Brevet FR2519689A1 — publié le 19830718

La présente invention se rapporte à une installation pour la mise en essai d'un puits par pompage au moyen d'une pompe immergée et à un procédé pour sa mise en oeuvre. La mise en essai d'un puits ayant pour objet de déterminer le potentiel d' un puits, notamment en ce qui concerne ses caractéristiques de débit, de pression et de température, s'effectue habituellement après le départ du matériel lourd de forage. Le coût d'une installation pour la mise en essai d'un puits est couvert par la valeur du produit extrait, lors de la mise en essai d'un puits d'hydrocarbures Dans le cas d'un puits d'eau, froide ou chaude, les con- sidérations économiques commandent le choix d'un matériel léger et peu coûteux. La présente invention concerne plus particulièrement une installation pour la mise en essai d'un puits au moyen d'une pompe hydraulique immergée ac- tionnée par un moteur électrique ou hydraulique et placée à une extrémité d'une colonne plongée dans le puits Elle est caractérisée par un tube fle- xible armé, enroulé sur un touret entrainé en rotation par un moteur de surface et en ce qu'elle comporte des moyens de repérage du niveau du fluide dans le puits. L'ensemble du moteur couplé à la pompe hydraulique est porté par une extré- mité du tube flexible et des conducteurs électriques sont logés dans la gaine du tube flexible, lesdits conducteurs servant soit à l'alimen- tation du moteur, dans le cas d'un moteur de fond électrique, soit à la transmission de mesures dans le cas d'un moteur de fond hydraulique. Une telle installation présente plusieurs avantages Le matériel utilisé peut être rassemblé sur un seul véhicule, tel une semi-remorque et peut être déplacé facilement Grâce au flexible souple, la profondeur de la pompe esr réglable, sa remontée et sa descente sont rapides La position de la pompe pouvant être facilement repérée, grâce aux moyens de repérage, les données enregistrées de débit, de pression et de température peuvent être rapportées au niveau auquel travaille la pompe. De façon avantageuse, on peut coupler les moyens de commande du moteur électrique entrainant en rotation le touret avec des moyens de repérage de la profondeur de plongée de la pompe pour régler la position de la pompe à des niveaux assurant un débit déterminé. Les moyens de repérage du niveau du fluide ou de la pression dynamique dans le puits peuvent être constitués par un capteur de pression placé p. ex à proximité de la pompe en dessous d'elle En variante, ces moyens peuvent consister en des fils électriques incorporés dans la paroi du tube flexible et intégrés dans des circuits électriques, dont les extrémités dénudées sont placées, décalées en hauteur, sur la face externe de la paroi du tube flexible à une distance d'environ 10 m audessus de la pompe. L'invention se rapporte également à un procédé pour la mise en oeuvre de l'installation pour l'enregistrement des variations de la pression à submergence constante, qui est caractérisé en ce qu'on fait descendre la pompe à une profondeur déterminée sous le niveau du fluide dans le puits et on fait varier ladite profondeur en faisant actionner le touret en surface en fonction des indications du repérage de niveau pour conser- ver une colonne de hauteur constante du fluide au dessus de la pompe. D'autres particularités de l'invention apparaîtront à la lumière de la description de modes de réalisation, qui suit, illustrés à l'aide de dessins, dont la figure 1 représente le tube flexible en coupe axiale, les figures 2 et 3 deux variantes de l'installation selon l'invention représentées schématiquement, et la figure 4 des moyens de repérage du niveau appliqués à la variante selon la figure 2. Un flexible-armé 1, analogue à celui utilisé dans le procédé de forage connu sous le nom de flexoforage, est enroulé sur un touret 3 Le fle- xible, disponible dans les longueurs variant de 100 à 1000 m et de dia- mètres intérieurs variant entre 5 >,ff 8 >et 1 O,16 cf est constitué par des cou- ches de fils métalliques la entrecroisés et une enveloppe lb, p ex en polyéthylène, dans laquelle sont noyés des conducteurs électriques isolés 2. Une extrémité 4 du tube 1, fixée dans l'axe du touret 3 se termine par un embout métallique par lequel, soit le produit pompé est évacué dans le cas d'une pompe entraînée par un moteur électrique (figure 2), soit est injecté sous pression le fluide actionnant une tourbine couplée à la pompe de fond (figure 3) L'embout 4 est pourvu de contacts mobiles permettant la connexion électrique des conducteurs 2 avec une source d'énergie électrique 10, telle un groupe électrogène au moyen de conduc- teurs 13 et 14. L'autre extrémité du flexible 1 porte au moyen d'un embout 5 un ensemble 6 de moteur électrique accouplé à une pompe hydraulique descendu dans un puits représenté schématiquement. Une poulie 7 ayant une gorge adaptée au diamètre du flexible est dépla- çable verticalement au moyen des deux dispositifs de réglage en hauteur et 16, de telle manière que le flexible reste à la verticale du puits. Un moteur électrique 8 alimenté par la source 10 et susceptible de tour- ner à des vitesses variables, sert à entrainer en rotation, par l'inter- médiaire d'un ou deux pignons 17 et d'une couronne dentée 18, le touret 3 dans le sens de la montée et dans celui de la descente Un compteur 9, mesurant la longueur du flexible au fur et à mesure de son déroulement, permet de repérer en continu la profondeur de la pompe 6, éventuellement en fonction du temps, lorsqu'il est couplé avec un enregistreur. Un dispositif de trancannage 19 permet de réaliser un bon enroulement du flexible 1 sur le touret 3. Un frein à main 20 permet de bloquer le touret 3 en cas de mauvais fon- ctionnement du système de transmission de la rotation. Le touret 3 avec son flexible 1 enroulé, la poulie 7, le moteur 8 et le groupe électrogène 10 peuvent avantageusement prendre place sur la plateforme d'une semi-remorque, ainsi que les dispositifs 19 et 20. Les moyens de repérage du niveau de plongée du moteur et de la pompe 6 sont représentés à la figure 4 Des fils électriques 11 et 12 incorporés dans la gaine lb du flexible 1 forment à leurs extrémités dénudées lla et 12 a deux contacteurs Ces contacteurs sont placés à une distance d'environ m au dessus de la pompe 6 et sont décalés l'un par rapport à l'autre en hauteur de quelques centimètres ou dizaines de centimètres L'un est placé à une hauteur hl au dessus de la pompe et l'autre à une hauteur h 2. Les extrémités dénudées sont en contact avec le milieu ambiant et la mon- tée du niveau d'eau entraine le passage du courant entre les deux fils de chaque contacteur. Ce dispositif permet de repérer le niveau statique ou dynamique du fluide dans l'espace annulaire du puits, ce repérage pouvant se traduire, soit par une signalisation au moyen d'un voyant lumineux, soit il peut servir à commander le moteur du touret 8 Dans ce dernier cas, le moteur du tou- ret sera asservi à une profondeur de plongée déterminée et maintiendra cette profondeur au fur et à mesure de l'abaissement du niveau du fluide dans le puits. Le fonctionnement de l'installation représentée à la figure 2 est le suivant La semi-remorque, dont le plateau est chargé du touret 3 avec son moteur 8 et de la poulie 7, est amenée au bord du puits et les dispo- sitifs 15 et 16 de réglage de hauteur sont ajustés de façon à ce que le flexible 1 reste à la verticale du puits On actionne le moteur 8 du tou- ret et on fait descendre l'ensemble moteur-pompe 6 dans le puits On arrê- te la descente, dès que la profondeur de plongée signalée par les moyens de repérage, p ex le circuit 11 fermé et le circuit 12 ouvert, est atteinte Le compteur 9 est étalonné en fonction de cette profondeur On branche le circuit du moteur de la pompe relié à la source d'alimentation 10 au moyen de fils 13 et 14. Lorsqu'on souhaite mesurer les paramètres du puits à débit constant, on intègre dans le circuit de la commandé du moteur du touret 8 les signaux de repérage de la profondeur de plongée il et 12 Dès que le niveau du fluide au fond du puits varie, les signaux en provenance de circuits il et 12 servent d'impulsions au système de commande du moteur 8 qui ac- tionne en montée ou en descente le touret 3 qui fait monter ou descendre la pompe 6 On obtient ainsi le positionnement de la pompe à une profon- deur réglable, ce qui permet de travailler à débit constant et réglable de façon automatique. Suivant le nombre de fils disponibles dans le flexible, il est possible de disposer plusieurs contacts, p ex tous les mèAres et d'observer ain- si la descente de niveau du puits, la pompe étant dans ce cas stationnaire. Le dispositif de repérage du niveau de plongée permet de placer la pompe à une position optimale, puisqu'on peut choisir le degré de profondeur de plongée au moment de l'incorporation au flexible de moyens de repérage du niveau. En faisant commander la marche du moteur du touret au moyen de signaux en provenance de moyens de repérage du niveau de plongée et en corrélant les données de pression du puits avec l'enregistrement de la profondeur attein- te au moyen du compteur 9, on peut obtenir directement la courbe de déclin de la pression à débit constant et la courbe de remontée de la pression après l'arrêt du pompage. Dans le cas de l'installation selon la variante représentée à la figure 3, la pompe hydraulique 26 plongée dans le puits est actionnée par une tur- bine hydraulique 25 L'extrémité 4 du flexible 1 est reliée par une conduite de refoulement à une pompe de surface 24 L'autre extrémité du flexible 1 porte au moyen de l'embout 5 un ensemble 6 composé de la turbine 25 sur- montant la pompe 26, l'espace annulaire étant fermé par un dispositif 21, dont la mise en place est assurée, soit par la différence de pression entre la zone au dessus du dispositif 21 et la zone située au dessous de ce dis- positif, soit par la pression régnant à l'intérieur de l'embout 5, grâce à un petit tube, non représenté, reliant l'embout 5 au dispositif 21. Les conducteurs 2 incorporés dans le flexible sont reliés en permanence à des capteurs 22 situés sous le dispositif 21 et permettant de connaître la pression et la température à cet endroit. Le fonctionnement de cette installation est le suivant La semi-remorque i dont le plateau est chargé du matériel indiqué précédemment, est amenée au bord du puits et les dispositifs 15 et 16 sont réglés de façon à ce que le flexible l soit à la verticale du puits. Le moteur 8 est actionné pour descendre le flexible portant à son extré- mité l'ensemble 6 composé de la turbine 25 et de la pompe 26, les capteurs 22 et le dispositif de fermeture 21 On arrête la descente, lorsque le cap- teur 22 indique la submergence choisie et on met en marche la pompe de sur- face 24, qui aspire dans le bassin 23 préalablement rempli d'eau et refoule cette eau dans le flexible 1 par l'intermédiaire de l'embout 4 La pression augmente dans le flexible, le dispositif 21 obture l'espace annulaire et l'ensemble des débits venant par le flexible l pour faire tourner la tur- bine 25 et venant du fond du puits grâce à l'action du pompage est évacué par l'espace annulaire et peut être dirigé, soit sur le bassin 23 de re- prise, soit sur un lieu d'utilisation ou de stockage. Le rapport du débit total au débit de la pompe de surface est de préfé- rence de l'ordre de 3 à 5, en fonction des puissances utilisées. Pour changer la position de l'ensemble 6, il est nécessaire d'arrêter le pompage quelques secondes. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés cidessus, des variantes peuvent être apportées à ceux-ci, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS. 1 Installation pour la mise en essai d'un puits au moyen d'une pompe im- mergée actionnée par un moteur électrique ou hydraulique et placée à une extrémité d'une colonne plongée dans le puits, caractérisée en ce que la colonne est constituée par un tube flexible armé ( 1) enroulé sur un touret ( 3) entrainé en rotation par un moteur de surface ( 8) et en ce qu'elle comporte des moyens ( 11 la,12 a,22) de repérage du niveau du fluide dans le puits. 2 Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un ensem- ble ( 6) de moteur électrique couplé à une pompe hydraulique est porté par l'extrémité du tube flexible ( 1) et des conducteurs électriques ( 2) d'alimentation du moteur sont logés dans la gaine ( 1 b) du tube fle- xible. 3 Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens de repérage du niveau du fluide ( 11 a,12 a) sont couplés avec les moyens de commande du moteur de surface ( 8) entrainant en rotation le touret ( 3) de façon à régler la profondeur de plongée de la pompe à un niveau assurant un débit déterminé. 4 Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'extré- mité du tube flexible ( 1) porte un ensemble ( 6) de turbine ( 25) couplée à une pompe hydraulique ( 26), ainsi qu'un dispositif ( 21) de fermeture de l'espace annulaire entre ledit ensemble ( 6) et la paroi interne du puits. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les moyens de repérage du niveau sont constitués par un capteur de pression ( 22). 6 Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le capteurde pression est accompagné d'un capteur de température. 7 Installation selon l'une des revendications l à 4, caractérisée en ce les moyens de repérage du niveau sont constitués par des fils élec- triques ( 11,12) incorporés dans la gaine ( 1 b) du tube flexible ( 1) et dont les extrémités ( 11 a,12 a) dénudées sontplaées, décalées en hau- teur, sur la face externe de la paroi du tube flexible à une distance déterminée au dessus de la pompe. B Procédé pour la mise en oeuvre de l'installation pour l'enregistre- ment des variations de la pression dans le puits à débit constant selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on fait des- cendre la pompe à une profondeur déterminée sous le niveau du fluide dans le puits et on fait varier ladite profondeur en faisant fonctio- nner le touret en fonction des indications du dispositif de repérage de niveau pour conserver une colonne de hauteur constante du fluide au dessus de la pompe. 9 Procédé pour la mise en oeuvre de l'installation selon la revendi- cation 4, caractérisé en ce qu'une pompe de surface ( 24) aspire une partie du fluide extrait du puits et le refoule sous pression dans le flexible ( 1) pour faire tourner la turbine ( 25). 1 O.Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de fermeture ( 21) de l'espace annulaire est commandé hydrauliquement par la mise en route-de la pompe de surface ( 24).