Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
CA 02086298 2003-09-04
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PROCEDE ET DISPOSITIF PERMETTANT D'OPTIMISER LE TRANSFERT
PAR POMPAGE D'EFFLUENTS POLYPHASIQUES
La présente invention concerne une méthode et un dispositif
pour optimiser le transfert par pompage d'effluents constitués
d'au moins une phase gazeuse et au moins une phase liquide,
dans une conduite de transfert entre une source d'effluents et un
lieu de destination en adaptant le débit de la pompe utilisée aux
conditions fluctuantes en amont et en aval de celle-ci.
Ces fluides ou effluents peuvent provenir de sources diverses
Zo en particulier de puits forés tels les puits pétroliers. La pompe a
pour fonction essentielle d'appliquer aux fluides ou effluents
admis à son entrée avec une certaine pression d'admission ou
pression d'aspiration, une compression ou augmentation de
pression suffisante pour compenser les pertes de charge qu'ils
peuvent subir en aval durant leur transfert.
Dans le présent texte, les termes d'amont et d'aval se
rapportent à la pompe en considérant le sens d'écoulement des
effluents, et le terme débit désigne généralement le débit
volumétrique.
La méthode selon l'invention, plus particulièrement, a pour
20 objet d'optimiser le transfert d'effluents dans une conduite de
transfert au moyen d'une pompe polyphasique capable de
pomper aussi bien les phases liquides que les phases gazeuses en
adaptant son débit aux conditions fluctuantes en amont, telles
que la variation du débit de la source d'effluents et la variation
de la valeur du rapport volumétrique de la phase gazeuse à la
phase liquide, dénommé ci-après en abrégé GLR (Gaz Liquid
Ratio) qui est représentatif de la variation de la composition du
fluide au cours de son transfert, et en aval telles que les pertes
de charge apparaissant dans la conduite.
La méthode peut être appliquée au transport d'un fluide
3 o polyphasique d'un puits jusqu'à un lieu de destination tel qu'un
terminal de traitement ou une plateforme de traitement sous
marine ou terrestre.
Le transport d'un fluide polyphasique est dépendant de
différents paramètres tels que la variation du débit de la source
2a8~2~8
2
d'effluents, ou/et la variation de débit de la pompe polyphasique
liée aux pertes de charge en aval de la pompe et à la variation du
rapport volumétrique â l'aspiration de Ia pompe et à la pression
d'aspiration (ci-après désignés respectivement par GLRa et Pa).
On désignera par la suite les fluctuations de ces paramètres par
fluctuations d'amont et d'aval.
Avec une pompe polyphasique, il faut donc tenir compte des
fluctuations des paramètres précédemment cités qui peuvent
avoir une influence sur son débit, sachant que l'on recherche à
pomper â chaque instant la quantité d'effluents qui sort du puits.
Les dispositifs et méthodes actuellement employés pour
transporter par canalisation des fluides de type polyphasique
combinent, en général, une pompe adaptée à refouler un fluide
polyphasique constitué d'au moins une phase liquide et une
phase gazeuse dont le rapport volumétrique varie dans des
limites relativement étroites. On est donc obligé d'utiliser en
combinaison un disposïtif qui permet d'homogénéiser le fluide et
d'obtenir ainsi un fluide dont le rapport volumétrique à
l'aspiration GLRa a une valeur compatible avec les
2 0 caractéristiques de celle-ci, ce qui nécessite des équipements
encombrants et des investissements coûteux.
Par le brevet français FR-2.642.539, on connaît un dispositif
comportant un ballon tampon qui permet de réguler et d'amortir
les fluctuations de composition d'un écoulement polyphasique, et
2 5 donc d'élargir dans certaines limites les variations tolérables du
rapport volumétrique des effluents pompés. Ce dispositif ou
ballon tampon remplit bien sa fonction dans la plupart des cas. Il
arrive, cependant, qu'il devienne inopérant parfois pour amortir
les poches de gaz et les bouchons d'huile gui se succèdent de
3 0 façon imprévisible.
De plus, les dispositifs de pompage connus de l'art antérieur
ne sont pas conçus pour prendre en compte les fluctuations de
débit des puits ainsi que les pertes de charges subies durant les
transferts. Aussi, le débit du puits est étroitement dépendant du
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débit des pompes employées. Les capacités de production des
puits peuvent s'en trouver sensiblement réduites.
La demande de brevet français ~-2 685 737 décrit une
méthode et un dispositif qui permettent d'obtenir en sortie de la
pompe un débit qui varie comme le débit du puits dans une plage
de variations importante, en régulant la vitesse de rotation. La
détermination de la vitesse de rotation se fait à l'aide de
paramètres fluctuant en amont et en aval. Ces paramètres
peuvent cependant être incompatibles avec le domaine de
fonctionnement de la pompe; l'acheminement des effluents
jusqu'au terminal exige parfois une pression de sortie de pompe
qu'il est impossible d'atteindre si on la fait tourner seulement à la
vitesse que l'on peut calculer d'après la valeur effective du GLR.
Le domaine de fonctionnement de la pompe est défini par le
domaine des variations des paramètres pour lequel la pompe a
un fonctionnement correct.
La méthode et le dispositif selon l'invention permettent
d'obtenir en sortie de la pompe un débit qui suit la variation du
débit du puits en contrôlant les valeurs des paramètres pour
2 0 qu'ils correspondent au domaine de fonctionnement de la pompe,
de façon que la vitesse de rotation déterminée à partir de ces
paramètres soit compatible avec les caractéristiques de la pompe
et les conditions nécessaires au transfert.
La méthode selon l'invention permet d'optimiser le transfert
2 5 d'effluents constitués d'au moins une phase liquide et d'une
phase gazeuse dans une conduite de transfert reliant une source
d'effluents dont le débit massique ou volumique présente des
variations à un lieu de destination, en tenant compte des
variations du rapport volumétrique du gaz au liquide (GLRa) à
3 0 l'entrée de la pompe, ainsi que des pertes de charge aval lors du
transfert du fluide et donc de remédier aux inconvénients des
dispositifs et méthode connus quelles que soient les fluctuations
en amont et en aval.
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La méthode est caractérisée en ce que l'on interpose
sur la conduite entre la source d'effluents et le lieu de
destination, une pompe polyphasique, et en ce que l'on
régule la vitesse de rotation de la pompe polyphasique, et
en ce que l'on régule la vitesse de rotation de la pompe
polyphasique de façon à adapter son débit à au moins une
desdites variations.
La pompe applique aux effluents une compression (~P)
et la vitesse de rotation (N) de la pompe est déterminée
par une combinaison quatre grandeurs ou paramètres qui sont
la pression d'admission (Pa) à l'entrée de la pompe
polyphasique, le rapport volumétrique à l'aspiration de la
pompe (GLRa), la compression (~P) appliquée par la pompe et
le débit total (Qt) des effluents produits par la source.
La pompe ayant un fonctionnement correct pour un domaine
de variations des paramètres donné, on affecte tout paramètre
dont la valeur est en dehors dudit domaine d'une valeur limite
permettant de déterminer une vitesse de fonctionnement
compatible avec la plage de variation possible de la vitesse de
ladite pompe.
2o Le rapport volumétrique à l'aspiration de la pompe (GLRa)
peut être ramené, si nécessaire, à une valeur appartenant au
domaine de variation des paramètres pour lequel la pompe a un
fonctionnement correct par ajout d'une certaine quantité de
liquide. La quantité de liquide à ajouter aux effluents est
déterminée en fonction de la valeur maximale du rapport
volumétrique gaz-liquide de l'effluent qui peut être traité par la
pompe.
On peut, par exemple, obtenir la valeur de la vitesse de
rotation, en faisant une interpolation à partir de familles
regroupant des valeurs particulières de ces quatre paramètres
3 o pour lesquelles la vitesse de rotation (N) appropriée pour la
pompe est connue.
La méthode comporte, par exemple, l'utilisation d'un
réservoir ou ballon traversé par un tube percé d'une pluralité
~~ô~~~~
d'orifices interposé entre la source d'effluents et la pompe
polyphasique et qui permet de déterminer ledit rapport (GLRa) à
partir de la hauteur h de la portion du tube percé baignant dans
le gaz et en tenant compte de la distribution des orifices le long
S de ce tube.
La méthode selon l'invention peut comporter encore la
détermination de la compression ~P en ajoutant les variations
successives de la pression de refoulement à une valeur
déterminée précédemment.
Dans le cas de l'utilisation d'un dispositif à réservoir et tube
perforé mentionnés précédemment, on peut déterminer la valeur
du débit du puits par un processus itératif en ajoutant à une
valeur précédemment déterminée une variation du débit de la
source des effluents.
Cette méthode peut être notamment appliquée au transfert
d'un fluide polyphasique entre une source d'effluents, telle qu°un
puits, et un lieu de réception, tel qu'une plate-forme de
traitement.
Par cette régulation de la vitesse de la pompe, tenant compte
2 0 des fluctuations d'amont et d'aval telles qu'elles sont définies, on
arrive par la méthode selon l'invention à supprimer dans une
large mesure tout ce qui peut freiner le libre transfert des
effluents jusqu'au lieu de destination.
L'invention concerne aussi un dispositif pour la mise en
2 5 oeuvre de la méthode caractérisé en ce qu'il comporte en
combinaison des moyens de détermination du rapport
volumétrique GLRa, des moyens de mesure permettant de
déterminer la pression d'admission Pa, des moyens de mesure de
la pression de refoulement Pref, et un ensemble de traitement
3 0 programmé permettant de mémoriser ces valeurs et des valeurs
des paramètres déterminés au départ (rapport GLR, volume Vo,
etc) et de calculer la nouvelle valeur de la vitesse de rotation de
la pompe de façon à adapter le débit de la pompe aux variations
d'au moins un des trois paramètres suivants . le débit des
20~5?~~
6
effluents, la valeur dudit (GLRa), ou les pertes de charge en aval
de la pompe.
Les moyens de détermination dudit rapport volumétrique
(GLRa) peuvent être, par exemple, un réservoir équipé d'un tube
percé d'une pluralité d'orifices intercalé entre la source des
effluents et la pompe.
Le dispositif peut aussi comporter des moyens de mesure de
la tempêrature T du réservoir.
L'ensemble de traitement programmé peut mémoriser un
ensemble des valeurs limites. Les valeurs limites définissent le
domaine pour lequel la pompe a un fonctionnement correct.
Le dispositif peut comporter par exemple, au moins une
canalisation auxiliaire d'injection d'une phase liquide ainsi que
des moyens auxiliaires nécessaires au contrôle de la quantité de
liquide ajoutée.
Le dispositif peut être positionné sur une structure disposée
entre une tête de puits et une plate-forme de traitement, la
structure pouvant être flottante, ou immergée.
D'autres caractéristiques et avantages de la méthode selon
2 0 l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description ci
après des modes de réalisation décrits à titre d'exemples non
limitatifs, en se référant aux dessins annexés où
- la figure 1 montre de façon schématique un mode de
réalisation du dispositif selon l'invention,
2 5 - la figure 2 représente un autre mode de réalisation dans
lequel les moyens de détermination du rapport volumétrique
GLRa comportent un récipient tel qu'un ballon régulateur
équipé d°un tube percé d'une pluralité d'orifices,
- la figure 3 représente le dispositif de la figure 2 associé à des
3 0 moyens de recyclage du liquide,
la figure 4 montre une courbe qui traduit la relation existant
entre la valeur du débit de la pompe et la valeur de la
pression à l'aspiration, et
7
- la figure S montre un réseau de courbes tracées à pression
d'aspiration et GLRa constants, reliant la valeur de la
compression communiquée par une pompe au débit des
effluents qui la traversent pour une vitesse de rotation
S donnée.
La méthode selon l'invention est mise en oeuvre, par
exemple, par un premier mode de réalisation décrit sur la figure
1.
La méthode selon l'invention permet d'optimiser le transfert
d'effluents comportant au moins une phase liquide et au moins
une phase gazeuse issus d'une source telle qu'une tête de puits S,
par exemple, jusqu'à une installation réceptrice I. Les effluents
sont acheminés de la source S par une canalisation 1, jusqu'à
l'entrée d'aspiration d'une pompe polyphasique 2. Sur cette
canalisation, près de l'entrée de la pompe 2, est interposé un
dispositif 3 adapté à déterminer la valeur du rapport
volumétrique à l'admission GLRa qui est susceptible de varier.
Deux capteurs de pression 4, 5 sont respectivement disposés
à la sortie et à l'entrée de la pompe 2 pour mesurer la pression
2 0 de sortie ou de refoulement Pref et la pression d'admission ou
d'aspiration Pa. Les effluents issus de la pompe 2 sont acheminés
par une canalisation CT jusqu'à l'installation I qui est, par
exemple, une plate-forme à terre ou en mer, éventuellement
immergée, et pourvue des équipements habituels de traitement
2 5 des effluents polyphasiques.
La régulation du fonctionnement de la pompe 2 est conduite
au moyen d'un calculateur C à partir des données reçues du
dispositif 3 et des capteurs 4, 5. Ce calculateur est, par exemple,
un micro-ordinateur équipé d'une carte d'acquisition d'un type
3 0 connu et programmé pour conduire les étapes de la méthode qui
vont être définies dans la suite de la description.
L'objectif recherché étant d'obtenir une valeur de débit de la
pompe qui suit les fluctuations ou variations en amont ou aval de
la pompe, on a découvert que l'on pouvait atteindre ceci en
298~~?98
8
faisant varier la vitesse de la pompe en fonction du résultat de la
combinaison d'un certain nombre de paramètres connus, et en
procédant à des cycles successifs comportant les étapes
suivantes :
Eta~e 1
On détermine d'abord la valeur du rapport GLRa à l'aide d'un
dispositif de mesure 3 du rapport volumétrique d'un type connu
placé au voisinage de l'admission de la pompe tel celui décrit
dans le brevet FR-2.647.549. On peut aussi utiliser à cet usage le
dispositif décrit à la figure 2 suivant des modalités particulières
qui seront définies plus loin.
1 S Etay~e 2
On détermine ensuite la valeur de la compression DP
communiquée par la pompe au fluide polyphasique en mesurant
à l'aide du capteur de pression 4 la valeur de la pression de
refoulement P'ref de la pompe et la valeur de la pression à
2 0 l'aspiration ou pression d'admission Pa à l'aide du capteur 5 placé
sur la conduite 1 à l'entrée de la pompe, puis en effectuant la
différence entre les deux valeurs.
On peut aussi procéder par itérations en ajoutant à la valeur
de la compression précédemment déterminée oPp, les variations
2 5 successives de la pression de refoulement {P'ref - Pref) obtenue
par comparaison des mesures successives de capteur de pression
4 en sortie de la pompe 2
~P = DPp + (P'ref - Pref)
On pourrait aussi procéder en tenant compte de la valeur de
3 0 compression initialement considérée (API).
Etane ,~
On détermine la valeur du débit total Qt des effluents issus
de la source S par un processus itératif en ajoutant à une valeur
précédemment déterminée Q, une variation du débit total Qp
3 5 obtenue en appliquant la loi de Mariotte à la variation de volume
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du gaz et de pression dans un espace considéré compris entre la
source d'effluents S et la pompe 2, dans notre cas, la conduite 1.
Pour celà, on doit connaître les paramètres caractéristiques
initiaux mesurés ou connus, tels que la valeur du rapport
volumétrique GLR du puits mesurée au début de son exploitation,
et la valeur du volume Vo occupé par le gaz dans l'espace
considéré.
La loi de Mariotte exprime le fait que, dans le volume Vo
considéré, en l'occurrence la conduite 1, l'augmentation de débit
pendant le temps dt multipliée par la pression P régnant dans
l'espace Vo est égale au volume Vo multiplié par l'augmentation
de pression dP pendant le temps dt. La pression est prise comme
étant égale à la valeur de la pression à l'aspiration, de la même
façon l'augmentation de pression concerne l'augmentation de
1 S pression que l'on a à l'entrée de la pompe.
Ainsi, lorsque le débit du puits varie, et que le débit de la
pompe n'est pas adapté à cette variation, il en résulte une
augmentation de pression dans la conduite. La variation de débit
des effluents dans la conduite 1 est égale à la différence des
2 0 variations de débit total du puits Qp et de débit total Qa de la
pompe.
La variation Qp de débit total du puits provient de la
variation de débit gazeux et de la variation de débit liquide de la
source d'effluents. Les termes respectifs desdites variations des
2 5 débits gazeux ou liquide sont obtenus, comme il est bien connu
des spécialistes, en multipliant la variation de débit total Qp
respectivement par les facteurs GLR/(1+GLR) et 1/(1+GLR).
La variation de débit total de la pompe Qa peut être obtenue
à partir de la courbe représentée sur la figure 4.
3 0 La courbe décrite sur cette figure a été obtenue au cours
d'essais préalablement effectués, en utilisant une pompe de type
polyphasique telle que celle décrite dans la demande de brevet
FR-2 665 224.
2~~~~~8
On a tracé la valeur du débit total Qa de la pompe en fonction
de la pression d'aspiration ou d'admission et en fonction du GLRa
pour une vitesse de rotation et une valeur de surpression D P
donnés.
5 La courbe a été déterminée par des modèles du deuxième
degré avec une interpolation linéaire entre deux courbes d'un
même sous-réseau, par exemple OP constant et GLRa variable.
Pour une pompe polyphasique d'un autre type, on dresserait
de même au préalable des réseaux de courbes analogues.
10 Le terme dont il faut tenir compte est la variation de débit
gazeux de la pompe que l'on obtient à partir de la variation du
débit total (Qa2 - Qal) multiplié par le facteur représentatif de la
quantité gazeuse, c'est-à-dire, GLRa/(1+GLRa).
En appliquant la loi de Mariolle à la variation de volume
gazeux dans la conduite 1, on en déduit la variation Qp du débit
total du puits en fonction de la pression d'aspiration Pa mesurée
à l'aide du capteur de pression 5, de la variation de la pression
d'admission Pa pendant un temps 0t, du volume Vo occupé par le
gaz dans la conduite V1, et de la variation du débit gazeux
2 0 pendant le temps dt.
La valeur du débit total Qt des effluents produits par le puits
est alors égal à Qt = Q + Qp avec Q qui est égal à la valeur
précédemment trouvée du débit des effluents produits par le
puits.
2 5 A l'aide des trois valeurs GLRa, Qt et DP et de la mesure de la
pression d'admission Pa, on déduit grâce à un calculateur
programmé C, la nouvelle valeur de la vitesse de rotation que
doit avoir la pompe de façon à adapter le débit de la pompe
polyphasique à au moins une desdites variations.
3 0 On utilise à cet effet, un programme qui met en oeuvre une
méthode quadratique permettant de calculer la vitesse de la
pompe à partir de la combinaison des quatre paramètres.
On réalise le programme de la façon suivante:
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- On effectue une série de mesures en faisant fonctionner une
pompe polyphasique telle que celle décrite dans la demande
de brevet française FR-2 665 224 par exs~,le.
A partir de ces mesures, on construit des réseaux de courbes
S caractéristiques des hydrauliques de pompes qui permettent
de déterminer des familles de valeurs discrètes reliant les
cinq paramètres Pa, ~P, GLRa, Qt et N, la valeur de la vitesse
de rotation de la pompe. Ces valeurs sont regroupées dans un
tableau.
- A partir de ces valeurs discrètes, on construit un programme
d'interpolation mettant en jeu une méthode quadratique qui
permet de calculer à partir de ces familles de valeurs connues
des quatre paramètres, la valeur du cinquième paramètre, en
l'occurrence la vitesse de rotation de la pompe.
La méthode précédemment décrite est particulièrement bien
adaptée lorsque les valeurs des paramètres, à partir desquels on
détermine la vitesse de la pompe, varient à l'intérieur d'un
domaine pour lequel la pompe a un fonctionnement correct.
Le programme offre aussi la possibilité d'effectuer un
2 0 contrôle des valeurs mesurées pour les quatre paramètres et
d'affecter, si nécessaire, aux valeurs situées en dehors du
domaine une valeur limite permettant de déterminer une vitesse
de fonctionnement de la pompe compatible avec les données
techniques de la pompe.
2 5 Le domaine pour lequel la pompe a un fonctionnement
correct ( ou domaine de fonctionnement) est défini par
l'ensemble des valeurs que peuvent prendre en même temps les
paramètres GLRa, Qt, ..P, Pa et N .
Ces valeurs ont été déterminées préalablement au cours
3 0 d'essais pour lesquels on a relevé, par exemple, les valeurs GLRa,
Qt, Pa et N pour lesquels la pompe communique aux effluents
suffisamment de pression pour assurer leur transfert sur une
certaine distance.
12
Le contrôle et la correction des valeurs des paramètres
lorsqu'ils se trouvent en dehors des limites du domaine se fait,
par exemple, de la manière suivante
- on compare l'ensemble des quatre paramètres mesurés aux
valeurs définissant le domaine de fonctionnement de la
pompe. On affecte à chaque paramètre situé en dehors du
domaine de fonctionnement la valeur limite la plus proche
située dans le domaine de fonctionnement.
- on recommence le contrôle de l'ensemble des nouvelles
valeurs obtenues jusqu'à ce que l'ensemble des valeurs des .
quatre paramètres correspondent à un ensemble compris dans
le domaine de fonctionnement de la pompe.
A partir des valeurs des paramètres contrôlées de la manière
précédente, on détermine le cinquième paramètre, en
l'occurrence la vitesse de rotation, à l'aide du programme
d'interpolation précédemment défini.
Le micro-ordinateur C délivre un signal qui agit sur la vitesse
de rotation du moteur d'entraînement de la pompe de façon à la
corriger si nécessaire. Le moteur est par exemple un moteur
2 0 électrique d'un type connu dont la vitesse dépend de la
fréquence du signal électrique qui lui est appliqué. Dans ce cas, le
calculateur C est adapté à modifier la fréquence du signal de
commande du moteur en fonction de la correction de la vitesse à
apporter.
2 5 Le fluide est alors transféré de la pompe 2 à une installation
I de traitement des effluents par l'intermédiaire du tronçon de
canalisation CT. L'installation I peut être une plate-forme de
traitement située à terre ou en mea sur l'eau ou immergée
(positionnée entre deux eaux ou sur le fond marin) équipée des
3 0 dispositifs habituels de traitement de fluides polyphasiques.
Des simulatïons ont été effectuées pour un effluent
polyphasique pétrolier. Ils montrent que la précision de la
régulation est meilleure que 1 %.
~0~6~~~
13
L'ensemble de traitement permet ainsi de déterminer, en
partïculier, la quantité de liquide que l'on doit ajouter à I°effluent
de façon à ramener la valeur du GLRa à un valeur faisant partie
du domaine de fonctionnement.
On calcule la quantité de liquide à ajouter de la façon
suivante : connaissant la valeur du GLRa mesurée et la valeur du
GLR limite la plus proche appartenant au domaine de
fonctionnement précédemment dëfini, on en déduit le débit du
liquide que l'on doit avoir pour ramener la valeur du GLRa à une
valeur pouvant être traitée par la pompe. Le micro-ordinateur
délivre un signal qui agit sur une vanne de façon à permettre le
passage d'une quantité de liquide ramenant la valeur du GLRa
mesurée à une valeur de GLR compatible avec le fonctionnement
de la pompe.
Suivant un mode préféré de réalisation selon la figure 2, déjà
décrit dans le brevet FR-2,642,539 précité, le dispositif 3
comporte un ballon-tampon, ou réservoir ou récipient 6 recevant
les effluents issus de la source S. Les effluents aspirés par la
pompe 2 sont prélevés dans le réservoir 6 au moyen d'un tube de
2 0 prél8vement TP traversant celui-ci et pourvu d'orifices O répartis
sur au moins une partie de sa longueur. Un capteur de pression 8
mesure la pression régnant dans le réservoir 6 et un capteur de
température 7 permet de connaître à tout instant la valeur de la
température T régnant dans le réservoir 6. Toutes les données
2 5 sont transmises à la carte d'acquisition du calculateur C.
On dtermine la valeurdu rapport volumtrique
GLRa
l'aide que la hauteur totale du les
de paramtres tube H,
fixs tels
3 0 valeursdes masses spcifiquesdu liquide et du gaz, la du
valeur
coefficient du
de perage
du tube
Co, la
fonction
caractristique
perage du tube quipant ballon rgulateur f(h,H) la
le et de
mesure de la hauteur portion du tube perc TP
h de la baignant
dans le gaz, de la mesurela temprature T et de la
de pression
~0~~~~~
14
Pbt régnant dans le ballon régulateur et de la pression à
l'aspiration Pa à l'entrée de la pompe. II convient également de
tenir compte des phénomènes physiques qui se produisent entre .
la sortie du ballon et l'aspiration de la pompe notamment des
pertes de charge et des détentes adiabatiques éventuelles du gaz.
Une autre façon de procéder consiste à mesurer le niveau du
liquide présent dans le ballon.
E:
Pour obtenir la valeur de la compression OP correspondante .
aux pertes de charge aval, on soustrait les valeurs respectives de
la pression de refoulement P'ref et de la pression d'aspiration Pa
mesurées respectivement par les capteurs 4, 5.
On peut aussi procéder par des étapes successives
d'inerémentation .en tenant compte de la présence du ballon
régulateur C et en mesurant la pression Pbt régnant dans le
ballon régulateur au moyen du capteur de pression 8. On doit, de
plus, connaître la valeur de la pression nominale que l'on se fixe
Pbtc.
Dans le cas où l'on tient compte de la valeur de compression
initialement déterminée OPI et connaissant Pref, Pbtc, Po et en
tenant compte des mesures de Pa, Pbt, et P'ref, on déduit la
nouvelle valeur de AP qui tient compte des variations de pertes
de charge aval de la pompe.
2 S DP = API + (P'ref - Pref) + (Pbt - Pa) - (Pbtc - Po)
on a tracé une courbe similaire à la courbe décrite sur la
figure 4. La différence entre les deux courbes provient du facteur
correctif dû à la détente adiabatique.
On détermine la valeur du débit total Qt des effluents issus
de la source comme dans l'étape 3 définie en se référant à la
figure 1, mais en tenant compte de la présence du ballon tampon
6. On introduit un coefficient correcteur lié à la détente
15
adiabatique qui existe entre le ballon tampon 6 et l'entrée de la
pompe. Ce coefficient s'applique uniquement aux termes
représentatifs de la variation de volume gazeux dans la conduite
et ï1 est égal à (Pa/Pbt)r~'~ où Pbt est la pression régnant dans le
S ballon régulateur mesurée à l'aide du capteur 8 et y un coefficient
égal à C-c (où C et c sont respectivement les valeurs des chaleurs
spécifiques respectivement à pression et volume constant).
On obtient comme il a été décrit précédemment en se
référant à la figure 1, la nouvelle valeur de la vitesse de rotation
que doit avoir la pompe de façon à adapter le débit de la pompe
polyphasique à au moins une des variations.
La figure 3 montre un autre mode de réalisation dans lequel
l'effluent pompé peut être traité dans un séparateur 9 recyclant
une certaine quantité de liquide dans le ballon 6 par
l'intermédiaire d'une ligne de recyclage 10. La ligne de recyclage
10 est équipée d'une vanne 11 télécommandée et asservie
assurant le passage du liquide à ajouter, et de moyens de mesure
de débit 12 qui permettent de contrôler la quantité de liquide
que l'on ajoute de façon à ramener la valeur du rapport GLRa â
2 0 une valeur pouvant être traitée par la pompe.
La mise en oeuvre de la méthode comporte les étapes 1 et 2
décrites en rapport à la figure 2. L'étape 3 précédente est
modifiée par le fait que lors du contrôle des valeurs des
paramètres, on ramène la valeur du rapport volumétrique GLRa à
2 S la valeur la plus proche pouvant être traitée par la pompe en
ajoutant une certaine quantité de liquide au fluide. La quantité
de liquide à ajouter ayant été déterminée de la façon
précédemment décrite, le micro-ordinateur C envoie un signal
permettant l'ouverture progressive de la vanne jusqu'à ce que le
3 0 débit de liquide à ajouter ait atteint une valeur telle que la
valeur mesurée du rapport volumétrique GLRa soit égale à la
valeur permettant à la pompe de traiter les effluents. Le contrôle
de la valeur du GLRa peut se faire de deux façons.On peut
mesurer, par exemple, la valeur du débit de liquide passant dans
2~862~~
16
la conduite de recyclage. Lorsque la valeur est atteinte on
maintient alors la vanne dans sa position. On peut encore doser la
quantité de liquide à ajouter en contrôlant la valeur du rapport
volumétrique GLRa.
S La figure 5 montre un réseau de courbes F(V1)... F(V6)
obtenues au cours d'essais réalisés avec une pompe polyphasique.
Le réseau de courbes a été tracé pour des valeurs de pression à
l'aspiration Pa ex de rapport volumétrique GLRa constants et
montre les variations en fonction du débit total de la pompe et en
fonction de la valeur de la compression ~P, pour plusieurs
vitesses déterminées V1, V2 ... V6.
Ces courbes permettent, par exemple, de déterminer les '
valeurs discrétes regroupées dans le tableau servant de base à la
détermination du programme d'interpolation qui permet, à partir
de quatre paramètres de calculer le cinquibme.
A partir de plusieurs réseaux de courbes obtenus pour des
valeurs de pression à l'aspiration Pa et des valeurs de GLRa
différentes, on en déduit les valeurs discrètes regroupées dans le
tableau et on établit à partir de ces valeurs, la relation liant les
2 0 cinq paramètres.
On pourrait, tout aussi bien, partir des spécifications
techniques données par le constructeur de pompes et bâtir un
tableau de valeurs discrètes regroupant les cinq paramètres : Pa,
GLRa, 0P, Qt et la vitesse de rotation N.
2 5 Bien entendu, diverses modifications et./ou adjonctions
peuvent être apportées par l'homme de métier au procédé et au
dispositif dont la description vient d'être donnée à titre illustratif
et nullement limitatif, sans sortir du cadre de l'invention.
