Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
~3~ q3
La présen-te invention concerne un dispositif
d'alimentation d'une pompe de fluide diphasique.
On sait que de telles pompes, connues par exem-
ple par le brevet fran~ais no 2,471,501 publié le 19 juin
1981, sont utilisées pour le pompage d'un fluide dipha
sique, c'est-à-dire d'un mélange comprenan-t une phase
liquide et une phase gazeuse non dissou-te dans le liqui-
de. Pour un fonctionnement correct, le fluide fourni
à la pompe doit être homogène et à pression stable et
doit par ailleurs posséder un débit e-t un rapport volu-
métrique phase gazeuse/phase liquide pour des conditions
thermodynamigues données, compris dans des plages déter-
minées.
En particulier, les pompes destinées à assu-
rer la compression de fluides diphasiques n'acceptentque des mélanges présentant un rapport volumétrique pha-
se gazeuse/phase liquide inférieur à une valeur maxima-
le et ne tolèrent les bouchons de gaz, c'est-à-dire des
masses de fluide se présentant uniquement sous forme ga-
zeuse, dans leur conduit d'alimentation, que si leur vo-
lume est également inférieur à une valeur maximale.
La présente inven-tion vise à fournir un dis-
positif d'alimentation d'une pompe de fluide diphasique
permettant de délivrer à la pompe un fluide diphasique
présentant des caractéristiques, notamment de débit et
de rapport volumétrique phase gazeuse/phase liquide, com-
patibles avec les caractéristiques de fonctionnement de
la pompe.
La présente invention vise un dispositif d'a-
limentation d'une pompe de fluide diphasique permettantde'délivrer à une entrée de ladite pompe un fluide di-
phasique présen-tant un rapport volumétrique de phase ga-
zeuse/phase liquide, compatible avec des caractéristi-
ques de fonctionnement de ladite pompe, ledit disposi-
.....
s~
- la -
tif comprenant un conduit principal ayant une entrée sus-
ceptible d'être raccordée à une ligne d'amenée de fluide
diphasi~ue, et une sortie susceptible d'etre raccordée
à ladite entrée de la pompe, une pluralité de conduits
auxiliaires disposés en parallèle par rapport audit con-
duit principal, chacun desdits condui-ts auxiliaires ayant
une entrée munie d'une vanne d'isolement e-t de régulation
d'écoulement, susceptible d'etre raccordée à ladite li-
gne d'amenée de -fluide diphasique, et une sortie munie
d'une vanne d'isolement et de régulation d'écoulement,
susceptible d'etre raccordée à ladite entrée de la pompe,
et des moyens pour introduire un liquide por-teur à l'in-
térieur de chacun desdits conduits.
Ainsi, lorsque le rapport volumétrique devient
supérieur au rapport maximal admissible, du fluide por-
teur peut etre introdui-t dans le conduit principal de ma-
nière à provoquer une diminution de ce rapport volumétri-
que.
De meme, lorsqu'un bouchon de gaz de volume trop
important pour pouvoir etre absorbé par la pornpe se pré-
sente à l'entrée du dispositif d'alimentation, ce bouchon
de gaz peut être dirigé vers les conduits auxiliaires où
il est stocké jusqu'à ce que l'alimentation redevienne
normale. Du fluide porteur peu-t alors être introduit dans
ces conduits
.~,.
au~iliAires pour y former un fluide diphasique présentant des
caracteristiques convenables qui peut alors etre dirige sur la pompe~
Dans une forme de realisat:Lon préférée, chacun des conduits
comporte au moins un mécanisme d'homogénéisa~lon d'ecoulement, de préference
de type convergent/divergent.
De préférence, chacun des conduits comprend un mPcanisme
d'homogénéisation en aval de chaque vanne d'entrée et un mécanisme
d'homogéneisation en amont de chaque vanne de sortle.
En régime d'écoulement normal les vannes des conduits auxiliaires
peuvent être fer~ées, ces conduits étant alors remplis d'un liquide porteur,
notamment d'eau.
De preference, les conduits principaux et auxiliaires
peuvent être des conduits rigides ou flexibles.
De préférence, le dispositif selon l'invention est commande de
telle sorte que les vannes des conduits auxiliaires sont sélectivement
ouvartes en fonction des valeurs de débi~ et de rapport volumétrique phase
gazeuse/phase liquide déterminées par un mecanisme de mesure dans la llgne
d'amenee de fluide diphasique en amont dudit dispositif.
De préference, dans une forme de réalisation de l'invention, le
dispositif comprend un circuit de recyclage du ~luide diphasique entre, d'une
part le cote refoulement de la pompe, et d'autre part le conduit principal
et/ou la ligne d'amenee en amont du dispositif.
Dans ce cas, le fluide porteur introduit dans le dispositif, ou du
moins une partie de ce flulde, est donc prélevé en aval de la pompeO
La présente invention a egalement pour obJet une installation de
production d'hydrocarbures, caractérisée par le fait qu'elle comporte une
pompe diphasique hors puits telle que, par e~semple, celle decrite dans le
brevet français no 2, 471,501 équipée d'un dispositif d'alimentation
tel que décrit ci-dessus, le fluide diphasique etant alors un effluent
diphasique petrolier compose d'un melange d'huile et de gaz.
On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif un mode de
réalisation particulier de l'invention en référence au dessin schématique
annexé dans lequel :
- la figure 1 est un schéma d'ensemble d'une installation de
production d'hydrocarbures selon l'invention, et
- la figure 2 représente de fason plus détaillée, mais néanmoins
schématique, le dispositif d'alimentation se]on l'invention de cette
installation.
75~{~
L'installatton repr~sentée à la figure 1, permet d'lnjecter a
l'entrée 1 d'un pipeline un mélange diphasl~ue d'hydrocarbures recue~lli sur
les tetes de puits 2.
Cette installation comprend tout d'abord un séparateur de sable 3,
pUi9 un compteur diphasique 4 qui permet de connaitre les débits
volumétriques des phases liquide et gazeuse du mélange et par conséquent le
rapport volumétrique phase gazeuse/pllase liquide.
Un dispositif d'alimentatlon 5 pour une pompe diphasique hors
puits 6 est disposé en aval du compteur 4 et est commandé par une unité de
traitement 7 à partir des informations re~ues de ce compteur.
La pompe 6 est suivie par un séparateur d'eau 8 et éventuellement
par un régulateur 9 permettant de fournir au pipeline un mélange diphasique
presentant des caractéristiques homogènes.
Le dispositif d'al~mentation 5 comporte selon l'invention un
conduit principal lOa et des conduits auxiliaires lOb,lOc, ... lOi. Les
conduits lOa à lOi sont connectes en parallèle entre la sortie du
debitmètre 4 et l'entrce de la pompe diphasique hors puits 6.
Des vannes d'isolement et de régulation d'écoulement lla, ... lli
sont disposées en anont de chacun des conduits lOa, .., lOi, et d7autres
vannes d'isolation et de régulation d'écoulement 12a, ... 12i, sont disposées
en aval de chacun de ces conduits.
En aval de chacune des vannes lla, ............ lli, un mécanisme
d'homogénéisation 13a, ... 13i est placé à l'entrée de chaque
conduit lOa, ... lOi.
Ce mécanisme est par exemple du type décrit dans le brevet fran-
çais no 2,534,644 publie le 20 avril 19~4. Des mécanismes d'homogénéisation
similaires 14a, ... 14i sont placés à la sortie de chacun des
conduits lQa, ... lOi en amont des vannes 12a, ... 12i.
Les homogénéisateurs 13a, ... 13i, 14a, ... 14i, sont par ailleurs
alimentes en fluide porteur, tel que de l'eau, par exemp]e par une pompe 15,
par l'intermédiaire de vannes 16a, ... 16i, 17a, ... 17i respectivement.
L'unite de traitement 7 recoit ses informations du débitmètre 4 et
a~sure la commande de la pompe 15 et des vannes lla, ... lli, 12a, ... 12i,
16a, ... 16i, 17a, ... 17i.
Le dispositi~ 5 fonctionne de la manière sulvante.
Tant que le comp~eur/debitmètre 4 enregistr~ un rappor~
volumétrique phase ~a7eusejphase liquide infcrieur a la valeur acceptnble par
la pompe diphasique 6, enre~istrce dans la mémoire de l'unitc de
traitement 7, l'écoulement s'effectue directement du compteur 4 à ]a pompe
diphasique 6 par la conduite lOn, les vannes lla et 12a ~tant ouvertes et
~'
toutes les autres vannes du dispositif et~nt fermées. Dans cette
configuration toutes les autres conduites 10b,10c, ... 10i sont pleines
d'eau.
Lorsque le compt~ur 4 enregistre un rapport volumétrlque supérieur
à la valeur limite acceptable par la pompe dlphasique 6 mais pendant un temps
tel que le volume du bouchon de gaz qui en résulte est inférleur au volume
maximum admissible, l'écoulement continue à se faire uniquement par la
conduite 10a mais les homogénéisateurs 13a et 14a sont mis en fonctionnement
par l'unite de traitement 7, introduisant ainsi du liquide porteur à un débit
ajusté de fason à ramener le rapport volumétrique à l'entrée de la
pompe diphasique 6 à une valeur inférieure à la valeur maximale admissible.
Ce liquide porteur peut être, par exemple, de ]'eau délivrée par la pompe 15
et le cas échéant du fluide diphasique recyclé depuis le refoulement de la
pompe diphasique 6. Ce circuit de recyclage n'est pas représenté sur le
dessin. Lorsque le rapport volumétrique diminue pour revenir ensuite à une
valeur acceptable, le système revient à sa position de fonctionnement normale
decrite ci-dessus.
Si par contre le compteur 4 enregistre un rapport volumétrique
supérieur à la valeur limite durant un tPmps tel que le volume du bouchon de
gaz dépasse la valeur maximale admissible, le dispositif 5 permet alors
d'absorber ce bouchon de gaz pour ne le restituer qu'ultérieurement.
L'unité 7 provoque dans ces conditions l'ouverture des vannes llb
et 12b, de sorte que le bouchon de gaz est dirigé vers la conduite lOb. Il en
chasse l'eau qu'elle contient, qui est par conséquent évacuée et absorbée par
la pompe diphasique 6 en même temps que le mélange diphasique regule sortant
du conduit lOa comme précéden~nent. Ainsi, la pompe diphasique 6 absorbe un
mélange diphasique présentant un rapport volumétrique inférieur à la valeur
maximale admissible bien que le débit diphasique ait augmenté.
Si le bouchon de gaz possède un volume trop important pour être
entièrement absorbé dans la conduite lOb, l'unité 7 provoque la fermeture des
vannes 11b et 12b et l'ouverture des vannes llc et 12c et le même processus
peut se reproduire jusqu'au remplissage de la conduite lOi.
Lorsque le bouchon de gaz est entierement absorbé et que le rapport
volumétrique redevient inférieur à ]a valeur maximale admissible, l'opération
de remise en eau des condultes 10b,10c, .... lOi peut débuter sous l'action de
la pompe 15.
Pour cela les homogénéisateurs 13 et 14 de cllaque conduite 10 sont
successivement mis en service par ouverture des vannes 16 et 17
correspondanees, ]'homogënéisateur 13 permettant d'amener dans la conduite 10
de l'eau qui refoule ]e gaz qu'elle contient, ce gaz recevlnt de l'eau de
~'
--5--
l'homogénéisateur ll~ avant d'etre dirigé sous forme d'un melange diphasique
vers la pompe 6 en même temps que l'écou]ement normal traversant la
conduite lOa.
Les conduites lOb,lOc ... lOi sont ainsi successivement videes de
leur gaz et remplies de liquide porteur.
On comprend que la capacité d'absorption de gaz du dispositif
d'alimentation est déterminée par le volume des conduits 10b, ... lOi qu'elle
comprend, les dimensions des conduits étant déterminees selon les conditions
d'exploitation, les conduits pouvant présenter le même volume ou de
préférence des volumes différents.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation
décrit ci-dessus auquel diverses variantes et modifications peuvent être
apportées sans sortir pour autant du cadre ni de l'esprit de l'inventionO
