FR2667116A1 - Dispositif de pompage d'un fluide polyphasique. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de pompage d'un fluide polyphasique constitué d'éléments de pompage (P1, P2) comportant dans un cylindre (4) une chambre à volume variable (2), formée par une culasse (3) et un piston (5) se déplaçant selon un mouvement de va-et-vient selon l'axe longitudinal du cylindre, ladite culasse comportant en son centre une conduite d'admission (10c, 35) des fluides à pomper, obturée par un clapet (110), et se terminant en saillie dans la chambre et, à la périphérie de la saillie (10), au moins un orifice de refoulement du fluide pompé obturable par un clapet (17), ledit piston (5) comportant un logement (50) de forme complémentaire à la saillie (10) de la culasse, ladite forme du piston et de la saillie étant adaptée pour, à la fin de la course du piston le rapprochant de la saillie, produire une accélération du fluide vers l'orifice de refoulement du fluide, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux éléments de pompage (P1, P2) disposés coaxialement selon une direction verticale parallèle à la tête de puits, dont les mouvements de va-et-vient sont commandés en opposition de phase.

Description

La présente invention concerne un dispositif de pompage d'un fluide polyphasique, particulièrement adapté à une utilisation sous-marine.

I1 est connu, par exemple par la demande de brevet français N 85/11.038 déposée par 1'I.F.P. et intitulée "Dispositif de pompage polyphasique à piston et application de ce dispositif", un dispositif de pompage constitué par deux corps de pompe placés côte à côte et pouvant être utilisé soit sur une tête de puits immergé, soit sur une tête de puits disposé dans un environnement difficile d'accès, tel que la forêt vierge.

Toutefois ce genre de dispositif nécessite, par exemple pour une utilisation sous-marine, un navire de tonnage relativement élevé pour la maintenance et pour effectuer son échange.

Par ailleurs, ce dispositif de pompage diphasique était conçu sous forme d'ensembles indépendants des têtes de production en vue du pompage des fluides en provenance de plusieurs puits.

Le but de l'invention est de concevoir une pompe à pistons sous forme d'élément relevable et permettant d'équiper les têtes de puits individuels.

Par ailleurs, le dispositif de pompage doit être de conception et de fabrication simples tout en garantissant un fonctionnement fiable et sans atteinte à l'environnement et pouvoir, le cas échéant, être placé dans un tube.

Ces buts sont atteints par le fait que le dispositif de pompage d'un fluide polyphasique constitué d'éléments de pompage comportant dans un cylindre une chambre à volume variable, formée par une culasse et un piston se déplaçant selon un mouvement de va-et-vient selon l'axe longitudinal du cylindre, ladite culasse comportant en son centre une conduite d'admission des fluides à pomper, obturée par un clapet, et se terminant en saillie dans la chambre et, à la périphérie de la saillie, au moins un orifice de refoulement du fluide pompé obturable par ledit clapet, ledit piston comportant un logement de forme complémentaire à la saillie de la culasse, lesdites formes du piston et de la saillie étant adaptées pour, à la fin de la course du piston le rapprochant de la saillie, produire une accélération du fluide vers l'orifice de refoulement du fluide, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux éléments de pompage disposés coaxialement selon une direction verticale parallèle à la tête de puits, dont les mouvements de va-etvient sont commandés en opposition de phase.

Selon une autre particularité, les connexions sur une embase reliée à la tête de puits nécessitent un connecteur à deux passages indépendants.

Un autre but de l'invention est de permettre une diminution d'usure des tiges des vérins moteurs des éléments de pompe en réduisant le plus possible l'écart de pression au niveau de la pompe.

Ce but est atteint par le fait que chaque élément de pompage comporte à l'extrémité du cylindre opposée à la culasse d'admission/refoulement une culasse d'obturation pourvue de perçages pour permettre, derrière le piston, la traversée transversale du fluide à pomper, avant de l'envoyer vers la culasse d'admission par une canalisation, de façon à équilibrer en partie les pressions de part et d'autre du piston.

Un autre but de l'invention est de limiter les fuites vers le milieu extérieur et donc de protéger ;'environnement.

Ce but est atteint grâce au recyclage des fuites éventuelles entre le piston et les parois du cylindre, fuites qui sont mélangées aux effluents en cours de transfert dans le circuit d'aspiration de la pompe.

De la même manière, dans le vérin hydraulique moteur, la pression nécessaire pour déplacer le piston dans le sens vertical descendant est choisie légèrement supérieure à la pression d'aspiration de la pompe de façon à, d'une part diminuer l'usure (usure liée à l'écart de pression de part et d'autre du joint) du joint d'étanchéité situé entre la chambre annulaire et la tige du piston hydraulique et, d'autre part que les fuites hydrauliques éventuelles soient, elles aussi, intégrées aux effluents du circuit d'aspiration. On obtient ainsi un équipement performant ne polluant pas son environnement, celà même en cas d'usure de certains de ses composants. Ainsi, l'équipement selon l'invention est capable de remplir sa fonction bien qu'étant dans un état dégradé.Toutes ces qualités permettent d'utiliser, comme fluide hydraulique moteur, des fluides hydrauliques classiques à base d'huile minérale ou encore des fluides hydrauliques à base d'eau, voire de l'eau de mer filtrée. Dans ce dernier cas, pour des pompes polyphasiques sous-marines, l'eau serait évacuée dans le milieu ambiant en fin de cycle moteur. I1 est aussi possible d'utiliser de l'huile issue de gisement. Dans ces conditions, l'effluent provenant du gisement peut être traité par exemple en réalisant une opération de séparation sur la station mère, afin d'isoler l'huile contenue dans cet effluent. Dans ce cas, en fin de cycle moteur, l'huile est renvoyée, soit à l'aspiration, soit au refoulement de la pompe.

Un autre but de l'invention est de permettre une constitution modulaire du dispositif de pompage associée à une réalisation tenant dans un tube.

Ce but est atteint par le fait que la sortie de la culasse d'obturation de l'élément de pompage situé à une extrémité de l'élément de pompage est reliée à l'entrée d'admission du fluide située à l'autre extrémité de l'élément de pompage.

Selon une autre particularité de l'invention, l'entrée d'admission de l'élément de pompage inférieur est reliée à l'entrée de la culasse d'obturation de l'élément de pompage supérieur.

Selon une autre particularité de l'invention, les orifices de refoulement débouchent dans des canalisations circulant latéralement le long de l'ensemble des éléments de pompage.

Selon une autre particularité de l'invention, l'élément de pompage supérieur est séparé de l'élément inférieur et l'élément de pompage inférieur est séparé d'un connecteur, respectivement par les manchons cylindriques contenant chacun un vérin hydraulique d'actionnement du piston de l'élément de pompage respectif, vérin actionné en fonction des signaux émis par un capteur électromagnétique.

Selon une autre variante de réalisation, les clapets obturants les orifices de refoulement et/ou d'aspiration sont remplacés par une membrane souple. De cette façon le dispositif d'obturation de refoulement et/ou d'aspiration présente une meilleure étanchéité dans le cas de fluides comportant des particules solides.

Un autre but de l'invention est de proposer une réalisation de la culasse et du dispositif d'obturation du refoulement qui soit plus économique.

Ce but est atteint par le fait que l'orifice de refoulement est obturé par une membrane annulaire montée dans un épaulement à la périphérie de la saillie et retenu par une collerette rendue solidaire de la saillie.

Selon une autre variante, l'orifice de refoulement est obturé par un clapet annulaire logé dans un évidement annulaire concentrique de la conduite d'admission, ledit clapet annulaire ayant une forme de bague constituant masselotte et pourvu sur sa face opposée au siège annulaire d'étanchéité d'un évidement permettant la mise en place d'un ressort.

Un autre but de l'invention est de proposer une deuxième variante de réalisation.

Ce but est atteint par le fait que dans le dispositif de pompage le carter est constitué d'une chemise cylindrique destinée à recevoir deux éléments de pompage en ligne, ledit carter étant monté dans un tronçon de tube de façon que les chemins de circulation des fluides à pomper soient formés entre le tube et le carter.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après d'un exemple non limitatif de réalisation de l'invention, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 représente une vue d'ensemble et une coupe partielle du dispositif de pompage selon l'invention ;
- la figure 2A représente une vue en coupe de la partie supérieure du dispositif de pompage ;
- la figure 2B représente une vue en coupe de la partie inférieure du dispositif de pompage ;
- les figures 3 et 3A représentent des variantes de réalisation de l'étanchéité de l'orifice de refoulement et/ou d'aspiration du dispositif de pompage ;
- les figures 4A, 4B, représentent respectivement les parties haute et basse d'un deuxième mode de réalisation du dispositif de pompage;;
- la figure 5 représente de façon schématique une connexion du dispositif de pompage sur une embase décalée par rapport à la tête de puits.

La figure 1 représente un dispositif de pompage constitué par deux éléments de pompes (P1, P2), l'un (P1) situé au-dessus de l'autre (P2) et disposés de façon que les axes principaux ou longitudinaux de ces éléments de pompe soient alignés. Au sommet de cet ensemble de pompage est disposé un chapeau (26) de piégeage des fuites et un moyeu (hub) de manutention et de verrouillage (23).

Disposé coaxialement à cet ensemble de pompage (P1,
P2) est monté parallèlement à celui-ci un ensemble électrohydraulique permettant de fournir les fluides de commande des vérins des éléments de pompage et de traiter les signaux provenant des capteurs des éléments de pompage. Cet élément électro-hydraulique (20) est relié par des connexions électriques et hydrauliques à un multiconnecteur électrohydraulique auto-obturant (22) qui permet, par exemple, d'acheminer les énergies nécessaires soit d'un ensemble situé à proximité, soit en provenance de la station mère.

En bas de l'empilage des éléments de pompages (P1,
P2) se trouve, relié aux canalisations d'amenée et d'évacuation des fluides, un connecteur (24) du type courant pétrolier tel celui commercialisé par la société américaine "Cameron". Ce connecteur permet de réaliser une liaison étanche avec la tête de puits.

A proximité de ce connecteur (24) sont disposées une ou plusieurs colonnes guides (21) qui permettent de venir centrer l'ensemble en vue d'assurer la connexion.

Le premier élément de pompage (P1, Fig 2A) est constitué d'un cylindre (4) obturé à une première extrémité par une culasse (3) de façon à former, avec un piston (5), une chambre (2) de volume variable en fonction des mouvements du piston. Le piston (5) est commandé, par l'intermédiaire d'une tige (7), par un vérin (6) qui est actionné par les fluides fournis par l'élément électrohydraulique (20, Fig 1). Une connexion électrique (61) permet à un capteur placé à l'intérieur du vérin (6) de détecter les positions du vérin. De cette façon l'électronique de l'élément (20) va commander l'alimentation de chacun des deux vérins des éléments de pompage (P1, P2) de façon à ce que les éléments de pompage soient alimentés en opposition de phase et fonctionnent de cette façon.

La culasse (3) comporte en son centre une saillie (10), de préférence de forme tronconique et pourvue à sa base la plus étroite (lOb) d'une ouverture (11) qui peut être obturée par un clapet d' aspiration ou soupape (110) montée dans l'évidement interne et cylindrique formé dans la pièce tronconique (10). Cette soupape (110) est maintenue dans une position de fermeture par un ensemble ressort de rappel (14) et entretoise (140) de liaison aux parois internes d'un manchon cylindrique (10c) et de guidage de la soupape (110). La pièce tronconique (10) est rendue solidaire de la culasse (3) par un manchon cylindrique (1 Oc) qui prolonge la partie tronconique.La culasse (3) comporte, à la périphérie de ce manchon cylindrique, un évidement qui forme un logement annulaire (30) dans lequel un clapet annulaire d'obturation (17) ou clapet de refoulement peut se déplacer de façon à venir obturer l'ouverture située entre la base (lova) la plus large du tronc de cône et les bords inférieurs de la culasse (3). Ce clapet (17) peut être sollicité en permanence en position d'obturation de l'ouverture par un ressort (18) si sa masse est jugée insuffisante pour assurer , par gravité, l'étanchéité requise.

La chambre annulaire de logement du clapet (17) débouche par un canal (31) en forme de coude dans une canalisation (13) qui relie l'orifice de refoulement des fluides de la pompe supérieure (P1) à l'orifice de refoulement des fluides de la pompe inférieure (P2).

L'extrémité du manchon cylindrique (10c) prolongeant la pièce tronconique (10) est rendu également solidaire d'un couvercle (12) d'obturation situé au-dessus de la culasse (3) par un écrou de maintien (123). Un bouchon (124) obture le manchon cylindrique (l0c) de la pièce tronconique (10) après avoir effectué le montage de la soupape (110), de l'entretoise (140) et du ressort (14).

Ce couvercle d'obturation (12) monté dans un perçage (122) communique par un canal radial (120) et un perçage (312), parallèle à l'axe de symétrie de l'élément de pompage (P1) et qui est pratiqué dans la culasse (3), avec un tube (83) reliant ainsi l'entrée de l'alimentation de la chambre (2) à un espace, (ou chambre de contre-pression) situé entre le piston (5) et le vérin.

Le cylindre (4) est solidaire à son autre extrémité d'une bague (8) fermant l'extrémité du carter ainsi formé par le cylindre (4), la culasse (3), le bouchon (12) et la pièce (8). Cette culasse d'obturation (8) comporte un canal (80) la traversant de part en part, sur pratiquement sa totalité, et selon un axe perpendiculaire à l'axe de symétrie de la pompe, c'est-à-dire perpendiculaire à la direction de déplacement du piston (5). Ce canal (80) débouche par une ouverture (84) dans le cylindre (4).Un canal (81) orienté vers le haut et perpendiculaire au canal (80) permet de recevoir l'extrémité du tube (83) provenant de la culasse tandis qu'un canal (82) perpendiculaire et orienté vers le bas, selon une direction parallèle à l'axe de symétrie de ia pompe, permet d' accueillir l'extrémité d'un tube (815) reliant ainsi la partie arrière du piston (5) à l'arrivée des fluides sur l'élément de pompe inférieur. Cet élément (815) est relié par son autre extrémité à un bouchon intermédiaire (15, Fig 2B) disposé au-dessus de l'élément de culasse (3) de l'élément de pompe inférieur (P2).

La culasse d'obturation (8) est pourvue d'un perçage coaxial à l'axe de symétrie de l'ensemble et permettant le passage de la tige (7) du vérin (6), ce passage étant rendu étanche par les moyens appropriés. Le vérin (6) est disposé dans un élément tubulaire (60) constituant un élément de support entre l'élément supérieur de pompage (P1) et l'élément inférieur de pompage (P2). Cet élément (60) prend appui à la partie supérieure sur la bague (8) et à la partie inférieure sur le bouchon d'obturation (15). Le tube (60) est pourvu selon une direction perpendiculaire à son axe de symétrie des orifices de passage des canalisations des fluides de commande du vérin et de la liaison électrique (61) pour les signaux du capteur.

L'élément de pompage inférieur décrit de façon détaillée sur la fig. 2B est constitué de façon identique par une culasse (3, Fig. 2B), un cylindre (4), un piston (5), une saillie (10), un vérin (6) et un élément d'obturation du carter (8). L'élément d'obturation (15) est formé comme l'élément d'obturation (12, Fig. 2A) et comporte également un perçage (152), un écrou de maintien (153), un bouchon (154) et un canal radial (150).

Cet élément d'obturation (15) comporte en plus un perçage (151) d'axe de symétrie parallèle à l'axe de symétrie du piston. Ce perçage (151) débouchant vers le haut et vers le bas de l'élément d'obturation; Ce perçage (151) permet de recevoir vers le haut le tuyau (815) le reliant avec l'élément de pompe supérieur (P1) et vers le bas de déboucher dans la canalisation (32) de la culasse et par celle-ci vers le tube (830) de liaison de la culasse avec le carter (8) de l'élément de pompage inférieur (P2).

L'extrémité transversale opposée du carter (8) est pourvue également d'un perçage débouchant sur une face orientée vers le bas, de façon à recevoir un tube (89) reliant ainsi le carter (8) de l'élément de pompage inférieur (P2) à une canalisation (90) d'arrivée des fluides de pompage. La canalisation (90) est formée dans une pièce de connexion (9) avec la tête de puits à l'extrémité de laquelle est monté un connecteur (24, Fig. 1) de type pétrolier classique tel celui commercialisé par la société américaine "Cameron". Le tube d'évacuation du fluide refoulé (13) est relié à un perçage (93) débouchant de la même façon que le perçage (90) selon une direction parallèle à l'axe de symétrie de l'élément de pompage. Ce perçage (93) est relié à la canalisation d'évacuation des fluides pompés.Les étanchéités des différents éléments de l'ensemble sont réalisées de façon classique et les liaisons mécaniques sont, par exemple, réalisées par des assemblages à vis.

De cette façon on a réalisé, avec des éléments simples de forme tubulaire et permettant une fabrication aisée, un ensemble de pompage constitué de deux éléments de pompe alignés l'un au-dessus de l'autre et fonctionnant verticalement. Le piston (5) de l'un des éléments se trouve au sommet de sa course en position d'obturation de l'orifice (11), alors que dans le même temps le piston de l'autre élément se trouve en bas de sa course dans une position où la soupape d'obturation d'arrivée des fluides est ouverte.

De façon connue, le piston présente une forme (50) complémentaire à la forme de la saillie (10) de façon que lorsqu'il arrive en fin de course, les deux surfaces étant inclinées, le fluide piégé entre les deux surfaces se trouve propulsé avec une vitesse plus importante vers l'orifice de refoulement qui, en position de repos du piston, se trouve obturé par le clapet de refoulement (17).

Les fluides à pomper se trouvant en contact avec la face arrière du piston, face arrière reliée par la tige (7) au vérin et avec la face avant du piston qui elle se trouve en fin de course en contact avec la saillie (10), vont de ce fait réduire la différence de pression entre les deux faces.

Au début de la course la pression est identique, en fin de course la surpression dans les conduites de refoulement est limitée par la pression hydraulique motrice fournie au vérin. Enfin, cette diminution des écarts de pression permet également de réduire les problèmes d'étanchéité et les problèmes d'usure entre le piston et le cylindre (4). De plus, comme les fluides circulent avec des vitesses lentes, les risques de création d'émulsion stable sont très fortement diminués. Ce dispositif de pompage présente en outre la possibilité de s'affranchir de tous les types d'écoulement des fluides, y compris le régime à bouchons de liquides et à poches de gaz grâce à son principe de déplacement hydraulique des pistons indépendant de la charge résistante (asservissement de position).

La figure 3 représente un autre mode de réalisation particulier du clapet d'obturation de l'orifice de refoulement pour les éléments de pompage. Dans cette réalisation les orifices de refoulement pratiqués à la périphérie de la base (lova) de l'élément en saillie (10) sont obturés par une membrane (170) réalisée en matériau élastique, étanche et résistant chimiquement aux fluides.

Cette membrane est rendue solidaire du manchon cylindrique (100) qui prolonge l'évidement cylindrique pratiqué à l'intérieur de la pièce conique (10). Cette pièce cylindrique (100) est rendue elle-même solidaire par vissage de la pièce tronconique (10). La membrane (170) est maintenue par un épaulement (101) de cette pièce cylindrique (100) et une collerette bombée (171) est elle-même maintenue au contact de cette membrane (170) par un deuxième épaulement (102) formé sur la périphérie externe de cette pièce cylindrique (100).Ce deuxième épaulement (102) vient, lors du vissage du manchon cylindrique (100) dans l'évidement de la pièce conique (10) plaquer, par l'intermédiaire de la collerette (171) et de l'épaulement (101) la membrane contre la pièce (10). Cette collerette (171) permet ainsi d'éviter les trop grandes déformations de la membrane et d'assurer ainsi un retour de la membrane dans sa position de repos. La réalisation de la collerette (171) et de l'épaulement (101) se fera de préférence en une seule pièce.

La figure 3A illustre une variante de réalisation du clapet d'aspiration (110, Fig. 3). Selon cette variante l'orifice d'aspiration (211) mettant en communication le puits central (35) correspondant à un conduit d'amenée du fluide à traiter avec la chambre de compression (2) est obturé par une membrane souple (212). Cette membrane coopère avec l'orifice (211) pour former un clapet permettant le passage du fluide du puits central (35) vers la chambre de compression (2) et interdisant le passage du fluide dans le sens contraire.

Cette membrane pourra être montée et/ou avoir une élasticité suffisante pour qu'en l'absence d'effort de pression de part et d'autre de cette membrane elle soit en position d'obturation de l'orifice (211).

Sur la figure 3A les positions extrêmes de la membrane (212) sont limitées par les surfaces d'appui (213) et (214).

Le dessin de ces surfaces est tel qu'il évite une concentration locale de contraintes dans la membrane (212).

L'orifice (211) est porté par une pièce circulaire (215) fixée à l'extremité de la partie en saillie (10).

Cette pièce comporte une surface d'appui conique (224) qui coopère avec un siège conique (223) solidaire de la partie en saillie (10). La membrane (212) a une forme circulaire.

Cette membrane ainsi que la pièce circulaire (215) sont maintenues en place par une tige (216) portant à une de ses extrémités une partie évasée (217) , cette dernière portant elle-même la surface d'appui (214). L'autre extrêmité de la tige (216) comporte un filetage coopérant avec un écrou (218) et un contre écrou (219). La tige (216) est guidée par un alésage (221) pratiqué dans une pièce cylindrique (220) solidaire de la partie en saillie (10) par l'intermédiaire de bras (222). La partie évasée et filetée de ladite tige sont situées après assemblage de part et d'autre de la pièce cylindrique (220).

Après assemblage de ces différentes pièces, la tige (216) traverse successivement, en partant de la partie évasée et en allant vers la partie filetée, la membrane (212), la pièce circulaire (215) et la pièce cylindrique (220).

Après serrage, l'écrou (218) prend appui sur la face supérieure de la pièce (220),La partie évasée de la tige (216) maintient la membrane (212) sur la pièce circulaire (215) ainsi que cette dernière sur le siège (223) de la partie en saillie (10).

De cette façon on a réalisé un dispositif d'obturation de refoulement et/ou d'aspiration qui présente une étanchéité meilleure du fait des caractéristiques physiques des membranes souples lorque le fluide comporte des particules solides. Lors du refoulement ou de l'aspiration d'un fluide comportant des particules solides, certaines de ces particules peuvent rester présentes entre le siège et le clapet.

L'élasticité des membranes souples, permet d'éviter la formation d'un espace entre le clapet et le siège, nuisible à l'étanchéité du dispositif, ce problème est rencontré fréquemment losque le clapet est rigide.

Bien entendu on ne sortira pas du cadre de la présente invention en utilisant un autre mode de réalisation d'un clapet à membrane souple.

Les autres éléments du dispositif de pompage sont identiques aux figures 1 et 2 et par conséquent ne seront pas décrits.

Les figures 4A, 4B, représentent un deuxième mode de réalisation du dispositif de pompage selon l'invention. Ce mode de réalisation peut, comme le précédent, être facilement utilisé dans un espace tubulaire et, de ce fait, est facilement relevable. Sur cette figure, on a représenté avec de nouvelles références les éléments ayant subi quelques modifications, les autres éléments conservant les mêmes références.

L'ensemble piston est monté dans un cylindre (4) dont la partie inférieure est pourvue de lumières (40) et se trouve directement reliée au tube (60) dans lequel le vérin (6) est placé. Ce tube (60) est pourvu d'orifices latéraux (63) assurant une communication entre l'intérieur du tube et l'espace annulaire délimité entre ce tube (60) et un tube externe (25) dans lequel l'ensemble des deux pompes superposées est monté. L'espace annulaire situé entre le tube (60) et le vérin (6) communique avec un puits central (35, Fig. 4B) pratiqué dans l'élément de culasse (3) de l'élément de pompage inférieur (P2).Ce puits central (35) débouche par un orifice latéral (350) sur l'espace annulaire délimité entre la périphérie du tube (4) de l'élément de pompage inférieur (P2) et la périphérie interne du tube (25)
L'élément de culasse (3) de l'élément de pompage supérieur (P1, Fig. 4A) a son puits central (35) obturé par le moyeu (hub) de manutention (23). Chaque élément de culasse (3) comporte un perçage (31) de direction parallèle à l'axe de symétrie de l'ensemble et débouchant dans la chambre interne (2) par un clapet d'obturation (17). Ce perçage (31) débouche latéralement sur un espace annulaire (250) formé par un évidement du tube (25), lequel espace annulaire (250) communique par un prolongement (130, Fig.

4A) traversant le tube extérieur (25) avec le tube (13, Fig.

4B) d'évacuation des fluides refoulés.

De chaque côté de cet espace annulaire (250) sont prévues, dans des logements de la culasse (3), des bagues d'étanchéité (33, 34). De même une canalisation d'alimentation (410, Fig. 4A) du vérin de l'élément de pompage supérieur (P1) traverse le tube extérieur (25) et débouche dans un espace annulaire formé par un évidement (251, Fig. 4A) pratiqué dans le tube (25). Cet évidement est délimité de part et d'autre par une gorge (36) pratiquée à la périphérie externe de l'élément de culasse reliant l'élément inférieur (P2, Fig. 4B) à l'élément supérieur (P1,
Fig. 4A) et cette gorge est reliée par une canalisation (62) à l'élément de vérin (6) pour assurer son alimentation. Deux bagues d'étanchéité (37, 38) entourent cet espace annulaire délimité par l'évidement (251) et la gorge (36).

Enfin l'élément de pompage inférieur se termine par une pièce de liaison (41, Fig. 4B) assurant la transmission des fluides hydrauliques de commande des vérins par la canalisation (410) et l'arrivée ou l'évacuation de ce fluide de commande par les canalisations (420), respectivement (430). Cette communication est assurée avec l'élément électro-hydraulique (20) qui effectue la commande des vérins en fonction des signaux émis par les capteurs. Cet élément (41) comporte les évidements nécessaires et les perçages permettant de mettre en communication, selon le schéma souhaité, les différents éléments.

On comprend que l'on a ainsi réalisé, avec peu de modifications, un dispositif de pompage constitué de deux éléments commandés en opposition de phases et montables dans un tube.

De même, la connexion d'une pompe selon l'invention peut se faire directement sur la tête de production ou, comme représenté à la figure 5, sur une embase (590) décalée par rapport à la tête de production (501). Cette embase (590) est connectée aux canalisations d'arrivée (90) du fluide et de sortie (93) du fluide par une canalisation (506) sur laquelle est montée une vanne d'isolement (502) à l'arrivée du fluide en provenance de la tête de production (501) tandis qu'une conduite d'évacuation (503) est reliée à l'orifice d'évacuation (93) à travers une vanne d'isolement (504). Une conduite de dérivation (507) comportant une vanne (500) de dérivation relie la tête de production (501) à la conduite d'évacuation ou de refoulement (503).En ouvrant la vanne (500) et en fermant les vannes (502, 504), la pompe est isolée et peut être retirée pour des opérations de maintenance en cas de problèmes. La tête de production (501) peut être connectée par une vanne latérale (505) à la canalisation (506). Les vannes d'isolement de by-pass et latérale peuvent être télé-opérées de façon à permettre une déconnexion de la pompe de l'embase (590) pour la retirer en vue d'une opération de maintenance. Cette façon de procéder nécessite une pression suffisante au niveau de la tête de production (501) pour que l'évacuation se fasse par la canalisation (507, 503) sans moyens d'assistance. Si la pression est insuffisante pour une évacuation naturelle, le puits peut aussi être arrêté en fermant la vanne latérale (505) et les vannes de sécurités propres de la tête de production et de la tête de puits. Dans ce cas les deux vannes d'isolement (502, 504) et la vanne de dérivation (500) ne sont pas nécessaires.

Toute autre modification à la portée de l'homme de métier fait également partie de l'esprit de l'invention.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1.- Dispositif de pompage d'un fluide polyphasique constitué d'éléments de pompage (P1, P2) comportant dans un cylindre (4) une chambre à volume variable (2), formée par une culasse (3) et un piston (5) se déplaçant selon un mouvement de va-et-vient selon l'axe longitudinal du cylindre, ladite culasse comportant en son centre une conduite d'admission (l0c,35) des fluides à pomper, obturée par un clapet d'aspiration (110), et se terminant en saillie dans la chambre et, à la périphérie de la saillie (10), au moins un orifice de refoulement du fluide pompé obturable par un clapet de refoulement (17), ledit piston (5) comportant un logement (50) de forme complémentaire à la saillie (10) de la culasse, lesdites formes du piston et de la saillie étant adaptées pour, à la fin de la course du piston le rapprochant de la saillie, produire une accélération du fluide vers l'orifice de refoulement du fluide, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux éléments de pompage (P1, P2) disposés coaxialement selon une direction verticale parallèle à la tête de puits, dont les mouvements de va-et-vient sont commandés en opposition de phase.

2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les connexions sur une embase reliée à la tête de puits nécessitent un connecteur à passages indépendants.

3.- Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de pompage supérieur (P1) est séparé de l'élément inférieur (P2) et l'élément de pompage inférieur (P2) est séparé d'un élément connecteur (41), par des manchons (60) cylindriques respectifs contenant chacun un vérin hydraulique (6) d'actionnement du piston de l'élément de pompage respectif, ledit vérin étant actionné en fonction des signaux émis par un capteur électromagnétique.

4.- Dispositif selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque élément de pompage comporte à l'une de ses extrémités une culasse (3) qui comprend un orifice d'admission (312) et un orifice de refoulement (31), et à son extrémité opposée une culasse d'obturation (8) pourvue de perçages (80, 81, 82) pour permettre le passage transversal du fluide à pomper derrière le piston (5), de façon à équilibrer en partie les pressions de part et d'autre du piston.

5.- Dispositif selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que la sortie de la culasse d'obturation (8) de l'élément de pompage située à une extrémité de l'élément de pompage (P1) est reliée à l'entrée d'admission (312) du fluide située à l'autre extrémité de l'élément de pompage.

6.- Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'un prolongement de perçage (151) de l'entrée d'admission (32) de l'élément de pompage inférieur (P2) est reliée à l'entrée (82) de la culasse d'obturation (8) de l'élément de pompage supérieur (P1).

7.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les orifices de refoulement (31) débouchent dans des canalisations (13) circulant latéralement le long de l'ensemble des éléments de pompage (P1, P2).

8.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'ensemble de pompage est constitué sous forme d'une chemise cylindrique destinée à recevoir deux éléments de pompage (P1, P2) en ligne, ledit ensemble étant monté dans un tronçon de tube (25) de façon que les chemins de circulation des fluides à pomper soient formés entre le tube et la chemise.

9.- Dispositif selon la revendication 1 caratérisé en ce que au moins l'un desdits clapets comprend une membrane souple.

10.- Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'orifice de refoulement est obturé par une membrane annulaire montée dans un épaulement à la périphérie de la saillie et retenu par une collerette rendue solidaire de la saillie.

11.- Dispositif selon une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que itorifice de refoulement est obturé par un clapet annulaire logé dans un évidement annulaire concentrique de la conduite d'admission, ledit clapet annulaire ayant une forme de bague constituant masselotte et pourvu sur sa face opposée au siège annulaire d'étanchéité d'un évidement permettant la mise en place d'un ressort.