Brevet FR2578690A1 — publié le 19860912

Dispositif de connexion électrique unipolaire entre deux modules assemblés mécaniquement bout à bout d'un groupe motopompe imrnergé La présente invention concerne un dispositif de connexion électrique unipolaire entre deux modules assemblés mécaniquement bout à bout d'un groupe motopompe immergé. L'extraction de pétrole se fait généralement à l'aide de motopompes immergées dans des puits étroits et profonds. Ces motopompes comportent généralement et successivement de haut en bas plusieurs modules de pompes, un module dégazeur, un module d'étanchéité et plusieurs modules moteurs, le tout étant assemblé et immergé au sein d'un mélange de pétrole, d'eau et de gaz. Les modules moteurs sont étanches et remplis d'une huile diélectrique. Cependant, lorsque le module d'étanchéité, situé au-dessus des moteurs et les préservant du milieu extérieur aspiré par les pompes, se met à fuir, le milieu extérieur pénètre dans les moteurs, altérant les propriétés diélectriques de l'huile et provoquant des court-circuits au niveau des connexions électriques entre les moteurs. La présente invention a donc pour but de réaliser des connexions électriques étanches, ces connexions électriques pouvant s'appliquer aussi bien pour les connexions électriques entre deux modules moteurs que pour le raccordement électrique de deux modules quelconque dans le cas, par exemple, où l'alimentation électrique des moteurs serait réalisée par le haut de ltensemble, des conducteurs électriques devant alors traverser tous les modules dans leur partie fixe, jusqu'aux moteurs. L'invention a donc pour objet un dispositif de connexion électrique unipolaire entre deux modules assemblés mécaniquement bout à bout d'un groupe motopompe immergé comprenant au moins un module de moteur électrique et au moins un module de pompe, chaque module comportant une partie interne tournante et une partie externe fixe appelée stator, le dispositif reliant un premier conducteur isolé, lié au stator d'un premier module à un second conducteur isolé, lié au stator d'un second module caractérisé en ce qu'une cavité coaxiale au conducteur est ménagée dans ledit stator autour de l'extrémité dudit conducteur, une bague, munie à sa partie antérieure d'un prolongement radialement élastique, étant montée sur ledit conducteur au fond de ladite cavité, et en ce qu'il comporte un manchon de connexion électrique et d'isolation monté sur l'extrémité de chacun des conducteurs, ledit manchon pénétrant dans ladite cavité du stator du premier module et dans la cavité du stator du deuxième module, ledit manchon étant en matériau isolant et souple, ses extrémités étant introduites entre l'isolant du conducteur et ledit prolongement radialement élastique qui comprime lesdites extrémités du manchon contre l'isolant des conducteurs, l'intérieur du manchon étant muni de contacts électriques coopérant avec des moyens complémentaires du premier et du deuxième conducteurs. Selon une réalisation préférée, une douille est interposée entre la bague et ladite cavité, la bague étant vissée à l'intérieur de la douille et poussant une rondelle d'appui contre un premier joint d'étanchéité s'écrasant contre l'isolant du conducteur et contre la paroi interne de la douille, un second joint d'étanchéité étant interposé entre la douille et ladite cavité. On va maintenant décrire un exemple de réalisation de l'invention en se référant au dessin annexé dans lequel La figure 1 est une vue partielle en coupe montrant l'assemblage de deux modules et comprenant le dispositif de connexion selon l'invention. La figure 2 est une coupe selon II-II de la figure 1. La figure 3 est une coupe selon III-III de la figure 1. La figure 4 est une vue agrandie en coupe du dispositif de connexion lui-même. La figure 5 montre en vue éclatée une partie de la figure 4. En se référant à la figure 1, on voit donc l'assemblage de deux modules d'un ensemble motopompe. Le premier module comprend t rotor 1 et un stator 2 et le deuxième module comprend un rotor 3 et un stator 4. Les modules sont assemblés mécaniquement par leur ttator au moyen de trois séries de trois boulons 5, voir figure 3, et les rotors sont accouplés en rotation par l'intermédiaire d'un manchon d'accouplement 6. L'extrémité du rotor 3 comprend un arbre 7 dont l'extrémité 8 a une section polygonale arrondie visible sur la figure 2. Cette forme correspond à l'alésage du manchon d'accouplement 6. De la même façon, l'extrémité du rotor 1 comprend un arbre 9 dont l'extrémité 10 a la même section que l'extrémité 8. Cependant, pour permettre l'orientation automatique de l'arbre 9 lors de la pénétration de son extrémité 10 dans l'alésage correspondant du manchon d'accouplement 6, l'extrémité 10 et l'entrée de l'alésage possèdent des rampes hélicoldales 11, 12 conjuguées. Le manchon d'accouplement 6 est fixé à l'extrémité 8 de l'arbre 7 par une vis 13 et il est situé a l'intérieur d'un corps 14 en deux parties 14a et 14b supportant des paliers radiaux 15 et 16 et des butées axiales 17 et 18. Le corps 14 est maintenu entre les deux extrémités 19 et 20 des stators 2 et 4. Des joints 28 et 28a assurent l'étanchéité entre le fluide intérieur et le fluide extérieur. Enfin, la figure 1 montre un dispositif de connexion 21 réalisant la liaison électrique étanche des conducteurs 22 et 23 provenant respectivement du stator 2 et du stator 4. Cette liaison électrique 21 va maintenant être décrite en détail en se référant aux figures 4 et 5. Les conducteurs 22 et 23 à relier sont isolés par un isolant 24. Chaque conducteur 23 (22), à l'extrémité de son stator est situé dans une cavité 25 coaxiale au conducteur ménagée dans l'extrémité 20 (19) du stator. Cette cavité comporte une fente 26 (figure 2) permettant le montage, par vissage, de l'extrémité 20 (19) du stator, le conducteur étant alors repoussé, hors de cette cavité 25, vers l'axe. Dans cette cavité, le conducteur est équipé d'une douille 27 montée avec un joint 29. Un Joint 30 est monté sur le conducteur au fond de la douille. Une rondelle d'appui 31 écrase le joint 30 entre l'isolant du conducteur et la douille et est poussée par une bague filetée 32 munie à sa partie antérieure d'un prolongement radialement élastique formé par une succession de lamelles 33. Du côté du conducteur 22, on retrouve exactement les mêmes éléments référencés avec l'indice a. Le dispositif de connexion comprend en outre un ensemble d'isolation et de connexion électrique 34 représenté sorti sur la figure 5. Cet ensemble comprend un manchon d'isolation 35 en matériau isolant et souple tel qu'en PTFE par exemple. Un diabolo conducteur 36 est serti axialement au centre du manchon. Le manchon 35 est entouré d'une douille en acier 37, mais cela n'est pas absolument indispensable, notamment si les deux douilles 27 et 27a se touchent bout à bout, ou même si l'on s'est dispensé de ces douilles. Des joints 39 et 39A sont interposés entre la douille 37 et les extrémités 19, 20.Dans la position connectée, représentée figure 4, les extrémités en biseau du manchon isolant 35 viennent se serrer contre l'isolant de leur conducteur respectif et sont pressés contre celui-ci grâce au prolongement élastique 33 (33a), et les deux extrémités du diabolo 36 viennent se loger dans des alésages 38, 38a percés en bout des conducteurs 22, 23. Sur la figure 4, le fluide extérieur, appelé fluide de puits, est situé à l'extérieur des extrémités 19 et 20 c'est-à-dire en 40. Le dispositif de connexion ainsi décrit assure une étanchéité autoclave de la connexion, le serrage radial initial étant réalisé par ladite bague 32 grâce à son prolongement élastique fait de lamelles 33. En effet, en fonctionnement, l'ensemble du groupe motopompe est introduit à grande profondeur dans un puits pour le pompage des hydrocarbures et 1a pression à l'intérieur des modules est élevée : elle est celle du milieu extérieur pompé, pour les pompes, et pour les moteurs, qui sont remplis d'huile, la pression d'huile est maintenue légèrement supérieure à celle du milieu extérieur ; ainsi, les extrémités souples du manchon isolant 35 exercent-elles une forte pression radiale contre l'isolant des conducteurs 22, 23 réalisant ladite étanchéité autoclave. Dans le cas de connexions entre deux moteurs, les joints 29 et 30 sont facultatifs. L'isolation de l'huile interne aux moteurs par rapport à l'extérieur est réalisé par les joints 28 et 39. Dans le cas de la connexion entre deux pompes, le joint 30 est nécessaire. Les joints 29, 28 et 30 isolent L'extérieur de la pompe de l'intérieur, le joint 39 étant facultatif. On peut ainsi indifféremment assurer la fonction d'étanchéité autoclave sur le connecteur électrique, soit par l'huile du moteur dans le cas de l'accouplement de moteurs soit par le fluide pompé pour les pompes. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de connexion électrique unipolaire (21) entre deux modules assemblés mécaniquement bout à bout d'un groupe motopompe immergé comprenant au moins un module de moteur électrique et au moins un module de pompe, chaque module comportant une partie interne tournante (1, 3) et une partie externe fixe appelée stator (2, 4), le dispositif reliant un premier conducteur isolé (22) lié au stator d'un premier module à un second conducteur isolé (23) lié au stator d'un second module, caractérisé en ce qu'une cavité (25) coaxiale au conducteur est ménagée dans ledit stator autour de l'extrémité dudit conducteur, une bague (32), munie à sa partie antérieure d'un prolongement radialement élastique (33), étant montée sur ledit conducteur au fond de ladite cavité, et en ce qu'il comporte un manchon de connexion électrique et d'isolation (35, 36) monté sur l'extrémité de chacun des conducteurs, ledit manchon (35) pénétrant dans ladite cavité du stator du premier module et dans la cavité du stator du deuxième module, ledit manchon étant en matériau isolant et souple, ses extrémités étant introduites entre l'isolant du conducteur et ledit prolongement radialement élastique (33) qui comprime lesdites extrémités du manchon contre l'isolant des conducteurs, l'intérieur du manchon étant muni de contacts électriques (36) coopérant avec des moyens complémentaires du premier et du deuxième conducteurs. 2/ Dispositif de connexion électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une douille (27) est interposée entre la bague et ladite cavité. 3/ Dispositif de connexion électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite bague (32) est vissée à l'intérieur de ladite douille et pousse une rondelle d'appui (31) contre un premier joint d'étanchéité (30) s'écrasant contre l'isolant du conducteur et contre la paroi interne de la douille, un second joint d'étanchéité (29) étant interposé entre la douille et ladite cavité.