Brevet FR2176649A1 — publié le 19731102

La présente invention concerne les dispositifs pour ltextrac- tion de divers liquides d'un puits, par exemple de pétrole. On connatt des dispositifs pour l'extraction du liquide d'un puits, par exemple des électropompes submersibles, destinées à l'ex- ploitation des puits de pétrole, ainsi que d'autres puits similaires. Ces électropompes sont constituées par un moteur électrique rempli d'huile avec un dispositif de protection hydraulique et par une pompe à hélicoides Jumelés, équilibrée. Le moteur et la pompe accouplés suivant le même axe sont descendus dans le puits en bout des tubes de production, par lesquels le liquide à extraire est refoulé vers la surface. n câble électrique pour l'alimentation du moteur est fixé du côté et à l'extérieur desdits tubes. Doute fois, la descente d'une telle électropompe submersible dans le puits, ainsi que la remontée de la pompe à la surface pour les réparations, requiert l'assemblage et le démontage des tubes de production, ce qui entraîne à des pertes de temps et des frais d'exploitation importants. Dans les groupes d'extraction connus, la pompe submersible et le moteur sont fixés à la profondeur requise dans le puits, à l'aide de coins de retenue se trouvant à l'intérieur des packers. Les packers à coins de retenue ont un grand nombre de pièces ; ils sont compliqués et peu fiables. L'une des complications s'opposant à l'utilisation des électropompes submersibles, y compris les pompes à hélicoides, pour extraire des puits de pétrole une qualité maximale de liquide ou de mélange liquide-gaz, est l'éventualité de marche de la pompe sans liquide, avec frottement sec ou semi-sec, avec un régime thermique instable de la pompe et du moteur électrique, ainsi que les ruptures qui en résultent. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients susmentionnés en créant un dispositif pour l'extraction du liquide d'un puits, qui assurerait une grande longévité et une grande fiabilité à une électropompe à hélicoïdes marchant dans un puits et fournissant un débit égal ou supérieur à celui du puits. Conformément à l'invention, la solution consite en ce que, dans le dispositif pour l'extraction du liquide d'un puits, sous le siège porteur est fixé un carter dans lequel sont logés la pompe et le moteur électrique, la cavité de refoulement de la pompe étant mise en communication par au moins un canal avec l'enceinte du puits ; à l'entrée dudit canal, du capoté de la cavité de refoulement de la pompe, est montée une soupape qui ouvre le canal quand le débit de liquide diminue, en assurant ainsi le mouillage des surfaces de la pompe, et qui ferme le canal lorsque le débit de liquide est normal. I1 est avantageux de réaliser ledit canal dans le siège porteur. grâce à l'application de l'invention, notamment dans les exploitations pétrolières marines, où le problème de l'obtention d'une quantité maximale de pétrole à partir de chaque puits est d1actua- lité, on peut augmenter notablement la riabilité des électropompes à hélicoïdes dans les puits où le pétrole a une viscosité élevée et où il y a une grande quantité de gaz libre à l'entrée de la pompe. En outre, l'invention permet de réduire fortement les frais de réparation. Sans application de l'invention, nombre de gisements à pétrole visqueux découverts dans les fonds sous-marins ne pourraient être exploités. râce à l'application de l'invention dans les puits de pétrole, on obtient un effet technique inattendu : le débit des puits de pétrole est augmenté ; par suite des variations périodiques de la pression dans le puits, la perméabilité des roches de la zone attenante au fond du trou s'améliore et la venue de pétrole augmente. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par un exemple de réalisation avec référence aux dessins annexés, dans lesquels la Fig. 1 est la vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif pour l'extraction du liquide d'un puits, avec un siège porteur dans lequel est disposée la partie supérieure d'une électropompe à hélicoïdes descendue dans le puits en bout d'un câble, la soupape de la pompe étant montrée dans sa position basse ; la Fig. 2 est une vue schématique en coupe longitudinale, la position de la soupape étant celle correspondant à la marche normale de la pompe. Le dispositif pour l'extraction du-liquide dlun puits (Fig.l) comprend : un siège porteur 1 descendu dans le puits 2 en bout du train de tubes 3 ; une pompe à hélicoïdes 4, descendue dans le puits 2 en bout d'un câble porteur et conducteur 5, la tete 6 de cette pompe venant porter sur ledit siège ; un moteur électrique submersible 7 étant fixé à la partie inférieure de la pompe 4. L'arbre 8 du moteur ' est accouplé par un joint 10 à l'héli- coide 9, dont l'hélice est taillée à droite. Un joint 11 accouple l'hélicotde 9 à l'hélicoide 12, dont l'hélice est taillée à gauche. Les hélicoïdes 9 et 12 sont placées dans un stator hélicoïdal 13 à droite et un tator hélicoïdal 14 à gauche, dont les hélices ont un sens correspondant respectivement à celui des hélicoides. Dans le corps 15 de la pompe 4, auprès d'une extrêmité inrérieure de l'hélicoide 9 et auprès de l'extrêmité supérieure de l'hélicoide 12 sont ménagées deux cavités d'entrée 16, et entre ces hélicoïdes 9 et 12 est ménagée la cavité de refoulement 1 (Fig. 1 et 2). Sous le siège porteur 1 (Fig. 1) est fixé un carter 18 enYer- mant la pompe 4 et le moteur électrique Dans la tête s de la pompe 4 est monte une soupape 19 (Fig. 1 et 2), au niveau de laquelle, dans le siège porteur 1, entre des anneaux d'étanchéité 20, sont percés des canaux 21 pour que le liquide se trouvant dans la cavité de refoulement 17 puisse sortir dans l'enceinte du puits 2. Dans la tête e sont prévus des trous 22 (Fig. 1) pour le passage du liquide refoulé par la pompe L vers la surface. A la partie supérieure du carter 18 sont prévus de petits trous 23 pour la sortie du gaz. 'exploitation du puits s'effectue de la façon suivante. On descend la pompe 4 avec son moteur électrique , en bout du câble porteur et conducteur 5, dans le puits 2 où e trouve le liquide. ous l'action de son propre poids, la pompe prend automatiquement position dans le siège porteur 1, à l'intérieur du carter 18. L'énergie électrique est amenée au moteur électrique à partir de la surface par le câble porteur et conducteur g. Le couple de l'arbre 8 est transmis en série par les joints doubles 10 et 11 aux hélicoïdes 9 et 12, qui roulent en engrenant dans les stators 13 et 14. Etant donné que les couples hélicoide-stator ont des hélices de sens contraires, l'une étant à droite, et l'autre à gauche, le liquide arrivant par les deux cavités d'entrée 16 est refoulé dans la cavité de refoulement 17 d'où. en passant à travers la soupape 19 et les trou 22 de la tete s, il va au train de tubes 3 par lequel il monte à la surface. Dans ce cas, la soupape 19 est dans sa oosi- tion naute, comme représenté à la Fig. 2 et la cavité 1 est isolée de l'enceinte du puits 2 (Fig. 1). Dans le cas où la pompe 4 a épuisé tout le pétrole se trouvant dans l'enceinte du puits 2, et que plus de 50 ff de gaz livre arrive à l'entrée de la pompe ', le débit de la pompe 4 en liquide s'abaisse de plus de 50 %. Les hélicoïdes 9, 12 et les stators 13, 14 commencent alors à marcher au régime de frottement semi-sec. La soupape 19 met en communication la cavité 17 avec l'enceinte du puits 2 par les canaux 21 du siège 1. Le liquide contourne le bas du carter 18, passe le long du moteur ', arrive aux cavités d'entrée 16 de la pompe 4 et mouille de nouveau la surface des rotors 9. 12 et des stators 1, 18 en prévenant ainsi tout frottement sec et les ruptures. De la sorte, on assure la fiabilité de la pompe 4 et l'extrac- tion d'une quantité maximale de pétrole du puits 2. Par suite de l'action de la pompe 4 sur la couche pétrolifère, grâce aux variation périodiques de la pression dans l'enceinte du puits 2, la venue de pétrole augmente. Le débit de pétrole à la surface, qui au début est périodique, devisent bientôt continu. C'est là un effet tecnnique inattendu ré étant de l'application de l'invention à des puits de pétrole. L'emploi, dans le dispositif faisant 1'obJet de l'invention, d'un câble porteur et conducteur 5 et d'un siège porteur 1 permet de réaliser facilement la remontée de la pompe à hélicoides 4 et du moteur i à la surface pour les réparations, ainsi que leur descente dans le puits 2. L'absence de tubes de production allège notablement les opérations de descente et de remontée ainsi que les réparations, et abaisse leur prix d'une façon marquée. REVEND1CA IONS 1 - Dispositif pour l'extraction du liquide d'un puits et, en particulier, de pétrole, comprenant une pompe, par exemple à hélicoides, dotée d'un moteur électrique et d'une soupape disposée dans la cavité de refoulement de la pompe, l'ensemble étant descendu dans le puits en bout d'un câble porteur et conducteur pour être posé sur un siège porteur suspendu dans le puits, caractérisé en ce que sous le siège porteur est fixé un carter dans lequel sont logés la pompe et le moteur électrique, la cavité de refoulement de la pompe étant mise en communication par au moins un canal avec l'enceinte du puits et à l'entrée dudit canal, du caté de la cavité de refoulement de la pompe, est montée une soupape qui ouvre le canal quand le débit de liquide diminue, en assurant ainsi le mouillage des surfaces de la pompe, et qui ferme le canal lorsque le débit de liquide est normal. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits canaux sont réalisés dans le siège porteur.