulies et courroies, ou par pignons d'engrenage des paliers, un presse étoupe ou une garniture mécanique ou tout autre moyen assurant une étanchéité dynamique en surface et un système de freinage anti-dérivage et anti-dévrillage. La tête de puits supporte et entraîne en rotation un arbre d'entraînement appelé tige polie . La tige polie entraine un train de tiges (ou une tige continue) situé à l'intérieur et tout le long de la colonne de production. Ce train de tiges à
son tour, entraine le rotor d'une pompe à cavités progressives située en fond de puits. La pompe aspire le fluide situé en fond de puits et le refoule dans la colonne de production jusqu'à la tête de puits, d'où il est évacué par des conduites de distribution. Une pièce d'ancrage, appelée ancre de couple , maintient le stator de la pompe de manière à ce qu'il ne soit pas lui-même entrainé en rotation en fond de puits et évite ainsi la désolidarisation des tubes formant la colonne de production.
En cas d'arrêt du moteur d'entrainement ou de coupure d'alimentation électrique en surface ou de dévrillage du train de tiges, la masse du fluide pompé accumulé
dans la colonne de production entraine en rotation rapide et en sens inverse le train de tiges lorsque le fluide se redéverse dans l'annulaire entre la colonne de production et le tube de soutènement. Cette rotation souvent violente et non contrôlée peut endommager le système d'entraînement de la tête de puits. Elle peut également être dangereuse pour le personnel d'entretien en surface. Cette rotation non contrôlée vide, de plus, la colonne de production du fluide pompé en conséquence de quoi cette colonne de production doit à
nouveau être remplie pour distribuer le fluide pompé. Pour palier ces inconvénients, la
Une installation de ce type comporte, dans sa configuration la plus répandue, une tête de puits équipée d'un palier d'entrainement de surface montée sur un bloc obturateur de puits entrainant à distance une pompe à cavités progressives montée à la base d'une colonne de production ou insérée dans la colonne de production. La pompe est installée en fond de puits La tête de puits comprend généralement un moteur et son bloc de motoréduction, un système d'entraînement par poulies et courroies, ou par pignons d'engrenage des paliers, un presse étoupe ou une garniture mécanique ou tout autre moyen assurant une étanchéité dynamique en surface et un système de freinage anti-dérivage et anti-dévrillage. La tête de puits supporte et entraîne en rotation un arbre d'entraînement appelé tige polie . La tige polie entraine un train de tiges (ou une tige continue) situé à l'intérieur et tout le long de la colonne de production. Ce train de tiges à
son tour, entraine le rotor d'une pompe à cavités progressives située en fond de puits. La pompe aspire le fluide situé en fond de puits et le refoule dans la colonne de production jusqu'à la tête de puits, d'où il est évacué par des conduites de distribution. Une pièce d'ancrage, appelée ancre de couple , maintient le stator de la pompe de manière à ce qu'il ne soit pas lui-même entrainé en rotation en fond de puits et évite ainsi la désolidarisation des tubes formant la colonne de production.
En cas d'arrêt du moteur d'entrainement ou de coupure d'alimentation électrique en surface ou de dévrillage du train de tiges, la masse du fluide pompé accumulé
dans la colonne de production entraine en rotation rapide et en sens inverse le train de tiges lorsque le fluide se redéverse dans l'annulaire entre la colonne de production et le tube de soutènement. Cette rotation souvent violente et non contrôlée peut endommager le système d'entraînement de la tête de puits. Elle peut également être dangereuse pour le personnel d'entretien en surface. Cette rotation non contrôlée vide, de plus, la colonne de production du fluide pompé en conséquence de quoi cette colonne de production doit à
nouveau être remplie pour distribuer le fluide pompé. Pour palier ces inconvénients, la
2 tête de puits comprend généralement un système de freinage anti-dérivage qui a pour fonction de freiner cette rotation en sens inverse.
Lors du montage d'une installation de pompage, l'ancre de couple et le stator de la pompe à cavités progressives sont descendus en premier en fond de puits au bout d'un ensemble de tubes vissés les uns aux autres en surface. Le rotor est ensuite descendu au travers de l'ensemble de tubes, lui-même au bout du train de tiges, et mis en position dans le stator à l'aide d'une barre de positionnement préalablement disposée à
proximité
de la partie basse du stator. La barre de positionnement indique aux opérateurs si le rotor est parvenu à se placer dans le stator. Des centreurs sont fixés au long du train de tiges, ceux-ci devant limiter l'usure prématurée de la colonne de production occasionnée par le frottement du train de tiges à l'intérieur de la colonne de production, lorsque le rotor est entrainé en rotation.
Une telle installation de pompage présente de nombreux inconvénients.
D'abord, le montage de cette installation est long et complexe notamment en ce qui concerne la fixation et la descente des tiges du train de tiges et la mise en place du rotor à
l'intérieur du stator en fond de puits. Cette dernière mise en place, tout en étant relativement fiable, présente toujours des risques d'erreur de positionnement du rotor dans le stator.
Ensuite, malgré la présence de centreurs sur le train de tiges, le train de tiges et la colonne de production présentent tout de même une usure mécanique importante en raison du frottement des tiges contre la surface interne de la colonne de production lors de la rotation des tiges. Ce frottement affaiblit les tiges et peut causer l'apparition de trous dans la colonne de production. Ces trous diminuent la production du puits en raison des fuites du fluide pompé. Cette installation impose donc des frais de maintenance élevés notamment en cas d'arrêt de la production lors du remplacement des tiges ou de la colonne de production.
Les frottements du train de tiges contre la colonne de production réduisent également le rendement énergétique de l'installation de pompage.
Lors du montage d'une installation de pompage, l'ancre de couple et le stator de la pompe à cavités progressives sont descendus en premier en fond de puits au bout d'un ensemble de tubes vissés les uns aux autres en surface. Le rotor est ensuite descendu au travers de l'ensemble de tubes, lui-même au bout du train de tiges, et mis en position dans le stator à l'aide d'une barre de positionnement préalablement disposée à
proximité
de la partie basse du stator. La barre de positionnement indique aux opérateurs si le rotor est parvenu à se placer dans le stator. Des centreurs sont fixés au long du train de tiges, ceux-ci devant limiter l'usure prématurée de la colonne de production occasionnée par le frottement du train de tiges à l'intérieur de la colonne de production, lorsque le rotor est entrainé en rotation.
Une telle installation de pompage présente de nombreux inconvénients.
D'abord, le montage de cette installation est long et complexe notamment en ce qui concerne la fixation et la descente des tiges du train de tiges et la mise en place du rotor à
l'intérieur du stator en fond de puits. Cette dernière mise en place, tout en étant relativement fiable, présente toujours des risques d'erreur de positionnement du rotor dans le stator.
Ensuite, malgré la présence de centreurs sur le train de tiges, le train de tiges et la colonne de production présentent tout de même une usure mécanique importante en raison du frottement des tiges contre la surface interne de la colonne de production lors de la rotation des tiges. Ce frottement affaiblit les tiges et peut causer l'apparition de trous dans la colonne de production. Ces trous diminuent la production du puits en raison des fuites du fluide pompé. Cette installation impose donc des frais de maintenance élevés notamment en cas d'arrêt de la production lors du remplacement des tiges ou de la colonne de production.
Les frottements du train de tiges contre la colonne de production réduisent également le rendement énergétique de l'installation de pompage.
3 Le train de tiges disposé à l'intérieur de la colonne de production restreint de plus la section de production de la colonne de production.
L'étanchéité dynamique montée en surface présente des risques de fuite dommageables pour l'environnement.
Les pièces tournantes en surface, telles que par exemple les poulies et courroies de paliers et les accouplements présentent un risque pour la sécurité du personnel d'entretien en surface.
L'ancre de couple et le système d'anti-dérivage augmentent les coûts de fabrication et de maintenance d'une telle installation de pompage.
La présente invention a pour but une installation de pompage plus facile et rapide à
monter, ayant un meilleur rendement et nécessitant moins de maintenance.
A cet effet, l'invention a pour objet une installation de pompage pour puits profond comportant :
- une colonne de production ;
- une pompe à cavités progressives, dite pompe à cavités progressives d'aspiration, apte à aspirer le fluide à pomper et à le refouler dans la colonne de production ; ladite pompe à cavités progressives d'aspiration comprenant un stator et un rotor monté rotatif dans le stator ;
- un système d' entrainement propre à entrainer en rotation le rotor de la pompe à
cavités progressives d'aspiration, caractérisée en ce que ledit système d'entrainement comprend :
- un circuit de fluide fermé et étanche contenant un fluide sous pression ;
- une motorisation hydraulique propre à déplacer le fluide sous pression dans ledit circuit de fluide, et - une pompe à cavités progressives, dite pompe à cavités progressives motrice, montée dans le circuit fermé, ladite pompe à cavités progressives motrice comprenant un stator et un rotor entraîné en rotation dans le stator par le déplacement du fluide sous pression dans le circuit de fluide, et
L'étanchéité dynamique montée en surface présente des risques de fuite dommageables pour l'environnement.
Les pièces tournantes en surface, telles que par exemple les poulies et courroies de paliers et les accouplements présentent un risque pour la sécurité du personnel d'entretien en surface.
L'ancre de couple et le système d'anti-dérivage augmentent les coûts de fabrication et de maintenance d'une telle installation de pompage.
La présente invention a pour but une installation de pompage plus facile et rapide à
monter, ayant un meilleur rendement et nécessitant moins de maintenance.
A cet effet, l'invention a pour objet une installation de pompage pour puits profond comportant :
- une colonne de production ;
- une pompe à cavités progressives, dite pompe à cavités progressives d'aspiration, apte à aspirer le fluide à pomper et à le refouler dans la colonne de production ; ladite pompe à cavités progressives d'aspiration comprenant un stator et un rotor monté rotatif dans le stator ;
- un système d' entrainement propre à entrainer en rotation le rotor de la pompe à
cavités progressives d'aspiration, caractérisée en ce que ledit système d'entrainement comprend :
- un circuit de fluide fermé et étanche contenant un fluide sous pression ;
- une motorisation hydraulique propre à déplacer le fluide sous pression dans ledit circuit de fluide, et - une pompe à cavités progressives, dite pompe à cavités progressives motrice, montée dans le circuit fermé, ladite pompe à cavités progressives motrice comprenant un stator et un rotor entraîné en rotation dans le stator par le déplacement du fluide sous pression dans le circuit de fluide, et
4 - un embiellage articulé au rotor de la pompe à cavités progressives motrice et au rotor de la pompe à cavités progressives d'aspiration.
Avantageusement, le temps de montage de cette installation est considérablement réduit. En effet, cette installation ne comporte pas de train de tiges entrainé en rotation depuis la surface de sorte qu'il n'est pas nécessaire de fixer les tiges une à
une avec les centreurs et de les descendre l'une après l'autre dans la colonne de production. Par ailleurs, le positionnement du rotor à l'intérieur du stator est réglé en surface avant son positionnement en fond de puits.
Le coût de fabrication de l'installation de pompage selon l'invention est avantageusement réduit en raison de l'absence du train de tiges, des centreurs, de l'ancre de couple, et de la diminution du temps de montage.
Le coût de production du fluide pompé est également réduit en raison de la diminution des travaux de maintenance sur la colonne de production et de l'absence de travaux de maintenance sur le train de tiges ici inexistant.
Le rendement est supérieur car l'ensemble de la section de la colonne de production est utilisé pour refouler le fluide pompé. Les pertes énergétiques par frottement du train de tiges contre la colonne de production sont supprimées.
Les risques pour le personnel de maintenance sont réduits.
Suivant des modes particuliers de réalisation, l'installation de pompage comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- Le circuit de fluide comprend un élément d'obturation du passage du fluide sous pression muni d'un dispositif anti-retour, et un circuit de dérivation dudit élément d'obturation ; ledit circuit de dérivation comprenant un restricteur variable.
Ce dispositif anti-retour assure la fonction du système d'anti-dérivage des installations de pompage connues. Ce dispositif anti-retour est simple, fiable et peu couteux. Le restricteur variable assure le freinage ou la rotation à une vitesse contrôlée du train de tiges lorsque celui-ci pivote en sens inverse, voire l'arrêt complet du dérivage sur demande de l'opérateur. Il permet de vider la colonne de production en toute sécurité. De plus, il permet à l'opérateur d'agir sur le couple de freinage à distance du puits en cas de risque pour sa sécurité en provenance du puits (système de freinage réglable et déporté) contrairement aux systèmes existants dans lesquels le moyen de freinage est nécessairement positionné à la verticale du puits.
- L'installation comporte au moins une colonne de support agencée entre la pompe à cavités progressives motrice et la pompe à cavités progressives d'aspiration ; et un premier palier propre à porter l'embiellage et la masse du fluide à pomper
Avantageusement, le temps de montage de cette installation est considérablement réduit. En effet, cette installation ne comporte pas de train de tiges entrainé en rotation depuis la surface de sorte qu'il n'est pas nécessaire de fixer les tiges une à
une avec les centreurs et de les descendre l'une après l'autre dans la colonne de production. Par ailleurs, le positionnement du rotor à l'intérieur du stator est réglé en surface avant son positionnement en fond de puits.
Le coût de fabrication de l'installation de pompage selon l'invention est avantageusement réduit en raison de l'absence du train de tiges, des centreurs, de l'ancre de couple, et de la diminution du temps de montage.
Le coût de production du fluide pompé est également réduit en raison de la diminution des travaux de maintenance sur la colonne de production et de l'absence de travaux de maintenance sur le train de tiges ici inexistant.
Le rendement est supérieur car l'ensemble de la section de la colonne de production est utilisé pour refouler le fluide pompé. Les pertes énergétiques par frottement du train de tiges contre la colonne de production sont supprimées.
Les risques pour le personnel de maintenance sont réduits.
Suivant des modes particuliers de réalisation, l'installation de pompage comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- Le circuit de fluide comprend un élément d'obturation du passage du fluide sous pression muni d'un dispositif anti-retour, et un circuit de dérivation dudit élément d'obturation ; ledit circuit de dérivation comprenant un restricteur variable.
Ce dispositif anti-retour assure la fonction du système d'anti-dérivage des installations de pompage connues. Ce dispositif anti-retour est simple, fiable et peu couteux. Le restricteur variable assure le freinage ou la rotation à une vitesse contrôlée du train de tiges lorsque celui-ci pivote en sens inverse, voire l'arrêt complet du dérivage sur demande de l'opérateur. Il permet de vider la colonne de production en toute sécurité. De plus, il permet à l'opérateur d'agir sur le couple de freinage à distance du puits en cas de risque pour sa sécurité en provenance du puits (système de freinage réglable et déporté) contrairement aux systèmes existants dans lesquels le moyen de freinage est nécessairement positionné à la verticale du puits.
- L'installation comporte au moins une colonne de support agencée entre la pompe à cavités progressives motrice et la pompe à cavités progressives d'aspiration ; et un premier palier propre à porter l'embiellage et la masse du fluide à pomper
5 accumulé dans la colonne de production; ledit premier palier étant porté
par la colonne de support et monté entre l'embiellage et ladite colonne de support.
- L'installation comporte un dispositif d'étanchéité haute propre à isoler le fluide à
pomper du fluide propre.
- Le dispositif d'étanchéité haute est monté dans la colonne de support au-dessus du premier palier.
- L'installation de pompage comporte en outre au moins un dispositif d'étanchéité
basse monté dans la colonne de support en dessous du premier palier.
- Le dispositif d'étanchéité basse comporte au moins une ouverture ; une partie du fluide sous pression étant propre à traverser ladite ouverture pour lubrifier le premier palier.
- Elle comporte un second palier propre à supporter les efforts axiaux provenant du fluide sous pression, le second palier étant monté dans ladite colonne de support en dessous du premier palier et au du dessus second dispositif d'étanchéité. Le fluide sous pression traversant l'ouverture dispositif d'étanchéité basse permet également de lubrifier le second palier.
- Le premier palier et le second palier sont des roulements coniques montés en sens inverse.
- L'embiellage comporte une bielle excentrée basse articulée au rotor de la pompe à
cavités progressives motrice, un axe fixé à la bielle excentrée basse et une bielle excentrée haute articulée au rotor de la pompe à cavités progressives d'aspiration et fixée à l'axe.
par la colonne de support et monté entre l'embiellage et ladite colonne de support.
- L'installation comporte un dispositif d'étanchéité haute propre à isoler le fluide à
pomper du fluide propre.
- Le dispositif d'étanchéité haute est monté dans la colonne de support au-dessus du premier palier.
- L'installation de pompage comporte en outre au moins un dispositif d'étanchéité
basse monté dans la colonne de support en dessous du premier palier.
- Le dispositif d'étanchéité basse comporte au moins une ouverture ; une partie du fluide sous pression étant propre à traverser ladite ouverture pour lubrifier le premier palier.
- Elle comporte un second palier propre à supporter les efforts axiaux provenant du fluide sous pression, le second palier étant monté dans ladite colonne de support en dessous du premier palier et au du dessus second dispositif d'étanchéité. Le fluide sous pression traversant l'ouverture dispositif d'étanchéité basse permet également de lubrifier le second palier.
- Le premier palier et le second palier sont des roulements coniques montés en sens inverse.
- L'embiellage comporte une bielle excentrée basse articulée au rotor de la pompe à
cavités progressives motrice, un axe fixé à la bielle excentrée basse et une bielle excentrée haute articulée au rotor de la pompe à cavités progressives d'aspiration et fixée à l'axe.
6 - Le premier palier et le second palier sont agencés autour de l'axe.
- Le fluide sous pression présente une densité inférieure ou égale à un. Il est, par exemple, constitué l'huile propre sous pression. Avantageusement, le serrage et le comportement de l'élastomère du stator au contact d'huile propre à différentes températures sont connus et maitrisables.
- L'installation comporte un carter de soutènement disposé autour de la colonne de production de manière à créer une chambre annulaire et un dispositif d'étanchéité
statique fixé, en surface du puits, entre le carter de soutènement et la colonne de production, le circuit de fluide comprenant une conduite d'amenée et une conduite de retour logées au moins en partie dans ladite chambre annulaire ; ladite conduite d'amenée et ladite conduite de retour traversant ledit dispositif d'étanchéité
statique.
Avantageusement, le joint d'étanchéité 16 monté en surface du puits est un joint statique.
- La pompe à cavités progressives motrice et la pompe à cavités progressives d'aspiration sont des pompes à cavités progressives de type mono-lobe ou de type multi-lobes pour augmenter le couple de torsion transmis à la pompe située au dessus tout en diminuant le volume d'huile propre sous pression utilisé pour mettre l'ensemble en rotation.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre exemple et faite en se référant à l'unique figure 1 qui représente une vue schématique en coupe d'une installation de pompage selon l'invention.
L'installation de pompage 2 selon l'invention comporte un carter tubulaire de soutènement 4 logeant une colonne de production 6. Une pompe à cavités progressives d'aspiration 8 et son dispositif d'entrainement en rotation 10 sont fixés à
l'intérieur du carter de soutènement 4 en dessous de la colonne de production 6. Une motorisation hydraulique 12 est montée en surface pour transmettre de l'énergie au dispositif d'entrainement 10.
- Le fluide sous pression présente une densité inférieure ou égale à un. Il est, par exemple, constitué l'huile propre sous pression. Avantageusement, le serrage et le comportement de l'élastomère du stator au contact d'huile propre à différentes températures sont connus et maitrisables.
- L'installation comporte un carter de soutènement disposé autour de la colonne de production de manière à créer une chambre annulaire et un dispositif d'étanchéité
statique fixé, en surface du puits, entre le carter de soutènement et la colonne de production, le circuit de fluide comprenant une conduite d'amenée et une conduite de retour logées au moins en partie dans ladite chambre annulaire ; ladite conduite d'amenée et ladite conduite de retour traversant ledit dispositif d'étanchéité
statique.
Avantageusement, le joint d'étanchéité 16 monté en surface du puits est un joint statique.
- La pompe à cavités progressives motrice et la pompe à cavités progressives d'aspiration sont des pompes à cavités progressives de type mono-lobe ou de type multi-lobes pour augmenter le couple de torsion transmis à la pompe située au dessus tout en diminuant le volume d'huile propre sous pression utilisé pour mettre l'ensemble en rotation.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre exemple et faite en se référant à l'unique figure 1 qui représente une vue schématique en coupe d'une installation de pompage selon l'invention.
L'installation de pompage 2 selon l'invention comporte un carter tubulaire de soutènement 4 logeant une colonne de production 6. Une pompe à cavités progressives d'aspiration 8 et son dispositif d'entrainement en rotation 10 sont fixés à
l'intérieur du carter de soutènement 4 en dessous de la colonne de production 6. Une motorisation hydraulique 12 est montée en surface pour transmettre de l'énergie au dispositif d'entrainement 10.
7 Le carter de soutènement 4 présente un diamètre supérieur au diamètre de la colonne de production 6 de manière à créer une chambre annulaire 14 entre ceux-ci.
Cette chambre annulaire 14 est fermée en partie haute du puits par un joint d'étanchéité
statique 16 de forme annulaire.
Le carter de soutènement 4 est pourvu dans sa partie basse de trous 18 au travers desquels le fluide à pomper 20 pénètre dans la chambre annulaire 14.
Selon l'invention, la colonne de production 6 n'est pas bloquée en rotation grâce à
une ancre de couple s'ancrant en fond du puits au carter de soutènement 4.
Celle-ci n'est pas nécessaire car, comme explicité ci-après, le sens de rotation de la pompe à cavités progressives motrice permet de resserrer le train de tiges. Avantageusement, l'absence d'ancre de couple permet de passer des outils dans la chambre annulaire 14 jusqu'en dessous de la pompe à cavités progressives motrice 26. Ce qui n'est pas possible lorsque l'ancre de couple occupe tout l'espace annulaire.
La pompe à cavités progressives d'aspiration 8 comporte, de façon classique, un stator 9 et un rotor 11 monté rotatif dans le stator 9. Le stator 9 est, par exemple, réalisé
en élastomère, en plastique, en matériau composite ou en métal. Le rotor 11 est réalisé
dans un matériau métallique. La pompe à cavités progressives d'aspiration 8 est une pompe multi-lobes ou une pompe mono-lobe. Elle présente un pas à gauche engendrant un déplacement du fluide à pomper du bas vers le haut de la colonne de production 6.
Le dispositif d'entrainement 10 de la pompe à cavités progressives d'aspiration 8 comporte une colonne de support 22, 24, par exemple, constituée par un premier tube creux, appelé ci-après faux corps haut 22, et un second tube creux, appelé ci-après faux corps bas 24. Le faux corps haut 22 est fixé par soudure ou vissage dans le prolongement de l'extrémité inférieure de la pompe à cavités progressives d'aspiration 8 .
Le faux corps bas 24 est fixé par soudure ou vissage dans le prolongement inférieur du faux corps haut 22.
Le dispositif d'entrainement 10 de la pompe à cavités progressives d'aspiration 8 comprend en outre une pompe à cavités progressives 26, dite pompe à cavités progressives motrice, fixée dans le prolongement inférieur du faux corps bas 24; et un
Cette chambre annulaire 14 est fermée en partie haute du puits par un joint d'étanchéité
statique 16 de forme annulaire.
Le carter de soutènement 4 est pourvu dans sa partie basse de trous 18 au travers desquels le fluide à pomper 20 pénètre dans la chambre annulaire 14.
Selon l'invention, la colonne de production 6 n'est pas bloquée en rotation grâce à
une ancre de couple s'ancrant en fond du puits au carter de soutènement 4.
Celle-ci n'est pas nécessaire car, comme explicité ci-après, le sens de rotation de la pompe à cavités progressives motrice permet de resserrer le train de tiges. Avantageusement, l'absence d'ancre de couple permet de passer des outils dans la chambre annulaire 14 jusqu'en dessous de la pompe à cavités progressives motrice 26. Ce qui n'est pas possible lorsque l'ancre de couple occupe tout l'espace annulaire.
La pompe à cavités progressives d'aspiration 8 comporte, de façon classique, un stator 9 et un rotor 11 monté rotatif dans le stator 9. Le stator 9 est, par exemple, réalisé
en élastomère, en plastique, en matériau composite ou en métal. Le rotor 11 est réalisé
dans un matériau métallique. La pompe à cavités progressives d'aspiration 8 est une pompe multi-lobes ou une pompe mono-lobe. Elle présente un pas à gauche engendrant un déplacement du fluide à pomper du bas vers le haut de la colonne de production 6.
Le dispositif d'entrainement 10 de la pompe à cavités progressives d'aspiration 8 comporte une colonne de support 22, 24, par exemple, constituée par un premier tube creux, appelé ci-après faux corps haut 22, et un second tube creux, appelé ci-après faux corps bas 24. Le faux corps haut 22 est fixé par soudure ou vissage dans le prolongement de l'extrémité inférieure de la pompe à cavités progressives d'aspiration 8 .
Le faux corps bas 24 est fixé par soudure ou vissage dans le prolongement inférieur du faux corps haut 22.
Le dispositif d'entrainement 10 de la pompe à cavités progressives d'aspiration 8 comprend en outre une pompe à cavités progressives 26, dite pompe à cavités progressives motrice, fixée dans le prolongement inférieur du faux corps bas 24; et un
8 embiellage 54 articulé au rotor de la pompe à cavités progressives motrice 26 et au rotor 11 de la pompe à cavités progressives d'aspiration 8.
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 1, des centreurs 23 sont propres à absorber les vibrations transmises par l'embiellage 54 à la colonne de production 6.
Ceux-ci sont, par exemple, constitués par des lames métalliques.
Des ouvertures longitudinales 72 sont disposées en partie basse du faux corps haut 22 pour permettre le passage du fluide à pomper de la chambre annulaire 14 vers la colonne de production 6.
La pompe à cavités progressives motrice 26 comporte, de façon classique, un stator 30 et un rotor 32 monté rotatif dans le stator 30. Le stator 30 est, par exemple, réalisé en élastomère, en plastique, en matériau composite ou en métal. Le rotor 32 est réalisé dans un matériau métallique. Pour augmenter la capacité de pompage de l'installation de pompage, la pompe à cavités progressives motrice 26 sera, de préférence, une pompe multi-lobes. Par exemple, le rotor 32 présente quatre lobes et le stator 30 présente cinq lobes. En variante, la pompe à cavités progressives motrice 26 est une pompe mono-lobe.
La pompe à cavités progressives motrice 26, selon l'invention, présente un pas à
droite de sorte que, avantageusement, la progression des cavités contribue à
visser l'embiellage 54 situé au dessus de la pompe à cavités progressives motrice 26 dans le sens direct vers le haut.
La sortie axiale basse de la pompe à cavités progressives motrice 26 est fermée par un bouchon étanche 28 de fond de motrice. La pompe à cavités progressives motrice 26 est, de plus, munie d'une ouverture radiale 34 dans sa partie haute et d'une ouverture radiale 36 dans sa partie basse.
Une conduite d'amenée 38 d'un fluide sous pression est reliée à l'ouverture radiale haute 34 et une conduite de retour 40 du fluide sous pression est reliée à
l'ouverture radiale basse 36. La conduite d'amenée 38 et la conduite de retour 40 sont de
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 1, des centreurs 23 sont propres à absorber les vibrations transmises par l'embiellage 54 à la colonne de production 6.
Ceux-ci sont, par exemple, constitués par des lames métalliques.
Des ouvertures longitudinales 72 sont disposées en partie basse du faux corps haut 22 pour permettre le passage du fluide à pomper de la chambre annulaire 14 vers la colonne de production 6.
La pompe à cavités progressives motrice 26 comporte, de façon classique, un stator 30 et un rotor 32 monté rotatif dans le stator 30. Le stator 30 est, par exemple, réalisé en élastomère, en plastique, en matériau composite ou en métal. Le rotor 32 est réalisé dans un matériau métallique. Pour augmenter la capacité de pompage de l'installation de pompage, la pompe à cavités progressives motrice 26 sera, de préférence, une pompe multi-lobes. Par exemple, le rotor 32 présente quatre lobes et le stator 30 présente cinq lobes. En variante, la pompe à cavités progressives motrice 26 est une pompe mono-lobe.
La pompe à cavités progressives motrice 26, selon l'invention, présente un pas à
droite de sorte que, avantageusement, la progression des cavités contribue à
visser l'embiellage 54 situé au dessus de la pompe à cavités progressives motrice 26 dans le sens direct vers le haut.
La sortie axiale basse de la pompe à cavités progressives motrice 26 est fermée par un bouchon étanche 28 de fond de motrice. La pompe à cavités progressives motrice 26 est, de plus, munie d'une ouverture radiale 34 dans sa partie haute et d'une ouverture radiale 36 dans sa partie basse.
Une conduite d'amenée 38 d'un fluide sous pression est reliée à l'ouverture radiale haute 34 et une conduite de retour 40 du fluide sous pression est reliée à
l'ouverture radiale basse 36. La conduite d'amenée 38 et la conduite de retour 40 sont de
9 préférence réalisées dans un matériau flexible tel que, par exemple, du plastique. La conduite d'amenée 38 et la conduite de retour 40 sont disposées dans la chambre annulaire 14. Elles s'étendent le long du faux corps bas 24, du faux corps haut 22, de la pompe à cavités progressives d'aspiration 8 et de la colonne de production 6 jusqu'à la motorisation hydraulique 12 située en surface. Le joint d'étanchéité statique 16 monté
entre le carter de soutènement 4 et la colonne de production 6, comporte des ouvertures pour permettre le passage de la conduite d'amenée 38 et de la conduite de retour 40.
La motorisation hydraulique 12 comporte un moteur 42, par exemple, un moteur électrique ou un moteur à gaz, et une pompe hydraulique 44 propre à pomper un fluide sous pression dans un circuit de fluide 46 fermé et étanche. Ce circuit de fluide 46 est constitué par la conduite d'amenée 38, le faux corps bas 24, l'ensemble des cavités de la pompe à cavités progressives motrice 26 et la conduite de retour 40. L'entrée axiale haute 34 de la pompe à cavités progressives motrice 26 est ouverte sur le faux corps bas 24 de sorte que le faux corps bas 24 est rempli de fluide sous pression et sert de réserve pour celui-ci.
Le fluide sous pression est avantageusement de l'huile propre.
La motorisation hydraulique 12, montée en surface, est apte à déplacer le fluide sous pression dans la conduite d'amenée 38 jusqu'à l'ouverture radiale haute 34 de la pompe à cavités progressives motrice 26, puis de l'ouverture radiale haute 34 à
l'ouverture radiale basse 36 au travers des cavités formées entre le rotor 32 et le stator 30, et enfin de l'ouverture radiale basse 36 jusqu'à la pompe hydraulique 44 par la conduite de retour 40. Le passage du fluide sous pression entre les cavités de la pompe à cavités progressives motrice 26 entraine en rotation le rotor 32 de celle-ci.
Un élément d'obturation 48 du passage du fluide sous pression muni d'un dispositif anti-retour, est monté en surface sur la conduite d'amenée 38. Cet élément d'obturation 48 est, par exemple, un clapet anti-retour. Cet élément d'obturation 48 contribue à freiner ou à stopper une éventuelle rotation en sens inverse du rotor 32 de la pompe à cavités progressives motrice 26 en cas de panne électrique ou de défaillance de la motorisation hydraulique 12 ou en cas d'arrêt volontaire de l'opération de pompage par l'utilisateur. Cet élément d'obturation 48 contribue à réaliser la fonction classiquement réalisée par un dispositif d'anti-dérivage.
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 1, la conduite d'amenée 38 comprend un circuit de dérivation 50 de l'élément d'obturation 48. Ce circuit de dérivation est muni d'un restricteur variable 52. Le restricteur variable 52 permet d'autoriser et de contrôler la rotation en sens inverse du rotor 32 de la pompe à cavités progressives motrice 26 pour vider tout ou une partie de la colonne de production 6.
entre le carter de soutènement 4 et la colonne de production 6, comporte des ouvertures pour permettre le passage de la conduite d'amenée 38 et de la conduite de retour 40.
La motorisation hydraulique 12 comporte un moteur 42, par exemple, un moteur électrique ou un moteur à gaz, et une pompe hydraulique 44 propre à pomper un fluide sous pression dans un circuit de fluide 46 fermé et étanche. Ce circuit de fluide 46 est constitué par la conduite d'amenée 38, le faux corps bas 24, l'ensemble des cavités de la pompe à cavités progressives motrice 26 et la conduite de retour 40. L'entrée axiale haute 34 de la pompe à cavités progressives motrice 26 est ouverte sur le faux corps bas 24 de sorte que le faux corps bas 24 est rempli de fluide sous pression et sert de réserve pour celui-ci.
Le fluide sous pression est avantageusement de l'huile propre.
La motorisation hydraulique 12, montée en surface, est apte à déplacer le fluide sous pression dans la conduite d'amenée 38 jusqu'à l'ouverture radiale haute 34 de la pompe à cavités progressives motrice 26, puis de l'ouverture radiale haute 34 à
l'ouverture radiale basse 36 au travers des cavités formées entre le rotor 32 et le stator 30, et enfin de l'ouverture radiale basse 36 jusqu'à la pompe hydraulique 44 par la conduite de retour 40. Le passage du fluide sous pression entre les cavités de la pompe à cavités progressives motrice 26 entraine en rotation le rotor 32 de celle-ci.
Un élément d'obturation 48 du passage du fluide sous pression muni d'un dispositif anti-retour, est monté en surface sur la conduite d'amenée 38. Cet élément d'obturation 48 est, par exemple, un clapet anti-retour. Cet élément d'obturation 48 contribue à freiner ou à stopper une éventuelle rotation en sens inverse du rotor 32 de la pompe à cavités progressives motrice 26 en cas de panne électrique ou de défaillance de la motorisation hydraulique 12 ou en cas d'arrêt volontaire de l'opération de pompage par l'utilisateur. Cet élément d'obturation 48 contribue à réaliser la fonction classiquement réalisée par un dispositif d'anti-dérivage.
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 1, la conduite d'amenée 38 comprend un circuit de dérivation 50 de l'élément d'obturation 48. Ce circuit de dérivation est muni d'un restricteur variable 52. Le restricteur variable 52 permet d'autoriser et de contrôler la rotation en sens inverse du rotor 32 de la pompe à cavités progressives motrice 26 pour vider tout ou une partie de la colonne de production 6.
10 Un embiellage 54 est utilisé pour transmettre le mouvement de rotation du rotor 32 de la pompe à cavités progressives motrice 26 au rotor 11 de la pompe à
cavités progressives d'aspiration 8. Cet embiellage 54 comporte une bielle basse 56 logée dans le faux corps bas 24 et excentré par rapport à l'axe longitudinal de celui-ci, un axe 58, et une bielle haute 60 logés dans le faux corps haut 22. La bielle basse 56 est, d'une part, fixée solidairement au rotor 32 de la pompe à cavités progressives motrice 26 et, est fixée, d'autre part, solidairement, par soudure ou vissage, à une extrémité de l'axe 58.
L'autre extrémité de l'axe 58 est fixée également par soudure ou vissage à la bielle haute 60. La bielle haute 60 est à son tour fixée solidairement au rotor 11 de la pompe à cavités progressives d'aspiration 8. un axe 58, L'axe 58 est, de préférence, court et poli.
Un premier palier 62 est monté dans et porté par le faux corps haut 22. Il est monté
autour de l'axe 58. Il supporte la masse du fluide à pomper contenu dans la colonne de production 6 ainsi que la masse de l'embiellage 54.
Un second palier 64 est avantageusement monté dans et porté par le faux corps haut 22. Il est monté autour de l'axe 58. Il supporte les efforts longitudinaux exercés par le fluide sous pression situé dans le faux corps bas 24. Le premier palier 62 et le second palier 64 sont, par exemple, constitués par des roulements coniques inversés, c'est-à-dire disposés en X. La lubrification du premier palier 62 et du second palier 64 est avantageusement assurée à partir du fluide propre sous pression contenu dans le faux corps bas 24.
cavités progressives d'aspiration 8. Cet embiellage 54 comporte une bielle basse 56 logée dans le faux corps bas 24 et excentré par rapport à l'axe longitudinal de celui-ci, un axe 58, et une bielle haute 60 logés dans le faux corps haut 22. La bielle basse 56 est, d'une part, fixée solidairement au rotor 32 de la pompe à cavités progressives motrice 26 et, est fixée, d'autre part, solidairement, par soudure ou vissage, à une extrémité de l'axe 58.
L'autre extrémité de l'axe 58 est fixée également par soudure ou vissage à la bielle haute 60. La bielle haute 60 est à son tour fixée solidairement au rotor 11 de la pompe à cavités progressives d'aspiration 8. un axe 58, L'axe 58 est, de préférence, court et poli.
Un premier palier 62 est monté dans et porté par le faux corps haut 22. Il est monté
autour de l'axe 58. Il supporte la masse du fluide à pomper contenu dans la colonne de production 6 ainsi que la masse de l'embiellage 54.
Un second palier 64 est avantageusement monté dans et porté par le faux corps haut 22. Il est monté autour de l'axe 58. Il supporte les efforts longitudinaux exercés par le fluide sous pression situé dans le faux corps bas 24. Le premier palier 62 et le second palier 64 sont, par exemple, constitués par des roulements coniques inversés, c'est-à-dire disposés en X. La lubrification du premier palier 62 et du second palier 64 est avantageusement assurée à partir du fluide propre sous pression contenu dans le faux corps bas 24.
11 La bielle haute 60 et la bielle basse 56 sont suffisamment longues pour diminuer à
un niveau acceptable l'effort cyclique radial supporté par le premier palier 62 et le second palier 64.
Un dispositif d'étanchéité haute 68, 70 est monté dans le faux corps haut 22 autour de l'axe 58 pour assurer l'étanchéité entre le fluide à pomper 20 situé
dans le faux corps haut 24 et le fluide sous pression situé dans le faux corps bas 24. En particulier, le dispositif d'étanchéité haute 68, 70 assure l'étanchéité entre le fluide à
pomper 20 situé
dans le faux corps haut 24 et le premier palier 62.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif d'étanchéité haute comprend un joint à lèvres 68 et un presse étoupe 70 empilé sur le joint à
lèvres 68. Ce presse étoupe 70 est, par exemple, constitué par des joints à tresses. Ce presse étoupe 70 est destiné à retenir les particules solides contenues dans le fluide à pomper 20 pour préserver le joint à lèvres 68.
Un dispositif d'étanchéité basse 66 est monté dans le faux corps haut 22 autour de l'axe 58 pour assurer l'étanchéité entre le fluide sous pression situé dans le faux corps bas 24 et le second palier 64. Le dispositif d'étanchéité basse 66 est, par exemple, un presse étoupe 66. Il est, par exemple, monté sur un épaulement annulaire intérieur du faux corps haut 22 non représenté sur la figure 1.
Le presse-étoupe 66 n'opère pas une étanchéité parfaite de manière à favoriser le passage d'une petite quantité d'huile sous pression du faux corps 24 vers la chambre contenant le premier et le second paliers, et ainsi lubrifier lesdits paliers.
Selon un mode de réalisation non représenté, le dispositif d'étanchéité basse 66 comporte une ouverture traversée par une partie du fluide sous pression pour lubrifier le premier palier 62 et le second palier 64.
En variante, le dispositif d'étanchéité basse 66 opère une étanchéité
parfaite, la lubrification du premier palier 62 et du second palier 64 étant assuré par un autre dispositif. Selon cette variante, le fluide sous pression peut être constitué
d'eau sous pression.
un niveau acceptable l'effort cyclique radial supporté par le premier palier 62 et le second palier 64.
Un dispositif d'étanchéité haute 68, 70 est monté dans le faux corps haut 22 autour de l'axe 58 pour assurer l'étanchéité entre le fluide à pomper 20 situé
dans le faux corps haut 24 et le fluide sous pression situé dans le faux corps bas 24. En particulier, le dispositif d'étanchéité haute 68, 70 assure l'étanchéité entre le fluide à
pomper 20 situé
dans le faux corps haut 24 et le premier palier 62.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif d'étanchéité haute comprend un joint à lèvres 68 et un presse étoupe 70 empilé sur le joint à
lèvres 68. Ce presse étoupe 70 est, par exemple, constitué par des joints à tresses. Ce presse étoupe 70 est destiné à retenir les particules solides contenues dans le fluide à pomper 20 pour préserver le joint à lèvres 68.
Un dispositif d'étanchéité basse 66 est monté dans le faux corps haut 22 autour de l'axe 58 pour assurer l'étanchéité entre le fluide sous pression situé dans le faux corps bas 24 et le second palier 64. Le dispositif d'étanchéité basse 66 est, par exemple, un presse étoupe 66. Il est, par exemple, monté sur un épaulement annulaire intérieur du faux corps haut 22 non représenté sur la figure 1.
Le presse-étoupe 66 n'opère pas une étanchéité parfaite de manière à favoriser le passage d'une petite quantité d'huile sous pression du faux corps 24 vers la chambre contenant le premier et le second paliers, et ainsi lubrifier lesdits paliers.
Selon un mode de réalisation non représenté, le dispositif d'étanchéité basse 66 comporte une ouverture traversée par une partie du fluide sous pression pour lubrifier le premier palier 62 et le second palier 64.
En variante, le dispositif d'étanchéité basse 66 opère une étanchéité
parfaite, la lubrification du premier palier 62 et du second palier 64 étant assuré par un autre dispositif. Selon cette variante, le fluide sous pression peut être constitué
d'eau sous pression.
12 Avantageusement, l'étanchéité dynamique est réalisée au fond du puits de sorte que les défaillances de cette étanchéité n'entrainent pas de problème de pollution en surface. Le liquide provenant d'une éventuelle fuite étant automatiquement récupéré par la colonne de production 6 et mélangé au fluide à pomper 20 avant séparation et récupération contrôlée en surface (non représenté).
En fonctionnement, le groupe de motorisation 12 entraine le fluide sous pression dans le circuit 46. Le passage du fluide sous pression dans les cavités de la pompe à
cavités progressives motrice 26 entraine en rotation le rotor 32. Le mouvement rotatif du rotor 32 est transmis au rotor 11 de la pompe à cavités progressives d'aspiration 8 par l'intermédiaire de la bielle basse 56, de l'axe 58, et de la bielle haute 60.
Le mouvement de rotation du rotor 11 de la pompe à cavités progressives 8 génère une aspiration qui entraine le mouvement du fluide à pomper de l'extérieur du puits vers la chambre annulaire 14 par les trous 18 et l'aspiration du fluide à pomper 20 de la chambre annulaire 14 vers le logement intérieur du faux corps haut 22 par l'intermédiaire des ouvertures 72. Le fluide à pomper est aspiré par le rotor 11 de la pompe à
cavités progressives d'aspiration 8 et est refoulé dans la colonne de production 6 jusqu'au réseau de distribution situé en surface et non représenté.
La présente demande de brevet concerne une deuxième invention qui a pour but de proposer une installation de pompage comportant un système d'anti-dérivage simple et économique permettant également la vidange de la colonne de production.
A cet effet, la deuxième invention concernant une installation de pompage pour puits profond comportant :
- une colonne de production ;
- une pompe à cavités progressives, dite pompe à cavités progressives d'aspiration, apte à aspirer un fluide à pomper et à le refouler dans la colonne de production ; ladite pompe à cavités progressives d'aspiration comprenant un stator et un rotor monté rotatif dans le stator ;
- un système d'entrainement propre à entrainer en rotation le rotor de la pompe à
cavités progressives d'aspiration, ledit système d'entrainement comprenant :
En fonctionnement, le groupe de motorisation 12 entraine le fluide sous pression dans le circuit 46. Le passage du fluide sous pression dans les cavités de la pompe à
cavités progressives motrice 26 entraine en rotation le rotor 32. Le mouvement rotatif du rotor 32 est transmis au rotor 11 de la pompe à cavités progressives d'aspiration 8 par l'intermédiaire de la bielle basse 56, de l'axe 58, et de la bielle haute 60.
Le mouvement de rotation du rotor 11 de la pompe à cavités progressives 8 génère une aspiration qui entraine le mouvement du fluide à pomper de l'extérieur du puits vers la chambre annulaire 14 par les trous 18 et l'aspiration du fluide à pomper 20 de la chambre annulaire 14 vers le logement intérieur du faux corps haut 22 par l'intermédiaire des ouvertures 72. Le fluide à pomper est aspiré par le rotor 11 de la pompe à
cavités progressives d'aspiration 8 et est refoulé dans la colonne de production 6 jusqu'au réseau de distribution situé en surface et non représenté.
La présente demande de brevet concerne une deuxième invention qui a pour but de proposer une installation de pompage comportant un système d'anti-dérivage simple et économique permettant également la vidange de la colonne de production.
A cet effet, la deuxième invention concernant une installation de pompage pour puits profond comportant :
- une colonne de production ;
- une pompe à cavités progressives, dite pompe à cavités progressives d'aspiration, apte à aspirer un fluide à pomper et à le refouler dans la colonne de production ; ladite pompe à cavités progressives d'aspiration comprenant un stator et un rotor monté rotatif dans le stator ;
- un système d'entrainement propre à entrainer en rotation le rotor de la pompe à
cavités progressives d'aspiration, ledit système d'entrainement comprenant :
13 - un circuit de fluide fermé et étanche contenant un fluide sous pression ;
ledit circuit de fluide comprenant un élément d'obturation du passage du fluide sous pression muni d'un dispositif anti-retour, et un circuit de dérivation dudit élément d'obturation ;
ledit circuit de dérivation comprenant un restricteur variable.
- une motorisation hydraulique propre à déplacer le fluide sous pression dans ledit circuit de fluide, et - une pompe à cavités progressives, dite pompe à cavités progressives motrice, montée dans le circuit de fluide, ladite pompe à cavités progressives motrice comprenant un stator et un rotor entraîné en rotation dans le stator par le déplacement du fluide sous pression dans le circuit de fluide, et - un embiellage articulé au rotor de la pompe à cavités progressives motrice et au rotor de la pompe à cavités progressives d'aspiration.
Avantageusement, Un tel système d'anti-détivage présente un coût de fabrication et de maintenance faible.
Suivant des modes particuliers de réalisation, l'installation de pompage selon la deuxième invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques décrites dans les revendications dépendantes 3 à 14.
La présente demande de brevet concerne également une troisième invention qui a pour but de proposer une installation de pompage plus écologique et, en particulier, une installation de pompage qui ne présente pas de risque de fuite en surface car de telle fuite sont dommageable pour l'environnement.
A cet effet, la troisième invention propose une installation de pompage pour puits profond comportant :
- une colonne de production ;
- une pompe à cavités progressives, dite pompe à cavités progressives d'aspiration, apte à aspirer un fluide à pomper et à le refouler dans la colonne de production; ladite pompe à cavités progressives d'aspiration comprenant un stator et un rotor monté rotatif dans le stator ;
- un système d'entrainement propre à entrainer en rotation le rotor de la pompe à
cavités progressives d'aspiration, ledit système d' entrainement comprendant :
ledit circuit de fluide comprenant un élément d'obturation du passage du fluide sous pression muni d'un dispositif anti-retour, et un circuit de dérivation dudit élément d'obturation ;
ledit circuit de dérivation comprenant un restricteur variable.
- une motorisation hydraulique propre à déplacer le fluide sous pression dans ledit circuit de fluide, et - une pompe à cavités progressives, dite pompe à cavités progressives motrice, montée dans le circuit de fluide, ladite pompe à cavités progressives motrice comprenant un stator et un rotor entraîné en rotation dans le stator par le déplacement du fluide sous pression dans le circuit de fluide, et - un embiellage articulé au rotor de la pompe à cavités progressives motrice et au rotor de la pompe à cavités progressives d'aspiration.
Avantageusement, Un tel système d'anti-détivage présente un coût de fabrication et de maintenance faible.
Suivant des modes particuliers de réalisation, l'installation de pompage selon la deuxième invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques décrites dans les revendications dépendantes 3 à 14.
La présente demande de brevet concerne également une troisième invention qui a pour but de proposer une installation de pompage plus écologique et, en particulier, une installation de pompage qui ne présente pas de risque de fuite en surface car de telle fuite sont dommageable pour l'environnement.
A cet effet, la troisième invention propose une installation de pompage pour puits profond comportant :
- une colonne de production ;
- une pompe à cavités progressives, dite pompe à cavités progressives d'aspiration, apte à aspirer un fluide à pomper et à le refouler dans la colonne de production; ladite pompe à cavités progressives d'aspiration comprenant un stator et un rotor monté rotatif dans le stator ;
- un système d'entrainement propre à entrainer en rotation le rotor de la pompe à
cavités progressives d'aspiration, ledit système d' entrainement comprendant :
14 - un circuit de fluide fermé et étanche contenant un fluide sous pression ;
- une motorisation hydraulique propre à déplacer le fluide sous pression dans ledit circuit de fluide, et - une pompe à cavités progressives, dite pompe à cavités progressives motrice, montée dans le circuit de fluide, ladite pompe à cavités progressives motrice comprenant un stator et un rotor entraîné en rotation dans le stator par le déplacement du fluide sous pression dans le circuit de fluide, et - un embiellage articulé au rotor de la pompe à cavités progressives motrice et au rotor de la pompe à cavités progressives d'aspiration, caractérisée en ce qu'elle comporte :
- au moins une colonne de support agencée entre la pompe à cavités progressives motrice et la pompe à cavités progressives d'aspiration ;
- un premier palier propre à porter l'embiellage et la masse du fluide à
pomper accumulé dans la colonne de production ; ledit premier palier étant porté par la colonne de support ;
- au moins un dispositif d'étanchéité basse monté dans la colonne de support en dessous du premier palier ; ledit dispositif d'étanchéité basse comportant une ouverture ;
une partie du fluide sous pression étant propre à traverser ladite ouverture pour lubrifier ledit premier palier.
Suivant des modes particuliers de réalisation, l'installation de pompage selon la troisième invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques décrites dans les revendications dépendantes 2, 4, 5 et 8 à 14.
La deuxième invention et la troisième invention sont deux inventions indépendantes l'une de l'autre et peuvent être mises oeuvre indépendamment l'une de l'autre.
- une motorisation hydraulique propre à déplacer le fluide sous pression dans ledit circuit de fluide, et - une pompe à cavités progressives, dite pompe à cavités progressives motrice, montée dans le circuit de fluide, ladite pompe à cavités progressives motrice comprenant un stator et un rotor entraîné en rotation dans le stator par le déplacement du fluide sous pression dans le circuit de fluide, et - un embiellage articulé au rotor de la pompe à cavités progressives motrice et au rotor de la pompe à cavités progressives d'aspiration, caractérisée en ce qu'elle comporte :
- au moins une colonne de support agencée entre la pompe à cavités progressives motrice et la pompe à cavités progressives d'aspiration ;
- un premier palier propre à porter l'embiellage et la masse du fluide à
pomper accumulé dans la colonne de production ; ledit premier palier étant porté par la colonne de support ;
- au moins un dispositif d'étanchéité basse monté dans la colonne de support en dessous du premier palier ; ledit dispositif d'étanchéité basse comportant une ouverture ;
une partie du fluide sous pression étant propre à traverser ladite ouverture pour lubrifier ledit premier palier.
Suivant des modes particuliers de réalisation, l'installation de pompage selon la troisième invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques décrites dans les revendications dépendantes 2, 4, 5 et 8 à 14.
La deuxième invention et la troisième invention sont deux inventions indépendantes l'une de l'autre et peuvent être mises oeuvre indépendamment l'une de l'autre.
Claims (24)
1.- Installation de pompage (2) pour puits profond comportant :
- une colonne de production (6) ;
- une pompe à cavités progressives (8), dite pompe à cavités progressives d'aspiration, apte à aspirer un fluide à pomper (20) et à le refouler dans la colonne de production (6) ; ladite pompe à cavités progressives d'aspiration (8) comprenant un stator (9) et un rotor (11) monté rotatif dans le stator ;
- un système d' entrainement (12, 46, 26, 54) propre à entrainer en rotation le rotor (11) de la pompe à cavités progressives d'aspiration (8), caractérisée en ce que ledit système d'entrainement (12, 46, 26, 54) comprend :
- un circuit de fluide (46) fermé et étanche contenant un fluide sous pression ;
- une motorisation hydraulique (12) propre à déplacer le fluide sous pression dans ledit circuit de fluide (46), et - une pompe à cavités progressives (26), dite pompe à cavités progressives motrice, montée dans le circuit de fluide (46), ladite pompe à cavités progressives motrice (26) comprenant un stator (30) et un rotor (32) entraîné en rotation dans le stator (30) par le déplacement du fluide sous pression dans le circuit de fluide (46), et - un embiellage (54) articulé au rotor (32) de la pompe à cavités progressives motrice (26) et au rotor (11) de la pompe à cavités progressives d'aspiration (8).
- une colonne de production (6) ;
- une pompe à cavités progressives (8), dite pompe à cavités progressives d'aspiration, apte à aspirer un fluide à pomper (20) et à le refouler dans la colonne de production (6) ; ladite pompe à cavités progressives d'aspiration (8) comprenant un stator (9) et un rotor (11) monté rotatif dans le stator ;
- un système d' entrainement (12, 46, 26, 54) propre à entrainer en rotation le rotor (11) de la pompe à cavités progressives d'aspiration (8), caractérisée en ce que ledit système d'entrainement (12, 46, 26, 54) comprend :
- un circuit de fluide (46) fermé et étanche contenant un fluide sous pression ;
- une motorisation hydraulique (12) propre à déplacer le fluide sous pression dans ledit circuit de fluide (46), et - une pompe à cavités progressives (26), dite pompe à cavités progressives motrice, montée dans le circuit de fluide (46), ladite pompe à cavités progressives motrice (26) comprenant un stator (30) et un rotor (32) entraîné en rotation dans le stator (30) par le déplacement du fluide sous pression dans le circuit de fluide (46), et - un embiellage (54) articulé au rotor (32) de la pompe à cavités progressives motrice (26) et au rotor (11) de la pompe à cavités progressives d'aspiration (8).
2.- Installation de pompage (2) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit de fluide (46) comprend :
- un élément d'obturation (48) du passage du fluide sous pression muni d'un dispositif anti-retour, et - un circuit de dérivation (50) dudit élément d'obturation (48) ; ledit circuit de dérivation (50) comprenant un restricteur variable (52).
- un élément d'obturation (48) du passage du fluide sous pression muni d'un dispositif anti-retour, et - un circuit de dérivation (50) dudit élément d'obturation (48) ; ledit circuit de dérivation (50) comprenant un restricteur variable (52).
3.- Installation de pompage (2) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comporte :
- au moins une colonne de support (22, 24) agencée entre la pompe à cavités progressives motrice (26) et la pompe à cavités progressives d'aspiration (8) ;
- un premier palier (62) propre à porter l'embiellage (54) et la masse du fluide à
pomper accumulé dans la colonne de production ; ledit premier palier (62) étant porté par la colonne de support (22, 24).
- au moins une colonne de support (22, 24) agencée entre la pompe à cavités progressives motrice (26) et la pompe à cavités progressives d'aspiration (8) ;
- un premier palier (62) propre à porter l'embiellage (54) et la masse du fluide à
pomper accumulé dans la colonne de production ; ledit premier palier (62) étant porté par la colonne de support (22, 24).
4.- Installation de pompage (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à
3, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un dispositif d'étanchéité haute (68, 70) propre à isoler le fluide à pomper (20) du fluide sous pression.
3, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un dispositif d'étanchéité haute (68, 70) propre à isoler le fluide à pomper (20) du fluide sous pression.
5.- Installation de pompage (2) selon la combinaison des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que le dispositif d'étanchéité haute (68, 70) est monté
dans la colonne de support (22, 24) au dessus du premier palier (62).
dans la colonne de support (22, 24) au dessus du premier palier (62).
6.- Installation de pompage (2) selon l'une quelconque des revendications 3 à
5, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre au moins un dispositif d'étanchéité basse (66) monté dans la colonne de support (22, 24) en dessous du premier palier (62).
5, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre au moins un dispositif d'étanchéité basse (66) monté dans la colonne de support (22, 24) en dessous du premier palier (62).
7.- Installation de pompage (2) selon la revendication 6, caractérisée en ce que ce le dispositif d'étanchéité basse (66) comporte une ouverture ; une partie du fluide sous pression étant propre à traverser ladite ouverture pour lubrifier ledit premier palier (62).
8.- Installation de pompage (2) selon l'une quelconque des revendications 3 à
7, caractérisée en ce qu'elle comporte un second palier (64) propre à supporter les efforts axiaux provenant du fluide sous pression, le second palier (64) étant monté
dans ladite colonne de support (22, 24) en dessous du premier palier (62).
7, caractérisée en ce qu'elle comporte un second palier (64) propre à supporter les efforts axiaux provenant du fluide sous pression, le second palier (64) étant monté
dans ladite colonne de support (22, 24) en dessous du premier palier (62).
9.- Installation de pompage (2) selon la revendication 8, caractérisée en ce que le premier palier (62) et le second palier (64) sont des roulements coniques montés en sens inverse.
10.- Installation de pompage (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à
9, caractérisée en ce que l'embiellage (54) comporte une bielle excentrée basse (56) articulée au rotor (32) de la pompe à cavités progressives motrice (26), un axe (58) fixé à
la bielle excentrée basse (56) et une bielle excentrée haute (60) articulée au rotor (11) de la pompe à cavités progressives d'aspiration (8) et fixée à l'axe (58).
9, caractérisée en ce que l'embiellage (54) comporte une bielle excentrée basse (56) articulée au rotor (32) de la pompe à cavités progressives motrice (26), un axe (58) fixé à
la bielle excentrée basse (56) et une bielle excentrée haute (60) articulée au rotor (11) de la pompe à cavités progressives d'aspiration (8) et fixée à l'axe (58).
11.- Installation de pompage (2) selon la combinaison des revendications 8 et 10, caractérisée en ce que le premier palier (62) et le second palier (64) sont agencés autour de l'axe (58).
12.- Installation de pompage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le fluide sous pression est de l'huile propre sous pression.
13 .- Installation de pompage (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à
12, caractérisée en ce qu'elle comporte :
- un carter de soutènement (4) disposé autour de la colonne de production (6) de manière à créer une chambre annulaire (14) entre le carter de soutènement (4) et la colonne de production (6), un dispositif d'étanchéité statique (16) fixé, en surface du puits, entre le carter de soutènement (4) et la colonne de production (6), et en ce que le circuit de fluide (46) comprend une conduite d'amenée (38) et une conduite de retour (40) logées au moins en partie dans ladite chambre annulaire (14) ;
ladite conduite d'amenée (38) et ladite conduite de retour (40) traversant ledit dispositif d'étanchéité statique (16).
12, caractérisée en ce qu'elle comporte :
- un carter de soutènement (4) disposé autour de la colonne de production (6) de manière à créer une chambre annulaire (14) entre le carter de soutènement (4) et la colonne de production (6), un dispositif d'étanchéité statique (16) fixé, en surface du puits, entre le carter de soutènement (4) et la colonne de production (6), et en ce que le circuit de fluide (46) comprend une conduite d'amenée (38) et une conduite de retour (40) logées au moins en partie dans ladite chambre annulaire (14) ;
ladite conduite d'amenée (38) et ladite conduite de retour (40) traversant ledit dispositif d'étanchéité statique (16).
14 .- Installation de pompage (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce ladite pompe à cavités progressives motrice (26) et ladite pompe à cavités progressives d'aspiration (8) sont des pompes à cavités progressives de type mono-lobe ou de type multi-lobes.
15 .- Installation de pompage (2) pour puits profond comportant :
- une colonne de production (6) ;
- une pompe à cavités progressives (8), dite pompe à cavités progressives d'aspiration, apte à aspirer un fluide à pomper (20) et à le refouler dans la colonne de production (6) ; ladite pompe à cavités progressives d'aspiration (8) comprenant un stator (9) et un rotor (11) monté rotatif dans le stator ;
- un système d' entrainement (12, 46, 26, 54) propre à entrainer en rotation le rotor (11) de la pompe à cavités progressives d'aspiration (8), ledit système d'entrainement (12, 46, 26, 54) comprenant :
- un circuit de fluide (46) fermé et étanche contenant un fluide sous pression ;
- une motorisation hydraulique (12) propre à déplacer le fluide sous pression dans ledit circuit de fluide (46), et - une pompe à cavités progressives (26), dite pompe à cavités progressives motrice, montée dans le circuit de fluide (46), ladite pompe à cavités progressives motrice (26) comprenant un stator (30) et un rotor (32) entraîné en rotation dans le stator (30) par le déplacement du fluide sous pression dans le circuit de fluide (46), et - un embiellage (54) articulé au rotor (32) de la pompe à cavités progressives motrice (26) et au rotor (11) de la pompe à cavités progressives d'aspiration (8) ; caractérisée en ce qu'elle comporte :
- au moins une colonne de support (22, 24) agencée entre la pompe à cavités progressives motrice (26) et la pompe à cavités progressives d'aspiration (8) ;
- un premier palier (62) propre à porter l'embiellage (54) et la masse du fluide à
pomper accumulé dans la colonne de production ; ledit premier palier (62) étant porté par la colonne de support (22, 24) ; au moins un dispositif d'étanchéité basse (66) monté
dans la colonne de support (22, 24) en dessous du premier palier (62) ; le dispositif d'étanchéité basse (66) comportant une ouverture ; une partie du fluide sous pression étant propre à traverser ladite ouverture pour lubrifier ledit premier palier (62).
- une colonne de production (6) ;
- une pompe à cavités progressives (8), dite pompe à cavités progressives d'aspiration, apte à aspirer un fluide à pomper (20) et à le refouler dans la colonne de production (6) ; ladite pompe à cavités progressives d'aspiration (8) comprenant un stator (9) et un rotor (11) monté rotatif dans le stator ;
- un système d' entrainement (12, 46, 26, 54) propre à entrainer en rotation le rotor (11) de la pompe à cavités progressives d'aspiration (8), ledit système d'entrainement (12, 46, 26, 54) comprenant :
- un circuit de fluide (46) fermé et étanche contenant un fluide sous pression ;
- une motorisation hydraulique (12) propre à déplacer le fluide sous pression dans ledit circuit de fluide (46), et - une pompe à cavités progressives (26), dite pompe à cavités progressives motrice, montée dans le circuit de fluide (46), ladite pompe à cavités progressives motrice (26) comprenant un stator (30) et un rotor (32) entraîné en rotation dans le stator (30) par le déplacement du fluide sous pression dans le circuit de fluide (46), et - un embiellage (54) articulé au rotor (32) de la pompe à cavités progressives motrice (26) et au rotor (11) de la pompe à cavités progressives d'aspiration (8) ; caractérisée en ce qu'elle comporte :
- au moins une colonne de support (22, 24) agencée entre la pompe à cavités progressives motrice (26) et la pompe à cavités progressives d'aspiration (8) ;
- un premier palier (62) propre à porter l'embiellage (54) et la masse du fluide à
pomper accumulé dans la colonne de production ; ledit premier palier (62) étant porté par la colonne de support (22, 24) ; au moins un dispositif d'étanchéité basse (66) monté
dans la colonne de support (22, 24) en dessous du premier palier (62) ; le dispositif d'étanchéité basse (66) comportant une ouverture ; une partie du fluide sous pression étant propre à traverser ladite ouverture pour lubrifier ledit premier palier (62).
16.- Installation de pompage (2) selon la revendication 15, caractérisée en ce que le circuit de fluide (46) comprend :
- un élément d'obturation (48) du passage du fluide sous pression muni d'un dispositif anti-retour, et - un circuit de dérivation (50) dudit élément d'obturation (48) ; ledit circuit de dérivation (50) comprenant un restricteur variable (52).
- un élément d'obturation (48) du passage du fluide sous pression muni d'un dispositif anti-retour, et - un circuit de dérivation (50) dudit élément d'obturation (48) ; ledit circuit de dérivation (50) comprenant un restricteur variable (52).
17.- Installation de pompage (2) selon l'une quelconque des revendications 15 et 16, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un dispositif d'étanchéité
haute (68, 70) propre à isoler le fluide à pomper (20) du fluide sous pression.
haute (68, 70) propre à isoler le fluide à pomper (20) du fluide sous pression.
18.- Installation de pompage (2) selon la revendication 17, caractérisée en ce que le dispositif d'étanchéité haute (68, 70) est monté dans la colonne de support (22, 24) au dessus du premier palier (62).
19.- Installation de pompage (2) selon l'une quelconque des revendications 15 à
18, caractérisée en ce qu'elle comporte un second palier (64) propre à
supporter les efforts axiaux provenant du fluide sous pression, le second palier (64) étant monté dans ladite colonne de support (22, 24) en dessous du premier palier (62).
18, caractérisée en ce qu'elle comporte un second palier (64) propre à
supporter les efforts axiaux provenant du fluide sous pression, le second palier (64) étant monté dans ladite colonne de support (22, 24) en dessous du premier palier (62).
20.- Installation de pompage (2) selon la revendication 19, caractérisée en ce que le premier palier (62) et le second palier (64) sont des roulements coniques montés en sens inverse.
21.- Installation de pompage (2) selon l'une quelconque des revendications 15 à
20, caractérisée en ce que l'embiellage (54) comporte une bielle excentrée basse (56) articulée au rotor (32) de la pompe à cavités progressives motrice (26), un axe (58) fixé à
la bielle excentrée basse (56) et une bielle excentrée haute (60) articulée au rotor (11) de la pompe à cavités progressives d'aspiration (8) et fixée à l'axe (58).
20, caractérisée en ce que l'embiellage (54) comporte une bielle excentrée basse (56) articulée au rotor (32) de la pompe à cavités progressives motrice (26), un axe (58) fixé à
la bielle excentrée basse (56) et une bielle excentrée haute (60) articulée au rotor (11) de la pompe à cavités progressives d'aspiration (8) et fixée à l'axe (58).
22.- Installation de pompage (2) selon la combinaison des revendications 19 et 21, caractérisée en ce que le premier palier (62) et le second palier (64) sont agencés autour de l'axe (58).
23.- Installation de pompage selon l'une quelconque des revendications 15 à
22, caractérisée en ce que le fluide sous pression est de l'huile propre sous pression.
24.- Installation de pompage (2) selon l'une quelconque des revendications 15 à
23.- Installation de pompage selon l'une quelconque des revendications 15 à
22, caractérisée en ce que le fluide sous pression est de l'huile propre sous pression.
24.- Installation de pompage (2) selon l'une quelconque des revendications 15 à
23, caractérisée en ce qu'elle comporte :
- un carter de soutènement (4) disposé autour de la colonne de production (6) de manière à créer une chambre annulaire (14) entre le carter de soutènement (4) et la colonne de production (6), un dispositif d'étanchéité statique (16) fixé, en surface du puits, entre le carter de soutènement (4) et la colonne de production (6), et en ce que le circuit de fluide (46) comprend une conduite d'amenée (38) et une conduite de retour (40) logées au moins en partie dans ladite chambre annulaire (14) ;
ladite conduite d'amenée (38) et ladite conduite de retour (40) traversant ledit dispositif d ' étanchéité statique (16).
25.- Installation de pompage (2) selon l'une quelconque des revendications 15 à
- un carter de soutènement (4) disposé autour de la colonne de production (6) de manière à créer une chambre annulaire (14) entre le carter de soutènement (4) et la colonne de production (6), un dispositif d'étanchéité statique (16) fixé, en surface du puits, entre le carter de soutènement (4) et la colonne de production (6), et en ce que le circuit de fluide (46) comprend une conduite d'amenée (38) et une conduite de retour (40) logées au moins en partie dans ladite chambre annulaire (14) ;
ladite conduite d'amenée (38) et ladite conduite de retour (40) traversant ledit dispositif d ' étanchéité statique (16).
25.- Installation de pompage (2) selon l'une quelconque des revendications 15 à
24, caractérisée en ce ladite pompe à cavités progressives motrice (26) et ladite pompe à
cavités progressives d'aspiration (8) sont des pompes à cavités progressives de type mono-lobe ou de type multi-lobes.
cavités progressives d'aspiration (8) sont des pompes à cavités progressives de type mono-lobe ou de type multi-lobes.
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Effective date: 20180313 |