Brevet FR2533700A1 — publié le 19840330

MACHINE D'ESSAI DE TRACTION La présente invention se rapporte à une machine utilisée pour soumettre à des essaisde traction des tiges en fibres de verre munies à leurs extrémités d'organes d'assemblage métalliques Plus particulière- ment, l'invention *se rapporte à une machine appropriée pour essayer à la fois les tiges et les organes d'assemblage fixés aux tiges en leur appliquant une charge de traction. On a utilisé pendant des dizaines d'années dans les puits de pé- trole productifs des tiges de pompage en acier pour actionner les pompes à pétrolebrut montées au fond des puits productifs qui ne sont pas sous pression Une série de tiges de pompages sont assemblées entre elles pour former un train de tiges qui s'étend dans le puits de forage. Le train de tiges est raccordé à une pompe à brut à son extrémité si- tuée au fond du puits de forage et à un mécanisme d'entraînement cy- clique ou alternatif à la tête du puits de façon à actionner la pompe à et à provoquer le refoulement de l'huile pompée jusqu'au sommet du puits de forage-et dans un pipeline Récemment, on a remplacé en par- tie dans les puits de forage les tiges de pompage en acier par des tiges de pompage fabriquées en d'autres matières, telles que des fibres de verre On renverra, par exemple à ce sujet à la demande de brevet des EUA N O 076 373 déposée le 17 septembre 1979 aux noms de Woodrow T. Rutledge, Jr et autres intitulé "Fiberglass Sucker Rod Construction" (Construction de tige de pompage en fibres de verre) Les tiges en fibres de verre sont munies d'organes d'assemblage d'extrémité en acier ou en une matière appropriée qui sont montés sur les tiges en fibres de verre par une combinaison de joints adhésifs et de compression Les tiges de pompage en fibres de verre munies des organes d'assemblage d'extrémité, de même que les tiges de pompage en acier, doivent avoir une-résistance à la traction au moins égale à la norme de l'Institut américain du pé- trole qui est de 21 000 livres ( 93 400 N); elles doivent également résis- ter à des dizaines de milliers de Newtons dépression et elles doivent être construites pour résister aux forces axiales cycliques sans fatigue. La résistance à la traction de ces tiges et de l'adhésif de chaque organe d'assemblage est essayée en ce qui concerne les tiges fa- briquées par la Société Fiberglass Product, Inc par une machine d'essai qui applique à la tige une charge de traction supérieure à celle à la- quelle il est prévu qu'elle sera soumise en service Le mécanisme qui essaie la résistance à la traction de la tige de pompage en fibres de verre et de ses organes d'assemblage d'extrémité applique également la force de traction aux organes d'assemblage d'extrémité nécessaire pour provoquer le refoulement des coins annulaires de matière adhésive dur- cie situés entre la tige et les organes d'assemblage d'extrémité en appui sous compression contre la surface cylindrique extérieure de la tige et les surfaces coriques des organes d'assemblage On renverra à ce sujet à la page 8, lignes 1-6 de la demande de brevet des EUA précitée no 076 373. Un procédé d'essai de la technique antérieure de ce type a déjà été utilisé mais il n'utilisait ni envisageait d'utiliser la plaque pous- soir à vérins, une plaque fixe et des tiges poussoirs comme ceci est le cas-de la présente invention. La présente invention a ainsi pour objet une machine d'essai pour essayer la résistance à la traction de tiges en fibres de verre, cette ma- chine comprenant: ( 1) un socle; ( 2) un châssis récepteur pour contenir la tige monté sur le socle; ( 3) un support fixe disposé dans le châssis récepteur pour recevoir une extrémité de la tige: ( 4) un support mobile monté dans le châssis pour recevoir l'autre extrémité de la tige; et ( 5) un mécanisme générateur de force accouplé au support mobile pour le déplacer en rapprochement ou en éloignement du support fixe. On comprendra mieux les buts et la nature de la présente inven- tion en se référant à la description détaillée qui va suivre considérée à la lumière des dessins annexés dans les diverses figures desquels les mêmes références désignent les mêmes éléments et dans lesquels: la Fig l est une vue en perspective du mode de réalisation pré- féré de la machine d'essai de la présente invention; la Fig 2 est une vue en plan de dessus de la machine de la Fig 1; et la Fig 3 est une vue partielle en perspective d'une tige de pom- page en fibres de verre. Sur la Fig 3 à laquelle on se référera tout d'abord, on a repré- senté une vue partielle d'une tige de pompage 100 La tige 100 en fibres de verre comporte à chaque extrémité un embout 102, normalement en acier, dont un seul a été représenté sur la Fig 3, les deux embouts étant vi- sibles sur la Fig 2 A l'extrémité extérieure de l'embout 102 sont for- mées des surfaces plates opposées 104 limitées par des épaulements 106, 108 et séparées par des parties semi-circulaires,non référencées A l'ex- trémité terminale de chaque embout 102 sont formés des filetages mâles permettant son assemblage à un organe d'assemblage femelle (non repré- senté). Comme représenté sur les Fig 1 et 2 auxquelles on se référera, la machine d'essai servant à essayer une tige 100 comporte un socle 10, un bâti ou châssis récepteur 12 monté sur le socle 10, des supports mo- biles et fixes 14 et, respectivement, 16 montés dans le châssis 12 et'un mécanisme 18 générateur de force accouplé au support mobile 14 et conte- nu dans le châssis 12. On connait dans la technique de nombreux mécanismes appropriés pour porter un bâti ou châssis récepteur 12 au moyen d'un socle 10 Un exemple d'un tel mécanisme est représenté sur la Fig 1 Dans le mode de réalisation représenté sur la Fig 1, le socle 10 comprend six blocs de béton, d'acier ou d'une autre matière appropriée qui portent le châs- sis rectangulaire 12 Deux blocs 20, 22 sont situés à une première extré- mité 24 du châssis 12; deux blocs 26, 27 sont situés approximativement au centre du châssis et deux blocsdont l'un a été désigné par la réfé- rence 28 et dont l'autre n'est pas visible sur le dessinsont situés à l'autre extrémité 30 du châssis 12 Les blocs de chaque paire de blocs sont séparés, l'espacement total d'un bout à l'autre des blocs de chaque paire de blocs étant de préférence d'approximativement 91,4 cm Il doit être bien compris qu'on peut réaliser le socle 10 avec une grande diver- sité d'éléments constitutifs ou sous des formes et dans des agencements divers et qu'on peut le construire sous forme d'une partie intégrante du châssis 12 sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention. Le châssis ou bâti récepteur 12 a une forme rectangulaire et il comporte des extrémités 24, 30 et des côtés 32, 34 Les côtés 32, 34 sont, de préférence, formés par des poutres d'acier en I et les extré- mités 24 et 30 s'appuient contre les âmes 36, 38 des poutres latérales ou côtés respectivement 32,34, auxquels elles sont fixées. Le mécanisme support pour la tige 100 comprend le support mobile 14 et le support fixe 16 Le support 16 a une forme rectangulaire et il est fixé aux âmes 36, 38 des poutres en I 32, 34 par des moyens appro- priés, par exemple par soudage ou à l'aide de boulons et d'écrous au voi- sinage de l'extrémité 30 Une rainure 40 est découpée dans le sommet 42 du support fixe 16 La rainure 40 comporte des côtés en vis à vis verti- caux 44, 46 et un fond en auge semi-circulaire 48 Les-côtés 44, 46 sont espacés pour recevoir les parties semi-circulaires de la tige 100 L'é- paisseur du support fixe 16 est déterminée par la largeur des surfaces plates 104 de façon que les épaulement 106, 108 qui limitent les surfaces plates soient juxtaposées aux faces opposées du support fixe 16. Le support mobile 14 a approximativement la même forme rectangu- laire que le support 16 Le support 14 comporte une rainure 56 semblable à la rainure 40 La rainure 56 comporte des parois verticales 58, 60 en vis à vis et un fond en auge semi-circulaire 62 Les dimensions de la rainure 56 sont approximativement les mêmes que celles de la rainure 40. Le support 14-est situé à proximité de l'extrémité 24. Le support 14 peut coulisser par rapport aux poutres latérales en I 32, 34,entre les ailes et âmes desquelles il est monté coulissant,en étant tiré lorsque le dispositif hydraulique 18 est actionné pour dépla- cer par l'action de vérins hydrauliques 74, 76, 78, 79 une plaque 64 la- quelle déplace à son tour la plaque 14 par l'intermédiaire de tiges telles que la tige 66. Le dispositif hydraulique 18 comporte la plaque mobile 64 montée coulissant entre les poutres latérales en I 32, 34 et une plaque fixe 72, ces deux plaques étant disposées entre le support 14 et l'extrémité 24. La plaque fixe 72 est fixée aux âmes 36, 38 par des boulons 65 ou autres moyens appropriés et elle fait face directement au support 14 La plaque mobile 64 est montée coulissante entre la plaque 72 et l'extrémité 24 et elle repose sur les ailes inférieures internes 36 a, 38 a des poutres. Le dispositif hydraulique 18 comporte, en outre, quatre tiges ou bielles 66, 67, 68, la quatrième n'étant pas visible sur le dessin, les tiges 66, 67, 68 et la tige non représentée s'étendant à partir de la plaque 64 jusqu'au support mobile 14 à travers des trous 71 formés dans la plaque fixe 12 Les tiges 66, 67, 68 et la tige non représentée sont fixées à leur extrémité 70 à la plaque 64 et à leur extrémité opposée au support mobile 14 Les deux cylindres hydrauliques 74, 76 sont montés sur des plaques respectives 78 et 80 qui sont fixées à la plaque fixe 72 Les pistons 78, 79 se déplacenten va-et-vient dans leur cylindre respectif 74, 76 et sont fixés à leur extrémité respective 81, 82 à la plaque mo- bile 64. Les vérins 74, 76, 78, 79 sont,de préférence, deux vérins de 6 pouces ( 15,24)cm associés à un circuit hydraulique, non représenté Chaque vérin est de préférence, capable de produire une force de 125 000 livres ( 556 000 N) Les supports 14, 16 et les plaques 64, 72 peuvent être fa- briqués en une matière appropriée quelconque, par exemple en acier Les tiges 66, 67, 68 et la tige non représentée peuvent être fabriquées en une matière appropriée quelconque par exemple en acier. En outrer les vérins sont reliés à des moyens de&mesure appro- priés 114 pour mesurer la résistance à la traction de chaque tige et de ses embouts soumis à l'essai de traction et il est prévu également un interrupteur électrique de déclenchement approprié, qui comporte des con- ducteurs 112 a et 112 b, pour relâcher la force de traction en provoquant le refoulement de fluide dans l'autre extrémité de chacun des vérins hydrauliques à double effet. En fonctionnement, la tige 100 en fibres de verre est montée entre les supports 14, 16 Un circuit hydraulique (non représenté) alimente alors les cylindres 74, 76 sous une pression suffisante pour produire une force de 250 000 livres ( 1 112 kilo Newtons) entre les plaques 64, 72 au moyen des pistons 78, 79 Les pistons 78, 79 exercent cette force contre la plaque 64 entraînant ainsi la plaque 64 en direction de l'extrémité 24 Les tiges 66, 67, 68 et la tige non représentée fixées à lia plaque 64 et au support 14 sont tirées vers l'extrémité 24 par la plaque 64, ti- rant ainsi le support 14 vers l'extrémité 24 Les épaulements 106, 108 des organes d'assemblage de la tige 110 en fibres de verre et le support fixe 16 empêchent la tige 100 montée dans les rainures 40, 56 de suivre ce dé- placement Par conséquent, une force de traction est exercée sur la tige du fait que le support 16 est fixe On peut modifier la charge exer- cée en faisant varier la valeur de la pression appliquée aux vérins par le circuit hydraulique. Bien que la machine décrite en détail ci-dessus se soit avérée extrêmement satisfaisante et constitue le mode de réalisation préféré, de nombreuses modifications de structure sont possibles Par exemple, les dimensions du chàssis récepteur peuvent être adaptées à d'autres longueurs et grosseurs de tige En outre, le dispositif hydraulique pourrait être adapté pour des conditions de pression inférieures ou su- périeures Les options ci-dessus mentionnées ne sont indiquées ici qu'à titre d'exemple des changements et variantes possibles. Du fait que de nombreux modes de réalisation variables et diffé- rents peuvent être réalisés sans sortir du cadre du concept inventif enseigné ici et du fait que de nombreuses modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit ici, il est bien entendu que les détails décrits ici doivent être interpêtés comme donnés à titre d'exemple non limitatif. Pour simplifier dans ce qui précède on a désigné les éléments à soumettre aux essais de traction par le mot "tige" Il est évident que ce terme équivalent de l'anglais "rod" peut également désigner barres, barreaux, tringles, joncs et autres éléments allongés, généralement cylindriques ou prismatiques pouvant être réalisés à l'aide de fibres de verre. REVENDICATIONS 1 Une machine d'essai pour une tige de pompage ( 100) en fibres de verre ayant au moins une extrémité en acier, caractérisée en ce qu'elle com- porte: un élément récepteur ( 12) comportant un socle ( 10), des moyens supports ( 14, 16) pour tenir la tige de pompage enfibres de verre dans ledit élément récepteur, ces moyens supports comprenant un premier or- gane ( 16) fixé à l'élément récepteur et un second organe ( 14) mobile par rapport à l'élément récepteur; et des moyens de déplacement ( 18) pour dé- placer le second organe en éloignement du premier organe, ces moyens de déplacement comprenant: une première plaque ( 72) fixée à l'élément récep- teur, une seconde plaque ( 64) mobile par rapport à l'élément récepteur, des moyens ( 74, 76, 78, 79) générateurs de force pour repousser la se- conde plaque en éloignement de la première plaque, des moyens de liaison ( 66, 67, 68) pour relier la seconde plaque au second organe, des moyens ( 114) pour mesurer la force de traction produite par les moyens généra- teurs de force et des moyens ( 112) pour interrompre l'application de cette force de traction lorsque la seconde plaque s'est déplacée sur une distance prédéterminée.