Brevet FR2500419A2 — publié le 19820827

FR 2500419 A2 19820827 FR 8103814 A 19810224 La présente invention concerne des perfectionnements au dispositif selon la demande principale assurant le déplacement d'un élément dans un conduit rempli d'un liquide. Plus précisément, le dispositif selon la demande principale qui assure le déplacement d'un organe à l'intérieur d'un conduit rempli d'un fluide, comporte un corps tubulaire ouvert à ses deux extrémités et de section droite inférieure à celle du conduit, un groupe moto-pompe dont l'orifice d'admission et l'orifice d'évacuation communiquent respectivement avec les deux extrémités du corps, au moins un manchon élastique enveloppant une portion du corps et délimitant avec celui-ci un espace annulaire étanche, et des moyens de gonflage du manchon. L'une au moins des extrémités du manchon est solidaire du corps tubulaire et les moyens de gonflage assurent l'expansion du manchon jusqu'à ce que son diamètre atteigne une valeur légèrement inférieure à celle du diamètre du conduit. La présente invention propose des moyens de commande des moyens de gonflage assurant automatiquement le gonflage du ou des manchons à la valeur désirée pour s'adapter aux variations de la section du conduit. Selon un premier mode de réalisation, ces moyens automatiques de commande comportent un détecteur de pression différentielle mesurant la différence de pression entre l'en- trée et la sortie du groupe moto-pompe faisant circuler le fluide à l'intérieur du corps tubulaire et un ensemble de commande actionnant les moyens de gonflage des manchons tant que la différence de pression mesurée par le détecteur de pression différentielle est inférieure à une première valeur prédéterminée 4 P1 et provoquant le dégonflage des manchons lorsque la différence de pression mesurée par le détecteur est supérieure à une seconde valeur prédéterminée A aY2 supérieure à la première valeur p l'ensemble de commande 1' interrompant l'action des moyens de gonflage lorsque la différence de pression mesurée par le détecteur est comprise entre les deux valeurs prédéterminées A P1 et aP2. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif selon le brevet principal est muni d'un organeSåe mesure du diamètre du conduit en amont des manchons élastiques en considérant le sens de progression du dispositif dans le conduit et les moyens automatiques de commande comportent un détecteur mesurant le diamètre de gonflage des manchons et un ensemble de commande actionnant les moyens de gonflage jusqu'à ce que l'indication du détecteur du diamètre de gonflage des manchons soit égale à l'indication de l'organe de mesure du diamètre du conduit diminuée d'une valeur prédéterminée . Selon un autre mode de réalisation, les moyens auto matiques de commande comportent un détecteur mesurant le diamètre de gonflage des manchons, un détecteur déterminant la position du dispositif dans le conduit et un ensemble de commande dans lequel est enregistrée la valeur du diamètre du conduit en chaque point de ce conduit, cet ensemble de commande actionnant les moyens de gonflage jusqu'à ce que 1 'in- diction du détecteur du diamètre de gonflage des manchons soit égale à l'indication enregistrée, du diamètre du conduit à l'emplacement considéré, diminuée d'une valeur prédéterminée Selon une variante de réalisation, le dispositif étant relié à la surface par un câble, le fonctionnement de l'ensemble de commande est déclenché lorsqu'un détecteur de la tension dans le câble indique que la valeur de la tension est superieure à une première valeur prédéterminée, tandis que le fonctionnement de l'ensemble de commande est interrompu lorsque la valeur de la tension est supérieure à une seconde valeur déterminée. L'invention pourra être bien comprise et tous ses avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit illustrée par les figures annexées parmi lesquelles - les figures 1A et 1B représentent le dispositif selon le brevet prncipal, et - les figures 2 à 4 illustrent différents modes de réalisation des moyens de commande. Les figures 1A et 1B représentent en coupe le dispositif selon le brevet principal désigné dans son ensemble par la référence 1. Ce dispositif est, par exemple, utilisé pour déplacer dans un puits de forage 2 une sonde de mesure 3 schématisée en trait mixte. La sonde 3 est reliée à la surface par un câble de manoeuvre ou câble porteur non représenté, dans lequel sont incorporées des lignes de transmission d'énergie et d'informations. Dans l'exemple illustré, le dispositif 1 est fixé à l'extrémité libre de la sonde 3 par un filetage 4. Le corps du dispositif dont le diamètre extérieur est inférieur au diamètre du puits 2, se compose, par exemple et non limitativement, de un ou plusieurs éléments tubulaires la, lb, lc ... raccordés bout à bout. A l'intérieur du corps tubulaire est placé un groupe moto-pompe schématisé en 5. L'admission 6 de la pompe communique avec l'intérieur du corps tubulaire tandis que l'éva- cuation communique avec l'espace annulaire délimité entre la paroi du puits 2 et le dispositif 1 par des orifices ou lumières 7 pratiqués dans la partie supérieure du corps. A sa partie inférieure, le corps tubulaire est en communication avec le forage 2 par l'intermédiaire d'orifices 8. Le corps du dispositif 1 est entouré, sur une portion de sa longueur, par une membrane élastique ou manchon placée à un niveau intermédiaire, entre les orifices 7 et 8. De préférence, comme représente sur les figures 1A et 1B, on utilise deux membranes 9 et 10 écartées l'une de l'autre, c'est-à-dire à des niveaux différents. A une de ses extrémités, la membrane supérieure 9 est fixée sur une bague il par tout procedé connu tel que vulcanisation. La bague 11 est solidaire du corps du dispositif 1. A son autre extrémité, le manchon 9 est solidaire d'une bague 12 qui peut coulisser axialement le long du corps du dispositif 1. De la même façon, le manchon 10 est fixé à une ex trémité sur une bague 13 solidaire du corps du dispositif 1 et à l'autre extrémite sur une bague 14 qui peut coulisser le long du corps du dispositif 1. L'étanchéité entre les bagues 12 et 14 et le corps du dispositif 1 est assurée par des joints non représentés. Les manchons 9 et 10 délimitent avec le corps tubulaire des espaces annulaires étanches désignés respectivement par les références 15 et 16. Lorsqutils ne sont soumis à aucun effort extérieur, les manchons 9 et 10 ont une forme générale cylindrique dont le diamètre extérieur est notablement inferieur au diamètre du puits foré 2. Dans le mode de réalisation illustré, ces manchons ont, au repos, un diamètre extérieur sensiblement égal à celui du corps tubulaire comme on peut le voir sur les parties gauches de ces figures. Le dispositif comporte également des moyens de gonflage permettant d'augmenter le diamètre extérieur des manchons, par introduction d'un liquide sous pression dans les espaces annulaires 15 et 16. Ces moyens de gonflage comprennent un réservoir 19 contenant un liquide tel que de l'huile. Ce réservoir, qui est maintenu par des bras 17, 18 à l'intérieur du corps du dispositif, se compose d'une membrane souple 19a protégée par un carter 19b. L'huile contenue dans ce réservoir est ainsi à la pression hydrostatique du fluide remplissant le forage 2. Ce réservoir 19 alimente, par une canalisation 20, une enceinte étanche 26 dans laquelle sont logés un moteur 21 entraînant une pompe 22 qui est, de préférence, du type à débit constant, et deux vannes 23 et 24 à deux voies et deux positions. L'orifice 25 d'admission de la pompe communique avec l'intérieur de l'enceinte 26. L'orifice 27 de refoulement de la pompe 22 communique, par une canalisation 28, avec l'un des orifices de la vanne 23 dont le second orifice est en communication, d'une part avec l'un des orifices de la vanne 24 et, d'autre part, avec les espaces annulaires 15 et 16 par l'intermédiaire des canalisations 29 et 30, chacune d'elles débouchant dans l'un des espaces annulaires 15 et 16. Le second orifice de la vanne 24 est en communication avec l'intérieur de l'enceinte 26. Des câbles, non représentés, assurent l'alimentation en énergie du groupe moto-pompe 5 ainsi que du moteur 21 et permettent la commande des vannes 23 et 24 qui sot, par exemple, des électrovannes. Ces câbles peuvent être intégrés au câble de manoeuvre de la sonde 3. Le dispositif fonctionne comme il a été indiqué dans le brevet principal. Selon la présente invention, le gonflage des manchons peut être automatisé en utilisant un capteur 34 de pression différentielle (fig. 2). Un tel capteur est bien connu de la technique et ne nécessite pas une description détaillée. Il est, par exemple, du type de ceux commercialisés sous la référence CDPD par la Société SAINT CYR ELECTRO INDUSTRIE. Ce capteur est utilisé pour mesurer la différence de pression entre l'entrée et la sortie du groupe moto-pompe 5. Il délivre un signal représentatif de la différence de pression mesurée. Le signal est transmis à un ensemble électronique 35 de commande du gonflage et du dégonflage des manchons 9 et 10, c'est-à-dire un ensemble capable de commander le moteur 21 de la pompe 22, ainsi que les vannes 23 et 24. L'ensemble de commande 35 comporte des moyens de comparaison du signal fourni par le capteur 34 à deux valeurs prédéterminées A P1 et a P2 telles que A P1 Lorsque le signal de mesure produit par le capteur 34 est inférieur à la valeur-seuil AP1, l'ensemble de commande élabore des signaux de sortie provoquant la fermeture de la vanne 24, l'ouverture de la vanne 23 et le fonctionnement du moteur 21. Il en résulte alors le gonflage des membranes 9 et 10. Lorsque le signal de mesure délivré par le capteur 34 est compris entre les valeurs A P1 et a P2, l'ensemble de commande élabore des signaux de sortie qui provoquent le maintien en position fermée de la vanne 24, la fermeture de la vanne 23 et l'arrêt du moteur 21. Lorsque le signal de mesure a une valeur supérieure au seuil AP2, l'ensemble de commande délivre sur ses bornes de sortie des signaux qui provoquent l'ouverture de la vanne 24, le maintien en position fermée de la vanne 23 et le maintien du moteur 21 en position arrêtée. Il en résulte alors un gonflage des membranes 9 et 10. De cette façon, si au cours du déplacement du dispositif, tous les manchons portés par le corps 1 sont placés dans un zone du puits ayant un diamètre notablement plus grand que celui des manchons, la valeur de la pression différentielle diminue en-dessous de la valeur aP1. Le gonflage des manchons s'effectue comme indiqué plus haut. Si, lors du déplacement du dispositif, l'un des manchons atteint une zone du forage dont le diamètre est inférieur à celui des manchons, la différence de pression mesurée par le capteur 34 augmente au-delà du seuil A P2 et l'ensemble de commande 35 provoque le dégonflage des manchons comme indiqué plus haut. Les valeurs A P1 et A P2 sont déterminées expérimentalement par le technicien en fonction de la force nécessaire pour provoquer le déplacement du dispositif dans des puits de diamètre et d'inclinaison connus. L'ensemble de commande 35 est, par exemple,du type micro-processeur programmé et son fonctionnement tel que décrit plus haut est déclenché à la réception d'un signal de mise en route 1 qui est provoqué par l'utilisateur, par exemple à la mise en route du groupe moto-pompe 5. On peut également prévoir, pour des raisons de sécurité, un détecteur schématisé en 36 sur la figure lB qui fournit un signal représentatif du diamètre de l'un des manchons, ce détecteur interrompant le gonflage des manchons lorsqu'ils ont atteint leur diamètre maximal La figure 3 montre un autre exemple de réalisation de la commande automatique du gonflage des manchons 9 et 10. On utilise un ensemble de commande 37 du gonflage et du dégonflage des manchons qui est, par exemple, du type microprocesseur convenablement programmé pour commander le fonctionnement du moteur 21 et des vannes 23 et 24. Cet ensemble reçoit les signaux délivrés par le dispositif diamètreur 33, qui mesure le diamètre du forage en amont du manchot 10 et au voisinage de celui-ci, et par le détecteur 36 qui peut être également du type diamètreur et qui mesure le diamètre de gonflage de l'un des manchons, les deux manchons ayant des caractéristiques de déformation identiques. Le fonctionnement de l'ensemble de commande 37 est déclenché à la réception d'un signal A produit simultanément à la mise en route du groupe moto-pompe 5. Le diamètreur 33 indique la valeur du diamètre D du forage et l'ensemble 37 délivre sur ses bornes de sortie des signaux provoquant la fermeture de la vanne 24, l'ouver- ture de la vanne 23 et le fonctionnement du moteur 21. Le gonflage des manchons se poursuit jusqu'à ce que le capteur 36 délivre un signal représentatif d'une valeur prédéterminée d du diamètre des manchons égale à D - , étant une valeur déterminée affichée dans l'ensemble de commande 37. Cette valeur èst choisie par le technicien pour que la force qui est appliquée au dispositif assure son déplacement dans le forage. Lorsque la valeur du diamètre mesurée par le capteur 36 est égale à la valeur d = D - E , l'ensemble de commande 37 délivre des signaux de sortie qui maintiennent fermée la vanne 24, ferment la vanne 23 et arrêtent le moteur 21. Si, au cours de son déplacement, le dispositif atteint une zone de diamètre réduit, le diamètreur 33 indique une nouvelle valeur et l'ensemble de commande 37 délivre des signaux qui maintiennent le moteur 21 dans sa position arrêtée et la vanne 23 dans sa position fermée, et ouvrent la vanne 24. Il en résulte un dégonflage des manchons qui se poursuit jusqu'à ce que l'indication du capteur 36 soit à nouveau égale à l'indication du diamètreur 33 diminuée de la valeur . A cet instant, l'ensemble de commande 37 délivre un signal provoquant la fermeture de la vanne 24. Si, au cours de son déplacement le dispositif atteint une zone de diamètre supérieur au diamètre de gonflage des manchons, le diamètreur 33 indique une nouvelle valeur et l'ensemble de commande 37 produit des signaux de sortie qui maintiennent fermée la vanne 24, ouvrent la vanne 23 et actionnent le moteur 21. On assure ainsi le gonflage des manchons qui se poursuit jusqu'à ce que l'indication du capteur 36 soit à nouveau égale à celle du diamètreur 33 diminuée de la valeur . A cet instant, l'ensemble de commande 37interrompt le gonflage des manchons en arrêtant le moteur 21 et en refermant la vanne 23. La figure 4 illustre des modifications qui peuvent être apportées au dispositif de commande automatique des manchons. Généralement, au cours de la réalisation d'un forage, on mesure le diamètre du trou foré en fonction de la profondeur. Ces mesures peuvent être alors enregistrées dans une mémoire de l'ensemble de commande 39. Le diamètreur 33 est supprimé et un capteur 38 qui mesure par exemple le défilement en surface du câble auquel est suspendu le dispositif, indique la profondeur atteinte par ce dispositif. La valeur correspondante du diamètre du puits est extraite de la mémoire et le gonflage ou le dégonflage des manchons est effectué comme indiqué précédemment. Selon une autre variante, le gonflage automatique des manchons 9 et 10 n'intervient que lorsque le dispositif ne peut pas avancer sous la seule action de la gravité. Dans ce cas, on utilise un capteur 39 de mesure de la tension dans le câble reliant le dispositif à la surface. Ce capteur délivre un signal qui autorise le fonctionnement de l'ensemble 37 lorsque la tension dans le câble est inférieure à une valeur prédéterminée T1, c'est-à-dire lorsque le câble est détendu. De plus, lorsque la tension mesurée dans le câble est supérieure à une autre valeur prédéterminée T2 correspondant au moins à la force de déplacement exercée par le fonctionnement du dispositif seul, l'ensemble 37 provoque le dégonflage total des manchons 9-10 avant d'interrompre son fonctionnement. Le dispositif peut alors se déplacer sous l'action de la gravité. La valeur de T2 peut être déterminée en mesurant la Différence de pression AP entre l'entrée et la sortie du groupe moto-pompe 5, ainsi que le diamètre de gonflage des manchons. On a alors M représentant le diamètre de gonflage des manchons et est le diamètre du corps du dispositif. Comme précédemment, et pour des raisons de sécurité, le fonctionnement de l'ensemble 37 est arrêté lorsque le capteur 36 délivre un signal égal au diamètre maximum dmax de gonflage des manchons, cette valeur étant affichée dans l'ensemble 37. REVENDICATIONS 1. - Dispositif selon la revendication 4 du brevet principal, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens automatiques (3339) de commande des moyens de gonflage (19-30). 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens automatiques de commande (33 - 39) comportent un détecteur (34) de pression différentielle mesurant la différence de pression entre l'entrée et la sortie du groupe moto-pompe (5) faisant circuler le fluide à l'intérieur du corps tubulaire et un ensemble de commande (35) actionnant les moyens de gonflage (19-30) pour assurer le gonflage des manchons (9, 10) tant que la différence de pression mesurée par le détecteur (34) de pression différentielle est inférieure à une première valeur prédéterminée a P1 et pour assurer le dégonflage des manchons (9, 10) lorsque la différence de pression mesurée par le détecteur (34) est supérieure à une seconde valeur prédéterminée AP2 supérieure à la pression AP1, l'ensemble de commande (35) interromptant l'action des moyens de gonflage (19-30) lorsque la différence de pression mesurée par le détecteur (34) est comprise entre les deux valeurs prédéterminées AP1 et AP2. 3. - Dispositif selon la revendication 1, comportant un organe (33) de mesure du diamètre du conduit en amont des man chonsélastiques(9, 10) en considérant le sens de progression du dispositif dans le conduit, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur (36) mesurant le diamètre de gonflage des manchons (9, 10) et un ensemble de commande (37) actionnant les moyens de gonflage (19-30) jusqu'à ce que l'indication du détecteur (36) du diamètre de gonflage des manchons (9, 10) soit égale à l'indication de l'organe (33) de mesure du diamètre du conduit diminuée d'une valeur prédéterminée ()- 4. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur (36) mesurant le diamètre de gonflage des manchons (9, 10), un détecteur (38) déterminant la position du dispositif dans le conduit et un ensemble de commande (37) dans lequel sont enregistrées les valeurs du diamètre du conduit en fonction de sa longueur, cet ensemble de commande actionnant les moyens de gonflage (19-30) jusqu'à ce que l'indication du détecteur (36) du diamètre de gonflage des manchons (9, 10) soit égale à l'indication enregistrée du diamètre du conduit à l'emplacement considéré, diminuée d'une valeur prédéterminée (C ). 5. - Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4 relié en surface par un câble, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur (39) de la tension dans le câble, ce détecteur permettant le fonctionneMent de l'ensemble de commande (37) lorsque la tension dans le câble est inférieure à une première valeur prédéterminée T1 et interrompant le fonctionnement de l'ensemble de commande (37) lorsque la tension dans le câble est supérieure à une seconde valeur prédéterminée T2 supérieure à la première.