Brevet FR3136019A1 — publié le 20231201

L’invention concerne une pompe à cavités progressives propre à déplacer un fluide, la pompe comprenant : - un premier stator (10) comportant une première armature (24) et un premier tube hélicoïdal (26) fixé à l’intérieur de la premier armature, le premier tube hélicoïdal ayant un premier pas (P1) ; - un deuxième stator (12) comportant une deuxième armature (28) et un deuxième tube hélicoïdal (30) fixé à l’intérieur de la deuxième armature, le deuxième tube hélicoïdal ayant un deuxième pas (P2); - un rotor hélicoïdal (18) monté rotatif dans le premier tube hélicoïdal et dans le deuxième tube hélicoïdal, le rotor hélicoïdal étant entrainé en rotation pour déplacer le fluide du premier stator vers le deuxième stator, le deuxième pas présentant une longueur supérieure à la longueur du premier pas, la longueur du deuxième pas étant au moins supérieure à 0,15 % de la longueur du premier pas. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 2 Pompe à cavités progressives et dispositif de pompage Domaine technique de l’invention La présente invention concerne une pompe à cavités progressives et un dispositif de pompage comportant une telle pompe à cavités progressives. Etat de la technique antérieure La présente invention se situe dans le domaine des pompes de type Moineau, également appelées pompes à cavités progressives. Elle concerne plus particulièrement les pompes à cavités progressives ayant un stator formé à partir d’un tube profilé en métal ou à partir d’un procédé de fabrication additive métallique. Ces pompes à cavités progressives sont communément appelées pompes métalliques. Une telle pompe à cavités progressives est, par exemple, décrite dans la demande de brevet FR 2 826 407 au nom de la demanderesse. La demanderesse a pu constater que le rotor d’une pompe métallique se déformait au cours de son utilisation en fond de puits. Cette déformation consiste en un allongement du rotor et en un déphasage angulaire entre rotor et stator. Cette déformation résulte de l’augmentation du couple mécanique de fonctionnement de la pompe. Cette contrainte mécanique dans les cavités tend à déformer le stator. En conséquence, le rendement mécanique de la pompe diminue ainsi que le rendement hydraulique puisque l’étanchéité entre cavités est moins bien assurée du fait de la déformation relative du rotor par rapport aux cavités du stator. La durée de vie de la pompe est réduite en raison des pressions de contact entre rotor et stator et des déformations en résultant. Présentation de l’invention Un premier but de la présente invention est d’augmenter la durée de vie d’une pompe à cavités progressives métallique. Un deuxième but de la présente invention est de maintenir un rendement hydraulique important tout au long de la durée de vie de la pompe. La présente invention a pour objet une pompe à cavités progressives propre à déplacer un fluide, ladite pompe à cavités progressives comprenant : - un premier stator comportant une première armature et un premier tube hélicoïdal fixé à l’intérieur de la premier armature, le premier tube hélicoïdal étant un tube profilé selon une forme hélicoïdale, le premier tube hélicoïdal ayant un premier pas ; - au moins un deuxième stator fixé au premier stator, le deuxième stator comportant une deuxième armature et un deuxième tube hélicoïdal fixé à l’intérieur de la deuxième armature, le deuxième tube hélicoïdal étant un tube profilé selon une forme hélicoïdale, le deuxième tube hélicoïdal ayant un deuxième pas ; - un rotor hélicoïdal monté rotatif dans le premier tube hélicoïdal et dans le deuxième tube hélicoïdal, le rotor hélicoïdal étant entrainé en rotation pour déplacer le fluide du premier stator vers le deuxième stator, caractérisé en ce que le deuxième pas présente une longueur supérieure à la longueur du premier pas, et en ce que la longueur du deuxième pas est au moins supérieure à 0,15 % de la longueur du premier pas, et de préférence supérieure à 0,5 % de la longueur du premier pas. Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre. Elles peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : Le rotor hélicoïdal présente un troisième pas, et dans lequel la longueur du troisième pas est sensiblement égal à la moitié de la longueur du premier pas. La pompe comporte au moins un troisième stator comportant une troisième armature et un troisième tube hélicoïdal fixé à l’intérieur de la troisième armature, le troisième tube hélicoïdal étant un tube profilé selon une forme hélicoïdale, le troisième tube hélicoïdal ayant un quatrième pas ; la longueur du quatrième pas est au moins supérieure à 0,15 % de la longueur du deuxième pas, et de préférence supérieure à 0,5 % de la longueur du deuxième pas. L’invention concerne également une installation de pompage pour puits comportant une pompe à cavités progressives telle que mentionnée ci-dessus et un dispositif d’entrainement propre à entrainer en rotation le rotor hélicoïdal de la pompe à cavités progressives en rotation, le deuxième stator étant agencé à une première profondeur définie par rapport à la surface du puits; la différence de longueur entre le premier pas et le deuxième pas étant fonction de la pression du puits à ladite première profondeur. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’une pompe à cavités progressives destinée à une installation de pompage pour puits, la pompe à cavités progressives étant conformée selon les caractéristiques mentionnées ci-dessus, le deuxième stator étant agencé à une première profondeur définie par rapport à la surface du puits, le procédé comportant les étapes suivantes : - estimation de la pression du puits à la première profondeur, - détermination du deuxième pas en fonction du premier pas et de la pression estimée. Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre. Elles peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : Le deuxième pas est compris entre le premier pas et un pas défini par une fonction affine de la pression estimée, l’ordonnée à l’origine étant égale au premier pas, la pente étant un coefficient supérieur à 0. La pompe à cavités progressives comporte au moins un troisième stator comportant une troisième armature et un troisième tube hélicoïdal fixé à l’intérieur de la troisième armature, le troisième tube hélicoïdal étant un tube profilé selon une forme hélicoïdale, le troisième tube hélicoïdal ayant un quatrième pas; la longueur du quatrième pas est au moins supérieure à 0,15 % de la longueur du deuxième pas, et de préférence supérieure à 0,5 % de la longueur du deuxième pas, le troisième stator étant agencé à une deuxième profondeur définie par rapport à la surface du puits, le procédé comportant les étapes suivantes : - estimation de la pression du puits à la deuxième profondeur, - détermination du troisième pas, le troisième pas étant supérieur au deuxième pas, le troisième pas étant déterminé par ladite fonction affine et par la pression estimée à la deuxième profondeur. Le procédé comporte en outre les étapes suivantes : - fixation d’une extrémité d’un tube à une extrémité de la premier armature, - vrillage du tube jusqu’à ce que le tube présente une forme hélicoïdale ayant un premier pas , et - soudure de l’autre extrémité du tube à l’autre extrémité de la première armature. Brève description des figures est une vue de côté d’une installation de pompage selon la présente invention; est une vue en coupe longitudinale éclatée d’une pompe à cavités progressives illustrée sur la ; est un schéma représentant un rotor hélicoïdal d’une pompe à cavités progressives lorsqu’il ne fonctionne pas ; est un schéma représentant la déformation du rotor hélicoïdal d’une pompe à cavités progressives lors de son fonctionnement dans un puits ; est un schéma représentant le pas de différents stators en fonction de leur position par rapport à la tête de rotor ; est un diagramme représentant les étapes d’un procédé de fabrication d’une pompe à cavités progressives selon l’invention. Pompe à cavités progressives (4) propre à déplacer un fluide, ladite pompe à cavités progressives comprenant : - un premier stator (10) comportant une première armature (24) et un premier tube hélicoïdal (26) fixé à l’intérieur de la premier armature, le premier tube hélicoïdal étant un tube profilé selon une forme hélicoïdale, le premier tube hélicoïdal (26) ayant un premier pas (P1) ; - au moins un deuxième stator (12) fixé au premier stator, le deuxième stator comportant une deuxième armature (28) et un deuxième tube hélicoïdal (30) fixé à l’intérieur de la deuxième armature, le deuxième tube hélicoïdal étant un tube profilé selon une forme hélicoïdale, le deuxième tube hélicoïdal (30) ayant un deuxième pas (P2); - un rotor hélicoïdal (18) monté rotatif dans le premier tube hélicoïdal (26) et dans le deuxième tube hélicoïdal (30), le rotor hélicoïdal étant entrainé en rotation pour déplacer le fluide du premier stator (10) vers le deuxième stator (12), caractérisé en ce que le deuxième pas (P2) présente une longueur supérieure à la longueur du premier pas (P1), et en ce que la longueur du deuxième pas (P2) est au moins supérieure à 0,15 % de la longueur du premier pas (P1), et de préférence supérieure à 0,5 % de la longueur du premier pas (P1). Pompe à cavités progressives (4) selon la revendication 1, dans lequel le rotor hélicoïdal (18) présente un troisième pas (P3), et dans lequel la longueur du troisième pas (P3) est sensiblement égal à la moitié de la longueur du premier pas (P1). Pompe à cavités progressives (4) selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, qui comporte au moins un troisième stator (14) comportant une troisième armature (32) et un troisième tube hélicoïdal (34) fixé à l’intérieur de la troisième armature, le troisième tube hélicoïdal (34) étant un tube profilé selon une forme hélicoïdale, le troisième tube hélicoïdal (34) ayant un quatrième pas (P4) ; la longueur du quatrième pas (P4) est au moins supérieure à 0,15 % de la longueur du deuxième pas (P2), et de préférence supérieure à 0,5 % de la longueur du deuxième pas (P2). Installation de pompage (2) pour puits comportant une pompe à cavités progressives selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 et un dispositif d’entrainement (6) propre à entrainer en rotation le rotor hélicoïdal (18) de la pompe à cavités progressives en rotation, le deuxième stator (12) étant agencé à une première profondeur définie par rapport à la surface du puits; la différence de longueur entre le premier pas (P1) et le deuxième pas (P2) étant fonction de la pression du puits à ladite première profondeur. Procédé de fabrication d’une pompe à cavités progressives (4) destinée à une installation de pompage (2) pour puits, la pompe à cavités progressives étant conformée selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, le deuxième stator (12) étant agencé à une première profondeur définie par rapport à la surface du puits, le procédé comportant les étapes suivantes : - estimation de la pression du puits à la première profondeur, - détermination du deuxième pas (P2) en fonction du premier pas (P1) et de la pression estimée. Procédé de fabrication selon la revendication 5, dans lequel le deuxième pas (P2) est compris entre le premier pas (P1) et un pas défini par une fonction affine de la pression estimée, l’ordonnée à l’origine étant égale au premier pas (P1), la pente étant un coefficient supérieur à 0. Procédé de fabrication selon la revendication 5, la pompe à cavités progressives étant conformée selon la revendication 3, le troisième stator (14) étant agencé à une deuxième profondeur définie par rapport à la surface du puits, le procédé comportant les étapes suivantes : - estimation de la pression du puits à la deuxième profondeur, - détermination du troisième pas (P3), le troisième pas (P3) étant supérieur au deuxième pas (P2), le troisième pas (P3) étant déterminé par ladite fonction affine et par la pression estimée à la deuxième profondeur. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, qui comporte les étapes suivantes : - fixation d’une extrémité d’un tube à une extrémité de la premier armature, - vrillage du tube jusqu’à ce que le tube présente une forme hélicoïdale ayant un premier pas (P1), et - soudure de l’autre extrémité du tube à l’autre extrémité de la première armature.