Brevet FR2140299A1 — publié le 19730119

La présente invention concerne la technique de sondage des puits de pétrole et de gaz à l'aide d'appareils de fond, et plus particulièrement les électroforeuses. L'invention peut être également utilisée dans tous les cas où, pour l'alimentation d'un dispositif d'utilisation à n phases, on emploie une ligne électrique comportant n - 1 conducteurs dont l'un est constitué par le tube, le blindage du câble ou le filin porteur du câble. L'invention peut être en particulier utilisée pour l'alimentation du matériel électrique des mines, des pompes électriques im mergées, etc. On connaît déjà des électroforeuses dans le boîtier desquelles est logé un moteur électrique triphasé, avec entrée de câble, alimenté par une ligne électrique constituée par un câble bifilaire et utilisant comme troisième conducteur le train des tiges de forage. Pour le raccordement de l'une des phases de l'enroulement moteur au train des tiges de forage et afin d'assurer une possibilité de contrôle de la résistance d'isolation du système "ligne de câble-enroulement moteur" par rapport au boîtier à l'aide d'appareils de mesure pour courant continu situés en surface et pendant la marche, avec les électroforeuses connues on fait appel à des dispositifs spéciaux formant une section indépendante du train de tiges montée directement après l'électroforeuse et comportant des éléments de boîtier avec plusieurs assemblages filetés, un container étanche contenant un organe de commutation comportant deux éléments semi-conducteurs, une section de câble et des pièces de fixation . - - -- La section de câble du dispositif comporte d'un côté un connecteur à double contact pour le raccordement au câble d'alimentation et de l'autre côté un connecteur à trois contacts pour le raccordement au moteur de l'électroforeuse. Pour le montage du pied du train de tiges directement sur l'électroforeuse, il est prévu un dispositif supplémentaire spécial présentant toute une série d'inconvénient; en effet tout d'abord ilnluit la rigidité du pied du train, et par conséquent le rôle des fla.ses-tiges, ce qui affecte la qualité du sondage,et deuxièmement cela éloigne en outre du fond du trou le système télémétrique qui contrôle la trajectoire du sondage et assure l'étude géophysique sur une distance égale à la longueur du dispositif, ce qui réduit notablement la précision des relevés té lémétricues. La fiabilité de l'ensemble de l'installation de sondage se trouve en outre affectée par la présence d'un élément supplémentaire présentant un nombre considérable d'organes et de pièces, y compris la section de câble oui est d'une réalisation compliquée. Le but de la présente invention est d'éliminer les inconvénients mentionnés ci-dessus. Par cette invention, on se propose de mettre au point une électroforeuse dont la construction permettrait d'assurer le contrôle de la résistance d'isolation du système "ligne de câble-enroulement moteur" sans faire appel à des moyens techniques supplémentaires formant un tronçon indépendant du train de forage. Cet objectif est atteint par le fait que l'électroforeuse, dans le boîtier de laquelle est logé un moteur électrique triphasé, avec entrée de câble, alimenté par une ligne électrique en forme de câble bifilaire et utilisant comme troisième conducteur le train des tiges de forage, est dotée, conformément à l'invention, d'un dispositif pour le contrôle de la résistance d'isolation du système "ligne de câble-enroulement moteur ", branché entre l'une des phases de l'enroulement et le boîtier de l'électroforeuse et logé dans l'enceinte circulaire intérieure de ce boîtier de l'electrofo- reuse, ce dispositif comportant des éléments semi-conducteurs non commandés et commandés fixés dans un même corps en forme de secteur annulaire qui forme radiateur pour ces éléments et assure simulta nément la liaison électrique avec le boîtier de l'électroforeuse. Le corps de ce dispositif de contrôle de la résistance d'isolation peut comporter sur son extrémité des oreilles percées pour sa fixation sur la face annulaire intérieure du boîtier de l'elec- troforeuse et, du côté de la face opposée de ce corps, il peut être prévu une connexion isolée par rapport au corps et raccordée à l'une des sorties de phase du bobinage moteur, cette connexion étant raccordée électrisuement à une barre qui assemble la cathode de l'élément semi-conducteur commandé à l'anode de l'élément non commandé, tandis que les deux autres électrodes des éléments consi dérés sont conne.2tees au boîtier du dispositif. Cela permet d'éviter le tronçon supplémentaire du train des tiges de forage, ce qui améliore la rigidité de l'extrémité du train et rapproche du fond du trou le système télémétrique qui contrôle la trajectoire du sondage en améliorant la précision des mesures relevées. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention résulteront de la description qui va suivre. Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple la figure 1 représente une électroforeuse conforme à l'invention la figure 2 représente le même objet, en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1 la figure 3 représente la structure du dispositif de contrôle de la résistance d'isolation conforme à l'invention la figure 4 représente le schéma électrique de ce dispositif de contrôle. L'électroforeuse (figure 1) comporte un boîtier constitué par un corps sur compensateur 1, un corps supérieur 2, un corps de stator 3 et un corps de broche 4 assemblés entre eux par des filetages. Dans des taquets 7 du corps 1 est fixée, à l'aide de supports 5 et de boulons 6, une entrée de câble bifilaire 8 présentant un connecteur à deux contacts 9 pour le raccordement au câble monté dans le train des tiges de forage (non représentée sur le dessin). Dans l'enceinte annulaire interne du corps 2 et par l'intermédiaire de boulons 10 et de rondelles élastiques 11, est fixé le dispositif semi-conducteur 12 de contrôle de la résistance d'isolation dont le corps est conçu en forme de secteur annulaire. Le diamètre extérieur du corps du dispositif i2 est inférieur au diamètre in térieur du corps 2 et son diamètre intérieur est supérieur au diamètre extérieur du corps 13 du système de protection hydraulique (non représenté sur le dessin) qui procure l'étanchéité de l'arbre 14 du moteur accouplé à l'arbre 15 de la broche. Une connexion 16 du dispositif 12 est raccordée par un fur- reau 17 à l'une des sorties de phase 18 du bobinage statoricue 19 du moteur électrique de l'électroforeuse, tandis aue les deux autres sorties de phase 20 et 21 sont accouplées, en passant à travers des orifices munis de moyens d'étanchéité du boîtier 2, à l'entrée de câble 8. Dans une cavité du corps 22 (figure 3) en forme de secteur annulaire sont disposés des éléments semi-conducteurs non commandé 23 et coirtinandé 24 du type en pastille, l'élément non contrôlé 23 étant relié au corps 22 par sa cathode, tandis que l'élément con trôlé 24 y est relié par son anode. Les deux électrodes opposées de ces éléments sont raccordées entre elles par une barre 25 à laquel le est assemblée la connexion 16 qui est isolée du corps 22 par une douille 26.Sur la barre 25, au-dessus des éléments semi-conducteurs 23 et 24 sont appliquées des rondelles 27 et 28 en matière diélectrique résistante et rigide,t3ndis q,ssces rondelles sont posés des ressorts en disque 29 qui au cours de la fixation des couvercles 30 par des vis 31 assurent un contact fiable d'un côté entre les éléments semi-conducteurs 23 et 24 et la barre 25 et de l'autre entre les éléments 23 et 24 et le boîtier 22. La rondelle 28 comporte une encoche radiale disposée dans le plan orienté vers la barre 25 qui est percée d'un trou à disposition centrale par rapport à l'élément 24. A travers cet orifice dans la barre 25 et par l'encoche de la rondelle 28 passe l'électrode de commande à disposition centrale 32 de l'élément 24, cette électrode étant iso lée de la barre 25.L'électrode de commande 32 est raccordée par l'une desesecmexrns j) au condensateur 34 disposé dans l'encoche du corps 22. La deuxième connexion 35 du condensateur 34 est raccordée au corps 22 par une vis 36. Pour la fixation du dispositif 12 sur la face interne du corps supérieur de l'électrode, dans la face du corps 22 sontprévuesdes oreilles symétriques 37 avec des orifices 38. En cas de nécessité, pour rendre étanches les éléments semi-conducteurs après le montage du dispositif, l'enceinte interne de ce dernier peut être garnie de masse époxy. Sur la figure 4 est représenté le schéma du branchement de l'électroforeuse au système d'alimentation. Dans le bloc d'alimentation 39 du moteur électrique 40 de l'électroforeuse, la phase 42 est raccordée au train des tiges de forage (à la terre). Les phases 42 et 43 du bloc 39 sont raccordées, par l'intermédiaire du câble bifilaire 44 passant par le train des tiges de forage, avec l'entrée de câble bifilaire 8 de l'electrofo- reuse, tandis que la sortie 18 de l'êlectroforeuse est branchée par le dispositif 12 au boîtier (à la terre). L'appareil 45 est prévu pour le contrôle de la résistance d'isolation lorsque le système n'est pas sous tension. Le principe de fonctionnement du schéma consiste en ce qui suit. Pendant l'alimentation du moteur électrique 40 de l'electro- foreuse en courant alternatif, les trois phases de l'enroulement du moteur électrique 40 sont normalement parcourues par le courant, l'alternance négative du côté de la phase commutée passe alors par l'élément semi-conducteur non commandé 23, tandis que l'alternance positive passe par l'élément commandé 24 grace à l'application d'un certain potentiel du condensateur 34 à l'électrode de commande 32. Lorsque la tension de service du système est coupée (pendant le cycle de contrôle de la résistance d'isolation) la tension de mesure en courant continu de faible puissance est appliquée, a partir de l'appareil de mesure en surface 45, à l'une des phases du câble, tandis que l'autre pôle de l'appareil 45 est mis à la terre. On respecte la polarité suivante le "plus" de l'appareil est raccordé au câble, le "moins" à la terre. Le semi-conducteur non contrôlé 23 ne peut laisser passer un courant de cette polarité. L'élément contrôlé 24 reste également bloqué, car le condensateur 34 intercepte le courant continu. De cette façon, le circuit de la phase de commutation compris entre l'enroulement du moteur et le boîtier (la terre) comprend un organe de commutation isolé du courant de mesure, ce qui permet de contrôler la résistance d'isolation du système par rapport au boîtier (la terre) REVENDICATIONS 1 - Electroforeuse dans le boîtier de laquelle est loché un moteur triphasé, avec entrée de câble, alimenté par une ligne électrique constituée par un câble hifilaire et utilisant comme troi sième conducteur le train des tiges de forage, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un dispositif pour le contrôle de la résistance d'isolation du système "ligne de câble-enroulement moteur", intercalé entre l'une des phases de l'enroulement et le boîtier de l'électroforeuse et monté dans l'enceinte annulaire interne de ce boîtier de foreuse, ce dispositif comportant des éléments semiconducteurs non commandés et commandés fixés dans un même corps en forme de secteur annulaire qui constitue, à leur usageyun radiateur et assure simultanément la liaison électrique avec le boîtier de l'électroforeuse. 2 - Electroforeuse suivant la revendication 1, caractérisée eii e que le corps du dispositif de contrôle de la résistance d'isolation comporte sur sa surface des oreilles munies de perçages pour sa fixation sur la face annulaire intérieure du boîtier de l'électroforeuse et que, du côté opposé à cette surface, le dispositif comporte une connexion isolée par rapport au corps du dispositif pour le raccordement à l'une des sorties de phase de l'enroulement moteur, cette connexion étant raccordée électriauement à une barre qui assemble la cathode du semi-conducteur commandé à l'anode du semi-conducteur non commandé, les deux autres électrodes étant raccordées au boîtier du dispositif.