Brevet FR2610019A1 — publié le 19880729

La présente invention concerne une installation d'exhaure à pompe à pistons multiples à mouvement alternatif vertical dans une colonne d'exhaure. nn connaît déjà des pompes de ce type qui compor tent un train de tiges coaxiales et verticales qui portent, à des intervalles appropriés, des pistons coulissant sans frottement, c'est-à-dire avec un léger jeu à 1' int- rieur d'une colonne d'exhaure. Cette colonne est descendue dans un forage d'un diamètre supérieur au diamètre externe de la colonne d'exhaure.Cette colonne d'exhaure qui est constituée de tubes aboutés reliés entre eux par des manchons de liaison, porte, dans sa partie extrême inférieure et en dessous du piston situé le plus bas, un clapet antiretour h menbrane, ce clapet étant situé dans 1 'aquifère. En surface des moyens sont prévus pour déplacer alternativement, dans le sens vertical, le train de tiques dont 1' ext ré- mité fait saillie au-dessus d'un tube fontaine raccordé à l'extrémité supérieure de la colonne d'exhaure. Les moyens d'actionnements du train de tiges peuvent être constitués par un simple levier de commande manuelle, de manière à permettre l'actionnement de la pompe à la main. ou bien encore ils peuvent comporter un moteur et un mécanisme de transmission provoquant le mouvement alternatif vertical des pistons. Dans les installations d'exhaure de ce type connues jusqu'3 ce Jour on a toujours utilisé, entre la paroi du trou foré et la colonne d'exhaure de la pompe, un cuvelage ou tube de revêtement intermédiaire isolant la colonne d'exhaure des terrains traversés.routefois une telle disposition présente l'inconvénient qu'il est nécessaire de forer des trous d'un diamètre bien supérieur à celui de la colonne d'exhaure, afin de permettre la mise en place du tube de revêtement intermédiaire.A titre d'exemple, pour une colonne d'exhaure ayant un diamètre extérieur de 63 millimotres on est amené à effectuer un -forage de 200 millimètres de diamètre, pour pouvoir y loger un tube de revêtement intermédiaire ayant un diamètre de 125 ou 140 millimètres, permettant de descendre à l'intérieur a colonne d' exhaure. La présente invention vise à remédier à cet inconve- nient en procurant une installation considérablement simplifiée et permettant de réduire notablement le diamètre du forage. A cet effet cette installation d'exhaure à pompe è pistons multiples à mouvement alternatif vertical dans une colonne d'exhaure, comportant un train de tiges portant les pistons et un clapet de pied anti-retour logé dans la partie inférieure de la colonne d'exhaure, est caractérisée en ce que la colonne d'exhaure de la pompe constitue par elle-même le tube de revêtement du forage. Suivant une caractéristique complémentaire de l'in- vention le clapet de pied anti-retour est descendu librement dans la colonne d'exhaure Kjusqu'à ce qu'il vienne en butée contre une bague d'arrêt interne prévue dans la partie extrême inférieure de la colonne, et le clapet est pourvu a son extrémité supérieure, d'un taraudaqe permettant d'y engager l'extrémité inférieure filetée du train de tiges, pour remonter le clapet à la surface. L'installation suivant l'invention offre l'avantage que le diamètre du forage exigé pour 1R descente de la pompe peut être réduit pratiquement de sont Il en résulte par conséquent une économie sensible de I 'énerqie consommée lors de la réalisation du forage et il possible d'utiliser des outils de forage plus petits donc moins chers. Par ailleurs on supprime toute l'opération de mise en place d'un tube de revêtement intermédiaire qui était obligatoire avec les installations connues antérieurement. On décrira ci-après,è titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention,en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue en coupe verticale schématique d'une installation d'exhaure à pompe à pistons multiples suivant l'invention. La figure 2 est une vue en coupe axiale, à plus grande échelle, d'un clapet à membrane anti-retour mis en place dans la partie inférieure de la colonne d'exhaure. La figure 3 est une vue en coupe axiale. à plus grande échel.le, d'une variante d'exécution de l'assemblage de deux tronçons tubulaires de la colonne d'exhaure. L'installation d'exhaure représentée sur la figure 1 est mise en place dans un forage 1 qui est exécute verticalement jusqu'à une profondeur suffisante pour pouvoir atteindre une zone aquifère 2. L'installation d'exhaure comprend, en surface, une plate-forme 3 sur laquelle est monté un tube fontaine 4 et à cette plate-forme 3 se raccorde une colonne d'exhaure 5 s'étendant pratiquement jusqu'au fond du forage 1. Cette colonne d'exhaure est constituée, d'une manière connue en soi, de tronçons de tube qui peuvent être en matière p]as- tique, par exemple en chlorure de polyvinyle, lesquels sont abouté s et maintenus assemblés par des moyens approprié s. L'extrémité inférieure de la colonne d'exhaure 5 est obturée par un bouchon de pied 6. La partie inférieure de la colonne d'exhaure est perforée et elle constitue un tube crépine 7. Au-dessus de ce tube crépine 7 qui est noyé dans ]'aquifère 2 se trouve un clapet de pied 8 a membrane qui repose sur une bague d'appui 9 fixée dans la colonne d'exhaure et en saillie par rapport 9 sa surface interne. Au-dessus du clapet R s'étend, jusqu'a la surface. un train de tiges 11 qui portent, à des intervalles appropriés, des pi stops 12. Les pistons 12 coulissent librement, sans frottement, c'est à-dire avec un certain jeu, dans la colonne d'exhaure 5. Le train de tiges 11 fait saillie au-dessus de l'extrémité supérieure du tube fontaine 4 et è cet endroit il est accouplé à des moyens permettant de provoquer un mouvement alternatif vertical des pistons 12 à l'intérieur de la colonne d'exhaure 5. Suivant l'invention, la colonne d'exhaure 5 de la pompe à pistons multiples 12 constitue par elle-même le tube de revêtement du forage 1. Autrement dit il n'existe aucun tube de revêtement intermédiaire entre la paroi brute du forage 1 et la colonne d'exhaure 5. De cette façon le diamètre du forage 1 peut être considérablement réduit par rspport au diamètre des forages exécutés antérieurement, du fait qu'il doit simplement permettre la descente de la colonne d'exhaure 5. Par exemple, pour une colonne d' exhaure ayant un diamètre externe de 63mm on peut ainsi se limiter å un forage 1 d'un diamètre de 100mi, au lieu de 2noms lorsqu'on doit prévoir un tube de revêtement intermédiaire. La figure 2 montre plus clairement comment est logé librement le clapet de pied 8 dans la partie inférieure de la colonne d'exhaure 5. Ce clapet de pied 8 est constitué par un ensemble de plusieurs pièces qui forment un seul bloc pouvant être descendu tel quel à l'intérieur de la colonne d'exhau-re 5. Plus particulièrement le clapet de pied 8 comporte un tube en acier 13 d'un diamètre externe légbrement inférieur au diamètre interne de la colonne d'exhaure 5, et dont l'extrémité supérieure présente un taraudage 14. ci permet d'extraire le clapet 8 de la colonne d'exhaure 5, en engageant dans le taraudaqe 14 l'extrémité inférieure fil e- tée lla du train de tiges 11.En faisant tourner ce train de tiges on assure son accouplement par vissage avec le clapet 8 après quoi il suffit de remonter le train de tiges 11 pour extraire le clapet 8 de la colonne d'exhaure. Le tube 13 présente, dans sa surface latéral externe. des gorqes annulaires transversales dans lesquelles sont logés des joints d'étanchéité annulaires 15 frottant sur la paroi interne de la colonnne d'exhaure 5. A son extrémité inférieure le tube 8 présente un chambrage de plus grand diamètre que son diamètre interne et qui est taraudé. Dans ce taraudage est vissée une bague d'appui 16 qui vient serrer et bloquer, contre un épaulement transversal inférieur 17 du tube 13 formé au raccordement avec le chambrage, une collerette externe transversale 18 formant la base d'un cône perforé 19 dont la pointe est dirigée vers le bas. Ce cône perforé 19 porte à l'intérieur, une membrane déformable 21, également conique et de même angle au sommet, qui est fixée å son extrémité inférieure constituant le sommet du cône. La bague d'appui 16 s'étend un peu en dessous de l'extrémité inférieure du tube 13 et elle vient en contact avec un manchon d'appui fixe 22 qui est log dans la partie inférieure de la colonne d'exhaure 5. Ce manchon d'appui fixe 22 est lui-même retenu vers le bas par une bague d'arrêt 23 qui est serrée entre les faces frontales en regard des deux tronçons tubulaires de la colonne h savoir un tronçon supérieur 5a et un tronçon inférieur 5b. Sur la figure 2 la jonction entre ces deux tronçons est réalisée par un manchon externe taraudé 24 qui est vissé sur des filetages prévus sur les parties extrêmes des deux tronçons tubulaires Sa et 5b ou sans manchon dans le cas de la figure 3 avec le filetage mi-épaisseur. Dans la variante d'exécution de l'invention repré sentée sur la figure 3, les deux tronçons tubulaire supérieur 5a et inférieur 5b sont vissés l'un dans l'autre grâce à la prévision de filetages prévus à mi-Xpsisseur. Plus particulièrement le tronçon tubulaire supérieur Sa présente un filetage réalisé dans la surface externe de 1n moitié interne de son épaisseur tandis que le tronçon tubulaire inférieur 5b présente un taraudage réalisé dans la surface interne de la moitié externe de son épaisseur. La bague d'arrêt 23 est maintenue bloquée entre la face frontale du tronçon tubulaire supérieur Sa et l'épaulement forme au raccordement avec l'extrémité inférieure du taraudage du tronçon tubulaire inférieur 5h. Lors d'un mouvement vertical vers le haut des pistons 12, la membrane 21 est déformée vers l'intérieur, en s'écartant cartant des trous percés dans le cône 19, sous l'effet de l'aspiration, comme il est représenté dans la moitié gauche du clapet sur la figure 2, si bien que le liquide est aspiré vers le haut. Lors de la redescente des pistons, l'augmentation de pression provoque l'application de la membrane 1 sur le cône perforé 19, ce qui empêche la circulation du liquide en retour. REVENDICATION5 1.- Installation d'exhaure à pompe à pistons multiples à mouvement alternatif vertical dans une colonne d'exhaure, comportant un train de tiges portant les pistons et un clapet de pied anti-retour logé dans la partie inférieure de la colonne d'exhaure, caractérisée en ce que la colonne d'exhaure (5) de la pompe constitue par elle-même le tube de revêtement du forage (1). 2.- Installation suivant la revendication 1 caractérisée en ce que le clapet de pied anti-retour (8) est descendu librement dans la colonne d'exhaure (5) jusqu'a ce qu'il vienne en butée contre une bague d'arrêt interne (9) prévue dans la partie extrême inférieure de la colonne (5), et le clapet (8) est pourvu à son extrémité supérieure, d'un taraudage (14) permettant d'y engaqer i 'extrémit.é inférieure filetée (Ils) du train de tiges (11), pour remonter le clapet à la surface. 3.- Tnstallation suivant la revendication 2 caractérisée en ce que le clapet de pied (8) comporte un tube en acier (13) d'un diamètre externe légèrement inférieur au diamètre interne de la colonne d'exhaure (5), et dont l'ex- trémité supérieure présente le taraudage (14), le tube (13) présente, dans sa surface latérale externe. des qorqes annulaires transversales dans lesquelles sont logEs des joints d'étanchéité annulaires (15) frottant sur la paroi interne de la colonnne d'exhaure (5), et à son extrémité inférieure le tube (8) présente un chambrage de plus grand diamètre que son diamètre interne, qui est taraudé et dans lequel est vissée une bague d'appui (16) qui vient serrer et bloquer, contre un épaulement transversal inférieur (17) du tube (13) formé au raccordement avec le chambrage, une collerette externe transversale (18) formant la base d'un cône perforé (19) dont la pointe est dirigée vers le bas, ce cône perforé (19) portant à l'intérieur, une membrane déformable (21), également conique et de même angle au sommet, qui est fixée h son extrémité inférieure constituant le sommet du cône. 4.- Installation suivant la revendication 3 caractérisée en ce que la bague d'appui (16) s'étend un peu en dessous de l'extrémité inférieure du tube (13) et elle vient en contact avec un manchon d'appui fixe (22) qui est logé dans la partie extrême inférieure de la colonne d' ex haure (5), ce manchon d'appui fixe (22) étant lui-même retenu vers le bas par une bague d'arrêt (23) qui est serrée entre les faces frontales en regard des deux tronçons tubulaires de la colonne à savoir un tronçon supérieur (5a) et un tronçon inférieur (5b). 5.- Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la jonction entre les tronçons tubulaires (5a,5b) de la colonne est réalisée par- un manchon externe taraudé (24) qui est vissé sur des filetages prévus sur les parties extrêmes des deux tronçons tubulaires (5a,5b) 6.- installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que la jonction entre les tronçons tubulaires (5a,5b) de la colonne est réalisée au moyen de filetaqes oralisés à mi-épaisseur dans les parties extrêmes des deux tronçons tubulaires (5a.5b).