Brevet FR2474614A1 — publié le 19810731

La présente invention concerne une méthode et un dispositif pour régulariser l'écoulement d'un fluide diphasi- que et plus particulièrement pour rendre plus homogène le mé- lange de gaz et de liquide composant ce fluide. Le pompage de fluides diphasiques, tels que, par exemple, des effluents pétroliers, est assuré par des maté- riels de pompage classiques tant que le rapport volumétrique de gaz et de liquide n'excède pas une valeur limite voisine de 0,1 à 0,2, ou par des matériels conçus spécialement lors- que le rapport volumétrique est supérieur à cette limite. Le fonctionnement de ces appareils est satisfai- sant tant que le mélange gaz-liquide présente un certain ca- ractère d'homogénéité et qu'une fraction importante de gaz ne s'accumule pas localement pour former des "bouchons de gaz" dans l'écoulement du fluide diphasique. La présente invention propose une méthode et un dispositif permettant d'assurer une bonne homogénéisation du mélange gaz-liquide empêchant ainsi la formation de bouchons de gaz et/ou assurant leur disparition lorsqu'ils existent dans l'écoulement d'un fluide diphasique. L'invention pourra être bien comprise et tous ses avantages apparaîtront à la lecture de la description qui suit illustrée par les dessins annexés parmi lesquels: - la figure i montre schématiquement un dispositif selon l'in- vention, - la figure 2 représente plusieurs éléments composant le dis- positif, - les figures 3 à 8 illustrent différents modes de réalisa- tion des éléments, - les figures 9 et 10 montrent deux cas d'utilisation du dispositif selon l'invention. On se réfère dans la suite, mais sans que cela soit limitatif, à un écoulement diphasique d'effluents pétro- liers. La figure l montre schématiquement le principe de l'invention qui consiste à positionner, dans un conduit 1, parcouru par un fluide diphasique, un organe 2 adapté à ren- dre plus homogène le mélange de gaz et de liquide. Cet orga- ne 2 est maintenu dans le conduit l par des moyens d'immobi- lisation schématisés en 3. L'organe 2 est déplaçable dans le conduit 1, pour être localisé à l'endroit le mieux approprié de l'écoulement diphasique. Le déplacement de l'organe 2 peut être assuré par tout moyen connu tel que tige.de manoeuvre, dispositif d'en- traînement circulant dans un conduit sous l'action d'un flui- de sous pression. La figure 2 montre schématiquement un organe 2 composé de n éléments 2a, 2b,... 2n fixés bout à bout par des moyens de raccordement articulés 4 permettant une rota- tion relative des éléments successifs les uns par rapport aux autres. De cette façon, l'organe 2 peut être déplacé dans la conduite 1 même si celle-ci présente des portions coudées. Ces moyens de raccordement peuvent être constitués de rotules, de cardans à rotules, ou de tout autre disposi- tif connu du technicien. Pour cette raison, il n'est pas né- cessaire d'illustrer en détail les modes de réalisation de ces moyens de raccordement. La longueur de chaque élément composant l'organe 2 est choisie en fonction du plus petit rayon de courbure de la conduite 1. Chaque élément 2a, 2b,... 2n est adapté à frac- tionner l'écoulement diphasique en une pluralité d'écoulements séparés et à les recombiner en aval, en considérant le sens d'écoulement du fluide. Dans ce but, les éléments 2a, 2b,... 2n sont cons- titués d'un barreau de forme générale cylindrique dans lequel sont ménagés des conduits 5 axiaux ou hélicoïdaux. Ces con- duits peuvent avoirlen section droite diverses formes dont quelques unes ont été représentées sur les figures 3 à 6: - section en portion de cercle ouverte à la préiphérie de barreau 2n (fig. 3), - section circulaire (fig. 4), - section triangulaire (fig. 5), - section en forme de secteur d'anneau (fig. 6). Selon une variante de réalisation illustrée par la figure 7, les conduits 5 de deux éléments consécutifs peuvent être appariés: en considérant le sens d'écoulement du fluide représenté par la flèche f, les conduits 5 du pre- mier élément sont tout d'abord axiaux sur une première por- tion puis hélicoïdaux sur une seconde portion, tandis que les canaux-de l'élément suivant-sont tout d'abord hélicoïdaux puis axiaux. De préférence, mais non limitativement, les parties hélicoïdales auront une longueur voisine du demi pas de l'hélice. Les éléments 2a, 2b,... 2n sont constitués en un matériau compatible avec l'écoulement de fluide dans lequel- ils sont placés. Le choix du matériau sera donc effectué par le technicien parmi les métaux, les matières plastiques armées ou non armées, etc... Le centrage de chaque élément dans la conduite est assuré de façon connue en soit par des centreurs tels que des bossages 6 portés par chaque élément (figure 8). L'introduction du dispositif dans un conduit o cir- cule un fluide sous pression peut être effectuée au moyen d'un sas 7 d'introduction, comme schématisé sur la figure 9. Ce sas est pourvu de blocs d'obturation 8 et 9, de canalisa- tions de purge 10 et 11 et d'une canalisation de mise en pression 12. Dans le cas illustré-par la figure 9, le dispositif 2 est fixé à l'extrémité d'une tige de manoeuvre 13 qui sert à la mise en place du dispositif 2 et à son maintien dans la portion désirée de la canalisation 1, qui est par exemple ici une canalisation pour le transport d'effluents. pétroliers. Dans le cas représenté par la figure 10, le dispo- sitif 2 est maintenu dans un puits de production 14 en étant fixé à l'extrémité d'un groupe moto-pompe 16 suspendu à un tubage de production 15. Les moyens d'immobilisation peuvent également être- composés de dispositifs commercialisés par exemple par les sociétés OTIS ou CAMCO et comportant généralement un ou plu- sieurs manchons de retenue intégrés dans la conduite 1 coo- pérant avec un mandrin d'accrochage muni de doigts escamota- bles adaptés à pénétrer dans des rainures du manchon de re- tenue. Ce mandrin qui est solidaire du dispositif 2 permet d'immobiliser celui-ci à l'endroit désiré de la conduite. Eventuellement, des moyens de repêchage appropriés permettent de désolidariser le mandrin d'accrochage du manchon de rete- nue. De tels organes sont bien connus du technicien et ne seront donc pas décrits en détail. R E V E N D I C A T I O N S 1. - Procédé pour stabiliser l'écoulement d'un mélange dipha- sique gaz-liquide dans une conduite et réduire ainsi, notam- ment, la formation de bouchons de gaz dans cet écoulement, caractérisé en ce que l'on introduit dans la conduite au moins un organe régulateur a d a p t é à fraction- ner l'écoulement diphasique en une pluralité d'écoulements. séparés et à les recombiner en formant un écoulement sensi- blement homogène en aval dudit organe, en ce qu'on déplace- cet organe dans la conduite jusqu'à l'emplacement de celle- ci o l'on désire stabiliser l'écoulement, et en ce qu'on l'.immobilise audit emplacement. 2. - Dispositif pour stabiliser l'écoulement d'un mélange diphasique gazliquide dans une conduite et réduire ainsi, notamment, la formation de bouchons de gaz dans cet écoule- ment, ce dispositif comportant au moins un organe adapté à fractionner l'écoulement diphasique en une pluralité d'é- coulements séparés qui se recombinent en formant un écoule- ment sensiblement homogène en aval dudit organe, caractéri- sé en ce que ledit organe est adapté à être déplacé à l'in- térieur de la conduite et comporte des moyens permettant son immobilisation à un emplacement de la conduite choisi à l'avance.