Brevet FR2683902A1 — publié le 19930521

DISPOSITIF DE MESURE DE TENSION DE CABLE La présente invention concerne un dispositif de mesure de tension de cable monté sur les treuils utilisés pour des 'opérations au cable" du type comportant deux poulies espacées l'une de l'autre par une cellule hydraulique. Le dispositif mesure en continu la tension sur le cable et la longueur ainsi déroulée, au cours des opérations de descentes et remontées d'outils dans les puits de pétrole, gaz; et eau. Dans ce domaine, il existe des appareils de mesure électronique et de mesure hydraulique. L'appareil de mesure électronique, tel qu'illustré en figure i, est constitué d'un système de deux poulies et d'un pont de jauge électronique; le cable fait une boucle autour de deux poulies ; sur l'axe d'une des deux poulies , le pont de jauge enregistre la déformation de l'axe, dûe à la charge exercée par le cable chargé d'outils .Le signal de la déformation est transmis par cable électrique de la sortie du pont de jauge au coffret de lecture à distance, qui intègre des batteries rechargeables. Un tel système est fiable, mais fragile pour l'utilisation sur chantier.Ce système est souvent écarté car il requiert l'utilisation de batteries et l'électricité est difficilement tolérée au voisinage des têtes de puits.De plus il est nécessaire de recharger les batteries. Concernant le système hydraulique,connu sous le nom de" Martin Decker",cet appareil de mesure hydraulique est composé d'une cellule hydraulique reliée à un cadran de mesure par un à deux flexibles hydrauliques de 15 å 3Q m selon la figure 2 .La cellule hydraulique est placée en général au pied du mat installé sur la tête de puits , pour mesurer la tension du cable chargé d'outils. La cellule hydraulique travaille en traction. Ce système hydraulique est influencé par les différences de température qui agissent sur la précision de lecture ,par dilatation ou contraction du fluide à l'intérieur du flexible. A cela s'ajoutent les risques permanents de détérioration du flexible qui est posé à même le sol par coupure ou écrasement. L'invention vise à apporter une solution à un tel problème en proposant un système compact qui incorpore la cellule hydraulique, la mécanique, et le cadran de lecture. C'est un système fiable dans le temps, fonctionnant en zone danger et sans entretien. Enfin c'est un système précis car il reste insensible aux variations de température grâce à la faible longueur du flexible hydraulique. Une présentation du dispositif de l'invention est illustrée par les figures 3 et 4 qui représentent respectivement une vue de face (fig 3) et une vue en coupe transversale et verticale (fig 4) selon AA de la figure 3 et en vue schématique en figure 5. En référence à ces dessins, le dispositif se compose: - d'une embase (1) surlaquelle est fixé un bloc fixe(2),sur le tiers gauche,et au dessus duquel vient se fixer une tête(3), d'une longueur identique à l'embase(1) - Le bloc fixe comporte une poulie mesureuse (4) par exemple de diamètre 200mm, - A l'opposé du bloc fixe(2),est disposé un bloc mobile (5),sur le tiers droit de l'embase, avec sa poulie suiveuse (6),de dimension similaire à la poulie mesureuse (4) - Entre les blocs fixe (2)et mobile(5),se trouve une cellule hydraulique (7)qui, reliée aux 2 blocs, est destinée à travailler en compression. Le bloc fixe, le bloc mobile, et la cellule hydraulique forment ainsi un ensemble compact. - La tête(3),qui supporte tout l'ensemble, est équipée en son milieu d'un système de suspension (8) qui permet de fixer le dispositif sur l'unité de déroulement du cable. Sur la tête (3),et sous le système de suspension(8X,sont disposés deux bras(9) eut(10), pivotant autour d'un axe central(19), armés par un ressort commun(18),avec à leur extrémité libre,deux galets de pression(11)et(12) qui viennent s'appliquer dans les gorges supérieures respectives de ta poulie mesureuse (4) et de la poulie suiveuse (6). tel +resprdSs Le cable, dont le diamètre déterminera le diametre/de la poulie mesureuse; doit être plaqué au fond des gorges de chaque poulie ,et ceci est réalisé grace au ressort(18)appliquant les galets(11)et(12)sur le dit cable. - Egalement sur la tête(3), est connecté sur le même axe(19), avec le système de suspension(8); une poignée de transport(13) - Un guide cable d'entrée (14),disposé cdté bloc mobile(5) est monté sur un support réglable(15)qui est lui- même fixé sur la tête(3). - Un guide cable de sortie (16), disposé coté bloc fixe, est monté sur un support réglable(17)lui- même, également fixé sur la tête(3). - Le cable, en provenance du treuil, par le guide cable d'entrée(14),passe sur la poulie mesureuse(4) puis revient sur la poulie suiveuse(6)du bloc mobile(5)et sort par le guide cable de sortie (16), en direction du puits. Ainsi le cable forme une boucle complète autour des deux poulies,sans se croiser à l'intérieur des gorges comme illustré en figure 5. Le passage unique du cable dans chaque gorge de poulie , évite ainsi le chevauchement et permet donc un coefficient de friction non souhaité augmentant ainsi la sensibilité de la mesure de tension et donc la précision, comme illustré en fig 6,représentant une vue schématique de dessus du dispositif montrant le décalage des plans contenant les poulies (4) et (6) En référence à la figure 7 ,la longueur du cable déroulé dans le puits est indiquée par un compteur mécanique(21),relié à l'axe de la poulie(4) par un flexible mécanique(23).Le compteur(21) traduit en longueur le nombre de tours effectués par la poulie mesureuse. Le passage du cable autour des deux poulies, de par sa tension,les rapproche . Ce rapprochement compresse la cellule hydraulique (7)et crée une augmentation de pression dans celle ci.Cette augmentation de pression est transmise par un flexible hydraulique(22)g l'indicateur étalonné en force (20) qui affiche donc la tension du cable. La transmission cellule - indicateur s'effectue par le flexible hydraulique(22).Ce flexible de longueur réduite , entre i à 3 m, évite l'influence de la variation de temperature et permet ainsi une meilleure fiabilité de la mesure de tension du cable REVENDICATIONS 1/ Dispositif destiné à la mesure de la tension d'un cable, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un ensemble compact comportant - un bloc fixe(2) qui supporte une poulie mesureuse (4),présentant un diamètre très précis ,- - - déterminé en fonction du diamètre du cable dont on mesure la tension et la longueur - un bloc mobile (5) qui supporte une poulie suiveuse (6) - et une cellule hydraulique(7), diposée entre ces deux blocs, de sorte que le passage du cable autour des deux poulies les rapproche et permet la compression de la cellule hydraulique , qui est reliée à un indicateur de pression(20). 2/ Dispositif selon la revendication 1/ caractérisé en ce que les deux poulies(4)et(6) sont disposés dans des plans décalés et en ce qu'un guide cable d'entrée(14) est disposé coté bloc mobile(5) de sorte à guider le cable passant en provenance du treuil , sur la poulie mesureuse(4) puis à ce qu'il revienne sur la poulie suiveuse (6) et à sortir par un guide cable de sortie (16) en direction du puits. 3/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'au dessus du bloc fixe (2) se situe une tete(3) destinée à supporter tout l'ensemble , et équipée en son milieu du système de suspension (8) 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que sur la tête(3) et sous le système de suspension(8) sont prévus deux bras (9) et (10), pivotant autour d'un axe central (19) ,armés par un ressort commun (18) , avec à leur extrémité libre des galets de pression (11) et (12) , destinés à venir s'appiquer dans les gorges respectives des parties supérieures de la poulie mesureuse (4) et de la poulie suiveuse (6) 5/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un flexible hydraulique (22) relie la cellule hydraulique (7) et .1' indicateur de tension (20)présente une longueur très réduite, par exemple 1 à 3 m permettant ainsi la transmission cellule-indicateur sans subir les variations de température et ainsi une meilleure fiabilité de la mesure de tension du cable.