FR2499165A1

FR2499165A1 - Dispositif de pompage a relier a un tubage de puits

Info

Publication number: FR2499165A1
Application number: FR8102264A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-03-15
Filing date: 1981-02-05
Publication date: 1982-08-06
Also published as: AU6733281A; NL8100608A; US4305461A; GB2091817A; NO810282L

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE POMPAGE A RELIER A UN TUBAGE DE PUITS. SELON L'INVENTION, IL COMPREND UNE TIGE DE POMPAGE 18 S'ETENDANT DANS LE TUBAGE DE PUITS 12, 14 POUR Y AVOIR UN MOUVEMENT RECIPROQUE, UN MOYEN COMMANDE PAR UN FLUIDE 46 POUR PROVOQUER LE MOUVEMENT RECIPROQUE DE LA TIGE, CETTE TIGE 18 S'ETENDANT A TRAVERS ET AU-DELA DU MOYEN COMMANDE PAR UN FLUIDE, ET UN MOYEN 92 RELIANT LA TIGE AU DISPOSITIF 10 A L'EXTERIEUR DU TUBAGE EN UNE POSITION SUR LA TIGE QUI EST ELOIGNEE DU TUBAGE ET AU-DELA DU MOYEN COMMANDE PAR UN FLUIDE POUR PERMETTRE A LA TIGE D'AVOIR UN MOUVEMENT LATERAL SUR SA LONGUEUR, DANS LE MOYEN COMMANDE PAR UN FLUIDE. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A L'INDUSTRIE DU PETROLE.

Description

La présente invention se rapporte à un procédé et un dispositif pour pomper du pétrole ou de l'huile ou autre fluide souterrain d'un puits.

Le pompage de l'huile ou du pétrole et d'autres fluides de puits relativement petits est traditionnellement mis en pratique en utilisant ce qui est couramment appelé un chevalet de pompage ou un dispositif à balancier.

Le balancier fonctionne pour donner, à une tige de pompage s'étendant vers le bas dans le tubage de puits, un mouvement réciproque, cette tige étant reliée à son extrémité inférieure à une pompe de fond. Le mouvement réciproque de la tige de pompage actionne la pompe de fond et a pour résultat un pompage de l'huile vers le haut à travers le tubage de puits.

Le balancier comprend essentiellement un bras ou poutre monté pivotant sensiblement perpendiculairement à la tige de pompage, et qui est relié avec elle à l'extrémité supérieure de cette tige qui est éloignée du tubage de puits et à l'extérieur de celui-ci. Comme la tige de pompage peut s'étendre sur 900 m ou plus jusqu'au fond du tubage de puits, elle a une masse considérable et son mouvement réciproque nécessite en conséquence un balancier relativement important et lourd ainsi qu'une source sensible de puissance pour son déplacement. Le fonctionnement de si grands mécanismes nécessite clairement la dépense de quantités considérables d'énergie et peut présenter un danger pour les personnes travaillant à proximité et endommvager 1' environnement immédiat.

La dimension d'un chevalet de pont ou d'un dispositif à balancier utilisé avec un puits est choisie selon la profondeur de ce puits ; plus le puits est profond, plus est important le chevalet de pompage. Si ltopération de pompage du puits indique que sa profondeur doit autre accrue pour un retour maximum de l'huile, il peut autre nécessaire de remplacer le balancier par un autre à grandsfrais et avec une perte importante de temps de pompage et enKconséquence de récupération d'huile ou de pétrole.

De plus, l'utilisation d'un dispositif à balancier nécessite qu'il soit initialement mis au niveau du sol par rapport au tubage de puits afin que quand le bras de pivotement du balancier donne à la tige de pompage, son mouvement réciproque, une force maximum de déplacement soit transmise du balancier au moyen d'une traction axiale ou directe sur l'axe de la tige de pompage.Un défaut d'alignement relativement mineur peut avoir pour résultat, entre autres, la rupture de la tige de pompage dans le tubage de puits o\i cette rupture est difficile à localiser et à attendre pour une réparation, une dégénération des divers joints de ferme ture du puits et anti-contamination et, en conséquence, des éraillures des parties mobiles du dispositif de pompage comprenant la ti ge de polissage associée la tige de pompa ge, et une dégradation possible du tubage et de la tête de puits.Ce problème d'alignement est particulièrement important parce que des mouvements du soli, par exemple par glissement ou gonflement, se produisent souvent pendant un pompage de fluide souterrain, provoquant un déplacement angulaire ou latéral ou une flexion du tubage de puits.

Dans de tels as, les opérations de pompage doivent autre arrêtées tandis que le balancier est remis a @iveau et ré-équilibré afin d'empêcher une rupture de la tige de pompage qui pourrait autrement se produire. L'arrêt du pompage, dû à la rupture de la tige de pompage ou la nécessité de remonter ou ré-équilibrer le chevalet de pompage, est extrêmement coûteux pour le propriétaire ou l'exploitant du puits.

La présente invention a pour but un équipement pour pompage d'un puits pour une connexion supportée avec le tubage du puits afin de permettre à l'équipement de pompage de rester automatiquement a igné avec le tubage du puits dans le cas d'un décalage angulaire ou latéral de ce tubage et d'empêcher ainsi une rupture du mécanisme de manoeuvre de ltéquipement de pompage provoquéepar un défaut d'alignement.

En particulier, la présente invention a pour objet un équipement pour pompage d'un puits d'huile ou de pétrole, où l'alignement axial de la tige de pompage par rapport au tubage du puits est automatiquement maintenu si la position du tubage du puits se déplace.

La présente invention a pour autre objet un équipement pour pompage d'un puits où la tige de pompage est suspendue en étant supportée à son extrémité éloignée du tubage de puits, et déconnectée de l'équipement en tout auire point sur sa longueur.

La présente invention a pour autre obJet un équipement pour pompage d'un puits où la tige de pompage réciproquement mobile est relativement latéralement espacée de l'équipe- ment > long de toute sa longueur à part en une seule connexion avec un moyen de mise en action pour lui donner son mouvement réciproque, afin de lui permettre de se fléchir, de se déformer ou se déplacer latéralement et de se courber sur sa longueur sans être retenue.

La présente invention a pour autre obJet un dispositif de pompage commandé par un fluide pour actionner des pompes de fond, qui est compact, portable et relativement peu coûteux à fabriquer à faire fonctionner.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels
- la figure 1 est une vue en élévation, partiellement arrachée, d'un dispositif de pompage selon la présente invention, opérativement relié à un tubage de puits
- la figure 2 est une vue en perspective et en élévation, partiellement arrachée, d'un réservoir d'une unité de pompage hydraulique à utiliser avec le dispositif selon l'invention
- la figure 3 est une vue en élévation et en coupe du moyen de mise en action commandé par un fluide du dispositif de pompage de la figure 1 en regardant à sa position la plus supérieure
- la figure 4 est une vue en élévation et en coupe du moyen de détection de charge du dispositif de pompage de la figure 1 ; et
- la figure 5 est une vue en coupe et en élévation du moyen de serrage de la tige de polissage du dispositif de pompage de la figure 1.

En se référant maintenant aux dessins, on peut voir sur la figure 1 un mode de réalisation préféré d'un dispositif de pompage, généralement désigné en 10, qui est construit selon les enseignements de la présente invention.

Le dispositif 10 est utilisé avec un puits typique à petite échelle qui contient un tubage externe 12, périphériquement espacé autour d'un tubage interne 14 concentrique avec lui. Loetubages externe et interne 12, 14 sont reliés en étant espacés,à leurs extrémités supérieures qui font sallie de la surface du solsspar une toute de tubage de puits 16, la tette 16 formant également une fermeture extrtme supérieure pour l'étanchéité du tubage externe 12.

La concentricité ou 11 espace latéral des tubages externe et interne 12, 14 peut autre t ssus maintenu sur toute 11 étendue de leur longueur en prévoyant des organes d'espacement (non représentés) distribués à des intervalles choisis.

Une tige de pompage 18 s'étend et traverse le tubage interne 14 et elle est reliée, à son extrémité inférieure, à une pompe de fond (non représentée) au fond du puits, pouvant fonctionner pour pomper les fluides souterrains tels que l'huile ou le pétrole. Bien que le dispositif 10 selon l'invention soit, pour la facilité de la description, plus particulièrement représenté en relation avec la récupération d'huile ou de pétrole, ceux qui sont compétents
en la matière comprendront facilement que virtuellement tout fluide souterrain peut autre pompé d'un puits au moyen de ce dispositif.La tige 18 fait saillie vers le haut hors du puits par la tette 16 pour connexion au dispositif de pompage 10 pour en recevoir son mouvement réciproque d'une façon que l'on décrira ci-après pour le fonctionnement de la pompe de fond. On peut voir sur la figure 1, que la tige 18 est latéralement espacée des limites intérieures du tubage interne 14 qui l' entoure et il deviendra évident à la lecture de la description qui suit que cet espace latéral relatif autour de la tige 18 est maintenu sur toute sa longueur tandis qu'elle s'étend vers le haut à partir des tubages concentriques 12, 14 jusqu'à sa connexion au dispositif de pompage 10.

Le tubage interne 14 traverse la toute 16 où un joint torique 20 autour du tubage 14 est prévu pour empocher une fuite de fluide de l'intérieur. Une garniture 22 à la j onction du tubage externe 12 et de la tette 16 remplit une fonction identique par rapport au tubage externe 12. La tete 16 supporte un raccord en T ou en croix 24 qui peut astre vissé au tubage interne 14 et qui comprend les sorties 26, 28 sur les bras s'en étendant. Une ouverture interne ou passage à travers le T 24 avec lequel communiquent les sorties 26, 28 est de dimension prédéterminée pour permettre le passage libre et sans restriction de la tige 18 tout en laissant un espace latéral autour de la tige par rapport à l'organe en T qui 11 entoure.

On peut voir de plus que le raccord en T 24 comporte une bride de support ou épaulement où est porté un support inférieur ou plaque de base 30. La plaque de base 30 peut notre soudée bout à bout au raccord en T 24 comme en 32 pour empocher un glissement ou décalage ou autre mouvement relatif non souhaité entre eux. Le raccord en T 24 s'étend au-delà de son épaulement de support à travers une ouverture centrale dans la plaque de base inférieure 30 et il y est retenu par un capuchon extrtme de retenue 34 au moyen d'une liaison filetée de connexion 36. Le capuchon 34 est pourvu d'une ouverture centrale sensiblement alignée avec celle du raccord en T 24 et par laquelle s'étend la tige de pompage 18, et il porte une botte à garniture 38 adjacente à la paroi interne de l'ouverture.Un joint 40 interposé entre le capuchon 34 et la liaison de connexion 36 protège contre une fuite de fluide en ce point, da l'inte'rieur du tubage interne 14.

Un certain nombre de tiges de support 42 sont Uxees au moyen de boulons ou autrement, à la plaque de base inférieure 30 et portent solidement, à leurs extrémités disposées vers le haut, une plaque de base supérieure 44.

Ainsi, les tiges 42 reliant rigidement les plaques inférieure et supérieure 30, 44 afin d les maintenir sensiblement parallèles et aligmées l'une avec l'autre en tout moment En conséquence, tout changement ou glissement de position de la plaque inférieure 30 est immédiate- ment transféré et adopté par la plaque supérieure 44 or maintenir leur alignement relatif
La plaque supérieure 44, a son tour, supporte et porte un moyen de mise en action de tige de pompe actionné par un fluide, généralement désigné en 46, qui sera maintenant décrit.On re-onrmtra cependant à la lecture de cette description, que le moyen dressé de mise en action 46 est supporté et maintenu en alignement avec les tubages 12 et 14 et avec le restant du dispositif de pompage 10 uniquement en raison de l'alignement relatif des plaques inférieure et supérieure 30, 44 si rigidement reliées par les tiges de support 42. Ainsi, il est essentiel que les tiges 42 soient formées et agencées pour effectivement maintenir la relation sensiblement parallèle et espacée des plaques 30, 44.

Le moyen de mise en action 46 de la tige de pompage comprend un cylindre allongé et creux ou enveloppe 48 coiffé à ses extrémités de têtes supérieure et inférieure de fermeture 50, 52, respectivement. Chacune des têtes 50, 52 comprend un passage centralement défini par où s'étend librement et latéralement espacée la tige de pompage 18 et une entrée-sortie 54, 56 en communication avec le passage interne dans la tette de fermeture respective.

Pendant le fonctionnement du dispositif de pompage 10, le fluide hydraulique est dirigé par les conduits 54, 56 d-'une unité formant réservoiretcE pompage hydraulique que l'on peut voir sur la figure 2, généralement désignée en 58 et qui sera décrite ci-après.

Chaque tette supérieure et inférieure 50, 52 comporte de plus des joints toriques 60, 62 pour empocher la fuite du fluide hydraulique de l'intérieur du cylindre 48, et un frotteur de lubrification 64 adjacent aupassages centraux. Un certain nombre de barres verticales d'accouplement 66 sont fixées par des boulons, ou autrement, à leurs extrémités opposées, à la teste supérieure 50 et à la plaque de base supérieure 44 et sont tourillonnées très serrées dans la tette de fermeture inférieure 52.Les barres d'accouplement 66 contribuent à la rigidité de l'agencement ainsi, le cylindre 48 et ses organes extrêmes de fermeture sont maintenus et supportés dressés au sommet de la plaque supérieure de base 44 en alignement sensible avec et par rapport à la plaque de base inférieure 30 et auctubages 12, 14.

Un bélier 68 comprenant un organe tubulaire et creux et portant un piston 70 disposé périphériquement entre ses extrémités, est placé pour un mouvement coulissant dans et à travers l'intérieur du cylindre ou enveloppe 48. Le bélier tubulaire 68 est dimensionné, en coupe transversale, pour un mouvement coulissant contre la surface interne des passages dans les têtes de fermeture du cylindre, aux joints 62, ainsi les joints complètent la fermeture étanche au fluide entre les têtes respectives 50, 52 et le bélier tubulaire et relativement coulissant 68 afin d'empêcher l'échappement du fluide de l'intérieur du cylindre 48.Les frotteurs 64 sont de meme efficaces pour empocher le passage de saletés ou de contaminants pouvant érailler les surfaces dans l'intérieur du cylindre ou de l'enveloppe 48 et peuvent de plus lubrifier le bélier 68 tandis qu'il glisse contre les testes 50, 52. Le pourtour externe du piston 70 est agencé pour se déplacer le long de la surface interne de l'enveloppe 48 et porte un joint de pression 72 en téflon ou analogue qui est en contact ferme avec la paroi interne de l'enveloppe pour permettre l'accumulation de pression hydraulique de fonctionnement au-dessus ou en dessous du piston 70 et pour lubrifier la surface de l'enveloppe contre laquelle et le long de laquelle se déplace le piston.Comme on peut le voir sur la figure 1, la tige de pompage 18 traverse coaxialement l'intérieur du bélier tubulaire 68, d'où la tige est latéralement espacée comme on l'a précédemment décrit.

La connexion du bélier 68 à la tige 18 pour effectuer le mouvement réciproque de la tige est prévue à un dispositif de détection de charge ct ensemble de serrage généralement désigné en 74 comme on peut le voir en détail agrandi sur la figure 4. Le dispositif de détection de charge 74 se compose d'un agencement d'accouplement à deux éléments du type à piston comprenant une tête de piston 76 reposant sans btre fixée, au sommet du bélier tubulaire 68, et un corps de piston 78 disposé relativement mobile au-dessus de la tette de piston 76 et placé au moins partiellement dans une cavité interne 80 définie dans cette teste 76.La cavité 80 contient une certaine quantité d'un fluide sensiblement incompressible tel que de l'huile; un alésage 82 dans le corps de piston 78 par où l'huile ou autre fluide peut astre amené dans la cavité 80, est fermé au moyen d'un bouchon 84. Un manomètre 86 en communication avec le fluide incompressible dans la cavité 80 indique la force exercée sur le fluide et donne une lecture des charges associées à la pression en vertu des positions relatives de la tette et du corps de piston 76, 78.Une fuite du fluide incompressible de l'intérieur de la cavité 80 pouvant autrement se produire entre la titre et le corps du piston 76, 78, quand le fluide est placé sous pression pendant le fonctionnement du dispositif de pompage 10, est empochée par des Joints toriques 88, 90 portés par la truste de piston 76.

La tige de pompage 18 est tourillonnée vers le haut à travers une ouverture centrale du corps de piston et elle est retenue en position par rapport à celui-ci au moyen d'une pince 92 serrée autour de la tige 18 au sommet du corps 78. On reconnaitra que comme la pince 92 est plus grande que l'ouverture centrale du corps 78 par où passe la tige 18, celle-ci est longitudinalement fixée au sommet du dispositif de détection de charge 74 d'où elle est suspendue, sans lui autre réellement fixée, et son poids maintient la position nichée du corps de piston 78 au sommet et partiellement dans la cavité 80 de la tette de piston 76.La tige 18 est en conséquence empochée de se déplacer vers le bas par rapport au dispositif 74 au-delà du point où la pince 92 est fixée, et en meme temps l'agencement niché du corps de piston 78 au sommet et partiellement dans la tette 76 est maintenu.

Cette relation et cet agencement de structure permettant à la toute de piston 72 de reposer sans etre fixée, au sommet du bélier tubulaire 68 et permettant à la iLge de pompage 18 d' cotre fixée en position ou bloqué par rapport au corps de piston 78 sans lui btre réellement fixée ou attaché donnent des avantages importants d'utilisation qui seront mieux compris et appréciés à la lecture de la description qui suit. Cependant, il est maintenant clair que la tige de pompage 18 est essentiellement non connectée au dispositif de pompage 10 sur toute sa longueur, à la seule exception de la pince 92 la serrant au sommet du dispositif de pompage 10. De plus, sur toute sa longueur et son étendue non connectée, la tige 18 est latéralement espacée des structures et organes à travers lesquels elle passe, et on comprendra de plus ci-après que cet espacement latéral permet à la tige de se fléchir latéralement et de se courber sur sa longueur sans retenue en aucun point, à l'exception de sa connexion à la pince 92, afin d'empocher sensiblement une rupture de la tige 18 en des emplacements dans le dispositif de pompage 10 ou, ce qui est plus important, dans le tubage interne 14 où la rupture peut notre extremement difficile et longue à localiser et à réparer.

Bien entendu, afin de maintenir un joint ou une fermeture du tubage interne 14 à son extrémité disposée vers le haut oh la partie s'étendant vers l'extérieur de la tige de pompage 18 réciproquement mobile passe en provenance du puits, un contact d'étanchéité d'une certaine sorte doit être maintenu autour de la structure réciproquement mobile s'étendant du puits. Cependant, comme on l'a précédemment noté, 7a présente invention a pour but de maintenir un espace latéral autour de la ge 18 sur toute sa longueur à l'exception de sa connexion à ia pince 92.

Une tige de polissage 94 est par conséquent prévue autour de la tige 18 dans la zone de son extension a travers l'organe formant capuchon 94, qui ferme le tubage interne 14 et par où s'étend la tige de pompage '8 en provenance du puits. La tige de polissage 94 est latéralement espacée autour de la tige 18 et elle lui est relié en un seul point à l'extérieur du puits par un organe de serrage 96.

La connexion de la tige de polissage 94 autour de la tige de pompage 18 est représentée en vue agrandie sur la figure 5.

La tige de polissage 94, qui peut être formée par exemple en laiton ou acier inoxydable, est pourvue d'un pourtour lisse et poli, et elle est évasée à son extrémité supérieure pour faciliter son serrage entre l'organe de serrage 96 et un moyen de retenue 98, dont chacun peut autre vissé pour fixation mutuelle l'un à l'autre; L'extré- mité évasée de la tige de polissage 94 peut se trouver entre des joints d'étanchéité configurés de façon appropriée 100, 102, pour assurer un engagement sensiblement étanche au fluide entre la tige 94 et 11 organe de serrage 96 et le moyen de retenue 98.La fixation en position et la retenue de la tige de polissage 94 au point souhaité sur la longueur de la tige de pompage 18 peuvent autre facilement accomplies et réajustées selon la nécessité en utilisant une vis d'ajustement 104 vissée dans l'organe 96 et contre la tige de poussée 18.

Ainsi, la tige de polissage 94, réciproquement mobile avec la tige de pompage 18, se déplace de façon coulissante contre l'ouverture interne ou passage à travers le capuchon 34 où est retenue une botte de garnitures 38 en matériau fibreux comme du graphite et de l'amiante ou analogue.

La tige de pompage 18 reste latéralement espacée vers l'intérieur de la paroi interne du capuchon 34. L'étanchéité de l'extrémité évasée de la tige 94 entre l'organe de serrage 96 et le moyen de retenue 98 garantit contre une fuite de fluide entre la tige de polissage 94 et la tige de pompage 18 à leur connexion mutuelle à l'extérieur du puits. Par ailleurs, comme la tige de pompage 18 est latéralement espacée dans la tige de polissage 94 (à l'excep- tion de sa connexion à l'organe de serrage 96), et comme l'organe 96 est placé sur la tige de pompage 18 en étant éloigné du point du contact glissant entre la tige 94 et le capuchon 34, ce contact glissant n'empêche pas ou ne restreint pas la tige de pompage 18 contre une flexion latérale ou une courbure dans la zone de son entrée à l'intérieur du puits.En d'autres termes, la connexion de la tige 94 sur la tige 18 est accomplie en un point sur la longueur de la tige de pompage où il n'y a pas de structure l'environnant, pouvant restreindre ou autrement interférer avec le mouvement réciproque de la tige de pompage. La tige de pompage peut par conséquent se fléchir et se courber latéralement sans autre retenue dans la zone de sa connexion avec la tige de polissage 94.

En conséquence, la tige 18 est latéralement espacée de toutes les structures ou organes formant le dispositif de pompage 10 et du puits lui-meme à la seule exception de sa connexion suspendue par la pince 92 au sommet du dispositif de pompage 10. La tige 18 ne doit pas nécessairement s'étendre vers le haut au-delà de sa fixation à la pince 92 mais on comprendra ci-après qu'une extension au-delà de celle-ci n'affectera pas le itnctionnement du dispositif de pompage 10 et est par conséquent possible.

Dans tous les cas, comme des tiges de pompage du type utilisé avec la Présente invention sont typiquement fabriquées en tige de longueur distincte qui sont subséquemment reliées les unes aux autres au site d'utilisation jusqu'à ce que l'on ait atteint la longueur totale requise, la tige de pompage 18 peut autre facilement allongée si cela est nécessaire, simplement en fixant à son extrémité supérieure, une longueur supplémentaire de tige.

En utilisation, le dispositif de pompage 10 est relié à une unité formant réservoir de fluide et de pompage hydraulique, telle que celle représentée par exemple sur la figure 2 et désignée en 58. L 'unité 58 comprend un réservoir 106 d'un fluide hydraulique tel que de l'huile déplacé au moyen d'une pompe hydraulique 108 à volume variable et entratné parun moteur par un filtre à huile 110 dans une vanne à quatre voies en séquence 112 d'où le fluide hydrallique est distribué par l'un des conduits 114, 116. L'autre conduit est utilisé comme retour pour le fluide afin de former un système fermé dans lequel le fluide est replacé dans le réservoir 106 après son utilisation.Ainsi, à titre d'exemple, le conduit 114 peut astre fixé par un tuyau flexible, au conduit 54 de la tete de fermeture 50 tandis que le tube 116 peut ventre relié au conduit 56 de la titre inférieure 52. Le montage de l'unité 58 sur des patins 118 ou analogue permet à l'unité 58 autre facilement déplacée autour du puits et d'erre mise en place par rapport à lui ainsi qu'au dispositif de pompage 10.

Le dispositif de pompage 10 est fixé et placé fixement au sommet des tubages externe et interne 12, 14 à la façon représentée sur la figure 1 et comme on l'a précédemment décrit. On notera que tout le dispositif de pompage 10 est supporté sur les tubages et qu'il n'y a pas d'autre connexion de support de l'ensemble de pompage 10 avec la surface du sol ou avec toute autre structure fixée ou portée par le sol.Ainsi, il n'est pas nécessaire d'initialement mettre le dispositif de pompage 10 de niveau ou de 1' équilibrer sur ou par rapport à la surface du sol et tout glissement latéral ou angulaire des tubages est automatiquement transmis au dispositif de pompage 10} entre autres, par les tiges de support 42 et les barres d'accouplement 66 afin de maintenir le dispositif en alignement, en tout moment, avec les tubages concentriques 12, 14.

Comme ceux qui sont compétents en la matière l'auront bien compris, les gaz souterrains dans le puits accumulent de la pression dans le tubage externe fermé 12 et la pression accumulée des gaz est utilisée pour forcer l'huile ou le pétrole, ou tout fluide souterrain prélevé du puits, vers le haut, dans et à travers le tubage interne 14. L'huile est sortie ou recueillie du puits par la sortie d'évacuation 26 dans le raccord en T 24. Pour un puits donné, une grandeur définie et facile à déterminer ou quantité de pression de gaz est requise, au minimum, pour obtenir un écoulement normal vers le haut et une évacuation d'huile à travers le tubage interne 14. Un manomètre 120 en communication avec l'intérieur du tubage externe 12 peut notre prévu pour indiquer la pression du gaz contenu.La seconde sortie 28 s'étendant du raccord 24 peut notre reliée à une vanne de contrôle de pression (non représentée) et utilisée pour purger l'huile ou le gaz du puits.

Ainsi, l'évacuation de l'huile du puits se passe sans aide par un moyen mécanique quand le gaz dans le tubage externe 12 reste à ou au-dessus de la pression minimum requise. Cependant, quand la pression du gaz chute en dessous du niveau suffisant pour induire automatiquement une évacuation normale de l'huile par la sortie 26, le dispositif de pompage 10 peut notre manoeuvré pourinduire mécaniquement l'écoulement d'huile hors du puits.

Les moyens pour mécaniquement ou autrement détecter la pression dans le puits et pour amorcer automatiquement le fonctionnement du dispositif de pompage 19 ne sont pas représentés mais sont considérés comme faisant partie de la compétence d'un technicien en la matière.

L'écoulement d'huile à travers la sortie d'évacuation 26, en l'absence de pression de gaz dans le tubage 12 suffisante pour induire cet écoulement, est accompli en effectuant un mouvement réciproque de la tige de pompage 18 afin de faire fonctionner la pompe de fond dans le puits et forcer ainsi ou pomper l'huile vers le haut à travers le tubage interne 14 et la sortie 26. La tige 18 reçoit un mouvement réciproque dans le dispositif de pompage 10, par le fonctionnement du moyen 46 de mise en action.En effets un mouven & n% réciproque induit hydrauliquement du bélier tubulaire 68 est transféré à la tige de pompage 18 à leur connexion mutuelle par le dispositif de détection de car et l'ensemble de serrage 74 pour faire fonctionner la pompe de foud et forcer l'huile à sortir du puits.

Le fonctionnement du moyen de miss en action 46 est amorcé à partir de la position représentée sur la figure 1 en activant l'unité de pompage hydraulique 58 afin de la forcer à pomper le fluide hydraulique dans le conduit 56 de la teste inférieure 52. Le fluide hydraulique est forcé et s'écoule sous pression à la partie interne inférieure de 11 enveloppe 48 et contre le piston 7C fixé au bélier tubulaire 90 Le fluide doit autre prévu à une pression suffisante pour élever ou porter le piston 70 et avec lui le bélier 68 et le dispositif de détection de charge 74 reposant au sommet du bélier tubulaire 58, vers le haut, en avant de la colonne montante du fluide hydraulique. Tant que la tige 18 est serrée au sommet du corps de piston 78 du dispositif de détection de charge 74, elle est portée de façon correspondante vers le haut avec le bélier 68 et son piston 70.

Quand le mouvement vers le haut du bélier 68 a élevé le piston 70 sensiblement jusqu'à la position représentée sur la figure 3, un moyen de détection de position (non représenté)ou analogue force la vanne 112 à séquencer et inverser son mode de fonctionnement afin qu'ensuite le fluide hydraulique soit canalisé ou amené sous pression dans le conduit 54. Dans ce mode inverse, le conduit 56 est utilisé comme retour pour le fluide hydraulique précédemment pompé dans l'extrémité inférieure de l'enve- loppe 48 et maintenant forcé hors de l'enveloppe par le piston descendant 70. Le bélier 68 et, avec lui, la tige de pompage 18, sont ainsi abaissés Jusqu'à leur retour à leur position d'origine que l'on peut voir sur la figure 1.

On notera que dans tout type de dispositif de pompage utilisant une tige de pompage réciproquement mobile s'détendant dans le puits pour faire fonctionner une pompe de fond, le mouvement de course vers le bas de la tige de pompage sera fortement influencé et, en réalité, contré de façon importante par la force de gravité agissant sur la tige. Dans des dispositifs de pompage à balancier selon l'art antérieur, les dents sur les pignons qui provoquent le mouvement du balancier sont utilisées pour contrebalancer ou annuler l'effet important de la gravité sur la tige de pompage pendant sa course vers le bas afin de ltempecher de heurter la pompe de fond.Cependant, comme les dents s'usent normalement pendant un fonctionnement continu du dispositif à balancier, il se produit inévitablement un choc destructeur de la tige de pompage contre la pompe de fond à une fréquence et une gravité croissantes, avec souvent pour résultat une dégradation des deux.

Dans le dispositif 10 de l'unité de pompage selon l'invention, l'action de la gravité sur la tige de pompage 18 contribuera de meme fortement à son mouvement de descente lors de l'évacuation du fluide hydraulique en dessous du piston 70 à travers le conduit 56, de l'intérieur de l'enveloppe 48. Cependant, comme le piston 70, et avec lui le bélier 68, ne peuvent descendre dans l'enveloppe 48 Jusqu'à ce que le fluide hydraulique soit évacué d'en dessous du piston par le conduit de sortie 56, la vitesse et la longueur de la course de descente de la tige de pompage 18 peuvent autre efficacement contrôlées en contre lant l'allure à laquelle le fluide hydraulique peut sortir par le conduit 56. En d'autres termes, la course de déscente de la tige 18 peut astre ralentie, contre la force de gravité qui agit sur elle et qui l'accélère naturellement vers le bas, afin d'empocher la tige de heurter la pompe de fond avec dégradation possible des deux. Cette évacuation contrtlée du fluide hydraulique par le conduit de sortie 56 peut autre effectuée- de toute façon traditionnelle comme, par exemple, en prévoyant une vanne d'étranglement insérée entre la sortie 56 et le tube de retour 116 de l'unité de pompage hydraulique 58 ou incorporée dans la vanne 112.

Quand le piston 70 porté par lebélier a été ramené de sa position élevée de la figure 3 à sa position abaissée de la figure 1, la vanne 112 peut autre de nouveau commandée pour amorcer le mouvement du bélier 68 et de la tige de pompage 18 vers- le haut. Par fonctionnement séquentiel et continu de la vanne 112 de cette façon, on obtient le mouvement réciproque de ib tige de pompage 18 afin de faire fonctionner la pompe de fond et ainsi de pomper l'huile du puits.

Le dispositif de détection de charge 74 donne, par le manomètre 86, une lecture ou indication de la charge de levée sur la tige de pompage 18. En effet, la lecture sur le manomètre 86 représente des charges de pression directe de la course de la tige de pompage 18 vers le haut, et en conséquence de la pompe de fond au fond du puits.

La lecture ou l'indication du manomètre 86 doit rester sensiblement constante pendant le fonctionnement du dispositif de pompage 10. Toute variation importante est une indication immédiate - d'un problème en rapport au mouvement réciproque de la tige de pompage ou de la pompe de fond. Ainsi, si le manomètre 86 indique brusquemment une augmentation importante par rapport à cette lecture normale ou sensiblement constante, la tige 18 peut autre encrassée quelque part sur sa longueur où il peut y avoir un problème identique avec la pompe de fond empochant ainsi le mouvement. Cela peut provoquer une rupture ou autre dégradation de la tige 18.

Par ailleurs, sila lecture sur le manomètre 86 baisse brusquemment, indiquant qu'une force diminue de façon importante est suffisante pour élever la tige de pompage, il peut ventre nécessaire d'allonger l'extension de cette tige dans le puits pour un bon fonctionnement de la pompe de fond. Cet ajustement peut facilement Autre accompli en relâchant l'engagement de la pince 92 autour de la tige 18 afin de permettre sa plus ample extension dans le puits.

La pince 92 peut ensuite être resserrée autour de la tige 18 remise en place.

Ainsi, on notera que la construction du dispositif de pompage 10 selon l'invention offre une facilité particulière d'ajustement de la longueur ou de l'extension de la tige 18 dans le puits au moyen de la pince 92.

Il n' y a pas une telle facilité d'aJustement de la tige de pompage dans les constructions connues selon l'art antérieur. En meme temps, le dispositif de détection de charge 74 à travers lequel la tige de pompage 18 reçoit son mouvement réciproque par le moyen 46 de mise en action donne, aux utilisateurs du dispositif de pompage 10 selon l'invention, une indication instantanée, au moyen du manomètre 86,d'un ajustement incorrect ou problématique de la longueur de l'extension de la tige 18 dans le tubage du puits. En clair, un moyen de détection automatique pourrait autre utilisé au lieu du manomètre 86 à lecture visuelle pour donner une alarme automatique d'un changement rapide de la charge de levée de la tige de pompage.

On comprendra ainsi que la construction et l'agencement des structures formant le dispositif de pompage 10 forment une unité efficace et portable de pompage ot la possibilité douze rupture ou d'une autre dégradation de la tige 18 est efficacement diminuée. La tige de pompage 18 est latéralement espacée de toutes les structures et iLéments à travers lesquels elle passe, sur toute sa longueur, à l'exception de son extrémité supérieure où elle est en engagement avec une pince 92 pour mise en action par le bélier 68. En vertu de cet espace latéral, la tige peut se fléchir latéralement et se plier sur sa longueur sans ventre retenue en aucun point.

Le mouvement réciproque de la tige 18 est effectué à partir de son extrémité la plus élevée et, comme tout le dispositif de pompage 10 est supporté au-dessus des tubages 12,14 et est par conséquent automatIquement maintenu en alignement avec eux, la partie inférieure de la tige dans le puits et la partie supérieure dans lr dispositif de pompage 10 sont toujours maintenues sensiblement en relation en ligne droite l'une par rapport a l'autre.En conséquence, l'élévation de la tige 18 à partir de son extrémité supérieure élève toute la tige ae pompage axialement le long d'une ligne droite, tandis rie son mouvement de descente est3 de façon correspondante, dirigé en ligne droite sur sa longueur.En d'autres ternes la traction ou la poussée dIrecte sur l'axe de la tige 18 obtenue par la présente invention assure que la force maximum de fonctionnement produite par le moyen de mise en action 46 sera appliquée à la tige de pompage 18 sur toute sa longueur. Cette transmission directe de force sur l'axe est produite indépendamment et quel que soit le déplacement latéral ou angulaire des tubages 12, 14 résultant d'un mouvement du sol où est placé le puits.

Par ailleurs, la seule partie de la tige 18 qui est sous une quelconque contrainte de rt'pture est sa connexion serrée à son extrémité supérieure lais une contrainte sur la tige 18 à la pince 92 est distribuée sensiblement sur toute la longueur de la tige du fait de son espace latéral dèns et par rapport à l'intérieur de l'enveloppe 48 du bélier et les autres éléments ou organes de structure à travers lesquels elle passe. Cet espace latéral permet à la tige de pompage de se déplacer latéralement ou transversalement sur sa longueur afin d'absorber et de compenser les contraintes agissant sur elle.

Cela a pour résultat que les forces sur la tige 18 pouvant la forcer à se rompre la forceront très probablement à se rompre à l'extérieur des tubages et à proximité de la connexion serrée à proximité de l'ensemble formant dispositif de détection de charge et de serrage 74. La réparation de la tige de pompage, dans le cas d'une telle rupture, est ainsi fortement facilitée car l'accès à la tige à proximité de la rupture est assuré . Une nouvelle section de tige de pompage doit simplement être fixée Juste en dessous du point de rupture et le pompage du puits peut reprendre en un temps relativement court.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de pompage à relier à un tubage de puits caractérisé en ce qu'il comprend

une tige de pompage (18) s'étendant dans ledit tubage (12, 14) pour y avoir un mouvement réciproque,

un moyen commandé par un fluide (46) pour provoquer le mouvement réciproque de ladite tige pour son fonctionnement dans ledit tubage, ladite tige s' étendant à travers et au-delà dudit moyen-, et

un moyen (92) reliant ladite- tige de pompage au dispositif (10) à l'extérieur dudit tubage en une position sur ladite jige qui est éloignée dudit tubage et au-delà dudit moyen commandé par un fluide pour permettre à ladite tige d'avoir un mouvement latéral sur sa longueur dans ledit moyen commandé par un fluide.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la connexion de la tige de pompage précitée au dispositif précité est effectuée à une extrémité de ladite tige à l'extérieur du tubage précité afin de placer le moyen précité commandé par un fluide entre ledit tubage et l'extrémité de ladite tige.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de connexion précité relie le moyen commandé par un fluide precité à la tige de pompage précitée à une extrémité de ladite tige.

-4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen précité commandé-par un fluide est latéralement espacé de la tige de pompage précitée sur toute l'étendue dudit moyen, ainsi, le moyen de connexion précité est la seule connexion entre ledit moyen commandé par un fluide et ladite tige.

5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen commandé par un fluide précité comprend un moyen formant bélier tubulaire (68) ayant un intérieur creux sur toute sa longueur et où s' étend une partie de la tige de pompage précitée à l'extérieur du puits précité, et un moyen formant piston (70) faisant corps avec ledit moyen formant bélier pour permettre un mouvement axialement réciproque dudit moyen formant bélier afin de provoquer un fonctionnement réciproque de ladite tige de pompage.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la tige de pompage précitée est espacée de l'intérieur du moyen fonnt bélier précité sur toute la longueur du moyen formant bélier afin de permettre à ladite tige de se déplacer latéralement sans contrainte en tout point dans ledit moyen formant bélier tubulaire.

7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen de connexion précité relie le moyen formant bélier précité à une extrémité de la tige de pom pege précitée à l'extérieur du tubage précité.

8. Dispositif selon la revendication 5,caractérisé par une enveloppe (48) creuse de bélier dans et par rapport à laquelle ledit moyen formant bélier est réciproquement mobile et contre l'intérieur creux de laquelle se déplace le moyen formant piston précité pour le fonctionnement réciproque dudit moyen formant bélier.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par un moyen d'alignement (30, 42, 44) reliant l'enveloppe précitée du bélier et le tubage de puits précité pour supporter ladite enveloppe sur ledit tubage et aligner axialement ladite enveloppe audit tubage afin que la partie de la tige de pompage précitée à l'extérieur dudit tubage soit maintenue en relation sensiblement en ligne droite avec le restant de ladite tige dans ledit tubage, ladite relation en ligne droite de ladite tige,en raison dudit moyen d'alignement reliant ledit tubage et ladite enveloppeétant efficace pour réduire une usure excessive et une rupture de ladite tige pendant son mouvement réciproque dans le cas d'un décalage latéral ou angulaire dudit tubage.

un moyen (92) reliant ledit moyen forma::it bélier à l'extrémité éloignée de ladite tige pour effectuer le mouvement réciproque de ladite tige dans ledit tubage et pour supporter l ' extrémité éloignée de ladite tige à 1 'extérieur dudit tubage afin cue ladite tige soit disposée sensiblement en ligne droite dans ledit tubage pour que ladite tige soit maintenue en alignement axial avec ledit tubage.

une tige de pompage (18) réciproquement mobile dans ledit tubage et s'en étendait vers l'extérieur et latéralement mobile à l'intérieur creux dudit moyen formant bélier afin que ledit moyen formant bélier soit placé entre ledit tubage et ':ie extrémité de ladite tige qui est éloignée dudit tubage; et

un moyen (30, 42, 44) pour aligner axialement ledit moyen formant bélier concentriquement à ladite enveloppe;;

un moyen formant bélier creux (68) traversant l'inté- rieur creux de ladite enveloppe et pouvant avoir un mouve- ment réciproque par rapport à elle;

un moyen supportant ladite enveloppe sur le tubage de puits (12, 14) afin de maintenir ladite enveloppe en alignement sensiblement axial avec leot tubage

une enveloppe allongée et creuse (48)

10. Dispositif de pompage à relier à un tubage de puits caractérisé en ce qu'il comprend

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le moyen de connexion précité relie la tige précitée avec le moyen formant bélier précité à l'extrémité éloignée de ladite tige

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le moyen précité reliant la tige de pompage précitée et le moyen formant bélier précité est la seule connexion de ladite tige avec ledit dispositif, ainsi ladite tige est efficacement suspendue audit moyen de connexion pour son mouvement réciproque libre et sans contrainte.

13. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le moyen formant bélier précité comporte un moyen formant piston (70) venant de matière en engagement étanche avec l'intérieur de l'enveloppe précitée pour un mouvement coulissant le long de l'intérieur de ladite enveloppe afin d'effectuer le mouvement réciproque dudit moyen formant bélier par rapport à ladite enveloppe par l'introduction d'un fluide sous pression dans ladite enveloppe.

14. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le moyen précité reliant la tige de pompage précitée et le moyen formant bélier précité est la seule connexion de ladite tige avec ledit dispositif et en ce que ladite tige est latéralement espacée de l'intérieur dudit moyen formant bélier creux et du tubage précité pour lui permettre de se fléchir latéralement et de se plier sur toute sa longueur sanscontrainte en aucun point.

15. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le moyen de connexion précité cpmprend un moyen de détection de charge (74) pour indiquer la charge sur la tige de pompage précitée dans son mouvement vers l'exté- rieur du tubage précité.

16. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige de pompage précitée est mobile alternativement de façon réciproque grace au moyen commandé par un fluide précité sur une course vers le haut et une course vers le bas, ledit moyen comprenant un moyen (56, 112) pour contrer la course de ladite tige vers le bas contre la force de gravité agissant sur ladite tige pendant sa course vers le bas.