CA2885071A1

CA2885071A1 - Rotation lock torque anchor for a well production column, pump and rotation lock system, and pumping facility equipped with such a torque anchor

Info

Publication number: CA2885071A1
Application number: CA2885071A
Authority: CA
Inventors: Francois Millet; Stephen Burrows
Original assignee: PCM Technologies SAS
Current assignee: PCM Technologies SAS
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2015-09-17
Also published as: EA201500239A1; FR3018541A1; BR102015005751A2; DE102015003361A1; US20150259997A1; CN104929552A

Abstract

L'invention concerne une ancre de couple (30) destinée à bloquer en rotation une colonne de production par rapport à un cuvelage d'un puits pour le pompage d'un fluide, caractérisée en ce qu'elle comporte : - un bâti (36) destiné à être monté dans le cuvelage, - un canal interne (50) ménagé dans le bâti (36) ; - au moins une cavité (52, 54, 56) en communication fluidique avec le canal interne, ladite cavité s'étendant selon une direction radiale, et - au moins un piston d'ancrage (38, 40, 42) étant propre à coulisser par rapport au bâti (36) selon la direction radiale et à exercer un couple sur le cuvelage (6), lorsque le fluide pompé contenu dans le canal interne (50) exerce une force sur ledit piston d'ancrage. L'invention concerne également un système de pompage et de blocage en rotation, et une installation de pompage équipée d'une telle ancre de couple.The invention relates to a torque anchor (30) for locking in rotation a production column with respect to a casing of a well for pumping a fluid, characterized in that it comprises: - a frame (36) ) intended to be mounted in the casing, - an internal channel (50) formed in the frame (36); at least one cavity (52, 54, 56) in fluid communication with the internal channel, said cavity extending in a radial direction, and at least one anchoring piston (38, 40, 42) being slidable relative to the frame (36) in the radial direction and exerting a torque on the casing (6), when the pumped fluid contained in the inner channel (50) exerts a force on said anchor piston. The invention also relates to a pumping and rotational locking system, and a pumping installation equipped with such a torque anchor.

Description

Ancre de couple de blocage en rotation d'une colonne de production d'un puits, Système de pompage et de blocage en rotation, et installation de pompage équipée d'une telle ancre de couple L'invention concerne une ancre de couple de blocage en rotation d'une colonne de production par rapport à un cuvelage d'un puits et/ou d'une installation de pompage équipée d'une pompe à cavités progressantes comportant une telle ancre de couple.
Il est connu, notamment par le document US 6,155,346, des ancres de couple pour une installation de pompage, comportant des dents montées sur une came, fixée au train de tubage. Les dents sont propres à être déplacées, par l'intermédiaire de la came, entre une position rétractée à l'intérieur de l'ancre de couple et une position de blocage dans laquelle les dents s'étendent radialement à l'extérieur du bâti de l'ancre de couple et s'agrippent au cuvelage.
De telles ancres de couple présentent de nombreux désavantages.
Tout d'abord, elles sont basées sur des technologies à arc-boutement, et sont donc susceptibles de se désancrer en production en raison des fortes vibrations générées par la pompe à cavités progressantes. Ce désancrage peut entraîner le dévissage du train de tubage et sa chute en fond de puits impliquant un arrêt complet des opérations de production et un coût important pour réaliser des opérations de repêchage.
Ensuite, dans certains cas, le mécanisme de rétractation peut se boucher en raison de la présence de sable ou être altéré par la corrosion. Dans ce cas, l'ancre de couple est remontée par la force de sorte que le cuvelage et l'équipement de fonds sont endommagés.
De plus, les dents sont amenées en position de blocage par la rotation du train de tubage depuis la surface, par des opérateurs, à l'aide de clés à griffes.
Cette opération d'entraînement présente un certain risque pour la sécurité des opérateurs maniant les clés à griffes pour lui communiquer un effort de torsion. En effet, lorsque la clé
à griffe ripe, elle peut blesser les opérateurs. Anchor of rotational locking torque of a production column of a well, Pumping and rotational locking system, and pumping system equipped of such a couple anchor The invention relates to a locking anchor for rotating a column of production compared to a casing of a well and / or an installation of pumping equipped with a progressive cavity pump comprising such an anchor couple.
It is known, in particular from document US Pat. No. 6,155,346, torque anchors for a pumping installation, having teeth mounted on a cam, fixed at casing train. The teeth are fit to be moved, via of the cam, between a retracted position within the torque anchor and a blocking position wherein the teeth extend radially outwardly of the frame of the anchor of torque and cling to the casing.
Such torque anchors have many disadvantages.
First, they are based on bracing technologies, and are therefore likely to fall into production due to strong vibrations generated by the progressive cavity pump. This removal can lead to the unscrewing of train casing and its downhole failure involving a complete shutdown of operations of production and a significant cost to carry out repechage operations.
Then, in some cases, the retraction mechanism can become clogged reason the presence of sand or being altered by corrosion. In this case, the anchor of torque is back up by force so that the casing and the equipment of funds are damaged.
In addition, the teeth are brought into the locking position by the rotation of the train casing from the surface, by operators, using claw wrenches.
This operation drive presents a certain risk for the safety of the operators wielding keys with claws to impart to it a twisting force. Indeed, when the key with ripped claw, it can hurt the operators.

2 Par ailleurs, en fonctionnement normal, l'arc-boutement des dents conduit par principe à des pressions de contact extrêmement élevées entre lesdites dents et le cuvelage. Ainsi, compte tenu du haut niveau vibratoire en cours de pompage, il est fortement suspecté que les dents, dont la forme est nécessairement agressive pour initier l'arc-boutement, usinent le cuvelage.
En outre, certains puits sont soumis à d'importantes variations de température en cours de production. Ces variations de températures dilatent le train de tubage qui peut s'allonger d'une longueur allant jusqu'à 6 mètres mais ne dilatent pas ou peu le cuvelage puisque celui-ci est cimenté à la formation. Au cours de ces variations de température, l'ancre de couple, poussée par la dilatation de la colonne de production, est déplacée par rapport au cuvelage selon l'axe longitudinal du puits. Comme les dents de l'ancre de couple sont toujours ancrées dans le cuvelage, un endommagement certain par entaillage de la paroi interne du cuvelage est suspecté mais non quantifié à ce jour.
Enfin, pour être sûr que les dents de l'ancre de couple soient bien agrippées au cuvelage, celles-ci peuvent être entraînées en position de blocage à la surface du puits avant descente de l'ancre de couple au fond du puits. Dans ce cas, l'ensemble des tubes du cuvelage est lacéré et abimé lors de la descente de l'ancre de couple en fond de puits.
Le document EP 1 371 810 décrit un dispositif anti-rotation d'un appareil de forage. Le dispositif anti-rotation est propre à bloquer la rotation de l'appareil de forage dans la formation forée. 11 comprend des pistons propres à se déplacer radialement entre une position rétractée et une position étendue dans laquelle ils s'étendent radialement à
l'extérieur du bâti et s'accrochent dans la formation forée. Le déplacement des pistons dans la position étendue est mis en oeuvre à l'aide d'un actionneur hydraulique. Un ressort assure le repositionnement du piston en position rétractée (Figure 10, paragraphe 183).
Toutefois, ce dispositif anti-rotation est sous-dimensionné par rapport aux efforts de torsion appliqués par un stator à la colonne de production, lors de la rotation du rotor.
Le dispositif anti-rotation tel que décrit dans ce document ne pourrait pas contrer de tels 2 Moreover, in normal operation, the bracing of the teeth leads by principle at extremely high contact pressures between said teeth and the casing. So, given the high vibratory level being pumped, it is strongly suspected that the teeth, whose shape is necessarily aggressive to initiate the bracing, machine the casing.
In addition, some wells are subject to significant temperature variations in production course. These temperature variations dilate the train of casing that can lengthen up to 6 meters but do not dilate the casing since it is cemented to the formation. During these variations of temperature, the torque anchor, pushed by the expansion of the production column, is moved by relative to the casing along the longitudinal axis of the well. Like the teeth of the anchor of couple are still anchored in the casing, some damage by notching the inner wall of the casing is suspected but not quantified to date.
Finally, to be sure that the teeth of the anchor torque are well gripped at casing, these can be driven into the locking position at the well surface before descent of the anchor of torque at the bottom of the well. In this case, all tubes of the casing is lacerated and damaged during the descent of the anchor of torque in well bottom.
EP 1 371 810 discloses an anti-rotation device of an apparatus for drilling. The anti-rotation device is able to block the rotation of the drilling rig in drilled formation. 11 includes pistons fit to move radially between a retracted position and an extended position in which they extend radially to outside the building and cling in the drilled formation. Move pistons in the extended position is implemented using an actuator hydraulic. A
spring ensures the repositioning of the piston in the retracted position (Figure 10, paragraph 183).
However, this anti-rotation device is undersized with respect to efforts torsion applied by a stator to the column of production, during the rotation of the rotor.
The anti-rotation device as described in this document could not counter such

3 efforts. En outre, l'agencement de canaux de transport d'un fluide sous pression à
l'intérieur du bâti permettant d'actionner le déplacement des pistons, est complexe à
fabriquer. Enfin, en cas de panne, il serait trop coûteux de réparer ou de remplacer une pompe hydraulique car cela nécessiterait le vidage de la colonne de production. Le temps moyen entre deux opérations de maintenance est d'une dizaine de jours en ce qui concerne un appareil de forage alors qu'il est de l'ordre de deux ans en ce qui concerne une installation de pompage de fluide.
De plus, les températures dans un puits de forage sont souvent bien plus élevées.
Enfin, ce dispositif anti-rotation n'est pas adapté à une utilisation dans une installation de pompage équipée d'un cuvelage car, pour que les pistons s'ancrent, les pistons doivent être munis de dents acérées qui s'accroche dans la formation forée. Un tel dispositif anti-rotation découperait et abîmerait le cuvelage de l'installation de pompage.
Si les picots ou dents sont supprimés, le dispositif anti-rotation ne permet pas de bloquer la rotation de la colonne de production car les vibrations engendrées par la rotation du rotor dans le stator sont très rapides, nombreuses et de fortes amplitudes. La formation forée ne craint pas d'être abîmée puisqu'elle est ensuite recouverte par le cuvelage cimenté à ladite formation.
Le but de la présente invention est de proposer une ancre de couple capable de résister à des couples de torsion élevés.
A cet effet l'invention concerne une ancre de couple destinée à bloquer en rotation une colonne de production par rapport à un cuvelage d'un puits pour le pompage d'un fluide par une pompe à cavités progressantes, ladite ancre comportant :
- un bâti destiné à être monté dans le cuvelage, - un canal interne ménagé dans le bâti, ledit canal interne s'étendant selon une direction axiale ;
- au moins une cavité en communication fluidique avec le canal interne, ladite cavité s'étendant selon une direction radiale. et - au moins un piston d'ancrage ajusté dans ladite cavité radiale, 3 efforts. In addition, the arrangement of transport channels of a fluid under pressure to the inside of the frame for actuating the movement of the pistons, is complex to manufacture. Finally, in the event of a breakdown, it would be too expensive to repair or replace a hydraulic pump as this would require the emptying of the column of production. The weather average between two maintenance operations is about ten days in this who a rig while it is in the order of two years in this Concerning a fluid pumping installation.
In addition, temperatures in a wellbore are often much higher high.
Finally, this anti-rotation device is not suitable for use in a pumping installation equipped with a casing because, so that the pistons are anchored pistons must be equipped with sharp teeth that clings into the formation drilled. Such anti-rotation device would cut and damage the casing of the pumping installation.
If the pins or teeth are removed, the anti-rotation device does not allow not to block the rotation of the production column because the vibrations generated by the rotation of rotor in the stator are very fast, many and strong amplitudes. The training drilled is not afraid of being damaged as it is then covered by casing cemented to said formation.
The object of the present invention is to propose a torque anchor capable of withstand high torsional torques For this purpose, the invention relates to a torque anchor intended to lock in rotation a production column compared to a casing of a well for pumping a fluid by a pump with progressing cavities, said anchor comprising:
a frame intended to be mounted in the casing, an internal channel formed in the frame, said internal channel extending according to one axial direction;
at least one cavity in fluid communication with the internal channel, said cavity extending in a radial direction. and at least one anchoring piston fitted into said radial cavity,

4 - caractérisé en ce que ladite ancre comporte au moins un ressort de pré-charge propre à agir entre ledit piston d'ancrage et le bâti pour pousser ledit piston d'ancrage selon une direction radiale contre le cuvelage ;
et en ce que ledit canal interne est traversé par le fluide pompé ; ledit piston d'ancrage étant propre à coulisser par rapport au bâti selon la direction radiale et à exercer un couple sur le cuvelage, lorsque le fluide pompé
contenu dans le canal interne exerce une force sur ledit piston d'ancrage;
ladite force étant fonction de la différence de pression entre la pression à
l'intérieur du canal interne et la pression à l'extérieur du bâti.
Avantageusement, la présente ancre de couple utilise la différence de pression entre le canal interne et la pression de l'espace annulaire défini entre la face extérieur du bâti et le cuvelage pour bloquer en rotation la colonne de production par rapport au cuvelage. Cette différence de pression est générée par la pompe à cavités progressantes Elle peut atteindre plusieurs dizaines de mégapaseals. En conséquence, cette ancre de couple peut appliquer un couple très important sur la paroi interne du cuvelage. De plus, ce couple s'adapte au couple de blocage requis puisque ce couple est fonction de la différence de pression entre l'aspiration et le refoulement de la pompe à
cavités progressantes. Le couple exercé par cette ancre de couple est auto-asservi à
la pression de refoulement de la pompe à cavités progressantes.
Avantageusement, lorsqu'il n'y a plus de différence de pression entre l'aspiration elle refoulement de la pompe à cavités progressantes, l'ancre de couple se désancre sans qu'aucune action ne soit nécessaire. En conséquence, avantageusement, cette ancre de couple ne peut pas se coincer en fond de puits sous l'effet du sable ou de l'entartrage.
Avantageusement, cette ancre de couple est compacte. En particulier, un module comportant plusieurs pistons dans un même plan mesure entre un et deux pieds.
Avantageusement, cette ancre de couple peut être testée lorsque l'ancre de couple est descendue à quelques mètres dans le cuvelage.

Cette ancre de couple présente une conception simple. En particulier, les pistons d'ancrage peuvent être facilement retirés du bâti lors d'une opération de maintenance.
Suivant des modes particuliers de réalisation, l'ancre de couple comporte l'une 4 characterized in that said anchor comprises at least one pre-tension spring load adapted to act between said anchor piston and the frame for pushing said anchoring piston in a radial direction against the casing;
and in that said internal channel is traversed by the pumped fluid; said piston anchor being slidable relative to the frame according to the direction radial and to exert a torque on the casing, when the fluid pumped contained in the inner channel exerts a force on said anchor piston;
said force being a function of the pressure difference between the pressure at inside the internal channel and the pressure outside the frame.
Advantageously, the present torque anchor uses the pressure difference between the internal channel and the pressure of the annular space defined between the outside face of frame and the casing to block in rotation the production column by report to casing. This pressure difference is generated by the cavity pump Progressing It can reach several tens of megapaseals. As a result, this anchor of torque can apply a very large torque on the inner wall of the casing. Moreover, this torque adapts to the required locking torque since this torque is a function of the pressure difference between suction and discharge of the pump cavities Progressing. The torque exerted by this torque anchor is self-servicing to the pressure of discharge of the pump with progressing cavities.
Advantageously, when there is no more pressure difference between aspiration it repression of the pump with progressing cavities, the anchor of torque is dissolve without no action is necessary. As a result, advantageously, this anchor of torque can not get stuck in the bottom of the well under the effect of sand or scaling.
Advantageously, this torque anchor is compact. In particular, a module having several pistons in the same plane measures between one and two feet.
Advantageously, this torque anchor can be tested when the anchor of couple is lowered a few meters into the casing.

This torque anchor has a simple design. In particular, pistons Anchors can be easily removed from the frame during a maintenance.
According to particular embodiments, the torque anchor comprises Moon

5 ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- Elle comporte au moins un ressort de pré-charge propre à agir entre ledit piston d'ancrage et le bâti pour pousser ledit piston d'ancrage selon une direction radiale contre le cuvelage ; et dans laquelle le bâti comporte un rebord s'étendant en regard du pourtour d'une face plane du piston d'ancrage, ledit rebord formant un épaulement plan contenu dans un plan perpendiculaire à la direction radiale ; ledit au moins un ressort de pré-charge étant en appui sur ledit épaulement.
Avantageusement, ce ressort de pré-charge permet d'appliquer un couple sur la paroi interne du cuvelage, en l'absence de pression différentielle entre le canal interne et l'annulaire, par exemple au moment de l'insertion du rotor dans le stator ou lors du démarrage de la pompe à cavités progressantes.
- ledit rebord forme une paroi munie d'au moins une ouverture propre à
laminer le fluide pompé ; ladite au moins ouverture présentant une surface comprise entre 0,5 A et 5 % de la surface d'une section de la cavité radiale ; ladite section étant perpendiculaire à
la direction radiale.
Le bâti est soumis à de fortes vibrations générées par la pompe à cavités progressantes.
Avantageusement, la ou les restrictions sont propres à laminer le fluide pompé
et ainsi à amortir les vibrations du bâti.
- le bâti comporte une chemise interposée entre la cavité radiale et le piston d'ancrage ; ladite chemise comprenant ledit rebord et au moins une partie dudit rebord s'étendant dans le canal interne. 5 or more of the following characteristics:
- It comprises at least one preload spring adapted to act between said piston anchor and frame for urging said anchor piston in a direction radial against the casing; and wherein the frame has a flange extending from around a planar face of the anchoring piston, said flange forming a flat shoulder contents in a plane perpendicular to the radial direction; said at least one spring of pre-load being supported on said shoulder.
Advantageously, this pre-load spring makes it possible to apply a torque to the internal wall of the casing, in the absence of differential pressure between the internal channel and annular, for example at the time of insertion of the rotor into the stator or during the start of the progressive cavities pump.
said flange forms a wall provided with at least one aperture suitable for roll the pumped fluid; said at least one aperture having a surface area between 0.5 A and 5% of the area of a section of the radial cavity; said section being perpendicular to the radial direction.
The frame is subjected to strong vibrations generated by the cavity pump Progressing.
Advantageously, the restriction or restrictions are suitable for rolling the pumped fluid and thus to dampen the vibrations of the frame.
the frame comprises a sleeve interposed between the radial cavity and the piston anchor; said jacket comprising said flange and at least a portion of said edge extending into the internal channel.

6 Avantageusement, ce mode de réalisation permet d'utiliser des ressorts plus longs qui sont peu sensibles aux variations de température et aux variations du diamètre du cuvelage de sorte que les performances de l'ancre de couple sont plus stables.
- ladite chemise est réalisée en céramique.
Avantageusement, ce matériau permet d'éviter tout risque de grippage des pistons d'ancrage dans la chemise. Ce matériau permet également de contenir tout risque de corrosion anaérobique. Cette forme de réalisation est souhaitable dans des applications nécessitant une durée de vie élevée ou à haute température.
- ledit piston d'ancrage comporte une tête et une jupe prolongeant le pourtour de la tête, ladite tête et ladite jupe formant une chambre ouverte sur le canal interne ; ledit ressort de pré-charge étant logé dans ladite chambre et guidé par ladite jupe.
Avantageusement, les ressorts de pré-charge peuvent être facilement retirés du bâti lors d'une opération de maintenance.
- le piston d'ancrage et la cavité radiale présentent une forme cylindrique à base circulaire, le piston d'ancrage étant bloqué en rotation par rapport au bâti à
l'aide d'un dispositif de blocage en rotation.
- le dispositif de blocage en rotation comprend une rainure et une dent propre à
coulisser dans ladite rainure selon une direction radiale ; la rainure et la dent étant solidaires l'une d'une extrémité libre de la jupe et l'autre du bâti.
- une section transversale du piston d'ancrage et de la cavité radiale présente une forme oblongue.
Avantageusement, cette forme empêche la rotation du piston d'ancrage dans la cavité radiale, sans qu'il soit nécessaire d'ajouter un crabot. 6 Advantageously, this embodiment makes it possible to use springs more long which are not very sensitive to temperature variations and variations in diameter of the casing so that the performance of the anchor torque is more stable.
said jacket is made of ceramic.
Advantageously, this material makes it possible to avoid any risk of seizing pistons anchor in the shirt. This material also helps to contain everything risk of anaerobic corrosion. This embodiment is desirable in applications requiring a long service life or at high temperature.
said anchoring piston comprises a head and a skirt extending the around the head, said head and said skirt forming an open chamber on the channel internal; said pre-load spring being housed in said chamber and guided by said skirt.
Advantageously, the pre-load springs can be easily removed from the built during a maintenance operation.
the anchor piston and the radial cavity have a cylindrical shape based circular, the anchor piston being locked in rotation relative to the frame to using a locking device in rotation.
the rotational locking device comprises a groove and a tooth specific to sliding in said groove in a radial direction; the groove and the tooth being solidary one of a free end of the skirt and the other of the frame.
- a cross section of the anchor piston and the radial cavity presents a oblong shape.
Advantageously, this shape prevents the rotation of the anchor piston in the radial cavity, without the need to add a clutch.

7 Cette forme permet également d'augmenter la surface du piston et par voie de conséquence la force appliquée au cuvelage. Cette forme permet enfin d'augmenter la longueur du contact avec le cuvelage ce qui réduit la pression de contact et facilite le passage des joints de cuvelage en charge.
- le piston d'ancrage comporte une face externe en regard du cuvelage, ladite face externe étant munie d'un bourrelet de préférence rectiligne.
- lorsque les pistons d'ancrage sont agencés dans un unique plan, ledit bourrelet s'étend sur une distance comprise entre 30 % et 70 %, et de préférence, comprise entre 30 % et 48 % du diamètre intérieur du cuvelage, et lorsque les pistons d'ancrage sont agencés dans plusieurs plans, la distance définie entre les extrémités des bourrelets des pistons d'ancrage d'extrémité est comprise entre 30 % et 70 %, et de préférence, comprise entre 30 % et 48 % du diamètre intérieur du cuvelage.
Avantageusement, cette longueur permet de passer les joints de cuvelage sans abimer le cuvelage.
- qui comporte un joint d'étanchéité assurant l'étanchéité entre, d'une part, le piston d'ancrage et d'autre part, le bâti ou la chemise.
- qui comporte au moins un tirant propre à maintenir le piston d'ancrage dans une position rétractée, lors de la descente de l'ancre couple en fond de puits ;
ledit tirant étant fixé, d'une part, à une face du piston d'ancrage et, d'autre part, au bâti.
L'invention concerne également un système de pompage et de blocage en rotation destiné à bloquer une colonne de production par rapport à un cuvelage d'un puits, ledit système comprenant une pompe à cavités progressantes propre à aspirer un fluide à
pomper par une aspiration, à comprimer le fluide pompé et à refouler le fluide comprimé
par un refoulement, caractérisé en ce que le système comporte une ancre de couple définie selon les caractéristiques mentionnées ci-dessus ; ladite ancre de couple étant fixée en aval de la pompe à cavités progressantes, en considérant le sens d'écoulement du fluide pompé à 7 This shape also makes it possible to increase the piston surface and by way of consequently the force applied to the casing. This form finally allows to increase the length of the contact with the casing which reduces the contact pressure and facilitates passage of casing joints under load.
the anchoring piston comprises an external face facing the casing, said face external being provided with a preferably rectilinear bead.
- when the anchoring pistons are arranged in a single plane, said bead extends over a distance of between 30% and 70%, and preferably between 30% and 48% of the inner diameter of the casing, and when the pistons anchor are arranged in several planes, the distance defined between the ends of the beads of end anchor pistons is between 30% and 70%, and preference, between 30% and 48% of the inside diameter of the casing.
Advantageously, this length makes it possible to pass the casing joints without damage the casing.
- which has a seal ensuring the sealing between, of a part, the anchor piston and secondly, the frame or the shirt.
- which has at least one tie rod to hold the anchor piston in retracted position, during the descent of the anchor torque downhole;
said pulling being fixed, on the one hand, to one side of the anchor piston and, on the other hand, to the frame.
The invention also relates to a system for pumping and locking in rotation intended to block a production column with respect to a casing of a well, said system comprising a progressive cavity pump adapted to suck a fluid to pump by suction, to compress the pumped fluid and to repress the fluid compressed by repression, characterized in that the system comprises a torque anchor defined according to the characteristics mentioned above; said torque anchor being fixed in downstream of the progressive cavity pump, considering the flow direction of the fluid pumped to

8 l'intérieur de la cavité interne: ledit couple étant fonction de la différence de pression générée par la pompe à cavités progressantes entre son aspiration et son refoulement.
L'invention concerne également une installation de pompage d'un puits équipé
d'un cuvelage ; ladite installation de pompage comportant :
- une colonne de production agencée dans ledit cuvelage ;
- une pompe à cavités progressantes propre à déplacer un fluide à pomper par une aspiration, et à refouler le fluide par un refoulement, caractérisée en ce que l'installation comporte une ancre de couple définie selon les caractéristiques mentionnées ci-dessus ; ladite ancre de couple étant fixée en aval de la pompe à cavités progressantes, en considérant le sens d'écoulement du fluide pompé à
l'intérieur de la cavité interne ; ladite force étant fonction de la différence de pression générée par la pompe à cavités progressantes entre son aspiration et son refoulement.
L'invention concerne également un procédé de blocage en rotation d'une colonne de production par rapport à un cuvelage d'un puits pour le pompage d'un fluide par une pompe à cavités progressantes ; ledit procédé étant mis en oeuvre par une ancre de couple définie selon l'une quelconque des caractéristiques mentionnées ci-dessus, caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes suivantes :
- aspiration d'un fluide à pomper par une aspiration de la pompe à cavités progressantes et refoulement dudit fluide sous pression dans la colonne de production par le refoulement de ladite pompe à cavités progressantes ;
- application d'une pression sur une face du piston d'ancrage par le fluide pompé ; ladite application entrainant l'application d'un couple par ledit piston d'ancrage sur le cuvelage ; ledit couple étant fonction de la différence de pression entre l'aspiration et le refoulement de la pompe à cavités progressantes.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux figures sur lesquelles :
- la figure 1 est une vue schématique d'une installation de pompage selon la présente invention 8 inside the internal cavity: said pair being a function of the difference of pressure generated by the progressive cavity pump between its suction and its discharge.
The invention also relates to a pumping installation of a well equipped with a casing; said pumping installation comprising:
a production column arranged in said casing;
a pump with progressive cavities adapted to move a fluid to be pumped by an aspiration, and to repress the fluid by a repression, characterized in that the installation comprises a defined torque anchor according to the characteristics mentioned above; said torque anchor being fixed downstream of the pump with progressing cavities, considering the flow direction of the pumped fluid to the interior of the internal cavity; said force being a function of the pressure difference generated by the progressive cavity pump between its suction and its discharge.
The invention also relates to a method of locking in rotation of a column of production compared to a casing of a well for pumping a fluid by one progressive cavity pump; said process being carried out by a anchor of torque defined according to any of the features mentioned above, characterized in the process comprises the following steps:
suction of a fluid to be pumped by suction of the cavity pump progressing and repressing said fluid under pressure in the column of production by the discharge of said pump with progressing cavities;
- application of pressure on one side of the anchor piston by the fluid pump ; said application resulting in the application of a torque by said anchoring piston on the casing; said pair being a function of the difference of pressure between suction and discharge of the cavity pump Progressing.
The invention will be better understood on reading the description which follows, given only by way of example and made with reference to the figures on which:
FIG. 1 is a schematic view of a pumping installation according to the present invention

9 - la figure 2 est une vue en perspective arrachée d'une ancre de couple selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 3 est une vue en coupe axiale d'une partie du cuvelage et de de l'ancre de couple illustrée sur la figure 1;
- la figure 4 est un graphe représentant le couple généré par l'ancre de couple selon la présente invention en fonction de la différence de pression entre l'entrée et la sortie d'une pompe à cavités progressantes ;
- la figure 5 est une vue en perspective arrachée d'une ancre de couple selon un second mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 6 est une vue en coupe d'une partie de l'ancre de couple illustrée sur la figure 5, le plan de coupe étant perpendiculaire à un axe axial et passant par une rainure de l'ancre de couple ;
- la figure 7 est une vue en perspective arrachée d'une partie d'une ancre de couple selon un troisième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 8 est une vue en coupe d'une partie du bâti et d'un piston d'ancrage représentant une variante de réalisation du premier, du deuxième et du troisième modes de réalisation de l'invention ;
- la figure 9 est une vue en coupe d'une partie du bâti et d'un piston d'ancrage représentant une autre variante de réalisation du premier, du deuxième et du troisième modes de réalisation de l'invention ;
- la figure 10 est une vue en perspective coupée d'une partie du bâti et d'un piston d'ancrage d'une variante de réalisation de l'ancre de couple selon l'invention ;
- la figure 11 est une vue en perspective arrachée d'une ancre de couple selon un quatrième mode de réalisation de l'invention ; et - La figure 12 représente les étapes du procédé selon l'invention.
Dans la description qui va suivre, les termes haut , bas , inférieur , supérieur , droite et gauche sont définis lorsque l'ancre de couple selon l'invention est disposée comme illustré sur la figure 1, et ne sont nullement limitatifs.
La présente invention concerne une ancre de couple et une installation de pompage d'un puits équipée d'une telle ancre de couple.

L'installation de pompage 2 selon la présente invention est principalement destinée au pompage d'hydrocarbures, d'eau ou de gaz. En référence à la figure 1, elle comporte :
5 - un cuvelage 6 cimenté à la formation 7 et comprenant des perforations 8 dans sa partie inférieure pour le passage du fluide à pomper ;
- une colonne de production 10 agencée dans le cuvelage 6;
- une tête de puits 12 montée sur un bloc obturateur de puits 14 et contenant un dispositif d'entraînement entraînant en rotation d'un train de tiges 16 9 - Figure 2 is a broken perspective view of a torque anchor according to one first embodiment of the invention;
FIG. 3 is a view in axial section of a part of the casing and of the torque anchor illustrated in Figure 1;
FIG. 4 is a graph representing the torque generated by the anchor of couple according to the present invention as a function of the pressure difference between the inlet and the outlet of a pump with progressing cavities;
FIG. 5 is a broken perspective view of a torque anchor according to one second embodiment of the invention;
FIG. 6 is a sectional view of a portion of the illustrated torque anchor sure FIG. 5, the cutting plane being perpendicular to an axial axis and passing by a groove of the torque anchor;
FIG. 7 is a broken perspective view of part of an anchor of torque according to a third embodiment of the invention;
FIG. 8 is a sectional view of part of the frame and a piston anchor representing an alternative embodiment of the first, second and third embodiments of the invention;
- Figure 9 is a sectional view of a part of the frame and a piston anchor representing another variant embodiment of the first, second and third embodiments of the invention;
FIG. 10 is a cutaway perspective view of part of the frame and a anchoring piston of an embodiment of the torque anchor according to the invention;
- Figure 11 is a broken perspective view of a torque anchor according to a fourth embodiment of the invention; and FIG. 12 represents the steps of the method according to the invention.
In the description that follows, the terms up, down, lower , upper, right and left are defined when the torque anchor according to the invention is arranged as illustrated in FIG. 1, and are in no way limiting.
The present invention relates to a torque anchor and a pumping a well equipped with such a torque anchor.

The pumping installation 2 according to the present invention is mainly intended for pumping hydrocarbons, water or gas. With reference to the figure 1, she has:
5 - a casing 6 cemented to the formation 7 and comprising perforations 8 in its lower part for the passage of the fluid to be pumped;
a production column 10 arranged in the casing 6;
a wellhead 12 mounted on a well shutter block 14 and containing a driving device causing rotation of a train of stems 16

10 (ou d'une tige continue) situé à l'intérieur et tout le long de la colonne de production 10, - une pompe à cavités progressantes 18 comportant un rotor 20 solidarisé à
et entraîné en rotation par le train de tiges 16, et un stator 22 ayant une ouverture, dite aspiration, 24 située en fond de puits et une ouverture, dite refoulement, 26 fixée à
l'extrémité de la colonne de production 10, - un élément de filtrage 28, généralement appelé crépine en français et perforated pipe, slotted screen ou sand screen en anglais, fixé à
l'ouverture d'entrée 24 de la pompe à cavités progressantes 18, et - une ancre de couple 30 conforme à la présente invention et décrite ci-après.
L'ancre de couple 30 est fixée en aval de la pompe à cavités progressantes 18, en considérant le sens d'écoulement du fluide pompé à l'intérieur de la colonne de production 10. Selon le mode de réalisation représenté, l'ancre de couple 30 est directement fixée à l'extrémité supérieure du stator 22. Selon une variante non représentée, un tube à paroi épaisse, appelé en anglais tubing ou blast joint , est fixé entre la pompe à cavités progressantes 18 et l'ancre de couple 30 de sorte que ce tube soit disposé en vis-à-vis des perforations 8 du cuvelage.
Lors du fonctionnement de la pompe à cavités progressantes 18, le fluide contenu dans la roche est déplacé au travers des perforations 8 du cuvelage, il s'écoule dans la partie annulaire située entre la colonne de production 10 et le cuvelage 6.
Puis, il traverse la crépine 28 et pénètre dans l'ouverture d'entrée 24 de la pompe à cavités progressantes. 10 (or of a continuous stem) located inside and all along the column of production a pump with progressing cavities 18 comprising a rotor 20 secured to and rotated by the drill string 16, and a stator 22 having a opening, so-called suction, 24 located at the bottom of the well and an opening, called repression, 26 fixed to the end of the production column 10, a filter element 28, generally called strainer in French and perforated pipe, slotted screen or sand screen in English, set at the opening input 24 of the progressive cavity pump 18, and a torque anchor 30 according to the present invention and described above.
after.
The torque anchor 30 is attached downstream of the progressive cavity pump 18, in considering the flow direction of the pumped fluid inside the column of According to the embodiment shown, the torque anchor 30 is directly attached to the upper end of the stator 22. According to a variant no shown, a thick-walled tube, called in English tubing or blast attached, is set between the progressive cavity pump 18 and the torque anchor 30 of so that this tube is disposed vis-à-vis the perforations 8 of the casing.
During operation of the progressive cavity pump 18, the fluid contents in the rock is moved through the perforations 8 of the casing it flows into the annular portion located between the production column 10 and the casing 6.
Then, it crosses the strainer 28 and enters the inlet opening 24 of the cavity pump Progressing.

11 La pompe à cavités progressantes est composée d'un certain nombre de cavités délimitées par un serrage entre le rotor et le stator. Ce serrage est appelé
la ligne de fuite . Cette ligne de fuite génère une perte de charge entre chaque paire de cavités adjacentes et ainsi produit une différence de pression notable entre l'aspiration 24 et le refoulement 26. Cette différence de pression est généralement appelée pressure rating en anglais.
Le fluide est refoulé par le refoulement 26 dans la colonne de production 10.
Le fluide est ensuite déplacé jusqu'au bloc obturateur de puits 14, par la poussée du fluide en cours de déplacement dans le stator 22, d'où il est évacué par des conduites de distribution 32. L'ancre de couple 30 centre et bloque en rotation le stator 22 de la pompe ainsi que la colonne de production 10, lors de la rotation du rotor 20 de la pompe à
cavités progressantes 18. Comme décrit ultérieurement, l'ancre de couple 30 selon la présente invention utilise la différence de pression générée par la pompe à
cavités progressantes 18 pour plaquer des pistons d'ancrage contre la paroi interne 34 du cuvelage 6.
En référence aux figures 2 et 3, l'ancre de couple 30 selon le premier mode de réalisation de l'invention comporte un bâti 36, six pistons d'ancrage 38, 40, 42 portés par le bâti et six ressorts de pré-charge 44, 46, 48 propres à pousser les pistons d'ancrage 38, 40, 42 contre le cuvelage 6. Notez que, sur la vue en perspective arrachée de la figure 2, seuls cinq ressorts de pré-charge et trois pistons d'ancrage sont visibles.
Le bâti 36, par exemple de forme générale cylindrique, est pourvu d'un canal interne 50 ainsi que de six cavités 52, 54, 56, logeant, chacune un piston d'ancrage 38, 40, 42 et un ressort de pré-charge 44, 46, 48. Le bâti 36 et le canal interne 50 forme une section d'une conduite.
Le canal interne 50 traverse le bâti 36, de part en part, selon une direction axiale A-A. Il débouche sur les parois planes d'extrémité 58, 60 du bâti. Lorsque l'ancre de couple 30 est montée dans le puits, la direction axiale A-A est parallèle à
l'axe longitudinal du puits et le canal interne 50 est traversé par une tige 62 du train de tiges reliant la tête de puits au rotor 20. 11 The progressive cavities pump is composed of a certain number of cavities delimited by a clamping between the rotor and the stator. This clamping is called the line of leak. This vanishing line generates a pressure drop between each pair of cavities adjacent and thus produces a noticeable pressure difference between aspiration 24 and the repression 26. This pressure difference is usually called pressure rating in English.
The fluid is discharged by the discharge 26 in the production column 10.
The fluid is then moved to the well shutter block 14, by the fluid thrust moving in the stator 22, from where it is evacuated by conduct of distribution 32. The torque anchor 30 centers and rotates the stator 22 of the pump as well as the production column 10, during the rotation of the rotor 20 of the pump to progressive cavities 18. As described later, the torque anchor 30 according to present invention uses the pressure difference generated by the pump to cavities progressives 18 for pressing anchoring pistons against the inner wall 34 of casing 6.
With reference to FIGS. 2 and 3, the torque anchor 30 according to the first embodiment of embodiment of the invention comprises a frame 36, six anchoring pistons 38, 40, 42 worn by the frame and six pre-load springs 44, 46, 48 suitable for pushing the pistons anchor 38, 40, 42 against the casing 6. Note that in the perspective view pulled out of FIG. 2 only five pre-load springs and three anchor pistons are visible.
The frame 36, for example of generally cylindrical shape, is provided with a channel internal 50 as well as six cavities 52, 54, 56, housing, each a piston anchor 38, 40, 42 and a pre-load spring 44, 46, 48. The frame 36 and the internal channel 50 forms a section of a pipe.
The internal channel 50 passes through the frame 36, from one side to another, in one direction axial AA. It opens on the end plane walls 58, 60 of the frame. When the anchor of torque 30 is mounted in the well, the axial direction AA is parallel to axis longitudinal of the well and the inner channel 50 is traversed by a rod 62 of the string of stems connecting the wellhead to the rotor 20.

12 Le canal interne 50 présente un diamètre environ trois à quatre fois supérieur au diamètre de la tige 62 de sorte que l'espace annulaire 64 défini entre la tige 62 et le canal interne 50 du bâti 36, est suffisant pour autoriser le débattement du train de tige engendré
par l'excentricité de l'assemblage rotor/stator et permettre le passage de l'ensemble du fluide pompé qui remonte ensuite le long de la colonne de production 10 sans perte de charge importante.
Les cavités radiales 52, 54, 56 débouchent à la fois dans le canal interne 50 et sur la face extérieure 66 du bâti. Elles s'étendent radialement à équiangle l'une de l'autre dans un plan perpendiculaire à la direction axiale A-A. Dans le mode de réalisation représenté, trois cavités radiales 52 sont disposées dans un premier plan 68 et les trois autres cavités radiales 54, 56 sont disposées dans un deuxième plan 70 parallèle au premier plan 68. Sur la figure 2, seules cinq cavités sont visibles.
En variante, le bâti 36 comporte un nombre différent de cavités radiales et de pistons d'ancrage dans chaque plan et /ou un nombre supérieur ou inférieur de plans.
Les cavités radiales 52, 54, 56 présentent une forme complémentaire à la forme des pistons d'ancrage 38, 40, 42. Dans le mode de réalisation représenté, les cavités radiales 52, 54, 56 et les pistons d'ancrage 38, 40, 42 présentent une forme cylindrique à
base circulaire.
La face cylindrique externe 72 des pistons d'ancrage ainsi que la face cylindrique interne 74 des cavités sont lisses et continues. Ainsi, les pistons d'ancrage 38, 40, 42 peuvent coulisser à l'extérieur du bâti 36 sous la force des ressorts de pré-charge 44, 46, 48, et sous la différence de pression entre la pression du fluide pompé
contenu dans le canal interne 50 et la pression de l'espace annulaire 75 défini entre le cuvelage 6 et le bâti 36. L'application du fluide pompé sous pression contre des pistons d'ancrage 38, 40, 42 aptes à coulisser radialement permet d'augmenter le couple d'ancrage de l'ancre de couple. Cette mise en oeuvre facilite aussi l'extraction des ressorts de pré-charge 44, 46, 48 et les changements de pistons d'ancrage 38, 40, 42 lors des opérations de maintenance. 12 The inner channel 50 has a diameter approximately three to four times greater at diameter of the rod 62 so that the annular space 64 defined between the rod 62 and the canal internal 50 of the frame 36, is sufficient to allow the deflection of the train of stem generated by the eccentricity of the rotor / stator assembly and allow the passage of the whole pumped fluid which then goes up along the production column 10 without loss of heavy load.
The radial cavities 52, 54, 56 open into both the internal channel 50 and on the outer face 66 of the frame. They extend radially equiangular one the other in a plane perpendicular to the axial direction AA. In the mode of production shown, three radial cavities 52 are arranged in a first plane 68 and the three other radial cavities 54, 56 are arranged in a second plane 70 parallel to foreground 68. In Figure 2, only five cavities are visible.
In a variant, the frame 36 comprises a different number of radial cavities and anchor pistons in each plane and / or a higher or lower number of plans.
The radial cavities 52, 54, 56 have a shape complementary to the shape anchoring pistons 38, 40, 42. In the embodiment shown, the cavities 52, 54, 56 and the anchoring pistons 38, 40, 42 have a shape cylindrical to circular base.
The outer cylindrical face 72 of the anchoring pistons and the face cylindrical internal 74 cavities are smooth and continuous. So the anchor pistons 38, 40, 42 can slide outside the frame 36 under the force of the springs of pre-charge 44, 46, 48, and under the pressure difference between the pressure of the pumped fluid contained in the internal channel 50 and the pressure of the annular space 75 defined between the casing 6 and the frame 36. Application of pressurized fluid under pressure to anchor pistons 38, 40, 42 able to slide radially makes it possible to increase the anchoring torque of the anchor of couple. This implementation also facilitates the extraction of the springs of pre-charge 44, 46, 48 and the changes of anchoring pistons 38, 40, 42 during the operations of maintenance.

13 Les pistons d'ancrage 38, 40, 42 sont ajustés dans les cavités radiales 52, 54, 56 = de manière à autoriser le coulissement radial des pistons d'ancrage tout en maintenant une étanchéité maximale entre le bâti 36 et les pistons d'ancrage 38, 40, 42.
Par exemple, un ajustement égal à H7 g6, ou H6 g5 est utilisé.
Le bâti 36 comporte un rebord 76 s'étendant, dans chaque cavité radiale 52, 54, 56, en regard d'une face plane du piston d'ancrage. Il est solidaire du pourtour de la face cylindrique interne 74 des cavités. Une face plane du rebord 76 forme un épaulement 78 contenu dans un plan perpendiculaire à la direction radiale. Un ressort de pré-charge 44, 46, 48 est en appui sur cet épaulement 78.
De préférence, le rebord 76 est positionné à l'extrémité de la cavité 52 la plus proche du canal interne 50 de manière à pouvoir utiliser des ressorts de pré-charge 44, 46, 48 les plus longs possible.
En variante, le rebord 76 forme un décrochement en forme de L dont la branche inférieure s'étend dans le canal interne 50.
Les pistons d'ancrage 38, 40, 42 comprennent une tête 80 en forme de disque et une jupe 82 solidaire du pourtour de la tête 80 et s'étendant perpendiculairement au plan médian de la tête 80.
La tête 80 et la jupe 82 forme une chambre 83 ouverte sur le canal interne.
Chaque ressort de pré-charge est logé dans la chambre 83. La jupe 82 guidant le ressort de pré-charge 44, 46, 48.
Selon ce mode de réalisation, l'épaulement 78 présente une largeur environ égale à l'épaisseur de la jupe 82 majorée du diamètre du tore formant le ressort de pré-charge 44, 46, 48.
La tête 80 de chaque piston présente une face interne 84 et une face externe opposée à la face interne. La face interne 84 est disposée en regard du canal interne 50 13 The anchoring pistons 38, 40, 42 are fitted in the radial cavities 52, 54, 56 = in order to allow the radial sliding of the anchor pistons while for now a maximum seal between the frame 36 and the anchoring pistons 38, 40, 42.
For example, an adjustment equal to H7 g6, or H6 g5 is used.
The frame 36 has a flange 76 extending in each radial cavity 52, 56, facing a flat face of the anchor piston. He is in solidarity with around the face internal cylindrical 74 cavities. A flat face of the flange 76 forms a shoulder 78 contained in a plane perpendicular to the radial direction. A spring of pre-charge 44, 46, 48 is supported on this shoulder 78.
Preferably, the rim 76 is positioned at the end of the cavity 52 more close to the internal channel 50 so as to be able to use charge 44, 46, 48 as long as possible.
As a variant, the flange 76 forms an L-shaped recess whose branch bottom extends into the inner channel 50.
The anchoring pistons 38, 40, 42 comprise a disk-shaped head 80 and a skirt 82 integral with the periphery of the head 80 and extending perpendicular to the plane median of the head 80.
The head 80 and the skirt 82 form a chamber 83 open on the inner channel.
Each preload spring is housed in the chamber 83. The skirt 82 guiding the spring pre-charge 44, 46, 48.
According to this embodiment, the shoulder 78 has a width approximately equal to the thickness of the skirt 82 plus the diameter of the torus forming the spring of preload 44, 46, 48.
The head 80 of each piston has an inner face 84 and an outer face opposite to the inner face. The inner face 84 is arranged opposite the channel internal 50

14 lorsque le piston d'ancrage 38, 40, 42 est monté dans le bâti 36. La face externe 86 est disposée en regard du cuvelage 6, lorsque l'ancre de couple 30 est installée dans le puits.
La face externe 86 des pistons d'ancrage est pourvue d'un bourrelet 88 ou d'une lèvre formant une portion de tore ouvert, destiné à se plaquer sur la paroi interne 34 du cuvelage. La section transversale du bourrelet 88 est, de préférence, arrondie de manière à ce que le bourrelet 88 n'abime pas le cuvelage 6.
Le bourrelet 88 est pourvu d'un revêtement augmentant sa résistance à l'usure.
Le coefficient de frottement de ce revêtement, permet une optimisation de l'adhérence au cuvelage. Ce revêtement est, par exemple, réalisé à base de carbure de tungstène ou de diamants synthétiques.
Le bourrelet 88 est positionné de manière à former une ligne droite rectiligne passant par le centre de la face externe 86 de la tête. Le bourrelet 88 est arrondi à ses extrémités pour éviter de s'accrocher au passage des joints de cuvelage. Pour faciliter la descente de l'ancre de couple 30 dans le puits et obtenir une résistance maximale à la rotation autour de l'axe axial A-A, les pistons d'ancrage 38, 40, 42 sont agencés à
l'intérieur des cavités radiales 52, 54, 56 de manière à ce que les bourrelets 88 soient positionnées parallèlement à l'axe axial A-A.
En variante, le bourrelet 88 présente une forme différente. Par exemple une forme en serpentin ou de croix qui sera choisie si l'on souhaite à la fois bloquer la rotation et la translation de l'ancre de couple 30 selon et autour de l'axe axial A-A.
La distance D comprise entre la limite du bourrelet 88 d'un piston d'ancrage situé dans le premier plan radial 68 et la limite du bourrelet 88 du piston d'ancrage 40 situé dans le plan radial situé à l'extrémité opposée (ici le second plan radial 70) et contenu dans le même plan axial, est supérieure à la longueur d'un joint de cuvelage de sorte que l'ancre de couple 30 peut traverser les joints de cuvelage sans les abîmer. Par exemple, cette distance D est comprise entre 30 % et 70 %, et de préférence, comprise entre 30 % et 48 % du diamètre intérieur du cuvelage 6.

En variante, lorsque les pistons d'ancrage 38, 40, 42 sont agencés dans un unique plan, le bourrelet 88 de chaque piston d'ancrage s'étend sur une longueur égale à cette même distance D, à savoir sur une distance D comprise entre 30 % et 70 %, et de préférence, comprise entre 30 % et 48% du diamètre intérieur du cuvelage.

Selon le premier mode de réalisation de l'invention, l'extrémité libre de la jupe 82 est munie d'une dent 90 et le rebord 76 situé au pied de la cavité radiale comprend une rainure 92 dans laquelle la dent 90 est propre à coulisser lors des variations de diamètre intérieur du cuvelage et sous la pression du fluide pompé, comme visible sur la figure 3.
10 Ce crabot 90- 92 constitue un dispositif de blocage en rotation des pistons d'ancrage 38, 40, 42 par rapport au bâti 36 qui garantit que le bourrelet 88 reste parallèle à l'axe axial A-A, notamment au cours de la descente de l'ancre de couple 30 en fond de puits ou lorsque l'ancre de couple 30 se déplace verticalement dans le cuvelage 6 en raison des variations de température.
Avantageusement, la tête 80 du piston d'ancrage est renforcée au niveau du bourrelet 88, par exemple par augmentation de sa section. Par exemple, dans le mode de réalisation représenté, la section de la tête 80 selon un plan de coupe perpendiculaire au bourrelet 88 présente une forme triangulaire, comme visible sur la figure 6.
Les ressorts de pré-charge 44, 46, 48 exercent une force définie sur les pistons d'ancrage 38, 40, 42 en direction du cuvelage 6 afin que les pistons d'ancrage 38, 40, 42 bloquent l'ancre de couple 30 en rotation, lorsque la différence de pression entre la pression du fluide pompé à l'intérieur du canal interne 50 et la pression dans l'espace annulaire 75 est faible, c'est- à dire au moment du démarrage de la pompe à
cavités progressantes 18 ou lorsque la quantité de fluide pompé est faible. La force exercée par les ressorts de pré-charge 44, 46, 48 est fonction du couple de frottement interne de la pompe à cavités progressantes 18. Elle est également inférieure à la pression exercée par le fluide pompé, mais elle est suffisante pour assurer un blocage suffisant aux moments où le rotor 20 ne tourne pas dans le stator et ne génère donc pas de fortes vibrations.
La constante de raideur des ressorts de pré-charge 44, 46, 48 est calculée de manière à assurer une force suffisamment importante pour bloquer en rotation la colonne de production 10 lors de la mise en rotation du rotor 20, sans que la connexion filetée entre le dernier tube de la colonne de production 10 et l'ancre de couple 30 ne se dévisse, et pas trop importante pour ne pas abîmer le cuvelage 6 ou les bourrelet 88, lors de la descente de l'ancre de couple 30 en fond de puits.
Les ressorts de pré-charge 44, 46, 48 sont des ressorts hélicoïdaux. Ils sont chacun en appui, d'une part sur l'épaulement 78, et, d'autre part, sur la face interne 84 de la tête.
En variante, chaque piston d'ancrage 38, 40, 42 comporte un ressort à spires ondulées ; ou deux ressorts hélicoïdaux montés l'un dans l'autre et de façon coaxiale avantageusement de sens d'enroulement opposés.
Selon une variante moins avantageuse, le bâti comporte une unique cavité, un unique piston d'ancrage logé dans ladite cavité, et une butée. La cavité, le piston d'ancrage et la butée sont disposée dans un unique plan radial 68. La butée s'étend radialement et est disposée de façon diamétralement opposée au piston d'ancrage.
Lorsque l'ancre de couple est montée dans le puits, la butée et le piston d'ancrage sont en appui sur la face interne du cuvelage.
En variante également, le bâti comporte un unique piston d'ancrage et une unique cavité
dans un premier plan radial, un unique piston d'ancrage et une unique cavité
dans un deuxième plan radial, un unique piston d'ancrage et une unique cavité dans un troisième plan radial. Les cavités et les pistons d'ancrage sont répartis de plus à
équiangle autour de l'axe axial A-A.
En variante, deux pistons d'ancrage contenus dans deux plans radiaux différents sont liés l'un à l'autre pour solidariser leur mouvements selon la direction radiale afin de faciliter le passage des joints de casing en charge. Ce lien peut, par exemple, être réalisé
par fixation d'un axe aux dents 90 de chaque piston ou par fixation d'un jonc en inconel ou en alliage de titane sur les renforts de chaque tête de piston d'ancrage.
Lors de l'installation de l'ancre de couple 30 dans le puits, les ressorts de pré-charge 44, 46, 48 et les pistons d'ancrage 38, 40, 42 sont insérés dans le bâti 36 et sont maintenus à l'aide d'un outil en forme d'entonnoir lors de l'introduction de l'ancre de couple dans le cuvelage 6 avec la colonne de production 10. Puis, l'ancre de couple 30 est descendue en fond de puits. Lors de la descente de l'ancre de couple 30 ainsi que lors de la mise en rotation du rotor 20, les ressorts de pré-charge 44, 46, 48 plaquent les pistons d'ancrage 38, 40, 42 contre le cuvelage 6 avec un couple minimum Cl comme illustré sur la figure 4. De par sa structure, la pompe à cavités progressantes 18 déplace le fluide, et le rejette dans la cavité interne 50 de l'ancre de couple. Puis, le couple résistant, appliqué par les pistons d'ancrage 38, 40, 42 de l'ancre de couple, augmente linéairement, aux frottements près, en fonction de la différence de pression entre l'aspiration et le refoulement de la pompe à cavités progressantes 18. Cette différence de pression correspond environ à la différence de pression entre la pression dans la partie annulaire située entre l'ancre de couple 30 et le cuvelage 6 et la pression à
l'intérieur de la cavité interne 50. Comme la pression générée par la pompe à cavités progressantes 18 est importante, la pression exercée par le fluide pompé sur les pistons d'ancrage 38, 40, 42 et en conséquence la force exercée par les pistons d'ancrage 38, 40, 42 sur le cuvelage 6, est elle aussi importante. Elle peut atteindre plusieurs centaines de bars.
Ainsi, avantageusement, l'ancre de couple 30 selon la présente invention utilise la pression du fluide déplacé pour activer ou dés activer l'ancrage de l'ancre de couple 30.
Avantageusement, l'ancrage est auto-asservi à la pression du fluide (air ou fluide pompé sous pression) contenu dans le canal interne 50 et donc à l'état de vibration de la colonne de production 10 puisque celui-ci est directement fonction de la vitesse de rotation du rotor 20 dans le stator 22.Ainsi, il n'est pas nécessaire de monter un dispositif permettant de commander l'arrêt ou le démarrage de l'ancrage de l'ancre de couple 30.
De tels dispositifs sont délicats à mettre en uvre car ils doivent résister à
des températures pouvant atteindre les 200 C et des pressions importantes pendant des durées de vie importantes.
En référence aux figures 5 et 6, l'ancre de couple 94 selon le second mode de réalisation de l'invention est identique à l'ancre de couple 30 selon le premier mode de réalisation à l'exception du fait que le rebord 76 s'étend à l'intérieur de la cavité radiale 52, 54, 56 de manière à former une paroi 96 munie d'au moins une ouverture 98 propre à

laminer le fluide pompé provenant du canal interne 50. Cette ouverture 98 présente une surface d'environ 0,5 % à 5 % de la surface de la section de la cavité radiale 52, 54, 56, le plan de section étant perpendiculaire à la direction radiale.
La paroi 96 est positionnée entre le canal interne 50 et la cavité radiale 52, 54, 56.
Elle constitue une restriction du passage entre le canal interne et la cavité
radiale. Cette restriction ainsi que la présence de la chambre 83 permet de laminer le fluide pompé et ainsi d'amortir les chocs et les vibrations auxquels l'ancre de couple 94 est soumise. Le diamètre de l'ouverture 98 est calculé de manière à autoriser un passage de suffisamment de fluide pompé pour obtenir une pression suffisante des pistons d'ancrage 38, 40, 42 contre le cuvelage 6 tout en permettant de laminer le fluide pompé.
Dans ce mode de réalisation, l'ancre de couple réalise de plus une fonction, d'une part, de centreur de la colonne de production par rapport au cuvelage et, d'autre part, d'amortisseur des vibrations générées par la pompe à cavités progressantes.
Les autres éléments techniques du second mode de réalisation de l'invention sont identiques ou similaires aux éléments techniques du premier mode de réalisation. Ils ont été référencés par les mêmes références et ne seront pas décrits une seconde fois.
En référence à la figure 7, l'ancre de couple 100 selon le troisième mode de réalisation de l'invention est identique à l'ancre de couple 30 selon le premier mode de réalisation à l'exception du fait que le bâti 36 ne comporte pas de rebord 76 et que le bâti comporte des chemises 102 interposées entre les pistons d'ancrage 38, 40, 42 et les cavités radiales 52, 54. 56.
Les chemises 102 présentent une forme complémentaire à la forme des cavités radiales 52, 54, 56. En particulier, dans le mode réalisation de l'invention représenté, les chemises 102 présentent la forme d'une douille munie à une de ses extrémités, d'un rebord 76 qui s'étend vers l'intérieur de la chemise. Le rebord 76 forme un épaulement 78 sur lequel le ressort de pré-charge 44, 46, 48 est en appui.

Les chemises 102 sont fixées à la face cylindrique interne 74 creuse du bâti délimitant les cavités radiales 52, 54, 56 de manière à ce que au moins une partie de la chemise 102 pourvue du rebord 76 est disposée dans le canal interne 50.
Avantageusement cette fixation est réalisée par soudure ou par frettage pour assurer l'étanchéité.
Dans le mode de réalisation représenté, le rebord 76 présente une largeur environ égale à l'épaisseur de la jupe 82 et à la largeur du diamètre du tore formant le ressort de pré-charge 44, 46, 48.
La chemise 102 est pourvue d'une rainure dans laquelle la dent 90 du piston d'ancrage 38, 40, 42 est propre à coulisser.
Avantageusement, ce mode de réalisation permet d'utiliser des ressorts de pré-charge plus longs. Ce mode de réalisation restreint légèrement la section de passage du fluide pompé dans le canal interne 50.
Préférentiellement, les chemises sont réalisées en céramique de type Zircone Y-"FZP pour éviter tout risque de grippage des guidages en translation des pistons et limiter les risque d'érosion prématurée des orifices 98.
Dans ce mode de réalisation, le bâti comporte une surface d'appui 103 sur laquelle une partie de la chemise 102 repose. En variante, le bord supérieur de la chemise situé du côté de la face externe du bâti peut être muni d'un rebord en appui sur le bâti.
Les autres éléments techniques du troisième mode de réalisation de l'invention sont identiques ou similaires aux éléments techniques du premier mode de réalisation. Ils ont été référencés par les mêmes références et ne seront pas décrits une seconde fois.
En variante, le rebord 76 s'étend sur une plus grande longueur de manière à
créer une restriction comme dans le mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 5.

Selon une variante de réalisation de l'invention, un joint d'étanchéité 104 est aménagé entre le piston d'ancrage 38, 40, 42 et le bâti 36 ou la chemise 102.
En référence à la figure 8, ce joint d'étanchéité 104 est agencé dans une gorge 106 5 formée dans le bâti 36 ou la chemise 102. Dans ce cas, un chanfrein 108 est réalisé sur le pourtour de la face cylindrique externe 72 du piston d'ancrage.
En variante et en référence à la figure 9, un joint d'étanchéité 110 est agencé dans une gorge 112 formée dans le piston d'ancrage. Dans ce cas, un chanfrein 114 est réalisé
10 sur le bâti 36 le long du pourtour de la cavité radiale 52, 54, 56 ou le long de la face interne de la chemise 102.
Selon une variante représentée sur la figure 10, les pistons d'ancrage 116 et les cavités radiales 118 présentent une forme cylindrique à base elliptique ou une section 14 when the anchoring piston 38, 40, 42 is mounted in the frame 36. The face external 86 is disposed opposite the casing 6, when the torque anchor 30 is installed in the well.
The outer face 86 of the anchor pistons is provided with a bead 88 or a lip forming a portion of open torus, intended to be pressed on the wall Internal 34 of casing. The cross section of the bead 88 is preferably rounded so the bead 88 does not damage the casing 6.
The bead 88 is provided with a coating increasing its resistance to wear.
The coefficient of friction of this coating, allows optimization of adhesion to casing. This coating is, for example, made from carbide tungsten or synthetic diamonds.
The bead 88 is positioned to form a straight straight line Going through the center of the outer face 86 of the head. The bead 88 is rounded to its ends for avoid clinging to the passage of the casing joints. To facilitate the descent from the torque anchor 30 in the well and get maximum strength at the rotation around of the axial axis AA, the anchoring pistons 38, 40, 42 are arranged at inside cavities radial 52, 54, 56 so that the beads 88 are positioned parallel to the axial axis AA.
Alternatively, the bead 88 has a different shape. For example, form serpentine or cross that will be chosen if we want to both block rotation and translation of the torque anchor 30 along and about the axial axis AA.
The distance D between the bead limit 88 of an anchor piston located in the first radial plane 68 and the limit of the bead 88 of the piston anchor 40 located in the radial plane at the opposite end (here the second plane radial 70) and contained in the same axial plane, is greater than the length of a joint of casing of so that the torque anchor 30 can pass through the casing joints without the damage. By for example, this distance D is between 30% and 70%, and preferably range between 30% and 48% of the inside diameter of the casing 6.

Alternatively, when the anchoring pistons 38, 40, 42 are arranged in a unique plan, the bead 88 of each anchor piston extends over a length equal to this same distance D, namely over a distance D between 30% and 70%, and of preferably between 30% and 48% of the inside diameter of the casing.

According to the first embodiment of the invention, the free end of the skirt 82 is provided with a tooth 90 and the rim 76 located at the foot of the radial cavity includes a groove 92 in which the tooth 90 is able to slide during variations of diameter inside the casing and under the pressure of the pumped fluid, as visible on Figure 3.
This clutch 90-92 constitutes a locking device in rotation of the anchoring pistons 38, 40, 42 relative to the frame 36 which ensures that the bead 88 remains parallel to the axial axis AA, especially during the descent of the anchor 30 couple in bottom of well or when the torque anchor 30 moves vertically in the casing 6 in reason for temperature variations.
Advantageously, the head 80 of the anchoring piston is reinforced at the level of bead 88, for example by increasing its section. For example, in the mode of embodiment shown, the section of the head 80 according to a section plane perpendicular to bead 88 has a triangular shape, as shown in Figure 6.
The pre-load springs 44, 46, 48 exert a defined force on the pistons anchor 38, 40, 42 towards the casing 6 so that the anchoring pistons 38, 40, 42 block the torque anchor 30 in rotation, when the pressure difference enter here pressure of the pumped fluid inside the internal channel 50 and the pressure in space ring 75 is weak, ie when the pump is started up.
cavities progressing 18 or when the amount of fluid pumped is low. Strength exercised by the pre-load springs 44, 46, 48 depend on the friction torque internal progressive cavity pump 18. It is also lower than the pressure exercised by the pumped fluid, but it is sufficient to ensure sufficient blocking at times where the rotor 20 does not rotate in the stator and therefore does not generate strong vibration.
The stiffness constant of the pre-load springs 44, 46, 48 is calculated from to ensure a sufficiently large force to lock in rotation the column of production 10 during the rotation of the rotor 20, without the threaded connection between the last tube of the production column 10 and the torque anchor 30 does not unscrew, and not too important not to damage the casing 6 or the bead 88, when descent of the torque anchor 30 downhole.
The pre-load springs 44, 46, 48 are helical springs. They are each in support, on the one hand on the shoulder 78, and, on the other hand, on the face internal 84 of the head.
In a variant, each anchoring piston 38, 40, 42 comprises a coil spring wavy; or two helical springs mounted one inside the other and so coaxial advantageously opposite winding directions.
According to a less advantageous variant, the frame comprises a single cavity, a single anchor piston housed in said cavity, and a stop. The cavity, the piston anchor and the abutment are arranged in a single radial plane 68. The abutment extends radially and is disposed diametrically opposite the piston anchor.
When the torque anchor is mounted in the well, the stop and the piston anchors are in support on the internal face of the casing.
Alternatively also, the frame comprises a single anchor piston and a single cavity in a first radial plane, a single anchoring piston and a single cavity in one second radial plane, a single anchor piston and a single cavity in a third radial plane. The cavities and the anchor pistons are distributed moreover to equiangle around axial axis AA.
In a variant, two anchoring pistons contained in two radial planes different are linked to each other to secure their movements according to the direction radial in order to facilitate the passage of casing joints under load. This link can, for example, be realized by attaching an axle to the teeth 90 of each piston or by attaching a rod in inconel or titanium alloy on the reinforcements of each anchor piston head.
When installing the torque anchor 30 in the well, the springs of pre-44, 46, 48 and the anchoring pistons 38, 40, 42 are inserted into the built 36 and are maintained with a funnel-shaped tool when introducing the anchor of couple in the casing 6 with the production column 10. Then, the anchor of couple 30 went down well. When descending the torque anchor 30 as well as of the rotation of the rotor 20, the pre-load springs 44, 46, 48 plate the anchoring pistons 38, 40, 42 against the casing 6 with a minimum torque Cl as illustrated in FIG. 4. Due to its structure, the cavity pump progressives 18 moves the fluid, and rejects it in the internal cavity 50 of the torque anchor. Then, the resistant couple, applied by the anchor pistons 38, 40, 42 of the torque anchor, increases linearly, with close friction, depending on the pressure difference enter the suction and the discharge of the pump with progressing cavities 18. This difference of pressure corresponds approximately to the pressure difference between the pressure in the part ring located between the torque anchor 30 and the casing 6 and the pressure at the interior of the internal cavity 50. As the pressure generated by the cavity pump progressing 18 is important, the pressure exerted by the pumped fluid on the pistons anchor 38, 40, 42 and accordingly the force exerted by the anchoring pistons 38, 40, 42 on the casing 6, is also important. It can reach several hundred bars.
Thus, advantageously, the torque anchor 30 according to the present invention use the fluid pressure moved to activate or deactivate anchor anchor couple 30.
Advantageously, the anchor is self-servocontrolled to the fluid pressure (air or fluid pumped under pressure) contained in the internal channel 50 and therefore in the state of vibration of the production column 10 since this is directly a function of the speed of rotation of the rotor 20 in the stator 22.Therefore, it is not necessary to mount a device to control the stopping or starting of the anchor of the anchor couple 30.
Such devices are tricky to implement because they have to withstand of the temperatures up to 200 C and significant pressures during of the important lifetimes.
With reference to FIGS. 5 and 6, the torque anchor 94 according to the second embodiment of FIG.
embodiment of the invention is identical to the torque anchor 30 according to the first mode of realization except that the rim 76 extends inside the radial cavity 52, 54, 56 so as to form a wall 96 provided with at least one opening 98 specific to to laminate the pumped fluid from the internal channel 50. This opening 98 presents a area of about 0.5% to 5% of the cross-sectional area of the radial cavity 52, 54, 56, the section plane being perpendicular to the radial direction.
The wall 96 is positioned between the internal channel 50 and the radial cavity 52, 54, 56.
It constitutes a restriction of the passage between the internal channel and the cavity radial. This restriction as well as the presence of the chamber 83 allows to roll the fluid pumped and thus to dampen the shocks and vibrations to which the torque anchor 94 is submitted. The diameter of the opening 98 is calculated to allow a passage of enough fluid pumped to obtain sufficient pressure of the anchoring pistons 38, 40, 42 against the casing 6 while allowing to roll the pumped fluid.
In this embodiment, the torque anchor also performs a function, a of the center of the production column with respect to the casing and, on the other hand, vibration damper generated by the progressive cavity pump.
The other technical elements of the second embodiment of the invention are identical or similar to the technical elements of the first mode of production. they have referenced by the same references and will not be described a second times.
With reference to FIG. 7, the torque anchor 100 according to the third embodiment of FIG.
embodiment of the invention is identical to the torque anchor 30 according to the first mode of except for the fact that the frame 36 has no flange 76 and that the building comprises folders 102 interposed between the anchoring pistons 38, 40, 42 and the radial cavities 52, 54. 56.
The shirts 102 have a shape complementary to the shape of the cavities 52, 54, 56. In particular, in the embodiment of the invention represented, the shirts 102 have the shape of a sleeve provided at one of its ends, a flange 76 which extends inwardly of the shirt. The rim 76 forms a shoulder 78 on which the pre-load spring 44, 46, 48 is supported.

The shirts 102 are fixed to the inner hollow cylindrical face 74 of the frame delimiting the radial cavities 52, 54, 56 so that at least one part of the The jacket 102 provided with the rim 76 is disposed in the internal channel 50.
Advantageously, this fixing is carried out by welding or by frettage for seal.
In the embodiment shown, the flange 76 has a width about equal to the thickness of the skirt 82 and to the width of the diameter of the torus forming the spring of pre-charge 44, 46, 48.
The liner 102 is provided with a groove in which the tooth 90 of the piston anchor 38, 40, 42 is slidable.
Advantageously, this embodiment makes it possible to use springs of longer charge. This embodiment slightly restricts the section of passage of fluid pumped into the internal channel 50.
Preferably, the shirts are made of ceramic Zirconia type Y-"FZP to avoid any risk of seizure of guideways in translation of pistons and limit the risk of premature erosion of the orifices 98.
In this embodiment, the frame comprises a bearing surface 103 on which part of the liner 102 rests. Alternatively, the upper edge of the shirt located on the side of the outer face of the frame may be provided with a support flange on the frame.
The other technical elements of the third embodiment of the invention are identical or similar to the technical elements of the first mode of production. They have been referenced by the same references and will not be described a second time.
As a variant, the flange 76 extends over a greater length so as to create a restriction as in the embodiment of the invention illustrated on Figure 5.

According to an alternative embodiment of the invention, a seal 104 is arranged between the anchoring piston 38, 40, 42 and the frame 36 or the sleeve 102.
With reference to FIG. 8, this seal 104 is arranged in a throat 106 5 formed in the frame 36 or the sleeve 102. In this case, a chamfer 108 is realized on the around the outer cylindrical face 72 of the anchor piston.
As a variant and with reference to FIG. 9, a seal 110 is arranged in a groove 112 formed in the anchor piston. In this case, a chamfer 114 is realised 10 on the frame 36 along the periphery of the radial cavity 52, 54, 56 or the along the face internal of the shirt 102.
According to a variant shown in FIG. 10, the anchoring pistons 116 and the radial cavities 118 have a cylindrical shape with an elliptical base or a section

15 oblongue.
Les pistons d'ancrage 116 sont réalisés dans un bloc plein. Deux alésages 120, 122 sont percés sur la face interne 84 de chaque piston d'ancrage. Les alésages 120, 122 s'étendent selon une direction radiale. Un ressort de pré-charge 44, 46 est aménagé dans 20 chaque alésage 120, 122.
Préférentiellement, les alésages 120, 122 sont disposés à chaque extrémité du piston d'ancrage 116. Avantageusement, un ressort de pré-charge 44 est propre à se rétracter alors que l'autre ressort de pré-charge 46 est propre à s'étendre, lorsque le piston d'ancrage 116 est au contact d'une bosse ponctuelle ou d'un creux ponctuel. En variante, les deux alésages 120, 122 sont rapprochés l'un de l'autre et disposés vers le centre du piston d'ancrage 116.
Cette variante de forme des pistons d'ancrage peut être utilisée dans les quatre modes de réalisation de l'invention décrits.
En référence à la figure 11, l'ancre de couple 124 selon le quatrième mode de réalisation de l'invention est identique à l'ancre de couple 100 selon le troisième mode de réalisation à l'exception du fait qu'elle comporte des tirants 126 aptes à
maintenir les pistons d'ancrage 38, 40, 42 dans une position rétractée, au cours de la descente de l'ancre de couple 124. Les tirant 126 sont aptes à être rompus, lorsque l'ancre de couple 124 est positionnée en fond de puits.
Le bâti 36 de l'ancre de couple 124 comporte en outre une traverse 128 reliant deux parties diamétralement opposées du rebord. Le tirant 126 est fixé, d'une part, à la face interne 84 du piston d'ancrage et, d'autre part, à ladite traverse 128 par des ensembles à filetage et à taraudage 130 ou par des goupilles.
Le tirant 126 est réalisé avec un diamètre suffisamment faible pour être cassé
par un fluide sous pression injecté dans la colonne de production par la tête de puits.
En variante, le bâti 36 comporte un mécanisme hydraulique, électrique ou acoustique thermique, chimique propre à cisailler les tirants 126 pour actionner les ressorts d'ancrage 44, 46, 48 et atteindre le couple minimum Cl nécessaire pour permettre l'insertion du rotor 20 dans le stator 22 sans dévisser la liaison entre le stator 22 et l'ancre de couple 18 ou la liaison entre l'ancre de couple et la colonne de production.
Ce mode de réalisation peut être mis en oeuvre avec une grande ouverture 98 entre la cavité interne 50 et la chambre 83, comme illustré dans le premier mode de réalisation de l'invention ou avec une ouverture 98 plus faible autorisant un amortissement des chocs, comme dans le deuxième mode de réalisation de l'invention.
Les autres éléments techniques du quatrième mode de réalisation de l'invention sont identiques ou similaires aux éléments techniques du troisième mode de réalisation.
Ils ont été référencés par les mêmes références et ne seront pas décrits une seconde fois.
L'invention concerne également un système de pompage et de blocage en rotation destiné à bloquer une colonne de production par rapport à un cuvelage d'un puits. Le système comprenant une pompe à cavités progressantes propre à aspirer un fluide à
pomper par une entrée, à comprimer le fluide pompé et à refouler le fluide comprimé par une sortie. Ce système de pompage et de blocage comporte une ancre de couple selon l'invention et comme décrit ci-dessus. L'ancre de couple est fixée en aval de la pompe à
cavités progressantes, en considérant le sens d'écoulement du fluide pompé à
l'intérieur de la cavité interne. Le couple est fonction de la différence de pression générée par la pompe à cavités progressantes entre son entrée et sa sortie.
L'invention concerne également un procédé de blocage en rotation d'une colonne de production 10 par rapport à un cuvelage 6 d'un puits pour le pompage d'un fluide par une pompe à cavités progressantes 18. Let procédé est mis en uvre par une ancre de couple 30, 94, 100, 124 comportant un bâti 36 destiné à être monté dans le cuvelage 6, un canal interne 50 ménagé dans le bâti 36, ledit canal interne 50 s'étendant selon une direction axiale A-A ; au moins une cavité 52,54,56,118 en communication fluidique avec le canal interne 50, ladite cavité 52,54,56,118 s'étendant selon une direction radiale et au moins un piston d'ancrage 38,40,42,116 ajusté dans ladite cavité radiale 52,54,56,118En référence à la figure 12, le procédé comporte les étapes suivantes :
- aspiration 151 d'un fluide à pomper par une aspiration 24 de la pompe à
cavités progressantes 18, - traversée 152 dudit canal interne 50 par le fluide pompé, - refoulement 153 dudit fluide sous pression dans la colonne de production par le refoulement 26 de ladite pompe à cavités progressantes 18;
- application 154 d'une pression sur une face du piston d'ancrage 38, 40, 42, 116 par le fluide pompé ;
coulissement 155 dudit piston d'ancrage 38, 40, 42, 116 par rapport au bâti 36 selon la direction radiale ; ladite application entrainant l'application d'un couple par ledit piston d'ancrage 38, 40, 42, 116 sur le cuvelage 6 ; ledit couple étant fonction de la différence de pression entre l'aspiration 24 et le refoulement 26 de la pompe à cavités progressantes.
La présente invention concerne également un centreur et/ou un amortisseur comportant :
- un bâti 36 destiné à être monté dans le cuvelage 6, - un canal interne 50 ménagé dans le bâti, ledit canal interne s'étendant selon une direction axiale (A-A), ledit canal interne 50 étant traversé par le fluide pompé ;
- au moins une cavité 52, 54, 56, 118 en communication fluidique avec le canal interne 50, ladite cavité 52, 54, 56, 118 s'étendant selon une direction radiale, et - au moins un piston d'ancrage 38, 40, 42, 116 ajusté dans ladite cavité
radiale 52, 54, 56, 118, ledit piston d'ancrage 38, 40, 42, 116 étant propre à
coulisser par rapport au bâti 36 selon la direction radiale et à exercer un couple sur le cuvelage 6, lorsque le fluide pompé contenu dans le canal interne 50 exerce une force contre ledit piston d'ancrage 38, 40, 42, 116 ;.
Le centreur et/ou l'amortisseur comporte les caractéristiques décrites en liaison avec les figures 5 et 6 et éventuellement les caractéristiques décrites en liaison avec les figures 7 à 11.
Avantageusement, le bourrelet 88 du centreur et/ou de l'amortisseur n'est pas recouvert de carbure de tungstène et présente, de préférence, une forme arrondie.
'?() Avantageusement, la rotation du piston dans le bâti est empêchée.
Avantageusement, le contact du piston contre l'intérieur du cuvelage est assuré.
Avantageusement, les joints du cuvelage ne sont pas abimés lors de la descente de l'ancre de couple au fond du cuvelage. 15 oblong.
The anchoring pistons 116 are made in a solid block. Two bores 120, 122 are drilled on the inner face 84 of each anchoring piston. The bores 120, 122 extend in a radial direction. A pre-load spring 44, 46 is arranged in Each bore 120, 122.
Preferably, the bores 120, 122 are arranged at each end of the Anchoring piston 116. Advantageously, a pre-load spring 44 is clean to retract while the other pre-load spring 46 is adapted to extend, when the piston anchor 116 is in contact with a point bump or a point hollow. In variant, the two bores 120, 122 are brought closer to each other and arranged towards the center of anchoring piston 116.
This variant shape of the anchoring pistons can be used in the four embodiments of the invention described.
With reference to FIG. 11, the torque anchor 124 according to the fourth embodiment of FIG.
embodiment of the invention is identical to the torque anchor 100 according to the third mode of except for the fact that it has tie rods 126 suitable for maintain anchoring pistons 38, 40, 42 in a retracted position, during the descent from the anchor torque 124. The pulling 126 are able to be broken, when the anchor of couple 124 is positioned at the bottom of the well.
The frame 36 of the torque anchor 124 further comprises a connecting beam 128 two diametrically opposite parts of the rim. The tie 126 is fixed, of a part, at internal face 84 of the anchoring piston and, secondly, to said crossbeam 128 by threaded and tapped sets 130 or by pins.
The tie 126 is made with a diameter small enough to be broken by a pressurized fluid injected into the production column by the head of well.
In a variant, the frame 36 comprises a hydraulic, electrical or thermal acoustic, chemical clean to shear the tie rods 126 for operate the anchor springs 44, 46, 48 and reach the minimum torque Cl required for allow insertion of the rotor 20 into the stator 22 without unscrewing the link between the stator 22 and the torque anchor 18 or the connection between the torque anchor and the column of production.
This embodiment can be implemented with a large opening 98 enter the internal cavity 50 and the chamber 83, as illustrated in the first embodiment of production of the invention or with a lower opening 98 allowing a depreciation of shocks, as in the second embodiment of the invention.
The other technical elements of the fourth embodiment of the invention are identical or similar to the technical elements of the third mode of production.
They were referenced by the same references and will not be described a second time.
The invention also relates to a system for pumping and locking in rotation intended to block a production column with respect to a casing of a well. The system comprising a progressive cavity pump adapted to suck a fluid to pump through an inlet, compress the pumped fluid and repress the fluid tablet by output. This pumping and locking system comprises a torque anchor according to the invention and as described above. The torque anchor is attached downstream of the pump to progressing cavities, considering the direction of flow of the pumped fluid at interior of the internal cavity. The torque is a function of the pressure difference generated by the progressive cavity pump between its inlet and its outlet.
The invention also relates to a method of locking in rotation of a column of production 10 with respect to a casing 6 of a well for pumping a fluid by a pump with progressing cavities 18. The method is implemented by a anchor of 30, 94, 100, 124 having a frame 36 to be mounted in the casing 6, one internal channel 50 formed in the frame 36, said internal channel 50 extending according to one axial direction AA; at least one cavity 52,54,56,118 in communication fluidic with the internal channel 50, said cavity 52,54,56,118 extending according to a radial direction and at least one anchor piston 38,40,42,116 fitted into said radial cavity 52,54,56,118By reference to FIG. 12, the method comprises the steps following:
- suction 151 of a fluid to be pumped by a suction 24 of the pump to progressive cavities 18, - crossing 152 of said internal channel 50 by the pumped fluid, - Pressing 153 of said fluid under pressure in the production column by the discharge 26 of said progressive cavity pump 18;
application 154 of a pressure on one face of the anchoring piston 38, 40, 42, 116 by the pumped fluid;
sliding 155 of said anchoring piston 38, 40, 42, 116 relative to the frame 36 in the radial direction; said application resulting in the application of a couple by said anchoring piston 38, 40, 42, 116 on the casing 6; said pair being function of the pressure difference between the suction 24 and the discharge 26 of the pump with cavities Progressing.
The present invention also relates to a centraliser and / or a shock absorber comprising:
a frame 36 intended to be mounted in the casing 6, an internal channel 50 formed in the frame, said internal channel extending according to an axial direction (AA), said internal channel 50 being traversed by the fluid pump ;
at least one cavity 52, 54, 56, 118 in fluid communication with the internal channel 50, said cavity 52, 54, 56, 118 extending in one direction radial, and at least one anchoring piston 38, 40, 42, 116 fitted into said cavity radial 52, 54, 56, 118, said anchoring piston 38, 40, 42, 116 being adapted to slide relative to the frame 36 in the radial direction and to exercise a torque on the casing 6, when the pumped fluid contained in the channel internal 50 exerts a force against said anchoring piston 38, 40, 42, 116;
The centraliser and / or the damper has the characteristics described in bond with Figures 5 and 6 and possibly the characteristics described in liaison with Figures 7 to 11.
Advantageously, the bead 88 of the centraliser and / or the shock absorber is not coated with tungsten carbide and preferably has a shape rounded.
Advantageously, the rotation of the piston in the frame is prevented.
Advantageously, the contact of the piston against the inside of the casing is assured.
Advantageously, the joints of the casing are not damaged during the descent of the anchor of torque at the bottom of the casing.

Claims

24

1. Anchor torque (30, 94, 100, 124) for locking in rotation a column of production (10) with respect to a casing (6) of a well for pumping a fluid by a pump with progressing cavities (18), said anchor comprising:
a frame (36) intended to be mounted in the casing (6), an internal channel (50) formed in the frame (36), said internal channel (50) extending in an axial direction (AA);
at least one cavity (52, 54, 56, 118) in fluid communication with the channel (50), said cavity (52, 54, 56, 118) extending in a direction radial direction, and at least one anchoring piston (38, 40, 42, 116) fitted into said cavity radial (52, 54, 56, 118), characterized in that said anchor comprises at least one pre-tension spring load (44, 46, 48) adapted to act between said anchoring piston (38, 40, 42, 116) and the frame (36) for urging said anchoring piston (38, 40, 42, 116) in a radial direction against the casing (6);
and in that said internal channel (50) is traversed by the pumped fluid anchoring piston (38, 40, 42, 116) being slidable relative to the bed (36) in the radial direction and to exert a torque on the casing (6), when the pumped fluid contained in the internal channel (50) exerts a force on said anchor piston (38, 40, 42, 116); said force being a function of the pressure difference between the pressure inside the internal channel (50) and the pressure outside the frame (36).

2. Anchor torque (30, 94, 100, 124) according to claim 1, wherein the frame (36) has a flange (76) extending opposite the periphery of a face plane of anchoring piston (38, 40, 42, 116), said flange (76) forming a shoulder (78) plan contained in a plane perpendicular to the radial direction; said at least a spring of pre-load (44, 46, 48) bearing on said shoulder (78).

3. Anchor of torque (94, 100, 124) according to claim 2, wherein said flange (76) forms a wall (96) provided with at least one opening (98) suitable for roll the pumped fluid; said at least one aperture (98) having a surface between 0.5% and 5% of the area of a section of the radial cavity (52, 54, 56, 118); said section being perpendicular to the radial direction.

4. Anchor of torque (100, 124) according to any one of claims 2 and the frame (36) comprises a jacket (102) interposed between the radial cavity (52, 54, 56, 118) and the anchor piston (38, 40, 42, 116); said jacket (102) comprising said flange (76) and at least a portion of said flange (76) extending into the channel internal (50).

Anchor anchor (100, 124) according to claim 4, wherein said shirt (102) is made of ceramic.

6. Anchor torque (30, 94, 100, 124) according to any one of claims 2 to 5, wherein said anchor piston (38, 40, 42, 116) has a head (80) and a skirt (82) extending around the head (80), said head (80) and said skirt (82) forming a chamber (83) open on the inner channel (50); said spring of preload (44, 46, 48) being housed in said chamber (83) and guided by said skirt (82).

7. Anchor torque (30, 94, 100, 124) according to any one of claims 1 to 6, wherein the anchor piston (38, 40, 42, 116) and the cavity radial (52, 54, 56, 118) have a cylindrical shape with a circular base, the anchoring piston (38, 40, 42, 116) being locked in rotation relative to the frame (36) by means of a blocking device in rotation (90, 92).

8. Torque anchor (30, 94, 100, 124) according to claim 7, wherein the rotation locking device (90, 92) comprises a groove (92) and a tooth (90) adapted to slide in said groove (92) in a radial direction; the groove (92) and the tooth (90) being integral with one of a free end of the skirt (82) and the other of the built (36).

9. Anchor torque (30, 94, 100, 124) according to any one of claims 1 to 6, wherein a cross section of the anchor piston (116) and the cavity radial (118) has an oblong shape.

10. Anchor torque (30, 94, 100, 124) according to any one of Claims 1 to 9, wherein the anchor piston (38, 40, 42, 116) has a outer face (86) facing the casing (6), said outer face (86) being equipped with a bead (88) preferably rectilinear.

11. Anchor torque (30, 94, 100, 124) according to any one of Claims 1 to 10, wherein when the anchoring pistons (38, 40, 42, 116) are arranged in a single plane, said bead (88) extends over a distance (D) range between 30% and 70%, and preferably between 30% and 48% of the diameter inside of the casing (6), and when the anchoring pistons (38, 40, 42, 116) are arranged in several planes, the distance (D) defined between the ends of the beads (88) pistons end anchor (38, 40, 42, 116) is between 30% and 70%, and preferably between 30% and 48% of the inside diameter of the casing (6).

12. Anchor torque (30, 94, 100, 124) according to any one of claims 5 to 11, which comprises a seal (104, 110) ensuring sealing between, on the one hand, the anchor piston (38, 40, 42, 116) and on the other hand, the built (36) or the shirt (102).

13. Anchor torque (124) according to any one of claims 1 to 12, who comprises at least one tie rod (126) adapted to hold the anchoring piston (38, 40, 42, 116) in a retracted position, when lowering the anchor torque (124) in the background well; said tie rod (126) being attached, on the one hand, to a piston face anchor (38, 40, 42, 116) and, on the other hand, to the frame (36).

14.- System (18, 30, 94, 100, 124) for pumping and locking in rotation destined blocking a production column (10) with respect to a casing of a well, said system (18, 30, 94, 100, 124) comprising a progressing cavity pump (18) adapted to suck a fluid to be pumped by a suction (24), to compress the pumped fluid and repressing the compressed fluid by a delivery (26), characterized in that the system comprises a torque anchor (30, 94, 100, 124) defined according to the features of claims 1 to 13; said anchor couple (30, 94, 100, 124) being attached downstream of the progressive cavity pump (18), recital the direction of flow of the pumped fluid inside the internal cavity (50);
said couple depending on the pressure difference generated by the cavity pump Progressing (18) between its suction (24) and its discharge (26).

15.- Installation for pumping (2) a well equipped with a casing; said pumping installation (2) comprising:
- a production column (10) arranged in said casing (6);
a pump with progressing cavities (18) able to move a fluid to pump by a suction (24), and to repress the fluid by a discharge (26), characterized in that the installation (2) comprises a torque anchor (30, 94, 100, 124) defined according to the features of claims 1 to 13;
said anchor torque (30, 94, 100, 124) being attached downstream of the cavity pump (18), considering the direction of flow of the pumped fluid inside the cavity internal (50);
said force being a function of the pressure difference generated by the pump with cavities progressing (18) between its suction (24) and its repression (26).

16.- Method of locking in rotation of a production column (10) by report to a casing (6) of a well for pumping a fluid by means of a pump cavities progressives (18); said method being implemented by a torque anchor (30, 94, 100, 124) having a frame (36) to be mounted in the casing (6), a canal internal portion (50) in the frame (36), said inner channel (50) extending according to one axial direction (AA); at least one cavity (52,54,56,118) in communication fluidic with the inner channel (50), said cavity (52,54,56,118) extending in a direction radial and at least one anchoring piston (38,40,42,116) fitted into said radial cavity (52,54,56,118), characterized in that the method comprises the following steps :
- suction (151) of a fluid to be pumped by a suction (24) of the pump at progressive cavities (18), - crossing (152) of said internal channel (50) by the pumped fluid, - repression (153) of said fluid under pressure in the column of production (10) by the delivery (26) of said progressing cavity pump (18);
applying (154) a pressure on one side of the anchor piston (38, 42, 116) by the pumped fluid;
sliding (155) of said anchor piston (38, 40, 42, 116) relative to at frame (36) in the radial direction; said application entailing application a pair of said anchoring piston (38, 40, 42, 116) on the casing (6);

said torque being a function of the pressure difference between the suction (24) and the delivery (26) of the progressive cavity pump.

17.- Centraliser and / or a damper (30, 94, 100, 124) comprising:
a frame (36) intended to be mounted in the casing (6), an internal channel (50) formed in the frame, said internal channel extending according to an axial direction (AA), said internal channel (50) being traversed by the fluid pump ;
at least one cavity (52, 54, 56, 118) in fluid communication with the channel (50), said cavity (52, 54, 56, 118) extending in a direction radial direction, and at least one anchoring piston (38, 40, 42, 116) fitted into said cavity radial (52, 54, 56, 118), said anchoring piston (38, 40, 42, 116) being clean sliding relative to the frame (36) in the radial direction and to be exercised a torque on the casing (6), when the pumped fluid contained in the channel internal (50) exerts a force against said anchor piston (38, 40, 42, 116).