FR3019596A1 - Dispositif de pompage - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de pompage de fluides destiné à être placé à l'intérieur d'un tubage (T) s'étendant dans un puits de forage afin de pomper un fluide se trouvant dans une zone inférieure (F) du tubage (T) et le refouler dans une zone supérieure (G) du tubage (T), le dispositif de pompage comportant un assemblage d'éléments cylindriques mis bout-à-bout, cet assemblage comportant : - un joint d'étanchéité (60) apte à coopérer avec le tubage (T) afin d'assurer une séparation étanche entre la zone inférieure (F) et la zone supérieure (G) ; - une pompe hydraulique ; - un moteur électrique (2) d'entraînement de la pompe hydraulique, lubrifié par un liquide hydraulique ; et - un compensateur (1) apte à équilibrer la pression du fluide dans la zone inférieure (F) du tubage (T) et la pression du liquide hydraulique lubrifiant le moteur électrique.

Description

Domaine technique La présente invention concerne un outil de pompage capable de pomper des fluides au fond de puits de forage profond, ces puits pouvant avoir une profondeur de 5 l'ordre de 3.000 m et plus el: le fluide à pomper pouvant être de l'eau chargée de contaminants et polluants. Arrière-plan technologique Il est connu de descendre dans un puits, tubé par au moins un tube, un groupe électro-hydraulique de pompage, le moteur électrique de ce groupe étant 10 alimenté au moyen d'un câble électrique fournissant l'énergie depuis la surface. 11 est également connu d'employer ce qu'on appelle une pompe transfert pour pomper, à haute pression, des fluides agressifs, de l'essence, ou des fluides pollués. Résumé 15 Une idée à la base de l'invention est de fournir un dispositif de pompage qui présente un faible encombrement afin de pouvoir être placé à l'intérieur d'un tubage présentant un faible diamètre, de l'ordre de 50 mm ou moins, qui soit fiable et permette de refouler le fluide du puits de -3.000 ni et plus jusqu'à la surface, ce fluide étant susceptible d'être contaminé, pollué et de faible viscosité. 20 Pour ce faire, selon un mode de réalisation, l'invention propose un dispositif de pompage de fluides destiné à être placé à l'intérieur d'un tubage s'étendant dans un puits de fbrage afin de pomper un fluide se trouvant dans une zone inférieure du tubage et le refouler dans une zone supérieure du tubage, le dispositif de pompage comportant un assemblage d'éléments cylindriques mis bout-à-bout, les éléments 25 cylindriques de cet assemblage comportant : un joint d'étanchéité apte à coopérer avec le tubage afin d'assurer une séparation étanche entre la zone inférieure et la zone supérieure ; - une pompe hydraulique ; - un moteur électrique d'entraînement de la pompe hydraulique, lubrifié par un liquide hydraulique ; et - un compensateur apte à équilibrer la pression du liquide hydraulique lubrifiant le moteur électrique avec la pression du fluide dans la zone inférieure du tubage, c'est à 5 dire la pression dans la zone inférieure du puits. Ainsi, le moteur électrique d'entraînement de la pompe hydraulique est placé sous une pression égale ou légèrement supérieure à celle du liquide à pomper de telle sorte que le dispositif de pompage peut être disposé jusqu'à des profondeurs de l'ordre de -3.000 m sans nuire au fonctionnement du moteur électrique. 10 Selon un mode de réalisation, la pompe hydraulique comporte deux plateaux inclinés symétriques coopérant chacun avec un ensemble de pistons aptes à être déplacés axialement lors du mouvement de rotation des plateaux inclinés. Selon un premier mode de réalisation, l'invention propose un dispositif de pompage de fluides destiné à être placé à l'intérieur d'un tubage s'étendant à 15 l'intérieur d'un puits de forage afin de pomper un fluide se trouvant dans une zone inférieure du tubage et le refouler dans une zone supérieure du tubage, le dispositif de pompage comportant un assemblage d'éléments cylindriques mis bout-à-bout, l'assemblage d'éléments cylindriques comportant : - un organe d'ancrage du dispositif de pompage à l'intérieur du tubage ; 20 - un joint d'étanchéité apte à coopérer avec le tubage afin d'assurer une séparation étanche entre la zone inférieure et la zone supérieure ; - une pompe transfert comportant des éléments de pompage mobiles coopérant chacun avec une canalisation d'aspiration communiquant avec la zone inférieure et avec une canalisation de refoulement communiquant avec la zone supérieure afin 25 d'aspirer le fluide provenant de la canalisation d'aspiration et le refouler vers la canalisation de refoulement ; - une pompe hydraulique à came à double pente comportant un circuit interne de fluide hydraulique, une came à double pente, mobile en rotation, et deux ensembles de pistons aptes à être déplacés axialement lors du mouvement de rotation de la came 30 à double pente, les deux ensembles de pistons axiaux s'étendant axialement de part et d'autre de la came à double pente ; la pompe hydraulique étant associée à la pompe transfert de telle sorte qu'un déplacement des pistons axiaux de la pompe hydraulique entraîne une mise en pression de fluide hydraulique qui anime les éléments de pompage de la pompe transfert ; - un moteur électrique d 'entrainement de la pompe hydraulique apte à entraîner en 5 rotation la came à double pente ; et - un compensateur apte à équilibrer la pression du fluide dans la zone inférieure du tubage et la pression dans le circuit hydraulique interne de la pompe hydraulique. Un tel dispositif de pompage est particulièrement adapté à l'application envisagée. En particulier, l'utilisation d'une pompe transfert mise en haute pression 10 par une pompe hydraulique est particulièrement adaptée pour refouler un fluide susceptible d'être chargé de contaminants et de polluants. De plus, une telle pompe hydraulique à carne à double pente permet de refouler en haute pression tout en présentant un encombrement restreint et une durée de vie importante, compte-tenu de l'équilibrage des forces axiales s'exerçant sur la came à double pente. 15 Selon des modes de réalisation, un tel dispositif de pompage peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la came à double pente comporte deux faces inclinées identiques et symétriques contre lesquelles viennent respectivement prendre appui l'un et l'autre des deux ensembles de pistons disposés symétriquement de part et d'autre de ladite came à 20 double pente. - les pistons sont des pistons creux qui sont chacun aptes à coulisser dans un cylindre, les pistons creux étant aptes à aspirer du fluide hydraulique pendant une phase d'aspiration et à refouler du fluide hydraulique pendant une phase de refoulement, chaque face inclinée de la came à double pente présentant une lunule 25 d'aspiration disposée de manière à coopérer avec les pistons d'un des ensembles de piston pendant leur phase d'aspiration. Un tel agencement permet de garantir qu'à chaque tour de came, les éléments de pompage de la pompe transfert soient reconduits jusqu'à leur position initiale pendant la phase d'aspiration du (des) piston(s) qui les anime. - les éléments de pompage de la pompe transfert sont des appuis qui sont chacun contre tenus par un ressort et comprennent chacun une tête prenant appui sous l'effet du ressort contre une membrane souple, chacun des appuis étant associé à un cylindre dans lequel coulisse un piston de la pompe hydraulique de sorte à être déplacé à l'encontre du ressort lorsque ledit appui est soumis via la membrane souple à une pression de liquide hydraulique refoulé dans ledit cylindre par le piston pendant sa phase de refoulement. - la came à double pente comporte une pluralité de perçages ménagés dans la masse de la came à double pente, les perçages étant disposés de manière à coopérer avec deux pistons creux, disposés axialement de part et d'autre de la came à double pente, pendant une phase de refoulement, de sorte à relier les cylindres dans lesquels coulissent les deux pistons creux au travers de la came à double pente. En d'autres termes, une fois l'aspiration terminée, le fluide hydraulique est refoulé vers l'étage transfert réalisé par une ou des membranes souples et leurs appuis, à travers les perçages réalisés dans la came à double pente de la pompe hydraulique. Un tel agencement permet de réaliser une pompe hydraulique plus simple et moins encombrante. - les pistons coopèrent chacun avec une des deux faces inclinées de la came à double pente par l'intermédiaire d'un plot creux, le diamètre de chaque plot étant supérieur à 20 la distance séparant deux perçages adjacents. Ainsi, le diamètre des plots est dimensionné pour ne jamais laisser échapper le fluide hydraulique refoulé. - la pompe hydraulique comporte un carter comportant des canalisations agencées pour mettre en communication les cylindres avec lesquels coopèrent les pistons de l'un des ensembles de pistons avec les cylindres avec lesquels coopèrent les pistons 25 de l'autre des ensembles de pistons. - la pompe hydraulique comporte un carter et la pompe transfert comporte une étage de pompage supérieur et un étage de pompage inférieur s'étendant respectivement de part et d'autre du carter de la pompe hydraulique, chacun des étages de pompage supérieur et inférieur comprenant des éléments de pompage respectivement associés 30 à l'un et à l'autre des ensembles de pistons, les canalisations de refoulement des deux unités de pompage aboutissant à une canalisation commune et les canalisations de refoulement de l'unité de pompage inférieure communiquant avec la canalisation commune via une canalisation ménagée le long du carter de la pompe hydraulique. - le compensateur comporte : - un tube présentant un espace interne communiquant avec le circuit hydraulique interne de la pompe hydraulique et équipé d'un fond traversé par un perçage communiquant avec la zone inférieure (F) ; et - un séparateur souple ou un piston libre contre tenu par un ressort, recevant, d'une part, la pression régnant dans le perçage et, d'autre part, la pression régnant dans le circuit hydraulique interne de la pompe hydraulique. - le moteur électrique comporte un carter comprenant, d'une part, un culot traversé par un alésage communiquant avec l'espace interne du tube et, d'autre part, un chapeau traversé par un alésage communiquant avec le circuit hydraulique interne de la pompe hydraulique. - le moteur électrique comporte un stator et un rotor porté par un arbre moteur, le culot étant muni d'un roulement portant l'une des extrémités de l'arbre moteur et le chapeau étant muni d'un roulement portant l'autre extrémité de l'arbre moteur, l'arbre moteur étant relié à un arbre de la pompe hydraulique portant la came à double pente. - le joint d'étanchéité est un joint compressible et l'organe d'ancrage comporte des crans aptes à être écartés, le dispositif de pompage comportant un mécanisme de commande du joint d'étanchéité et de l'organe d'ancrage qui est mobile entre une position débloquée et une position d'accrochage dans laquelle, d'une part, le mécanisme de commande comprime axialement le joint d'étanchéité de telle sorte que, lorsque le dispositif de pompage est placé à l'intérieur du tubage, le joint d'étanchéité est radialement plaqué contre la paroi intérieur du tubage, et, d'autre part, le mécanisme de commande exerce sur l'organe d'ancrage un effort (l'écartement des crans de telle sorte que, lorsque le dispositif de pompage est placé à l'intérieur du tubage, les crans viennent en prise contre la paroi intérieure du tubage.

Dès lors, le dispositif de pompage peut être descendu dans le tubage sans être contrarié par le frottement du joint et/ou de l'organe d'ancrage contre la paroi interne du tubage. En outre, lorsque le dispositif de pompage est disposé à la profondeur souhaitée, un dispositif de commande commun permet de placer le joint et l'organe d'ancrage, en position d'accrochage. De manière alternative, l'on pourra également prévoir que le dispositif de pompage comporte deux mécanismes de commande distincts pour commander le joint d'étanchéité et l'organe d'ancrage. - le mécanisme de commande est un mécanisme de commande hydraulique et le dispositif de pompage comporte un accumulateur hydropneumatique et un distributeur relié à l'accumulateur hydropneumatique et au mécanisme de commande hydraulique, le distributeur comportant une position fermée dans laquelle la communication entre l'accumulateur hydropneumatique et le mécanisme de commande hydraulique est interrompue et une position ouverte dans laquelle la communication entre l'accumulateur hydropneumatique et le mécanisme de commande hydraulique est établie afm de déplacer le mécanisme de commande entre sa position débloquée et sa position d'accrochage. - le mécanisme de commande hydraulique est équipé d'un moyen de rappel apte à rappeler le mécanisme de commande vers sa position débloquée et est relié au distributeur de telle sorte que celui-ci soit apte à déplacer le mécanisme de commande dans sa position d'accrochage. - le mécanisme de commande hydraulique est équipé d'un moyen de rappel apte à rappeler et maintenir le mécanisme de commande hydraulique dans sa position d'accrochage et est relié au distributeur de telle sorte que celui-ci soit apte à déplacer le mécanisme de commande dans sa position débloquée. - le mécanisme de commande comporte un arbre portant un piston de guidage et un 25 cylindre monté coulissant sur le piston de guidage à l'encontre d'un ressort. - le cylindre comporte une première surface de butée mobile et l'arbre comporte une seconde surface de butée fixe, l'organe d'ancrage étant une chemise déformable montée sur l'arbre entre la première surface de butée et la seconde surface de butée, le joint d'étanchéité étant monté sur l'arbre entre la première surface de butée et la 30 seconde surface de butée, le mécanisme de commande comportant un élément intermédiaire disposé entre le joint d'étanchéité et l'organe d'ancrage, l'élément intermédiaire comportant une surface plane venant en vis-à-vis du joint d'étanchéité et une surface conique venant en vis-à-vis de la chemise deformable de telle sorte que lorsque la première surface de butée est déplacée en direction de la seconde surface de butée, la surface plane de l'élément intermédiaire compresse le joint d'étanchéité et écarte la chemise deformable de l'organe d'ancrage de telle sorte que ses crans soient aptes à venir en prise contre la paroi intérieure du tubage. Selon un deuxième mode de réalisation, l'invention propose un dispositif de pompage destiné à être placé à l'intérieur d'un tubage s'étendant dans un puits de 10 forage afin de pomper un fluide se trouvant dans une zone inférieure du tubage et le refouler dans une zone supérieure du tubage, le dispositif de pompage comportant un assemblage d'éléments cylindriques mis bout-à-bout, cet assemblage comportant : - un joint d'étanchéité apte à coopérer avec le tubage afin d'assurer une séparation étanche entre la zone inférieure et la zone supérieure ; 15 - une pompe hydraulique ; - un moteur électrique d'entraînement de la pompe hydraulique, lubrifié par un liquide hydraulique ; et - un compensateur apte à équilibrer la pression du fluide dans la zone inférieure tubage et la pression du liquide hydraulique lubrifiant le moteur électrique, 20 dans lequel ie joint d'étanchéité est situé à la base dudit assemblage ; clans lequel le compensateur de pression comporte une chambre cylindrique dans laquelle coulisse un piston libre contre-tenu par un ressort, ledit piston libre étant, d'une part, apte à être en contact avec le fluide à pomper, et d'autre part en contact avec le liquide hydraulique lubrifiant le moteur électrique de façon à équilibrer la 25 pression du liquide hydraulique et le pression du fluide à pomper, et dans lequel la pompe hydraulique comporte deux plateaux inclinés symétriques et opposés, mobiles en rotation, et deux ensembles de pistons axiaux creux, prenant appui contre les deux plateaux inclinés, aptes à être déplacés axialement lors du mouvement de rotation des deux plateaux inclinés, les pistons axiaux creux étant 30 logés dans des chambres cylindriques aptes à communiquer avec la zone inférieure du tubage et coopérant avec une canalisation de refoulement apte à communiquer avec la zone supérieure du tubage, les piston axiaux creux étant agencés pour aspirer le fluide des chambres cylindriques et le refouler vers la canalisation de refoulement lors du mouvement de rotation des deux plateaux inclinées. Selon des modes de réalisation, un tel dispositif de pompage peut comporter 5 une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le compensateur de pression, la pompe hydraulique et le moteur électrique sont logés dans une enveloppe cylindrique, la canalisation de refoulement débouchant à l'extérieur de l'enveloppe cylindrique dans un espace destiné à être disposé entre le tubage et ladite enveloppe cylindrique apte à communiquer avec la zone supérieure. 10 - le compensateur de pression comporte un tube cylindrique définissant la chambre cylindrique dans laquelle coulisse le piston libre, et dans lequel les chambres cylindriques dans lesquelles sont logés les pistons axiaux creux sont aptes à communiquer avec la zone inférieure du tubage via un espace cylindrique compris entre le tube du compensateur de pression et l'enveloppe cylindrique, ledit tube du 15 compensateur de pression étant muni de perçages permettant au fluide à pomper de s'immiscer entre le tube du compensateur de pression et l'enveloppe cylindrique. - les deux plateaux inclinés sont fixés sur un arbre d'entraînement des plateaux, l'arbre d'entraînement comportant deux extrémités coopérant chacune avec un roulement de support dudit arbre d'entraînement disposé dans un logement, le 20 dispositif comportant un espace de logement du fluide hydraulique dont la pression est équilibrée par le compensateur de pression, l'espace de logement du fluide hydraulique incluant les logements des roulements de support de l'arbre d'entraînement et une conduite percée dans l'arbre d'entraînement reliant lesdits logements des roulements. 25 - le moteur électrique comporte un stator et un arbre moteur portant un rotor, l'arbre moteur étant connecté en rotation à l'arbre d'entraînement des plateaux et comportant deux extrémités coopérant chacune avec un roulement de support de l'arbre moteur, disposé dans un logement, l'espace de logement du fluide hydraulique incluant les logements des roulements de support de l'arbre moteur et le 30 carter de logement du moteur électrique.

Brève description des figures L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné uniquement à titre 5 illustratif et non limitatif; en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins : La figure I est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation du dispositif de pompage selon la présente invention ; Les figures 2 à 4 sont trois vues en coupe longitudinale de trois modes de 10 réalisation de la pompe hydraulique ; La figure 5 est une vue en plan de l'une de deux faces inclinées de la came de la pompe hydraulique : Les figures 6 à 9 sont quatre vues en coupe longitudinale du dispositif comportant le joint d'étanchéité et les moyens d'ancrage. 15 La figure 10 est une vue de détail illustrant le fonctionnement de la pompe transfert. La figure 11 est une vue en coupe longitudinale de la première moitié du dispositif de pompage selon un deuxième mode réalisation. La figure 12 est un vue en coupe longitudinale de la seconde moitié du 20 dispositif de pompage de la figure 11. Description détaillée de modes de réalisation A la figure I, est illustré un puits P, muni d'un tubage T au fond duquel se trouve une zone inférieure F où se trouve le fluide qui doit être pompé jusqu'à la surface. 25 Le dispositif de pompage est descendu au fond du puits afin de pomper le fluide se trouvant dans la zone inférieure F et le refouler vers une zone supérieure G, disposée au-dessus du dispositif de pompage, afin de conduire le fluide jusqu'à la surface. Afin de permettre une descente du dispositif de pompage au fond du puits, il est composé d'un assemblage d'éléments cylindriques mis bout-à-bout d'un diamètre légèrement inférieur à celui du tubage T, qui est de l'ordre de 50 mm. Le dispositif de pompage comporte successivement, de son extrémité inférieure vers son extrémité supérieure, un compensateur 1, un moteur électrique 2, une pompe hydraulique 3 entraînée par le moteur électrique 2, une pompe transfert 4, un joint d'étanchéité 60 apte à coopérer avec le tubage afin d'assurer une séparation étanche entre la zone inférieure F et la zone supérieure G et un organe d'ancrage 62 du dispositif de pompage à l'intérieur du tubage T. Le compensateur 1 permet d'assurer un équilibre entre la pression du fluide 10 à pomper et la pression dans le circuit hydraulique interne de la pompe hydraulique 3. Le compensateur I comporte un tube 10 présentant un espace interne 17 communiquant avec le circuit hydraulique interne de la pompe hydraulique 3, comme détaillé par la suite. Le tube 10 est muni d'un fond 11 traversé par un perçage 12 communiquant avec la zone F où se trouve le fluide à pomper. A l'intérieur du 15 tube 10 est disposé un piston libre 13 ou un séparateur souple du type membrane par exemple, contre tenu par un ressort 14 et recevant, d'une part, la pression régnant dans le perçage 12 et, d'autre part, la pression du circuit hydraulique interne de la pompe hydraulique 3. L'autre extrémité du tube 10 est munie d'une pièce de liaison 15 assurant 20 une jonction étanche entre le tube 10 du compensateur I et le carter du moteur électrique 2. La pièce de liaison 15 est traversée par un alésage 16 communiquant avec l'espace interne du carter du moteur électrique 2. Selon un mode de réalisation, le moteur électrique 2 est alimenté via un câble électrique, non représenté, descendant dans le tubage T et permettant ainsi 25 d'alimenter le moteur depuis la surface. De manière alternative, le dispositif de pompage peut être équipé d'une batterie permettant d'alimenter le moteur électrique 2. Le carter du moteur électrique 2 comporte un corps cylindrique 26, un culot 20 fixé à la pièce de liaison 15 du compensateur 1 et un chapeau 27 assurant une 30 jonction du carter du moteur électrique 2 à la pompe hydraulique 3. Le moteur présente un stator 25 et un rotor porté par un arbre moteur 23. Le culot 20 supporte un roulement 24 poilant l'une des extrémités de l'arbre moteur 23 tandis que le chapeau 27 supporte un roulement 24 portant l'autre extrémité de l'arbre moteur 23. Le culot 20 présente un alésage 21 communiquant avec l'alésage 16 de la 5 pièce de liaison 15. Le chapeau 27 présente également un alésage 28 communiquant avec l'espace interne du carter de la pompe hydraulique 3. Il en résulte que l'espace interne 17 du tube 10 du compensateur I communique avec l'espace interne du carter de la pompe hydraulique 3 par l'intermédiaire de l'espace interne du carter du moteur électrique 2. Ces espaces sont 10 remplies d'huile. Ainsi, le circuit hydraulique interne de la pompe hydraulique 3 est mis, par le piston libre 13 du compensateur 1 ou une membrane de compensation, à la pression du fluide à pomper se trouvant dans la zone inférieure F ou à une pression légèrement supérieure à celle-ci. Par ailleurs, l'arbre moteur 23 est relié à un arbre 30 de la pompe 15 hydraulique 3. L'arbre 30 de la pompe hydraulique 3 est guidé en rotation par un roulement 38 supporté par le carter de la pompe hydraulique 3. L'arbre 30 est solidaire d'une came 31 à double pente, qui actionne des pistons 32. Les figures 2 à 4 illustrent de manière détaillée la pompe hydraulique 3 et son association avec les éléments de pompage de la pompe transfert 4 selon trois 20 modes de réalisation. L'arbre 30 de la pompe 3 est solidaire de la came 31 à double pente. Cette came 31 comporte deux faces inclinées 31a et 31b identiques et symétriques contre lesquelles viennent prendre appui deux ensembles de pistons 32, identiques et symétriques. Les pistons 32 sont ainsi animés d'un mouvement axial de translation 25 lors de la rotation de la came 31 à double pente. Un premier ensemble de pistons 32 est disposé au-dessus de la came 32 à double pente et prend appui contre la face inclinée 31a supérieure et un second ensemble de pistons 32 prend appui contre la face inclinée 31b inférieure de la came 32 à double pente. Le premier et le second ensembles de pistons 32 sont disposés de manière symétrique l'un par rapport à 30 l'autre par rapport au plan de symétrie de la came 32 à double pente. Les forces exercées sur la came 31 par les pistons 32 sont donc égales et opposées. Un tel agencement permet d'équilibrer les charges axiales de part et d'autre de la came 32 à double pente et permet ainsi d'obtenir une pompe hydraulique 3 présentant une grande durée de vie. Les têtes des pistons 32 reposent contre les faces inclinées 31a, 31b par l'intermédiaire de plots 34 équilibrés hydrostatiquement Par ailleurs, la pompe hydraulique 3 comporte deux barillets 39 s'étendant de part et d'autre de la came 32 à double pente et dans lesquels sont ménagés des cylindres 391 dans lesquels coulissent les pistons 32. Les pistons 32 sont creux et définissent ainsi une chambre d'aspiration.

La pompe transfert 4 comporte des éléments de pompage qui sont chacun constitués d'un appui 40, contre tenus par un ressort 41. La tête de cet appui 40 prend appui sous l'effet des ressorts 41 contre une membrane souple 42, étanche. La membrane souple 42 et l'appui 41 sont soumis à la pression régnant dans un cylindre 391 de telle sorte qu'un mouvement du piston 32 dans le cylindre 391 entraîne un déplacement de l'appui 40. Ainsi, le liquide hydraulique animé par les pistons 32 de la pompe hydraulique 4 actionne les éléments de pompage de la pompe transfert 4 qui va ainsi aspirer et refouler le liquide du puits et cela en équipression avec la pression de refoulement de la pompe hydraulique 3. Lorsque la came 31 est entrainée en rotation par l'arbre 3, les faces 31a et 20 31b de la came 31 provoquent un mouvement de va-et-vient des pistons 32 au cours desquels ceux-ci aspirent du fluide hydraulique de l'espace interne 33 de la pompe et le refoule en direction des éléments de pompage de la pompe transfert 4 et cela alternativement. Ainsi, lorsqu'un piston 32 est en phase de refoulement, l'appui 40 25 correspondant est déplacé à l'encontre de l'effort de rappel du ressort 41. Au contraire, lorsque le piston 32 est en phase d'aspiration, le ressort 40 va repousser l'appui 41 selon la direction de rappel du ressort 40 jusqu'à sa position initiale. Chacune des faces inclinées 31a, 31b de la came 31 à double pente présente un sillon arqué, appelé lunule d'aspiration 36, représentée sur la figure 5. Les lunules 30 d'aspiration 36 sont chacune disposées de manière à coopérer avec les pistons 32 d'un des ensembles de pistons 32 pendant une phase d'aspiration. Ainsi, à chaque tour de la came 31 à double pente, les cylindres 391 sont remis en communication avec l'espace interne de la pompe hydraulique 4. Un tel agencement est particulièrement avantageux en ce qu'il permet de garantir qu'à chaque tour de came, les appuis 40 soient rappelés jusqu'à leur position initiale. Par ailleurs, l'on observe sur la figure 2 que les éléments de pompage de la pompe transfert 4 communiquent chacun avec une canalisation intermédiaire 72 qui communique d'une part avec une canalisation d'aspiration 440 et, d'autre part, avec une canalisation de refoulement 430. La canalisation d'aspiration 440 communique avec la zone inférieure F dans laquelle se situe le fluide à pomper et la canalisation de refoulement 430 communique la zone supérieure G. La canalisation d'aspiration 440 et la canalisation de refoulement 430 sont chacune équipées d'un clapet and-retour 44, 43. Dès lors, lorsqu'un piston 32 est en phase de refoulement, l'appui 40 est déplacé à l'encontre de l'effort de rappel du ressort 41 et le fluide contenu dans la canalisation intermédiaire 72 est refoulé vers la canalisation de refoulement 430. Au contraire, lorsqu'un piston 32 est en phase d'aspiration, l'appui 40 est rappelé vers sa position initiale par le ressort 40 ce qui entraîne une aspiration du fluide à pomper de la canalisation d'aspiration 440 vers la canalisation intermédiaire 72.

Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, la pompe de transfert 4 comporte un étage de pompage supérieur et un étage de pompage inférieur disposé de part et d'autre du carter de la pompe hydraulique 3. L'étage de pompage inférieur comporte des éléments de pompage qui sont associés avec les cylindres 391 coopérant avec l'ensemble de pistons 32 disposé en-dessous de la came 32 à double 25 pente alors que l'étage de pompage supérieur comporte des éléments de pompage qui sont associés avec les cylindres 391 coopérant avec l'ensemble de pistons 32 disposé au-dessus de la came 32 à double pente. Les canalisations de refoulement 430 de l'étage de pompage inférieur et celles de l'étage de pompage supérieur aboutissent à une canalisation commune 47. Les canalisations de refoulement de l'étage de 30 pompage inférieur communiquent avec la canalisation commune 47 via une canalisation 45 ménagée le long du carter de la pompe hydraulique 3. Ce mode de réalisation nécessite donc de faire passer le fluide par une canalisation 45 ménagée le long du carter de la pompe hydraulique, ce qui est difficile à réaliser du fait du faible espace disponible. En outre, ce mode de réalisation nécessite deux étages de pompage comportant chacun un ensemble d'appuis 40 et des clapets anti-retour 43/44. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 3, on voit que le liquide hydraulique refoulé par les pistons 32 de l'ensemble de pistons inférieur est mis en communication par des canalisations 35 avec le refoulement des pistons 32 de l'ensemble supérieur de pistons. En d'autres termes, chacun des cylindres 391 du 10 barillet 39 inférieur coopère avec le cylindre 391 en-vis-à-vis du barillet 39 supérieur. Cela permet de n'avoir qu'un ensemble d'appuis 40 avec leurs clapets anti retour 43/44 associés. Ce mode de réalisation nécessite toutefois, comme dans le mode de réalisation de la figure 2, des passages du fluide refoulé le long du carter de la pompe, à savoir les canalisations 35. 15 La figure 4 illustre le mode de réalisation préféré. Dans ce mode de réalisation, la came 31 à double pente comporte une pluralité de perçages 37 ménagés dans la masse de la carne 31 à double pente et s'édentant axialement entre la face inclinée supérieure 31a et la face inclinée inférieure 31b. Les perçages 37 sont disposés de manière à coopérer avec deux pistons 32 creux opposés, lorsque ceux-ci 20 sont en phase de refoulement. Dès lors, les cylindres 391 opposés, s'étendant de part de et d'autre de la came 31 à double pente, sont reliés au travers de la came 31 à double pente et des pistons creux 32 lorsque lesdits pistons 32 sont en phase de refoulement. En d'autres termes, le refoulement de pistons 32 situés du côté inférieur de la came 31 s'effectue au travers des perçages 37 pour rejoindre le refoulement des 25 pistons 32 situés de l'autre côté de la came 31. Un tel mode de réalisation supprime la nécessité de ménager des canalisations dans la carter de la pompe hydraulique 3, telles que les canalisations 45 ou 35 des modes de réalisation des figures 3 et 4, ce qui est important compte tenu du faible espace disponible.

La figure 5 est une vue de face de l'une ou l'autre des faces 31a ou 31b de la came 31 à double pente du mode de réalisation de la figure 4. Comme décrit précédemment, les faces 31a, 3 lb de la came 31 à double pente comporte chacune une lunule d'aspiration 36 et une succession de perçages 37. Le diamètre de chaque plot 34 réalisant la liaison entre une tête des pistons 31 et la carne 31 à double pente est supérieur à la distance séparant deux perçages 37 adjacents. Ainsi, le diamètre des plots est dimensionné de telle sorte que la communication entre les deux pistons 32 opposés n'est jamais interrompue lorsqu'ils sont en phase de refoulement. La figure 10 est une vue en coupe de la pompe transfert 4. Comme déjà 10 décrit précédemment, les éléments de pompage de la pompe transfert sont constitués d'un appui 40, contre tenus par un ressort 41 et dont la tête prend appui sous l'effet des ressorts 41 contre une membrane souple 42 soumise à la pression régnant dans un cylindre de la pompe hydraulique 3. Chaque appui 41 est ainsi actionné par la pression fournie par un piston 32 de la pompe hydraulique 3. 15 Le fluide à aspirer entoure le corps de la pompe transfert 4 comme indiqué à la référence 48. Le corps de la pompe transfert 4 est donc équipé d'une canalisation d'aspiration, non visible dans le plan de coupe de la figure 10, qui débouche en 48. La canalisation d'aspiration communique avec une chambre 49 munie d'un clapet anti retour 44, ladite chambre 49 communiquant par une canalisation 71 avec une 20 canalisation intermédiaire 72 disposée entre le clapet 40 et une canalisation de refoulement, non illustrée, équipée d'un autre clapet anti retour 43. La canalisation de refoulement communique avec la zone G située au-dessus du dispositif de pompage, c'est-à-dire avec la zone de refoulement du fluide. Dans un mode de réalisation, le fluide du puits aspiré par la pompe transfert 4 est préférentiellement 25 filtré par un filtre disposé dans la canalisation d'aspiration. Dès que l'appui 40 est repoussé par le ressort de rappel 41 (phase d'aspiration du piston 32), le fluide du puits est aspiré par le clapet anti-retour 44. Dès que l'appui 40 est repoussé par le fluide hydraulique de la pompe hydraulique 3 (phase de refoulement du piston 32), le fluide du puits est refoulé en équipression 30 avec le fluide hydraulique à travers la canalisation de refoulement via le clapet anti- retour 44.

Par ailleurs, le dispositif de pompage est également équipé d'un organe d'ancrage 62, d'un joint d'étanchéité 60, d'un mécanisme 5 de commande du joint d'étanchéité 60 et de l'organe d'ancrage 62, d'un accumulateur hydropneumatique 57 et d'un distributeur 58 qui sont représentés, intégrés à l'ensemble du dispositif de pompage sur la figure 1. Le joint d'étanchéité 60 à une fonction essentielle au fonctionnement du dispositif de pompage puisqu'il faut impérativement séparer la zone inférieure F dans laquelle se trouve le fluide à pomper de la zone G dans laquelle le fluide est refoulé. Dès lors, le joint d'étanchéité 60 doit pouvoir supporter une différence de pression importante entre la zone inférieure F et la zone supérieure G pouvant atteindre 300 bars. Nous notons que le joint d'étanchéité 60 est avantageusement disposé à proximité de l'extrémité supérieure du dispositif de pompage. Le liquide à pomper se trouve donc non seulement en-dessous du dispositif 15 de pompage mais aussi dans l'espace compris entre le tube T et la paroi P du puits, ainsi que dans l'espace compris entre, d'une part, le compensateur 1, le moteur électrique 2, la pompe hydraulique 3 et la pompe transfert 4 et, d'autre part, la paroi interne du tube T ; de sorte que la pompe transfert 4 va puiser le liquide à refouler dans l'espace qui l'entoure pour le refouler dans la zone G. 20 Ainsi, les différents éléments du dispositif de pompage ne sont pas soumis à la pression importante régnant dans la zone supérieure G. Dès lors, le carter du moteur électrique I ainsi que le carter de la pompe hydraulique 2 n'étant pas soumis à d'importantes pressions, ils peuvent présenter de plus faibles épaisseurs afin de favoriser les échanges thermiques entre le fluide à pomper et le fluide hydraulique 25 logé dans le carter du moteur électrique 2 et dans le carter de la pompe hydraulique 3. De même, ceci offre également une plus grande liberté de conception quant au choix des matériaux constituant les carters du moteur électrique 2 et de la pompe hydraulique 3. Afin de permettre le refoulement du fluide de la pompe de transfert 4 vers la 30 zone supérieure G, l'accumulateur hydropneumatique 57 et le distributeur 58 sont logés dans des carters cylindriques pourvus de canalisation de refoulement 571, 578 communiquant avec les canalisations de refoulement de la pompe de transfert 4. De même, le mécanisme 5 de commande du joint d'étanchéité 60 et de l'organe d'ancrage 62 comporte un arbre 60 qui est pourvu d'une canalisation de refoulement 501 communiquant avec la canalisation de refoulement 578 et débouchant dans la zone supérieure G. Le fonctionnement du mécanisme de commande 5 du joint d'étanchéité 60 et de l'organe d'ancrage 62, de l'accumulateur hydropneumatique 57 et du distributeur 58 sera décrit, de façon détaillée, en relation avec les figures 6 à 9.

Le joint d'étanchéité 60 est un joint compressible. Lorsque le joint d'étanchéité 60 est compressé radialement, comme illustré sur les figures 7 et 9, la périphérie externe du joint d'étanchéité 60 est plaquée contre la paroi intérieure du tubage T de sorte à réaliser l'étanchéité. L'organe d'ancrage 62 est muni de crans 64 qui sont aptes à s'écarter de 15 sorte à venir en prise contre la paroi intérieur du tubage T afin d'assurer l'ancrage du dispositif de pompage à l'intérieur du tubage T. L'organe d'ancrage 62 est apte à supporter la force générée par la section du dispositif de pompage multipliée par la pression de refoulement du dispositif de pompage. L'organe d'ancrage doit également assurer une force d'ancrage suffisante pour bloquer le dispositif de 20 pompage en rotation lorsque celui-ci est mis en fonctionnement. Les figures 6 et 7 illustrent un mécanisme de commande 5 selon un premier mode de réalisation alors que les figures 8 et 9 illustrent un mécanisme de commande 5 selon un second mode de réalisation. Le mécanisme de commande 5 est apte à être déplacé entre une position 25 débloquée, illustrée sur les figures 6 et 8, dans laquelle le joint d'étanchéité 60 et l'organe d'ancrage 62 ne coopère pas avec la paroi intérieure du tubage, et une position d'accrochage, illustrée sur les figures 7 et 9. En position d'accrochage, le mécanisme 5 de commande comprime axialement le joint d'étanchéité 60 de telle sorte que sa périphérie externe soit plaquée contre la paroi intérieure du tubage T, d'une part, et écarte les crans 64 de l'organe d'ancrage 62 de telle sorte qu'ils viennent en prise contre la paroi intérieure du tubage T, d'autre part. Le mécanisme 5 de commande comporte un arbre 50 portant un piston de guidage 52. Le mécanisme 5 de commande comporte par ailleurs un cylindre 54 qui est monté coulissant sur l'arbre 50. Pour ce faire, le cylindre 54 comporte une chambre interne dans laquelle sont logés le piston de guidage 52 et un ressort de rappel 55. La chambre interne du cylindre 54 est apte à être mise sous pression de sorte à faire coulisser le cylindre 54 à l'encontre de la force de rappel du ressort 55. La chambre interne du cylindre 54 est reliée à une réserve d'énergie constituée ici par un accumulateur hydropneumatique 57. L'accumulateur hydropneumatique 57 est relié à la chambre interne du cylindre 54 par l'intermédiaire d'un distributeur 58. Le distributeur 58 présente une position fermée dans laquelle la communication entre l'accumulateur hydropneumatique 57 et la chambre interne du cylindre 54 est coupée et une position ouverte dans laquelle cette communication est établie. Une canalisation 59, ménagée dans l'arbre 50 fait communiquer la réserve de liquide hydraulique avec la chambre interne du cylindre 54. Comme représenté sur la figure 7, afin de déplacer le mécanisme 5 de commande vers sa position d'accrochage, le cylindre 54 est déplacé en direction de 20 la zone supérieure G, selon la direction de la flèche 1'. Par ailleurs, l'arbre 50 passe au travers du joint compressible 60 et de l'organe d'ancrage 62. Un élément intermédiaire 61 est disposé entre le joint compressible 60 et l'organe d'ancrage 62. L'élément intermédiaire 61 comporte, d'une part, une surface plane venant en vis-à-vis du joint compressible 60 et, d'autre 75 part, une surface conique venant en vis-à-vis de l'organe d'ancrage 62. L'élément intermédiaire 61 est monté coulissant sur l'arbre 50. Le joint compressible 60, l'élément intermédiaire 61 et l'organe d'ancrage 62 sont disposés entre une surface de butée 502 portée par le cylindre 54 et une surface de butée 53 portée par l'arbre 50.

L'organe d'ancrage 62 comporte une chemise deformable comportant une pluralité d'éléments répartis autour de l'arbre 50 et maintenus par un cerclage 63. A l'une de leurs extrémités, ces éléments entourent l'extrémité de la pièce conique 61 et à leur autre extrémité, ils reposent contre la surface de butée 53. Les éléments 62 peuvent basculer autour du cerclage 63. La paroi externe des extrémités des éléments qui entourent la pièce conique 61 est munie d'un crantage 64. L'arbre 50 est, en outre, muni d'une bague circulaire 50a servant de surface d'appui pour l'élément intermédiaire 61. Le fonctionnement du mécanisme de commande 5 ainsi décrit est le suivant.

Lorsque l'accumulateur 57 libère une partie de sa réserve d'énergie grâce au distributeur, il alimente la chambre du cylindre 54 et la surface de poussée du piston de guidage 52, ce qui produit un mouvement axial relatif entre le cylindre 54 et l'arbre 50. Du fait de ce mouvement axial relatif, le joint compressible 60 est compressé entre la surface de butée 502 du cylindre 54 et l'élément intermédiaire 61.

L'élément intermédiaire 61 et l'organe d'ancrage 62 sont poussés l'un contre l'autre de telle sorte que les éléments de l'organe d'ancrage 62 en basculant autour du cerclage 63 montent le long de la surface conique de l'élément intermédiaire 61 ce qui applique leurs crantages 64 contre la paroi interne du tube T. Par ailleurs, l'élément intermédiaire 61 va venir en butée contre la bague 50a de l'arbre de sorte à permettre une compression du joint 60. Cette compression a pour effet de déformer le joint 60 et l'appliquer fortement contre la paroi interne du tube T. On obtient ainsi à la fois : l'étanchéité désirée entre la zone F d'aspiration du fluide à pomper et la zone G de refoulement de ce fluide ; ainsi que l'ancrage du dispositif de pompage à l'intérieur du tube T.

Les figures 8 et 9 représentent un fonctionnement inverse de celui des figures 6 et 7. En effet, dans ce mode de réalisation, c'est le ressort 55 qui maintient en permanence le joint 60 écrasé contre la paroi du tube T et les ancrages 64 en prise (Figure 9). Dès lors, pour déplacer le mécanisme 5 de commande vers sa position débloquée, le distributeur 58 est placé dans sa position d'ouverture de sorte à remplir la chambre interne du cylindre et déplacer le cylindre 54 à l'encontre de la force de rappel du ressort 55. Notons que si le joint d'étanchéité 60, l'organe d'ancrage ainsi que le mécanisme 5 de commande sont particulièrement adaptés au dispositif de pompage 5 décrit précédemment, ils pourront également s'appliquer à tout dispositif de pompage destiné à être ancré de manière étanche à l'intérieur d'un tubage. En référence avec les figures 11 et 12, un dispositif de pompage selon un autre mode de réalisation sera maintenant décrit. Comme dans le cas du mode de réalisation décrit précédemment, le 10 dispositif de pompage est descendu au fond du puits afin de pomper le fluide se trouvant dans la zone inférieure F et le refouler vers un zone supérieure G, située au-dessus du dispositif de pompage afin de conduire ledit fluide jusqu'à la surface. Si le puits a une profondeur de 3.000 mètres la pression de refoulement doit être de l'ordre de 300 bars. Comme dans le cas précédent le dispositif de pompage est composé 15 d'un assemblage d'éléments cylindriques mis bout-à-bout d'un diamètre légèrement inférieur à celui du tubage T, qui est de l'ordre de 50mm. Ce dispositif de pompage comporte successivement, de son extrémité inférieure vers son extrémité supérieure : un joint d'étanchéité 100 ; un compensateur de pression 200 ; une pompe hydraulique 300 et un moteur électrique, 400. Le 20 compensateur 200, la pompe 300 et le moteur 400 sont logés dans une enveloppe cylindrique 500. Le joint d'étanchéité 100 a pour fonction de séparer le tubage T en deux zones ; une zone à basse pression et une zone à haute pression. Il est porté par un bouchon 101. Les moyens par lesquels le joint 100 est appliqué contre la paroi du 25 tubage T pour assurer l'étanchéité entre la zone basse pression et la zone haute pression ne sont ni décrits ni représentés en relation avec le second mode de réalisation des figures 11 et 12. De même, l'organe d'ancrage du dispositif de pompage à l'intérieur du tubage (T) n'est pas non plus représenté. A titre d'exemple, le dispositif de pompage de fluide selon ce deuxième mode de réalisation pourra être 30 équipé d'un joint d'étanchéité, d'un organe d'ancrage et d'un mécanisme de commande du joint d'étanchéité et de l'organe d'ancrage sensiblement similaires à ceux du premier mode de réalisation. Le compensateur de pression 200 comporte un bouchon 201, fixé à l'extrémité de l'enveloppe cylindrique 500 et vissé sur le bouchon 101. Le 5 compensateur de pression 200 comporte également un tube 202, porté par le bouchon 201, de façon à définir une chambre cylindrique 202a dans laquelle coulisse un piston libre 203 contre-tenu par un ressort 204. Le fluide à pomper se trouvant dans la zone inférieure F an-ive dans la chambre 202a par une canalisation 210 qui traverse les bouchons 101 et 201. L'autre partie 205 de la chambre 202a est remplie 10 de liquide hydraulique et communique avec une chambre 206 ménagée dans une pièce cylindrique 207, fixée à l'intérieure de l'enveloppe cylindrique 500. Ainsi, le piston libre 203 est en contact, d'une part, avec le liquide à pomper et, d'autre part, avec un espace de logement d'un liquide hydraulique lubrifiant notamment le moteur électrique 400 d'entraînement de la pompe hydraulique, tel qu'il sera décrit ci-après. 15 La pompe hydraulique 300 comporte deux plateaux inclinés 300a et 300b, clavetés sur un arbre 302, et contre lesquels viennent prendre appui des pistons axiaux creux 301a et 301b. Les plateaux 300a et b sont symétriques et de pentes opposés. Lorsque les plateaux 300a, 300b sont entrainés en rotation par l'arbre 302, ils oscillent dans les chambres cylindriques 303a et 303b qui communiquent entre 20 elles. Les faces inclinées des plateaux 300a et 300b provoquent un mouvement de va-et-vient des pistons 301a, 301b au cours desquels ceux-ci aspirent du fluide dans les chambres cylindriques 303a et 303b et le refoulent dans l'espace cylindrique compris entre l'enveloppe 500 et le tubage T via une canalisation de refoulement 25 308. Les pistons creux 301a et 301b sont maintenus en appui contre les plateaux 300a, 300b par des ressorts 309, par l'intermédiaire de plots 310. Les plateaux 300a, 300b comportent chacun une lunule d'aspiration avec laquelle coopèrent les pistons creux 301a, 301b en vis-à-vis lorsqu'ils sont en phase d'aspiration. Ainsi, les 30 chambres cylindriques 303a, 303b sont mises en communication avec l'intérieur des pistons creux 301a, 301b via la lunule lorsque lesdits pistons creux sont en phase d'aspiration. Les pistons creux 301a, 301b sont logés dans des cylindres ménagés dans un barillet central. Le barillet central est disposé entre les deux plateaux 300a, 300b. Les cylindres de deux pistons creux en vis-à-vis débouchent dans une canalisation commune équipée d'un clapet anti-refoulement 311. Du fait que les plateaux inclinés 300a et b sont symétriques et de pentes opposées les pistons 301a et b ont des mouvements en sens opposés. De plus les pistons creux 301a, 301b sont disposés en vis-à-vis de sorte que les efforts qu'ils engendrent sont équilibrés.

Les chambres cylindriques 303a, 303b communiquent avec la zone F où se trouve le fluide à pomper via un espace cylindrique compris entre le tube 202 du compensateur de pression 200 et l'enveloppe cylindrique 500. Les chambres cylindriques 303a, 303b communiquent avec l'espace cylindrique entre le tube 202 et l'enveloppe cylindrique 500 via des canalisations ménagées dans la pièce 314 de support du roulement 304 de l'arbre 302 d'entrainement des plateaux 300a, 300b et dans la pièce cylindrique 207. L'espace cylindrique compris entre le tube 202 et l'enveloppe cylindrique 500 communique avec l'intérieur du tube 202 via une pluralité de perçages 211 ménagés dans le tube 202. L'arbre 302 d'entrainement des plateaux 300a, 300b est porté par deux roulements 304 et 305 situés à ses deux extrémités. Les roulements 304, 305 sont disposés dans des logements ménagés dans des pièces 314, 315 de support de roulement. L'arbre 302 d'entrainement des plateaux 300a, 300b est traversé sur toute sa longueur par une canalisation 306. Le moteur électrique 400 présente un stator et un arbre moteur 401 portant le rotor. L'arbre moteur 401 est porté à ses deux extrémités par deux roulements 402a et 402b et connecté en rotation à l'arbre 302 de la pompe hydraulique 300. Dans le mode de réalisation représenté, le moteur électrique 400 est alimenté électriquement via une connexion 403. De manière alternative, le dispositif de pompage peut être équipé d'une batterie permettant d'alimenter le moteur électrique 400.

L'espace de logement du fluide hydraulique placé sous une pression légèrement supérieure à celle du fluide à pomper par le compensateur 200 comporte la chambre 206 ménagée dans la pièce cylindrique 207, les logements des roulements 304, 305 de support de l'arbre d'entraînement 302, les logements des roulements 5 402a, 402b de support de l'arbre moteur 401 et le carter de logement du moteur électrique. En effet, la chambre 206, remplie de liquide hydraulique, communique par des perçages 208 et 209 avec le logement du roulement 304 et par la conduite 306, percée dans l'arbre 302, avec le logement du roulement 305, qui, lui-même, communique avec la chambre 307 remplie de liquide hydraulique. Ladite chambre 10 307 communique avec la chambre 403, qui communique avec la chambre du roulement 402a. Les espaces dans lesquels se trouvent les enroulements du moteur 400 et son arbre 401 sont remplis de liquide hydraulique, lequel remplit également le logement du roulement 402b. En conséquence le liquide hydraulique lubrifie : les deux roulements 304 et 15 305 de la pompe hydraulique, ainsi que les deux roulements 402a et b du moteur 400. L'espace dans lequel est disposé le liquide hydraulique est séparé de manière étanche des espaces dans lesquelles circule le fluide à pomper, via les joints d'étanchéité 312, 313. L'enveloppe 500 à l'intérieur de laquelle sont logés tous les éléments 200, 20 300 et 400 a un diamètre légèrement inférieur à celui du tubage T : l'espace cylindrique compris entre l'enveloppe 500 et le tubage T reçoit le fluide pompé par la canalisation 308. De plus la pièce 404 qui porte la connexion 403 a également un diamètre légèrement inférieur à celui du tubage T. Il en résulte que l'espace compris entre l'enveloppe 500 et le tubage T communique avec la zone G de refoulement à 25 haute pression du fluide pompé. Cela nécessite que ladite enveloppe 500 soit constituée de façon à pouvoir résister à cette haute pression. La répartition des pressions dans le dispositif de pompage selon ce deuxième mode de réalisation de l'invention est la suivante : les volumes constitués par le compensateur de pression 200 et les chambres 303a et b de la pompe 300 sont 30 à la basse pression ; le volume cylindrique entourant l'enveloppe 500 à l'intérieur de laquelle sont disposés le compensateur 200, la pompe 300et le moteur 400 est à la haute pression ; les volumes dans lesquels sont disposés les roulements 304 et 305 de la pompe et 402a et b du moteur sont à la pression du liquide hydraulique, qui est légèrement supérieure à la basse pression du fait du ressort 204. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant : lorsque le moteur 400 est alimenté par sa connexion 403, il entraine l'arbre 302, qui entraine les plateaux oscillants 300a et b, les pistons 301a et b aspirent le fluide à pomper se trouvant dans les chambres 303a et b et le refoule à haute pression par la canalisation 308 dans l'espace cylindrique compris entre l'enveloppe 500 et le tubage T, espace qui débouche dans la zone G.

Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. L'usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d'autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. L'usage de l'article indéfini « un » pour un élément n'exclut pas, sauf mention contraire, la présence d'une pluralité de tels éléments. Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne :.saurait 20 être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims (23)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de pompage de fluides destiné à être placé à l'intérieur d'un tubage (T) s'étendant dans un puits de forage afin de pomper un fluide se trouvant dans une zone inférieure (F) du tubage (T) et le refouler dans une zone 5 supérieure (G) du tubage (T), le dispositif de pompage comportant un assemblage d'éléments cylindriques mis bout-à-bout, les éléments cylindriques de cet assemblage comportant : - un joint d'étanchéité (60, 100) apte à coopérer avec le tubage (T) afin d'assurer une séparation étanche entre la zone inférieure (F) et la zone supérieure (G) ; 10 - une pompe hydraulique ; - un moteur électrique (2, 400) d'entraînement de la pompe hydraulique, lubrifié par un liquide hydraulique ; et - un compensateur (1, 200) apte à équilibrer la pression du liquide hydraulique lubrifiant le moteur électrique avec la pression du fluide dans la zone inférieure (F) 15 du tubage (T).
2. 2. Dispositif de pompage selon la revendication 1, dans lequel le joint d'étanchéité (100) est situé à la base dudit assemblage ; dans lequel le compensateur de pression (200) comporte une chambre cylindrique (202a) dans laquelle coulisse un piston libre (203) contre-tenu par un ressort (204), 20 ledit piston libre (203) étant, d'une part, apte à etre en contact avec l.c fluide à pomper, et d'autre part en contact avec le liquide hydraulique lubrifiant le moteur électrique (400) de façon à équilibrer la pression du liquide hydraulique et le pression du fluide à pomper, et dans lequel la pompe hydraulique (300) comporte deux plateaux inclinés (300a, 25 300b) symétriques et opposés, mobiles en rotation, et deux ensembles de pistons axiaux creux (301a, 301b), prenant appui contre les deux plateaux inclinés (300a, 300b), aptes à être déplacés axialement lors du mouvement de rotation des deux plateaux inclinés (300a, 300b), les pistons axiaux creux (301a, 301b) étant logés dans des chambres cylindriques (303a, 303b) aptes à communiquer avec la zone inférieure 30 (F) du tubage (T) et coopérant avec une canalisation de refoulement (308) apte à communiquer avec la zone supérieure (G) du tubage (T), les piston axiaux creux(301a, 301 b) étant agencés pour aspirer le fluide des chambres cylindriques (303a, 303b) et le refouler vers la canalisation de refoulement (308) lors du mouvement de rotation des deux plateaux inclinées (300a, 300b).
3. 3. Dispositif de pompage selon la revendication 2, dans lequel le compensateur de pression (200), la pompe hydraulique (300) et le moteur électrique (400) sont logés dans une enveloppe cylindrique (500), et dans lequel la canalisation de refoulement (308) débouche à l'extérieur de l'enveloppe cylindrique (500) dans un espace destiné à être disposé entre le tubage (T) et ladite enveloppe cylindrique (500) et apte à communiquer avec la zone supérieure (G).
4. 4. Dispositif de pompage selon la revendication 3, dans lequel le compensateur de pression (200) comporte un tube cylindrique (202) définissant la chambre cylindrique (202a) dans laquelle coulisse le piston libre (203) et dans lequel les chambres cylindriques (303a, 303b) dans lesquelles sont logés les pistons axiaux creux (301a, 301 b) sont aptes à communiquer avec la zone inférieure (F) du tubage (T) via un espace cylindrique compris entre le tube (202) du compensateur de pression (200) et l'enveloppe cylindrique (500), ledit tube (202) du compensateur de pression (200) étant muni de perçages (211) permettant au fluide à pomper de s'immiscer entre le tube (202) du compensateur de pression (200) et l'enveloppe cylindrique (500).
5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel les deux plateaux inclinés (300a, 300b) sont fixés sur un arbre (302) d'entraînement des plateaux, l'arbre (302) d'entraînement comportant deux extrémités coopérant chacune avec un roulement (304, 305) de support dudit arbre d'entraînement disposé dans un logement, le dispositif comportant un espace de 25 logement du fluide hydraulique dont la pression est équilibrée par le compensateur de pression (200), l'espace de logement du fluide hydraulique incluant les logements des roulements (304, 305) de support de l'arbre d'entraînement et une conduite (306) percée dans l'arbre d'entraînement (302) reliant lesdits logements des roulements (304, 305). 30
6. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel le moteur électrique (400) comporte un stator et un arbre moteur (401) portant un rotor, l'arbre moteur (401) étant connecté en rotation à l'arbre d'entraînement des plateaux (302)et comportant deux extrémités coopérant chacune avec un roulement (402a, 402b) de support de l'arbre moteur (401), disposé dans un logement, l'espace de logement du fluide hydraulique incluant en outre les logements des roulements (402a, 402b) de support de l'arbre moteur (401) et le carter de logement du moteur électrique (401).
7. 7. Dispositif de pompage selon la revendication 1, comportant : - un organe d'ancrage (62) du dispositif de pompage à l'intérieur du tubage (T) ; et - une pompe transfert (4) comportant des éléments de pompage (40) mobiles coopérant chacun avec une canalisation d'aspiration (440) apte à communiquer avec la zone inférieure (F) et avec une canalisation de refoulement (430) apte à communiquer avec la zone supérieure (G) afin d'aspirer le fluide provenant de la canalisation d'aspiration (440) et le refouler vers la canalisation de refoulement (430); dans lequel la pompe hydraulique est une pompe hydraulique (3) à carne (31) à double pente comportant un circuit interne de fluide hydraulique, une came (31) à double pente, mobile en rotation, et deux ensembles de pistons (32) aptes à être déplacés axialement lors du mouvement de rotation de la came (31) à double pente, les deux ensembles de pistons axiaux (32) s'étendant axialement de part et d'autre de la came (31) à double pente ; la pompe hydraulique (3) étant associée à la pompe transfert (4) de telle sorte qu'un déplacement des pistons axiaux (32) de la pompe hydraulique (3) entraîne une mise en pression de fluide hydraulique qui anime les éléments de pompage (40) de la pompe transfert (4) ; dans lequel le moteur électrique (2) d'entrainement de la pompe hydraulique est apte à entraîner en rotation la came (31) à double pente ; et dans lequel le compensateur (1) est apte à équilibrer la pression du fluide dans la 25 zone inférieure (F) du tubage (T) et la pression dans le circuit hydraulique interne de la pompe hydraulique (3).
8. 8. Dispositif de pompage selon la revendication 7, dans lequel la came (31) à double pente comporte deux faces inclinées (31a, 31b) identiques et symétriques contre lesquelles viennent respectivement prendre appui l'un et l'autre 30 des deux ensembles de pistons (32) disposés symétriquement de part et d'autre de ladite came (31) à double pente.
9. 9. Dispositif de pompage selon la revendication 7 ou 8, dans lequel les pistons (32) sont des pistons creux qui sont chacun aptes à coulisser dans un cylindre (391), les pistons (32) creux étant aptes à aspirer du fluide hydraulique pendant une phase d'aspiration et à refouler du fluide hydraulique pendant une phase de refoulement, chaque face inclinée de la came (31) à double pente présentant une lunule d'aspiration (36) disposée de manière à coopérer avec les pistons (32) d'un des ensembles de piston (32) pendant leur phase d'aspiration.
10. 10. Dispositif de pompage selon la revendication 9, dans lequel les éléments de pompage de la pompe transfert (4) sont des appuis (40) qui sont chacun 10 contre tenus par un ressort (41) et comprennent chacun une tête prenant appui sous l'effet du ressort (41) contre une membrane souple (42), chacun des appuis (40) étant associé à un cylindre (391) dans lequel coulisse un piston (32) de sorte à être déplacé à l'encontre du ressort (41) lorsque ledit appui est soumis via la membrane souple (42) à une pression de liquide hydraulique refoulé dans ledit cylindre (391) par le 15 piston (32) pendant sa phase de refoulement.
11. 11. Dispositif de pompage selon la revendication 9 ou 10, dans lequel la came (31) à double pente comporte une pluralité de perçages (37) ménagés dans la masse de la came (31) à double pente, les perçages (37) étant disposés de manière à coopérer avec deux pistons (32) creux, disposés axialement de part et d'autre de la 20 came (31) à double pente, pendant une phase de refoulement, de sorte à relier les cylindres (391) dans lesquels coulissent les deux pistons (32) creux au travers de la came (31) à double pente.
12. 12. Dispositif de pompage selon la revendication 11, dans lequel les piston (32) coopèrent chacun avec une des deux faces inclinées (31a, 31b) de la came 25 (31) à double pente par l'intermédiaire d'un plot (34) creux, le diamètre de chaque plot (34) étant supérieur à la distance séparant cieux perçages (37) adjacents.
13. 13. Dispositif de pompage selon la revendication 10 ou 11, dans lequel la pompe hydraulique (3) comporte un carter comportant des canalisations (35) agencées pour mettre en communication les cylindres (391) avec lesquels coopèrent 30 les pistons (32) de l'un des ensembles de pistons avec les cylindres (391) avec lesquels coopèrent les pistons (32) de l'autre des ensembles de pistons.
14. 14. Dispositif de pompage selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, dans lequel la pompe hydraulique (3) comporte un carter et la pompe transfert (4) comporte une étage de pompage supérieur et un étage de pompage inférieur s'étendant respectivement de part et d'autre du carter de la pompe hydraulique (3), 5 chacun des étages de pompage supérieur et inférieur comprenant des éléments de pompage respectivement associés à l'un et à l'autre des ensembles de piston (32), les canalisations de refoulement des deux unités de pompage aboutissant à une canalisation commune et les canalisations de refoulement de l'unité de pompage inférieure communiquant avec la canalisation commune via une canalisation 10 ménagée le long du carter de la pompe hydraulique (3).
15. 15. Dispositif de pompage selon l'une quelconque des revendications 7 à 14, dans lequel le compensateur (1) comporte : un tube (10) présentant un espace interne communiquant avec le circuit hydraulique interne de la pompe hydraulique (3) et équipé d'un fond (11) 15 traversé par un perçage (12) communiquant avec la zone inférieure (F) ; et un séparateur souple ou un piston libre (13) contre tenu par un ressort (14), recevant, d'une part, la pression régnant dans le perçage (12) et, d'autre part, la pression régnant dans le circuit hydraulique interne de la pompe hydraulique (3).
16. 16. Dispositif de pompage selon la revendication 15, dans lequel le 20 moteur électrique comporte un carter comprenant, d'une part, un culot (20) traversé par un alésage (21) communiquant avec l'espace interne du tube (10) et, d'autre part, un chapeau (27) traversé par un alésage communiquant avec le circuit hydraulique interne de la pompe hydraulique (3).
17. 17. Dispositif de pompage selon la revendication 16, dans lequel le 25 moteur électrique (2) comporte un stator et un rotor porté par un arbre moteur (23), le culot (20) étant muni d'un roulement portant l'une des extrémités de l'arbre moteur (23) et le chapeau (27) étant muni d'un roulement (24) portant l'autre extrémité de l'arbre moteur (23), l'arbre moteur (23) étant relié à un arbre (30) de la pompe hydraulique (3) portant la came (31) à double pente. 30
18. 18. Dispositif de pompage selon l'une quelconque des revendications 7 à 17, dans lequel le joint d'étanchéité (60) est un joint compressible et l'organe d'ancrage (62) comporte des crans (64) aptes à être écartés, le dispositif de pompagecomportant un mécanisme (5) de commande du joint d'étanchéité (60) et de l'organe d'ancrage (62) qui est mobile entre une position débloquée et une position d'accrochage dans laquelle, d'une part, le mécanisme (5) de commande comprime axialement le joint d'étanchéité (60) de telle sorte que, lorsque le dispositif de 5 pompage est placé à l'intérieur du tubage (T), le joint d'étanchéité (60) est radialement plaqué contre la paroi intérieur du tubage (T), et, d'autre part, le mécanisme (5) de commande exerce sur l'organe d'ancrage (64) un effort d'écartement des crans (64) de telle sorte que, lorsque le dispositif de pompage est placé à l'intérieur du tubage (T), les crans (64) viennent en prise contre la paroi 10 intérieure du tubage (T).
19. 19. Dispositif de pompage selon la revendication 18, dans lequel le mécanisme (5) de commande est un mécanisme de commande hydraulique et dans lequel le dispositif de pompage comporte un accumulateur hydropneumatique (57) et un distributeur (58) relié à l'accumulateur hydropneumatique (57) et au mécanisme 15 (5) de commande hydraulique, le distributeur (58) comportant une position fermée dans laquelle la communication entre l'accumulateur hydropneumatique (57) et le mécanisme de commande hydraulique est interrompue et une position ouverte dans laquelle la communication entre l'accumulateur hydropneumatique (57) et le mécanisme de commande hydraulique est établie afin de déplacer le mécanisme de 20 commande entre sa position débloquée et sa position (l'accrochage.
20. 20. Dispositif de pompage selon la revendication 19, dans lequel le mécanisme (5) de commande hydraulique est équipé d'un moyen de rappel (55) apte à rappeler le mécanisme de commande vers sa position débloquée et est relié au distributeur (58) de telle sorte que celui-ci soit apte à déplacer le mécanisme de 25 commande dans sa position d'accrochage.
21. 21. Dispositif de pompage selon la revendication 19, dans lequel le mécanisme (5) de commande hydraulique est équipé d'un moyen de rappel (55) apte à rappeler et maintenir le mécanisme (5) de commande hydraulique dans sa position d'accrochage et est relié au distributeur (58) de telle sorte que celui-ci soit apte à 30 déplacer le mécanisme de commande dans sa position débloquée.
22. 22. Dispositif de pompage selon l'une quelconque des revendications 18 à 21, dans lequel le mécanisme de commande comporte un arbre (50) portant unpiston de guidage (52) et un cylindre (54) monté coulissant sur le piston de guidage (52) à l'encontre d'un ressort (50).
23. 23. Dispositif de pompage selon la revendication 22, dans lequel le cylindre (54) comporte une première surface de butée (502) mobile et l'arbre (50) comporte une seconde surface de butée (53) fixe, l'organe d'ancrage (62) étant une chemise déformable montée sur l'arbre (50) entre la première surface de butée (502) et la seconde surface de butée (53), le joint d'étanchéité (60) étant monté sur l'arbre (50) entre la première surface de butée (502) et la seconde surface de butée (53), le mécanisme de commande comportant un élément intermédiaire (61) disposé entre le joint d'étanchéité (60) et l'organe d'ancrage (62), l'élément intermédiaire (61) comportant une surface plane venant en vis-à-vis du joint d'étanchéité (60) et une surface conique venant en vis-à-vis de la chemise déformable de telle sorte que lorsque la première surface de butée (502) est déplacée en direction de la seconde surface de butée (53), la surface plane de l'élément intermédiaire (61) compresse le joint d'étanchéité (60) et écarte la chemise déformable de l'organe d'ancrage (62) de telle sorte que ses crans (63) soient aptes à venir en prise contre la paroi intérieure du tubage (T).