Brevet FR2459386A1 — publié le 19810109

L'invention se rapporte au pompage du pétrole par des puits au moyen d'un fluide moteur sous pression transmis à un groupe de pompage placé au fond du puits. Il est bien connu depuis plusieurs années qu'il serait avantageux d'utiliser des fluides sous très haute pression pour faire marcher des pompes à pétrole montées dans des puits et commandées par un fluide afin de réduire les pertes par frottement de fluide qui sont inhérentes dans la transmission d'un fluide sous pression à un groupe de pompage disposé au fond du puits (voir par exemple le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 2 929 327). Malgré les avantages d'un système de -pompage à "superpression", ces systèmes n'ont pas été utilisés jusqu'à présent dans les formations terrestres contenant du pétrole, essentiellement en raison du risque inhérent de blessures pouvant être causées au personnel en cas d'explosion d'une machine de pompage et/ou de la tuyauterie à la surface du puits sous l'effet des pres- sions extrêmement élevées, tout le personnel se trouvant dans la région risquant d'être blessé. Conformément à l'invention, un fluide sous haute pression est utilisé pour commander un groupe de pompage placé au fond d'un puits de pétrole. Toutefois, la haute pression du fluide est produite par un amplificateur hydrau- lique qui est monté sous la surface du sol à proximité du sommet du puits. De son-côté, l'amplificateur est commandé par un fluide délivré à des pressions classiques par une machine placée sur le sol au voisinage de la tête du puits. L'invention a donc pour objet un procédé et une machine perfectionnés de pompage du pétrole de puits au moyen d'un groupe de pompage placé au fond du puits et commandé par un fluide sous haute pression qui lui est délivré. L'invention concerne plus particulièrement un appareil de production d'un fluide moteur sous haute pression destiné à la commande d'un groupe de pompage situé au fond du puits, cette machine étant constituée d'un amplificateur hydraulique de pression monté sur la surface du sol au sommet du tubage du puits, cet amplificateur étant commandé par un fluide sous pression délivré par une machine classique placée au voisinage de la tête du puits. L'invention va être décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique représente schématiquement une machine délivrant un fluide sous haute pression de commande d'un groupe de pompage situé au fond d'un puits de pétrole. Le dessin représente à échelle très exagérée un tubage 1 de puits de pétrole. Un groupe de pompage 2, par exemple une turbo-pompe, est monté de manière classique dans le tubage 1 au fond du puits de pétrole, ce groupe étant destiné à pomper les fluides du puits qui sont admis à l'intérieur du tubage 1 par des trous convenables (non représentés) afin de les envoyer à la surface en envoyant à la turbo- pompe 2 un fluide sous haute pression d'environ au moins 210.105 Pa. Un élargissement annulaire 3 réalisé au sommet du tubage 1 du puits a des dimensions suffisantes pour y loger un groupe amplificateur hydraulique 4. Ce groupe peut avoir toute forme classique et peut être par exemple du type repré- senté dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NI 3 659 967. En variante, cet amplificateur peut consister en une variante de réalisation de pompe commandée par turbine et pouvant se monter à l'intérieur du diamètre du tubage, ce groupe pouvant comprendre, à titre d'exemple uniquement, une pompe commandée par une turbine à un étage et dont le fluide moteur est délivré à la pression normale d'environ 35.105 à environ 140.105 Pa, mais à un grand débit. L'amplificateur hydrau- lique 4 est destiné à délivrer un fluide sous une pression d'environ au moins 210.105 Pa à un débit correspondant à environ un quart du débit du fluide circulant dans la turbine de commande, cette différence étant due au mauvais rendement inhérent de l'amplificateur hydraulique 4. De toute manière, l'amplification de la pression du fluide envoyé sur l'ampli- ficateur hydraulique 4 est d'un ordre de grandeur d'au moins trois et le fluide moteur résultant qui est refoulé par l'amplificateur est transmis par un tubage ou une canalisa- tion classique 6 convenablement dimensionné pour pouvoir résister aux pressions élevées, ce fluide étant dirigé à l'admission du groupe de pompage 2 commandé par le fluide moteur et placé au fond du tubage du puits. Le fluide moteur usé est de préférence renvoyé par une seconde canalisation 7 dans l'amplificateur hydraulique de manière qu'il soit recyclé, de sorte que du fluide relativement propre est seul à circuler à l'extrémité haute pression du système. Le fluide pompé du puits est transmis à la tête de ce dernier par un tubage de production indiqué schématiquement en 8, la réduction du frottement du fluide étant dans un rapport d'au moins environ 9 à 1 par rapport au frottement qui serait produit sans groupe amplificateur 4. Pour faire fonctionner la machine de pompage décrite, une pompe centrifuge 10 de type classique commandée par moteur est montée en surface à proximité de la tête du puits, cette pompe étant commandée par une source d'énergie convenable telle qu'un moteur électrique 11. Le groupe de pompage 10 délivre un fluide sous pression maximale comprise entre environ 35.105 et environ 140.105 Pa, mais à un grand débit, ce fluide étant envoyé à l'amplificateur hydraulique 4 par une canalisation 9, puis étant recyclé de l'amplificateur 4 par l'intermédiaire d'un réservoir 12. Il apparaît clairement d'après la description qui précède que l'amélioration du rendement résultant de l'utilisation d'un fluide sous pression élevée pour commander le groupe de pompage 2 au fond du puits s'obtient sans exposer en aucune manière le personnel situé en surface aux risques d'explosion d'une pompe ou de canalisations transpor- tant des pressions dépassant environ 140.105 Pa. Tous les composants sous haute pression de la machine sont placés sous le niveau du sol, soit à l'intérieur, soit en communication avec le tubage 1 du puits. Il va de soi que l'invention n'a été décrite qu'à titre d'exemple et que diverses modifications peuvent lui être apportées sans sortir de son domaine. REVENDICATIONS 1. Machine de pompage de pétrole de puits au moyen d'un fluide moteur sous pression élevée, caractérisée en ce qu'elle comprend un groupe de pompage (2) sous haute pression disposé au fond du puits, une pompe à fluide (10) commandée par moteur (11) et disposée au-dessus du sol au voisinage de la tête du puits, cette pompe délivrant un premier flux de fluide moteur à une pression normale, un amplificateur hydraulique de pression (4) étant monté sous le niveau du sol et communiquant avec le tubage du puits (1), cet amplificateur étant réalisé et disposé de manière à délivrer un second flux de fluide sous une pression égale au moins à trois fois celle dudit premier flux de fluide moteur, des premières canalisations (9) étant destinées à diriger ledit premier flux de fluide à l'admission dudit amplifica- teur hydraulique (4) et une seconde canalisation (6) raccordant la sortie de l'amplificateur hydraulique de pression audit groupe de pompage (2), de manière que ce dernier fonctionne sous une pression qui est environ trois fois plus forte que la pression dudit premier flux de fluide moteur. 2. Machine selon la revendication 1, caracté- risée en ce qu'elle comprend une troisième canalisation (7) renvoyant ledit second flux de fluide moteur dudit groupe de pompage (2) à l'amplificateur de pression (4), de manière que ce second flux de fluide moteur suive un circuit fermé. 3. Machine selon la revendication 1, caracté- risée en ce que la partie sous haute pression dudit amplifi- cateur hydraulique (4) est disposée à l'intérieur du tubage du puits (1, 3). 4. Procédé de pompage du pétrole de puits au moyen d'un fluide moteur sous pression transmis à un groupe de pompage commandé par fluide et situé au fond du puits, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à produire à l'extérieur de la tête du puits un premier flux de fluide moteur sous une pression comprise entre environ 35.105 et environ 140.105 Pa, à diriger ledit premier flux de fluide moteur dans un groupe amplificateur de pression logé sous le niveau du sol et communiquant avec le sommet du puits, ledit amplificateur de pression étant destiné à produire un second flux de fluide moteur dont la pression est environ au moins trois fois plus élevée que celle dudit premier flux de fluide moteur et à diriger ce second flux de fluide moteur sur le groupe de pompage situé au fond du puits pour le faire marcher. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste à recycler ledit second flux de fluide moteur dudit groupe de pompage vers ledit amplificateur de pression.