FR2845118A1 - Assemblage de tiges de pompage creuses pour puits de petrole et mamelon de raccord correspondant - Google Patents

Abstract

Chaque tige de pompage creuse destinée à l'entraînement d'une pompe rotative de fond dans un puits de pétrole, comporte au moins une première extrémité ayant une surface filetée femelle s'accouplant à une surface filetée mâle d'un élément de raccord, tel qu'un mamelon (2). Pour optimiser la répartition de contraintes entre les éléments, on utilise des filetages tronconiques non symétriques, avec une conicité diamétrale différentielle. Des épaulements de transmission de couple (2a, 2b; 4a, 4b) ont un diamètre moyen et une aire de section droite maximisés pour résister au stockage d'un couple réactif dans la rame d'entraînement. Un mamelon modifié a de préférence un petit joint d'étanchéité à son extrémité libre pour atténuer des problèmes de corrosion / érosion.

Description

ASSEMBLAGE DE TIGES DE POMPAGE CREUSES TRANSMETTANT UN

COUPLE, ET MAMELON DE RACCORD ASSURANT UNE MEILLEURE

ETANCHEITE ET UN MEILLEUR ECOULEMENT

La présente invention concerne un assemblage allongé de tiges de pompage creuses, transmettant un couple, utilisées pour faire tourner sélectivement une pompe rotative placée au fond d'un puits de pétrole, à partir d'une tête d'entraînement placée à la surface du puits de pétrole. 5 Un assemblage de tiges de pompage, ou rame de tiges de pompage, est caractérisé dans la technique par le fait qu'une telle rame ne subit pas de façon caractéristique une rotation pratiquement libre, comme une rame de tiges de forage, mais est à la place un véritable arbre d'entraînement qui stocke des valeurs élevées de couple de réaction du fait de sa grande 10 longueur, de façon caractéristique entre 450 m et 180,0 m. La présente invention comprend des éléments individuels qu'on appelle ici une "Tige de Pompage Creuse" avec au moins une première extrémité munie d'un filetage femelle, et un " lément d'Accouplement" qui peut être un " lément d'Accouplement à Mamelon" séparé, avec une paire de filetages mâ15 les, ou un filetage mâle incorporé sur une seconde extrémité renflée d'une

Tige de Pompage Creuse.

L'extraction dans un puits de pétrole non éruptif est normalement réalisée au moyen de systèmes de pompage. Le système le plus courant utilise une pompe à mouvement alternatif placée au fond du puits, 20 entraînée par une rame de tiges de pompage qui fait communiquer le fond du puits avec la surface, o se trouve une machine de pompage à mouvement alternatif pour faire monter et descendre la rame. Par conséquent, les tiges de pompage dans l'art antérieur étaient conçues à l'origine pour effectuer simplement un mouvement alternatif montant et descendant, et 25 étaient fabriquées conformément à la Spécification API 11B, en utilisant des barres d'acier pleines avec une extrémité renflée et une extrémité filetée, chaque filetage ayant une section cylindrique pleine. Les tiges étaient de façon caractéristique accouplées les unes aux autres au moyen d'un raccord fileté cylindrique. Un pompage plus efficace est effec5 tué lorsqu'on utilise une pompe à cavité progressive (PCP) pour l'extraction de pétrole, ou une pompe de fond rotative semblable. Entre autres avantages, le pompage du pétrole avec une pompe PCP permet des débits d'extraction de pétrole plus élevés, des charges de fatigue réduites, une réduction de l'usure sur l'intérieur du tubage de production, et l'apti10 tude à pomper des pétroles ayant une viscosité élevée et une teneur en solides élevée. Les pompes PCP sont installées au fond du puits et sont entraînées à partir de la surface par un moteur électrique accouplé à un réducteur de vitesse à engrenages, au moyen d'une rame de tiges de transmission de couple. Des tiges de pompage API standards classiques 15 sont utilisées pour entraîner les pompes PCP, en dépit du fait que ces tiges n'ont pas été conçues pour transmettre des charges de torsion. La transmission d'un couple au moyen de rames de tiges de pompage présente les inconvénients suivants: i) une faible capacité de transmission de couple, ii) une rétro-rotation élevée, iii) une forte différence de raideur 20 entre la région d'accouplement et le corps de la tige, tous ces facteurs

renforçant la possibilité de défaillances par fatigue. La cause de rupture sur ce type de tige classique est une défaillance due à la fatigue dans la zone de jonction de la tête de la tige avec le corps de celle-ci, du fait de la différence de rigidité structurale entre les deux parties, c'est-à-dire le 25 corps de la tige et la tête de la tige.

Pour une aire de section droite donnée, la transmission de couple par une tige creuse avec une section transversale annulaire est plus efficace qu'avec une section transversale circulaire pleine plus étroite. En application de ce concept, on trouve dans l'art antérieur une tige de pom30 page creuse qui utilise simplement un filetage cylindrique externe API

standard sur un premier raccord d'extrémité et un filetage API interne sur un second raccord d'extrémité, chaque raccord étant soudé bout à bout à un corps de tube, ce qui crée un changement de section important et abrupt entre le corps de tube et chaque corps de raccord. (Voir le docu35 ment Grade D Hollow Sucker Rod, CPMEC Brochure, non daté). Le pro-

blême de rétro-rotation de rame de tiges de pompage, et des détails d'une tête d'entraînement à la surface d'un puits de pétrole et d'une pompe rotative de fond, dans le fonctionnement d'un puits de pétrole, qui est le domaine d'invention considéré ici, sont envisagés dans le Brevet des E. U.A. n0 5 551 510 délivré à Mills. Diverses configurations de filetages et d'épaulements sont envisagées dans l'art antérieur en relation avec l'assemblage d'éléments de tiges de forage, de cuvelage et de colonne de production de puits de pétrole. On pourra voir par exemple les références suivantes: Pfeiffer et al. 10 (brevet des E.U.A. n0 4 955 644); Carstenson (brevet des E.U.A no 5 895

079); Gandy (brevet des E.U.A n0 5 906 400); Mithoff (brevet des E.U.A.

n0 262 086); Blose (brevet des E.U.A. no 4 600 225); Watts (brevets des E. U.A. n0 5 427 418, 4 813 717, 4 750 761); Shock et al. (brevet des E.U.A. n0 6 030 004); et Hardy et al. (brevet des E.U.A. n0 3 054 628). 15 Les brevets de Watts impliquent qu'un standard API antérieur à 1986 pour des rames de cuvelage et de colonne de production était un filetage droit, avec un collet rabattu, et que leur perfectionnement comprenait un accouplement tubulaire à joint sans renflement, avec les deux filetages tronconiques et un épaulement de transmission de couple. Watts fait également 20 référence à des standards API pour des colonnes de production et des cuvelages, dans lesquels on peut utiliser des filetages triangulaires et Buttress avec un épaulement de transmission de couple. Au contraire, le brevet de Pfeiffer et al. (1990) et le brevet de Carstensen et al. (1996) font référence à un standard API plus récent (filetage triangulaire tron25 qué, accouplement utilisant un épaulement de transmission de couple) pour des rames de cuvelage et de colonne de production, qui semblent faire intervenir des filetages tronconiques et des épaulements. Carstensen et al. (colonne 7, lignes 9 et suivantes) examinent comment une pente de conicité et une longueur particulières d'un filetage définissent 30 des résultats de répartition de contraintes. De façon similaire, Pfeiffer et

al. (colonne 2, lignes 51 et suivantes) disent que leurs filetages ont une conicité et sont conformes à des "normes API", leur perfectionnement étant seulement relatif essentiellement à des dimensions de transitions.

Par conséquent, le problème abordé par Pfeiffer concerne un assemblage 35 de sections de tiges de forage pour lequel il était apparemment critique d'utiliser un filetage non différentiel, standard et compatible, conforme à des normes API, et également une spécification d'absence de filets incomplets et d'absence d'épaulement de transmission de couple. Les caractéristiques principales du filetage de Pfeiffer semblent être des filets 5 triangulaires tronqués symétriques (entre 4 et 6 filets pour 2, 54 cm, angle de flancs de 600) et une hauteur de filet qui est la même pour le filetage mâle et le filetage femelle (entre 1,42 et 3,75 mm). De plus, il y a une conicité nominale identique sur les extrémités mâle et femelle (entre 0,125 et 0,25). Shock et al. illustrent un joint d'outil particulier pour une tige de 10 forage dans lequel l'avantage inattendu pour des applications de tige de

forage résulte de filetages tronconiques qui, de façon notable, doivent être très grossiers (3,5 filets sur 2,54 cm) et ont des flancs de filets faisant un angle égal (750) et des surfaces de fond de filet elliptiques.

Cependant, le problème différent de la rétro-rotation qui est in15 hérent au fonctionnement intermittent d'une rame de tiges de pompage dans le cas de l'entraînement d'une pompe PCP, n'est apparemment abordé dans aucune de ces références. L'invention a été conçue en ayant

à l'esprit certaines contraintes et exigences spécifiques.

Premièrement, le diamètre minimal des colonnes de production 20 à l'intérieur desquelles les Tiges Creuses doivent fonctionner correspond à une colonne de production API 2 7/8" (diamètre intérieur = 62 mm), et une colonne de production API 3 1/2" (diamètre intérieur 74,2 mm). Le débit d'extraction de pétrole doit s'élever jusqu'à 500 mètres cubes par jour, et la vitesse d'écoulement maximale de pétrole doit être de 4 mètres 25 par seconde. Les valeurs mentionnées ci-dessus restreignent fortement la configuration géométrique des tiges envisagées. Secondement, il est nécessaire d'avoir une Tige Creuse ayant une limite élastique en torsion élevée, de façon à pouvoir transmettre un couple maximal à la pompe PCP, sans endommager la rame de Tiges Creuses. Troisièmement, il est 30 nécessaire de minimiser et de répartir les contraintes dans les sections filetées. Cette exigence est satisfaite en utilisant un filetage conique particulier, une conicité différentielle, une faible hauteur de filets et un alésage conique dans les sections se trouvant sous les filetages. Quatrièmement, la Tige de Pompage Creuse doit avoir une bonne résistance à la 35 fatigue. Cinquièmement, il est nécessaire d'avoir une faible rétro-rotation et une résistance élevée à des charges axiales. Sixièmement, il est nécessaire de garantir la facilité d'accouplement et de séparation (assemblage de pièces filetées complémentaires), et ceci est obtenu par un filetage tronconique. Septièmement, il est nécessaire de garantir une résis5 tance élevée au dévissage de la Tige de Pompage Creuse sous l'effet de la rétro-rotation, ou de la contre-rotation d'une rame de tiges de pompage lorsque le moteur d'entraînement cesse de fonctionner et la pompe agit comme un moteur. Huitièmement, il est nécessaire de garantir une résistance élevée à la séparation de la rame de Tige de Creuse de Pompage 10 (séparation de la Tige Creuse aux sections filetées), au moyen d'un profil de filets appropriés et d'un angle inverse de l'épaulement de transmission de couple. Neuvièmement, il est nécessaire de minimiser la perte de charge des fluides qui peuvent occasionnellement être pompés à l'intérieur de la Tige de Pompage Creuse, par l'avantage supplémentaire d'un 15 alésage conique sur le mamelon. Dixièmement, il est nécessaire de garantir la possibilité de réaliser un accouplement étanche grâce à l'étanchéité au niveau de l'épaulement de transmission de couple, et également grâce au serrage diamétral aux filetages. Onzièmement, il est nécessaire d'avoir un profil de filets conçu de façon à optimiser l'usage de l'épaisseur 20 de paroi de tube. Douzièmement, il est nécessaire d'éliminer l'utilisation de soudures, à cause de la sensibilité de soudures à l'endommagement par fatigue et à l'endommagement par corrosion fissurante par l'hydrogène sulfuré, ainsi que des cots de fabrication plus élevés. Treizièmement, lorsqu'un fluide circule à travers l'intérieur de la tige avec une vi25 tesse raisonnable, il produit une usure précoce du mamelon et de la tige

dans la zone dans laquelle ils sont accouplés (en recouvrement), et par conséquent un petit joint a été introduit aux extrémités du mamelon. Quatorzièmement, pour augmenter notablement le débit de fluide extrait, on a percé des trous dans le corps de la tige pour permettre au fluide de 30 s'écouler à travers l'intérieur de la tige.

Un premier but de la présente invention est de procurer un assemblage de tiges de pompage pour des pompes de fond et soit de raccords filetés séparés, soit d'un raccord intégré à la seconde extrémité de chaque tige de pompage, pour activer des pompes PCP ou des pompes de 35 type rotatif similaires, capable de transmettre un couple plus élevé que des tiges de pompe pleines décrites dans la Norme API 11 B, et possédant également une bonne résistance à la fatigue. De plus, la présente invention vise à définir un raccord fileté pour des tiges creuses qui est notablement différent du standard pour des assemblages de tiges de 5 pompage, tel qu'il est défini dans la Norme API 11 B, et non compatible avec celui-ci, tout en pouvant être assemblé aisément. En fait, le filetage Buttress modifié est particulier dans la mesure o il est différentiel. Par exemple, le Cuvelage API Buttress exige des filetages non différentiels, avec une conicité d'une valeur de 0,625 centimètres / centimètre de dia10 mètre à la fois pour un tube et un raccord. De façon similaire, le cuvelage

API 8r et la colonne de production API 8r exigent tous deux ndes filetages non différentiels, avec une conicité de 0,625 centimètres I centimètre de diamètre à la fois pour un tube et un raccord. En outre, chacun du Cuvelage API Buttress, du cuvelage API 8r et de la colonne de production API 15 8r n'utilise aucune sorte d'épaulement de transmission de couple.

Un but connexe de la présente invention est de procurer un assemblage de tiges de pompe et de raccords avec une moindre tendance au désaccouplement des raccords chaque fois qu'une "rétro-rotation" se produit, qu'elle soit accidentelle ou provoquée intentionnellement par la 20 désactivation de l'entraînement de la pompe. La présente invention diminue de façon notable et surprenante l'énergie de torsion stockée dans une rame de tiges de pompage. L'énergie stockée dans la rame est inversement proportionnelle au diamètre de la tige, et est directement proportionnelle au couple appliqué et à la longueur de la rame.

Un autre but de l'invention est de procurer un assemblage de tiges de pompage qui sont creuses et configurées avec un alésage pour permettre le passage d'outils (capteurs pour la commande du puits) et/ou pour permettre la circulation intérieure de fluides (injection de solvants

et/ou d'inhibiteurs de rouille).

D'autres buts de la présente invention sont de résoudre le problème de la corrosion / érosion, par un petit joint d'étanchéité introduit aux extrémités du mamelon, avec une modification correspondante de l'angle de l'alésage conique interne, et d'augmenter notablement le débit de fluide extrait, avec des trous dans le corps de tige aux extrémités de la 35 rame.

La présente invention vise à répondre aux besoins précédents qui existent dans la technique, en procurant un nouveau type de Tiges d'Aspiration Creuses, consistant essentiellement en une section centrale de tube, avec ou sans un renflement, avec au moins un filetage conique 5 interne ou femelle à une première extrémité, ayant des filets qui disparaissent progressivement à l'intérieur de la tige, et un épaulement de transmission de couple externe conique. Cette première extrémité est configurée de façon à s'accoupler à un filetage externe ou mâle correspondant qui est différentiel, et également à porter contre un épaulement 10 conique de transmission de couple qui peut être sur une autre tige avec un lément de Raccord intégré fileté à sa seconde extrémité, ou qui peut être l'un des épaulements entre les filetages externes d'un lément de Raccord à Mamelon séparé. Si des léments de Raccord à Mamelon séparés sont utilisés, alors la seconde extrémité de la tige de pompage est 15 toujours la même que la première extrémité. Si un lément de Raccord à Mamelon séparé n'est pas utilisé, alors la seconde extrémité de la tige de pompage est configurée avec une extrémité renflée ayant un filetage conique mâle adapté pour s'accoupler à la première extrémité d'une autre

Tige de Pompage Creuse.

Un lément de Raccord à Mamelon consiste essentiellement en une section cylindrique centrale avec une paire d'épaulements de transmission de couple coniques externes. Les épaulements de transmission de couple ont un diamètre moyen et une aire de section droite maximisés pour résister au stockage de couple réactif dans la rame d'entraînement. 25 Le mamelon a de préférence également une section de paroi qui augmente en direction des épaulements de transmission de couple, à partir de chaque extrémité libre, pour augmenter la résistance à la fatigue. Pour optimiser davantage la répartition des contraintes entre les éléments, on utilise un type de filetage spécifique avec une conicité différentielle. La 30 configuration d'ensemble procure une résistance au cisaillement élevée, une concentration de contraintes atténuée et une surprenante résistance au stockage de couple réactif, qui minimise une rétro-rotation dangereuse au moment de l'interruption de l'énergie fournie à la rame de tiges de pompage.

L' lément de Raccord à Mamelon a également des filetages mâ-

les trapézodaux non symétriques, à chaque extrémité, séparés par une paire d'éléments de contact consistant en épaulements, mais ce filetage mâle est différentiel vis-à-vis de la conicité diamétrale du filetage femelle sur au moins la première extrémité de la Tige de Pompage Creuse. Le 5 mamelon fileté et la tige peuvent être joints avec ou sans discontinuité du diamètre extérieur. Le rapport entre le diamètre du raccord et la diamètre de la tige peut aller de 1, sans discontinuité de diamètre, jusqu'à un maximum de 1,5. De cette manière, la valeur moyenne du diamètre extérieur sur toute la longueur de la rame sera toujours supérieure à celle 10 d'une tige pleine avec une aire de section droite équivalente accouplée à un raccord classique. Par conséquent, pour une longueur de rame et une aire de section droite données, la résistance à la "rétro-rotation" sera plus grande dans un assemblage conforme à la présente invention. Les dimensions du mamelon peuvent également être définies avec un alésage inté15 rieur conique proche de la longueur de chaque extrémité filetée, pour améliorer davantage une répartition homogène de tensions sur l'ensemble de la longueur de chaque filetage et dans la partie de corps centrale de l' lément de Raccord à Mamelon. De cette manière, il est possible d'obtenir un rapport de diamètres désiré pour l'extrémité filetée du mamelon, 20 vis-à-vis du diamètre interne, et un rapport de diamètre extérieur du mamelon vis-à-vis du diamètre interne, et un rapport supplémentaire entre le

diamètre externe du mamelon et le diamètre de chaque extrémité filetée.

Dans un premier but de la présente invention, la caractéristique essentielle d'une Tige de Pompage Creuse consiste en au moins une 25 première extrémité d'un élément tubulaire filetée avec un filetage femelle conique qui est configuré comme un filetage SEC ou Buttress Modifié, et disparaît progressivement à l'intérieur de l'élément tubulaire, en combinaison avec une surface frontale conique faisant un angle compris entre 750 et 900, qu'on appelle un épaulement de transmission de couple. Le 30 diamètre externe du mode de réalisation "Tige de Pompage Creuse 48x6 Sans Renflement Extérieur" et du mode de réalisation "Tige de Pompage Creuse 42x5 Avec Renflement" comprend un élément de corps de tige tubulaire à distance des extrémités qui mesure 48,8 mm ou 42 mm, et le diamètre externe de l'élément tubulaire dans l'extrémité renflée d'une tige 35 de 42 mm est de 50 mm. Ces dimensions sont critiques du fait que des tiges de pompage de ce diamètre maximal peuvent être montées à l'intérieur d'une colonne de production standard de 2 7/8" (62 mm de diamètre intérieur). Pour une colonne de production de 3 1/2" (74,2 mm de diamètre intérieur), le mode de réalisation "Tige de Pompage Creuse 48x6 Avec 5 Renflement", avec un diamètre à l'extrémité renflée de 60,6 mm, peut être utilisé pour obtenir un avantage maximal. La forme du filetage est trapézodale et non symétrique, avec une conicité diamétrale dans la section filetée. Les filets ont une longueur incomplète, au moins sur la première extrémité de l'élément tubulaire, à cause de la disparition progressive du 10 filetage à l'intérieur de l'élément tubulaire. Il y a un angle de 830 (bêta)

de la. surface conique dans l'épaulement de transmission de couple, comme représenté sur la figure 2A. Il y a des rayons d'arrondi aux extrémités intérieure et extérieure de l'épaulement de transmission de couple.

A l'extrémité de la section filetée, une section cylindrique courte à l'inté15 rieur de la région filetée assure la transition entre la région filetée et

l'alésage de l'élément tubulaire.

Dans un premier but de la présente invention, la caractéristique essentielle d'un lément de Raccord à Mamelon est un accouplement par filetage différentiel de part et d'autre d'une section centrale qui est exté20 rieurement cylindrique avec une plus grande aire de section droite au voisinage de l'épaulement de transmission de couple, pour procurer une résistance à la fatigue améliorée de façon surprenante. De part et d'autre de cette section centrale, des épaulements de transmission de couple externes sont placés de façon à s'adapter à un épaulement de transmission 25 de couple sur une première extrémité d'une Tige de Pompage Creuse. Le diamètre moyen et l'aire de section droite totale de l'épaulement de transmission de couple sont maximisés, pour maximiser la capacité de

transmission de couple.

De plus, chaque extrémité du mamelon, filetée extérieurement, 30 est conique de façon à créer une plus grande aire de section droite au voisinage de l'épaulement de transmission de couple, et à améliorer ainsi de façon surprenante la résistance -à la fatigue. Pour obtenir cet avantage, un alésage intérieur conique se rétrécissant commence à proximité de l'extrémité libre de chaque extrémité filetée et définit ainsi une section 35 d'épaisseur de paroi croissante en direction de la section centrale du mamelon. Le diamètre externe de la section centrale du mamelon est de 50 mm ou 60,6 mm, et cette section centrale peut avoir une paire de surfaces usinées définissant des méplats diamétralement opposés, avec lesquelles une clé peut venir en contact pendant l'assemblage. Le filetage 5 est un filetage Buttress Modifié qui crée une action différentielle à cause de valeurs légèrement différentes de conicité diamétrale du filetage sur la tige et sur le mamelon. La forme du filetage est également trapézodale et non symétrique. Tous les filets sur le mamelon sont complets. Une paire de surfaces coniques se comportent comme des épaulements de trans10 mission de couple avec une surface frontale conique sous un angle compris entre 750 et 90 . Il y a des rayons d'arrondi aux extrémités de l'épaulement de transmission de couple, à la fois à un coin -intérieu:r' et- un coin extérieur. De préférence, des alésages coniques sous chaque-section filetée du mamelon sont reliés par un alésage cylindrique pour créer une plus 15 grande aire de section droite au voisinage immédiat de l'épaulement de transmission de couple, pour améliorer de façon surprenante la résistance

à la fatigue.

La conicité du filetage sur le mamelon et sur la tige est légèrement différente (Conicité Différentielle) pour garantir une répartition de 20 contraintes optimale. Lorsque l'assemblage est réalisé, les épaulements

de transmission de couple correspondants sur la tige et sur le mamelon portent l'un contre l'autre de façon à obtenir un joint d'étanchéité qui empêche le suintement de fluides sous pression à partir de l'extérieur de l'assemblage vers l'intérieur, et inversement. Cet effet d'étanchéité est 25 renforcé par le serrage diamétral entre les deux sections filetées accouplées sur la première extrémité de la tige et sur le mamelon.

Un fluide circulant à travers l'intérieur de la tige avec une vitesse raisonnable tend à produire une usure précoce du mamelon et de la tige dans la zone dans laquelle ils sont accouplés (en recouvrement). On 30 peut attribuer ce phénomène à l'existence d'une "zone de stagnation" dans laquelle les fluides restent presque immobiles (faible vitesse). Pour résoudre ce problème de corrosion, l'invention inclut des modifications pour faire en sorte que la "zone de stagnation" n'existe plus et que le fluide s'écoule régulièrement et avec peu de turbulence. Il est important 35 de noter que ces modifications sont faibles, de façon qu'elles ne changent 1 1 pas notablement la répartition de contraintes dans l'accouplement ou le

fonctionnement du mamelon.

Dans encore un autre ensemble de modes de réalisation, l'objectif est d'augmenter notablement le débit de fluide extrait, par une modi5 fication supplémentaire d'une tige de pompage creuse, en perçant une série de trous dans la tige aux deux extrémités de la rame, c'est-à-dire au

niveau du sol et au fond du puits.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront

mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de modes de 10 réalisation,, donnés à titre- d'exemples non limitatifs. Tous les modes de

réalisation sont considérés comme des exemples d'éléments d'un mode de réalisation d'assemblage préféré, du fait que n'importe -lesquelles des extrémités mâles illustrées s'adapteront effectivement à n'importe lesquelles des extrémités femelles illustrées. La suite de la description se réfère 15 aux dessins annexés, dans lesquels:

Les figures 1A et 1B représentent une configuration de l'art antérieur d'une tige de pompage pleine classique, conforme à la spécification de la Norme API 1 1 B.

Les figures 2A, 2B et 2C représentent respectivement des con20 figurations générales d'une première extrémité de Tige de Pompage.

Creuse, d'un lément de Raccord à Mamelon et d'un assemblage des deux éléments, conformes à un premier mode de réalisation de l'invention, avec un diamètre extérieur constant.

La figure 3A représente une configuration générale de l'assem25 blage d'une Tige de Pompage Creuse ayant des première et seconde extrémités filetées femelles et d'un lément de Raccord à Mamelon, conforme à un second mode de réalisation de l'invention, avec une extrémité renflée, ou un diamètre extérieur accru.

La figure 3B représente une configuration générale de l'assem30 blage d'une Tige de Pompage Creuse ayant une première extrémité filetée femelle et une seconde extrémité consistant en une extrémité filetée mâle, conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention, avec un

diamètre extérieur constant.

Les figures 4A, 4B et 4C représentent respectivement une 35 coupe axiale, une vue de détail d'épaulement et une coupe selon la ligne 4C-4C d'un lément de Raccord à Mamelon ayant des première et seconde extrémités filetées mâles, conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention, dans la configuration "Tige de Pompage Creuse

48x6 Sans Renflement Extérieur".

Les figures 5A et 5B représentent respectivement une coupe axiale et une vue de détail d'épaulement d'une Tige de Pompage Creuse ayant une première extrémité filetée femelle, conforme au quatrième

mode de réalisation de l'invention.

Les figures 6A, 6B et 6C représentent respectivement une 10 coupe axiale, une coupe selon la ligne 6B-6B et une vue de détail d'épaulement d'un lément de Raccord à Mamelon ayant des première et seconde extrémités filetées, conforme à un cinquième mode de réalisation de l'invention, dans la configuration "Tige de Pompage Creuse 42x5 Avec

Renflement Extérieur".

Les figures 7A et 7B représentent respectivement une coupe axiale et une vue de détail d'épaulement d'une Tige de Pompage Creuse ayant une premièreextrémité filetée femelle, conforme au cinquième

mode de réalisation de l'invention.

Les figures 8A, 8B et 8C représentent respectivement une 20 coupe axiale, une vue de détail d'épaulement et une coupe selon la ligne 8B-8B d'un lément de Raccord à Mamelon ayant des première et seconde extrémités filetées mâles, conforme à un sixième mode de réalisation de l'invention, dans la configuration "Tige de Pompage Creuse 48,8x6

Avec Renflement Extérieur".

Les figures 9A et 9B représentent respectivement une coupe axiale et une vue de détail d'épaulement d'une Tige de Pompage Creuse ayant une première extrémité filetée femelle, conforme au sixième mode

de réalisation de l'invention.

La figure 10A représente une coupe axiale et une vue de détail 30 de dimensions d'une première extrémité filetée femelle sur une Tige de

Pompage Creuse, montrant la configuration d'un profil de filetage trapézodal, non symétrique, qui est un filetage SEC ou Buttress Modifié, conforme aux modes de réalisation préférés de l'invention.

La figure 10B représente une coupe axiale et une vue de détail 35 de dimensions d'une première extrémité filetée mâle sur un lément de Raccord à Mamelon, montrant la configuration d'un profil de filetage trapézodal, non symétrique, qui est un filetage SEC ou Buttress Modifié,

conforme aux modes de réalisation préférés de l'invention.

La figure 11 illustre une coupe axiale d'un joint sans renflement extérieur, dans laquelle la Zone A indique une zone de stagnation.

La figure 12 illustre la corrosion dans une zone de stagnation.

La figure 13 est une coupe axiale d'un joint sans renflement extérieur, modifié, avec un mamelon modifié.

La figure 14 est une coupe axiale d'un mamelon modifié, comme 10 sur la figure 13.

La figure 15 est une coupe axiale d'une tige modifiée, comme

sur la figure 13.

Les figures 16A et 16B sont une vue axiale et une coupe d'une extrémité d'une tige modifiée, conforme à une Configuration 1; Les figures 17A et 17B sont une vue axiale et une coupe d'une extrémité d'une tige modifiée, conforme à une Configuration 2; et Les figures 18A et 18B sont une vue axiale et une coupe d'une

extrémité d'une tige modifiée, conforme à une Configuration 3.

La figure 1A représente une tige de pompage pleine courante 20 avec sa première extrémité filetée, ou tête, classique, munie d'un filetage mâle de type cylindrique. On peut voir aisément une grande discontinuité entre la tête de la tige et le corps de la tige, correspondant respectivement à des diamètres DC et DV. La figure 1B est un schéma de l'assemblage de cette tige de pompe pleine avec un raccord ou manchon fileté 25 classique conforme à la Norme API 11 B. Les figures 2A-2C représentent respectivement des configurations générales d'une première extrémité de Tige de Pompage Creuse, d'un Elément de Raccord à Mamelon et d'un assemblage des deux éléments d'après un premier mode de réalisation de l'invention, avec un dia30 mètre extérieur constant. La figure 2A donne des références à l'extrémité

femelle de la tige creuse conforme à l'invention. Il est également possible d'observer la surface filetée de forme tronconique à l'intérieur de la tige, qui disparaît progressivement dans le diamètre interne de celle-ci. La figure 2B donne des références au mamelon ou raccord conforme à la pré35 sente invention. On peut également voir le filetage externe de forme tron-

conique et la présence de deux épaulements de transmission de couple. Il est également possible d'observer la variation du diamètre d'alésage intérieur du mamelon avec la forme conique portant la désignation "Option A", comme indiqué par une ligne en pointillés, qui crée à son tour une plus 5 grande aire de section droite au voisinage de l'épaulement de transmis-,

sion de couple et améliore de façon surprenante la résistance à la fatigue.

La figure 2C donne des références supplémentaires à l'assemblage de deux tiges de pompe creuses et d'un raccord fileté. On peut observer que les deux filetages femelles dans le diamètre intérieur de la tige 10 (3a et 3b) sont joints aux extrémités mâles correspondantes (la et lb) et comment des épaulements de transmission de couple (2a et 2b) font partie du mamelon (2). La jonction entre les extrémités mâles et femelles correspondantes est accomplie par l'accouplement différentiel de la forme tronconique des filetages (5a et 5b). Le fait que la forme des filetages 15 soit tronconique facilite le positionnement initial de chaque pièce et l'assemblage des deux éléments. Des épaulements placés aux surfaces d'extrémités libres finales des première et seconde extrémités des tiges creuses (4a et 4b) viennent en contact, dans la position assemblée, avec une paire d'épaulements de transmission de couple correspondants formés sur 20 le mamelon (2a et 2b). Ces plans de contact forment un angle d'épaulement de transmission de couple (angle "bêta", voir la figure 2A) par rapport à l'axe de la tige, cet angle étant compris entre 750 et 900, et étant

très préférablement de 83 .

La figure 2B montre de façon générale des références géomé25 triques pour un élément de raccord tel qu'un mamelon séparé, et définit de façon spécifique un diamètre extérieur (DEN), un diamètre interne (DIN) et un diamètre de départ de l'épaulement de transmission de couple (DHT). L'élément de raccord pour l'invention est caractérisé par les rapports de diamètres conformes au tableau suivant: Rapports de Diamètre Plage

Min. Max.

DHT/DEN 0,60 0,98

DIN/DEN 0,15 0,90

DIN/DHT 0,25 0,92

La figure 2B illustre également, par la ligne en pointillés, une option d'alésage conique, Option A, pour la configuration de l'alésage intérieur du mamelon, qui est préférée. La figure 2A montre la tige creuse dans la zone de jonction, avec un diamètre extérieur (DEVU) et un diamè5 tre interne de la tige aux surfaces finales des première et seconde extrémités correspondant à l'extrémité du filetage (DIFR). Elle montre également le diamètre extérieur de la tige creuse (DEV), indiqué par DEVU = DEV, du fait qu'il n'y a pas d'extrémité renflée remplissant la fonction du raccord. Le rapport entre le diamètre externe maximal (DEVU), soit d'un 10 élément de raccord séparé, soit de l'extrémité de type renflé d'une jonction à élément de raccord intégré, et le diamètre externe de la tige (DEV), comme illustré sur les figures 3A, 7A et 9A, est maintenu à l'intérieur de la plage suivante DEVU DEV<,

Par conséquent, pour un diamètre maximal fixé, le moment polaire moyen de la rame constituée de tiges creuses et de raccords est supérieur à celui d'une tige de pompe pleine ayant un diamètre de section transversale égal. Le moment de rotation ou le couple transmis est donc 20 plus grand dans une colonne à tiges creuses que dans une colonne à tiges pleines. Ceci est également un facteur déterminant dans la résistance au phénomène de "rétro-rotation" ou contre-rotation de la rame de tiges.

De plus, le rapport entre le diamètre de départ de l'épaulement de transmission de couple sur l'élément de raccord (DHT) et le diamètre interne 25 de la tige creuse à l'extrémité libre du filetage (DIFR), est maintenu de la façon suivante DIFR < Dl < 1,1 DHT La figure 3A donne des références supplémentaires à l'assemblage dans lequel le rapport entre le diamètre maximal de la jonction 30 (DEVU) et le diamètre du corps de la tige (DEV) est limité (1 < DEVU / DEV < 1,5). La figure 3B est une configuration possible de l'invention dans laquelle le filetage femelle est usiné sur une première extrémité renflée de la tige, tandis qu'un filetage mâle correspondant est usiné sur la seconde extrémité, ou extrémité opposée, les deux filetages étant mutuellement complémentaires, mais différentiels en ce qui concerne la conicité diamétrale. Cette configuration sera appelée une tige renflée, ou une version de

jonction à raccord intégré.

Les figures 4-10, incluses, concernent des modes de réalisation préférés dans lesquels une Tige de Pompage Creuse comprend au moins une première extrémité d'un élément tubulaire fileté avec un filetage femelle conique qui est configuré comme un filetage SEC ou Buttress Modifié, et qui disparaît progressivement à l'intérieur de l'élément tubulaire, en 10 combinaison avec un angle d'épaulement de transmission de couple (bêta) compris entre 750 et 90 . Le diamètre externe de l'élément tubulaire à distance des extrémités est de 42 mm ou 48,8 mm, et le diamètre externe de l'élément tubulaire dans l'extrémité renflée, si elle est présente, est de

ou 60,6 mm.

Les figures 4A, 4B et 4C représentent respectivement une coupe axiale, une vue de détail d'épaulement et une coupe selon la ligne 4C-4C d'un lément de Raccord à Mamelon 402 avec un méplat 406, ayant des première et seconde extrémités filetées mâles, 401a et 401b, conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention, ayant la 20 configuration de Tige Creuse 48x6 Sans Renflement Extérieur. Sur la figure 4A, les valeurs correspondent à un filetage SEC Modifié 405b, avec 8 filets pour 2,54 cm; DEN = 48,8 mm; DIN = 20 mm avec une expansion jusqu'à 26 mm sur une longueur de 44 mm jusqu'à l'extrémité finale; DHT = 39 mm, bêta = 830; longueur totale = 158 mm; longueur de filetage = 46 25 mm et longueur de section centrale = 50 mm. Le détail d'épaulement 402a sur la figure 4B commence 4,61 mm après le filetage, a un rayon intérieur

de 1,4 mm et un rayon d'épaulement extérieur de 0,5 mm.

Les figures 5A et 5B représentent respectivement une coupe

axiale et une vue de détail d'épaulement d'une Tige de Pompage Creuse 30 403 ayant une première extrémité filetée femelle 403a, conforme au quatrième mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 5A, les valeurs correspondent à un filetage SEC Modifié 405a, avec 8 filets pour 2,54 cm; DEV = 48,8 mm; DIFR = 41,4 mm; DIV = 37 mm; bêta = 830. Le détail d'épaulement 404a sur la figure 5B a une transition de 30 au filetage et 35 s'étend sur 4,5 mm; il a un rayon intérieur de 0,8 mm et un rayon d'épau-

lement extérieur de 0,5 mm.

Les figures 6A, 6B et 6C représentent respectivement une coupe axiale, une coupe selon la ligne 6B-6B et une vue de détail d'épaulement d'un lément de Raccord à Mamelon 502 avec un méplat 506 et 5 ayant des première et seconde extrémités filetées mâles 501a et 501b, conforme à un cinquième mode de réalisation de l'invention, ayant la configuration de Tige Creuse 42x5 Avec Renflement Externe. Sur la figure 6A, les valeurs correspondent à un filetage SEC Modifié 505b avec 8 filets pour 2,54 cm; DEN = 50 mm; DIN = 17 mm avec une expansion jusqu'à 10 25,3 mm sur une longueur de 44 mm jusqu'à l'extrémité finale; DHT = 38,6 mm; bêta - 830; longueur totale = 158 mm; longueur de filetage = 46 mm et longueur de section centrale = 50 mm. Le détail d'épaulement 502a sur la figure 6C commence 4,61 mm après le filetage, a un rayon intérieur

de 1,4 mm et un rayon d'épaulement extérieur de 0,5 mm.

Les figures 7A et 7B représentent respectivement une coupe axiale et une vue de détail d'épaulement d'une Tige de Pompage Creuse 503 ayant une première extrémité filetée femelle 503a, conforme au cinquième mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 7A, les valeurs correspondent à un filetage SEC Modifié 505a, avec 8 filets pour 2,54 cm; 20 DEVU dans une plage allant de 50 mm jusqu'à DEV = 42 mm; DIFR = 41

mm; DIV = 36,4 mm avec une transition à 150 jusqu'à 30 mm en partant à 55 mm de l'extrémité libre, avec retour à 32 mm sur une longueur maximale de 150 mm; bêta = 830. Le détail d'épaulement 504a sur la figure 7B a une transition à 30 au filetage et s'étend sur 4,5 mm; il a un rayon inté25 rieur de 0,8mm et un rayon d'épaulement extérieur de 0,5 mm.

Les figures 8A, 8B et 8C représentent respectivement une coupe axiale, une vue de détail d'épaulement et une coupe selon la ligne 8B-8B d'un lément de Raccord à Mamelon 602 avec un méplat 606 et ayant des première et seconde extrémités filetées mâles 601a et 601b, 30 conforme à un sixième mode de réalisation de l'invention, ayant la configuration Tige Creuse 48,8x6 Avec Renflement Externe. Sur la figure 8A, les valeurs correspondent à un filetage SEC Modifié 605b avec 8 filets pour 2,54 cm; DEN = 60,6 mm; DIN = 20 mm avec une expansion jusqu'à 33,6 mm sur une longueur de 44 mm jusqu'à l'extrémité finale; DHT = 47 35 mm; bêta = 830; longueur totale = 158 mm; longueur de filetage = 46 mm et longueur de section centrale = 50 mm. Le détail d'épaulement 602a sur la figure 8C commence 4,61 mm après le filetage, a un rayon intérieur de

1,4 mm et un rayon d'épaulement extérieur de 0,5 mm.

Les figures 9A et 9B représentent respectivement une coupe 5 axiale et une vue de détail d'épaulement d'une Tige de Pompage Creuse 603 ayant une première extrémité filetée femelle 603a, conforme au sixième mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 9A, les valeurs correspondent à un filetage SEC Modifié 605a, avec 8 filets pour 2,54 cm; DEVU dans une plage allant de 60,6 mm à DEV = 48,8 mm; DIFR = 49,4 10 mm; DIV = 44,6 mm avec une transition à 15 jusqu'à 30 mm partant à 55

mm de l'extrémité libre, avec retour à 35,4 mm sur une longueur maximale de 150 mm; bêta = 83 . Le détail d'épaulement 604a sur la figure 9B a une transition à 300 au filetage et s'étend sur 4,5 mm; il a un rayon intérieur de 0,8mm et un rayon d'épaulement extérieur de 0,5 mm.

La figure 10A représente une coupe axiale et une vue de détail de dimensions d'une première extrémité filetée femelle sur une Tige de Pompage Creuse, montrant la configuration d'un profil de filetage trapézodal, non symétrique, qui est un filetage SEC ou Buttress Modifié, conforme au mode de réalisation préféré de la première extrémité de tige. La 20 forme de filetage femelle de chaque Tige de Pompage Creuse est trapézodale et non symétrique, et est incomplète. Le pas du filetage est de 8 filets pour 2,54 mm. La hauteur des filets est de 1,026 + 0/-0,051 mm. La conicité diamétrale dans la section filetée est de 0,1 mm/mm. La longueur des filets sur au moins la première extrémité de l'élément tubulaire est de 25 44 mm, et une partie des filets est incomplète à cause de la disparition progressive du filetage à l'intérieur de l'élément tubulaire. L'angle de conicité du filetage est de 2 51' 45"; la surface intérieure de filet est de 1,46 mm et l'espacement des filets est de 1,715 mm; le flanc avant a un angle d'inclinaison ou de flanc en charge de 4 , et un rayon intérieur de 30 0,152 mm, tandis que le flanc arrière a une inclinaison de 8 et un rayon intérieur plus grand, de 0, 558 mm. A l'extrémité de la section filetée, une courte section cylindrique du côté intérieur de la région filetée assure la

transition de la région filetée vers l'alésage de l'élément tubulaire creux.

La figure 10B représente une coupe axiale et une vue de détail de dimensions d'une première extrémité filetée mâle sur un lément de Raccord à Mamelon, montrant la configuration d'un profil de filetage trapézodal, non symétrique, qui est un filetage SEC ou Buttress Modifié, conforme au mode de réalisation préféré de la première ou de la seconde 5 extrémité de mamelon. Le diamètre externe de la section centrale de chaque lément de Raccord à Mamelon est de 50 mm ou 60,6 mm, et la section centrale peut présenter une paire de surfaces plates usinées, diamétralement opposées, avec lesquelles une clé vient en contact pendant l'assemblage. Le filetage mâle est un filetage Buttress Modifié et il est 10 complet sur l'étendue des deux extrémités du mamelon. Le pas de la section filetée est de 8 filets pour 2,54 cm. La hauteur des filets est dans une plage de 1,016 + 0,051/-O mm. La conicité diamétrale du filetage dans la région filetée est de 0,0976 mm/mm. Le filetage est trapézodal et non symétrique. La longueur de filets sur chaque extrémité du mamelon est de 15 46 mm. Tous les filets sur le mamelon sont complets. L'angle de la surface conique dans l'épaulement de transmission de couple (bêta) est de 830. Le rayon aux bouts de l'épaulement de transmission de couple est de 1,4 mm pour la rayon interne et de 0,5 mm pour le rayon externe. Il y a de préférence des alésages coniques sous chaque section filetée du mame20 Ion, et ils sont reliés par un alésage cylindrique. L'angle de conicité du

filetage est de 20 47' 46"; la surface intérieure d'un filet mesure 1,587 mm et l'espacement des filets est de 1,588 mm; le flanc arrière a un angle d'inclinaison ou de flanc en charge de 4 et un rayon extérieur de 0,152 mm, tandis que le flanc avant a une inclinaison de 8 et un plus grand 25 rayon extérieur, de 0,558 mm.

Les figures 11 et 12 illustrent le problème de corrosion lorsqu'un fluide circule à l'intérieur de la tige avec une vitesse raisonnable. Une usure précoce du mamelon et de la tige se produit dans la zone dans laquelle ils sont accouplés (en recouvrement). Ce phénomène peut être at30 tribué à l'existence d'une "zone de stagnation" dans laquelle les fluides restent presque immobiles (faible vitesse). Voir la Zone A sur les figures

11 et 12.

Pour résoudre le problème mentionné ci-dessus, on a modifié le mamelon et la tige du type représenté sur les figures 2A et 2B. La figure 35 11 illustre une telle tige creuse 48x6, sans renflement externe, avec une zone de stagnation dans la Zone A, et la corrosion résultante est illustrée par la figure 12 avec une photographie en coupe. Un petit joint d'étanchéité a été introduit aux extrémités du mamelon, avec la modification correspondante de l'angle de l'alésage conique interne (Zones B, C et D 5 sur les figures 13-15). Avec cette modification, la "zone de stagnation" n'existe plus et le fluide circule de façon régulière et avec une faible turbulence. Il est important de noter que ces modifications sont faibles, ce qui fait qu'elles ne modifient pas notablement la répartition des contraintes dans l'accouplement, ni les performances du produit. On notera que 10 les modifications illustrées ont été faites sur le mamelon et la tige (figures

13-15). La figure 13 représente une légère variation de la figure 11. Une modification est introduite dans le Mamelon existant, en termes d'une petite zone d'étanchéité, afin d'empêcher que le fluide (lorsqu'il s'écoule à l'intérieur du tube) reste dans la "zone de stagnation", en favorisant l'éro15 sion / corrosion.

La répartition des contraintes sur le mamelon et la tige est similaire à celle de la Tige Creuse 48x6 Sans Renflement Externe illustrée par les figures 2A-2C et la figure 11. L'épaulement de transmission de couple (701b, figures 13-14) est similaire à celui de la figure 11. Le diamètre et 20 la conicité diamétrale nominaux dans la section filetée (702b, figures 1314) sont également similaires à la figure 11. Les filets des mamelons sont complets et la longueur de filets (703b, figures 13-14) est plus petite, et

différente de celle représentée sur la figure 11 (703a, figure 11).

Il y a une zone cylindrique externe entre l'extrémité du mame25 lon et la section filetée (704b, figures 13-14). La longueur est comprise entre 10 mm et 27 mm, et le diamètre externe est de 36,8 mm. Ceci diffère de la figure 11. L'extrémité du mamelon remplit la fonction d'un joint d'étanchéité du raccord (705b, figures 13-14). L'épaisseur de l'extrémité du mamelon est de 2 mm, ce qui diffère de la figure 11 (705a, figure 11). 30 L'alésage du mamelon est conique aux extrémités. L'angle préféré est de 80 16' (706b, figure 14) et est différent de celui de la figure 11 (3 46'; voir 706a, figure 11). La longueur totale du mamelon (707b, figure

14) est similaire à la figure 11 (707a, figure 11).

La tige a de façon similaire un épaulement de transmission de 35 couple (708b, figures 13 et 15). Les dimensions de cet épaulement sont similaires à celles de l'épaulement représenté sur la figure 11. Une partie des filets sur l'extrémité du tube est incomplète à cause de la disparition progressive du filetage à l'intérieur du tube (709b, figure 15), ce qui est similaire à la figure 11. Le diamètre et la conicité diamétrale nominaux 5 dans la section filetée (710b, figures 13 et 15) sont similaires à la figure 1 1.

Il y a un joint d'étanchéité à l'intérieur de la tige, près de l'extrémité correspondant à des filets incomplets (711b, figures 13 et 15) .

Bien que ce joint d'étanchéité puisse apparaître être un second épaule10 ment de transmission de couple, il ne fonctionne pas comme un tel épaulement, et n'a pas été conçu pour supporter une charge. L'épaisseur du joint d'étanchéité est comprise entre 0 et 1,7 mm, et dépend des tolérances de fabrication du tube, et diffère de la version Tige Creuse 48x6 Avec Renflement Externe, de la figure 11. L'angle du joint d'étanchéité à l'inté15 rieur de la tige est de 900 et sa longueur à partir de l'extrémité du tube est de 55 mm (711b et 712b, figures 13 et 15), ce qui diffère de la figure 11. Après blocage (application du couple de service), la séparation entre le mamelon et la tige dans la Zone B est comprise dans une plage allant d'environ 0 à 0,6 mm (713b, figure 13). La Zone d'étanchéité B est fai20 blement chargée et ne transmet pas de couple. Elle est utilisée seulement comme un joint d'étanchéité et pour favoriser un écoulement régulier du fluide. Les figures 16-18 illustrent un autre mode de réalisation, dans lequel l'objectif est d'augmenter notablement le débit de fluide extrait, par 25 une modification supplémentaire des extrémités finales d'une rame de tiges de pompage creuses, du type illustré sur les figures 2A-2C, figure 11

ou figure 13.

Une série de trous ont été percés dans le corps de la tige aux deux extrémités de la rame (niveau du sol et niveau du fond du puits). De 30 cette manière, le fluide peut également s'écouler à l'intérieur de la Tige Creuse (habituellement il s'écoule à travers la région annulaire entre la surface extérieure de la tige et la surface intérieure de la "colonne de production"). La configuration de trous peut être de préférence une Configuration 1 avec 2 trous par section transversale, disposés en alternance à 35 90 , avec une distance longitudinale donnée entre des sections (figures

16A, 16B); une Configuration 2 avec des trous qui suivent un chemin hélicodal, avec une "séparation" dans la direction longitudinale, et un angle entre des trous de différentes sections (figures 17A, 17B); et une Configuration 3: trois trous par section transversale avec une distance longi5 tudinale donnée (figures 18A, 18B).

Les figures 16A, 16B illustrent une extrémité finale d'une tige

creuse 803 avec 2 trous, 804, par section transversale, écartés de 1800, répartis d'une manière alternée, avec chaque jeu à 90 vis-à-vis du jeu de trous adjacent, avec une distance entre sections p donnée (figures 16A et 10 16B). Le diamètre de trou préféré, Dh, est compris entre 5 mm et 7 mm.

La distance longitudinale préférée entre sections, p,. est comprise entre 50 et 100 mm. La longueur totale (longitudinale) préférée de la zone à chaque extrémité finale qui comporte de tels trous, L, est de 3000 mm à

4000 mm, avec la zone comprenant entre 62 et 162 trous.

Les figures 17A, 17B illustrent une extrémité finale d'une tige creuse 805 avec 1 trou, 806, par section transversale. Les trous suivent un chemin hélicodal, avec une séparation longitudinale, p, préférée (figure 17B), et un angle de rotation d'une section à la suivante de 120 (figures 17A et 17B). Le diamètre de trou préféré, Dh est compris entre 5 20 mm et 7 mm. 25 et 50 mm. La longueur totale (longitudinale) préférée de la zone à chaque extrémité finale qui comporte de tels trous, L, est de

3000 mm à 4000 mm, la zone comprenant entre 61 et 161 trous.

Les figures 18A, 18B illustrent une extrémité finale d'une tige creuse 807 avec 3 trous, 808, par section transversale, chacun étant sé25 paré d'environ 120 autour de la circonférence, avec une séparation longitudinale ou pas, p, préféré (figure 18B). Le diamètre de trou préféré, Dh, est compris entre 5 mm et 7 mm. La distance longitudinale préférée entre sections, p, est comprise entre 50 et 100 mm. La longueur totale (longitudinale) préférée de la zone à chaque extrémité finale qui comporte de tels 30 trous, L, est de 3000 mm à 4000 mm, la zone comprenant entre 93 et 243 trous. Par conséquent, le Mamelon Modifié (avec joint d'étanchéité) de la figure 13 produit un écoulement de fluide régulier et une faible turbulence, lorsqu'un fluide circule à l'intérieur du tube, ce qui donne à son 35 tour une bonne résistance à l'érosion / corrosion dans la Zone B lorsqu'un

fluide circule à l'intérieur du tube. Le mamelon de la figure 14 est également interchangeable avec un mamelon conforme à la figure 11.

Ainsi, pour tous les modes de réalisation préférés, il y a une conicité diamétrale ou différentielle. Par exemple, la conicité de la première 5 extrémité de tige est de 0,1 cm/cm, tandis que la conicité correspondante

de chaque extrémité de mamelon est de 0,0976 cm/cm. Pour tous les modes de réalisation préférés, l'angle de la surface conique dans l'épaulement de transmission de couple (bêta) est de préférence de 83 . Les rayons aux bouts de l'épaulement de transmission de couple sont de 0,8 10 mm pour le rayon interne et de 0,5 mm pour le rayon externe.

De façon similaire, pour tous les modes de réalisation préférés, l'Elément de Raccord a une section centrale qui est extérieurement cylindrique. A proximité du diamètre extérieur de cette section centrale, des épaulements de transmission de couple externes sont disposés de façon à 15 s'adapter à l'épaulement de transmission de couple sur une première extrémité d'une Tige de Pompage Creuse. Les deux extrémités d'un mamelon sont coniques et filetés extérieurement, et un alésage intérieur conique à proximité de la longueur de chaque extrémité filetée crée une combinaison de structure avantageuse, pour procurer une section transver20 sale croissante du mamelon à partir de chaque extrémité libre de celui-ci en direction de la section centrale, et des emplacements des épaulements

de transmission de couple.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'inven25 tion.

Claims (34)

REVENDICATIONS

1. Assemblage de rame d'entraînement de forme allongée, comprenant une multiplicité de tiges de pompage creuses (3a, 3b) et d'éléments de raccord (2) avec un axe, assemblés ensemble et entre une tête 5 d'entraînement se trouvant à la surface d'un puits de pétrole et une pompe rotative se trouvant au fond d'un puits de pétrole, dans lequel chaque tige de pompage creuse (3a, 3b) a une première extrémité comprenant une surface filetée femelle interne accouplée à une surface filetée mâle externe sur un élément de raccord (2), dans lequel les filetages sont 10 tronconiques, non symétriques, mais ont mutuellement une conicité diamétrale différentielle; les premières extrémité libres de chaque tige de pompage creuse (3a, 3b) comprenant en outre un épaulement de transmission de couple annulaire (4a, 4b) venant en contact avec un épaulement de transmission de couple annulaire (2a, 2b) sur un élément de rac15 cord (2), et caractérisé en ce que pour un diamètre extérieur de l'élément de raccord (DEN), un diamètre intérieur (DIN) de l'élément de raccord et un diamètre de départ de l'épaulement de transmission de couple (DHT), les rapports suivants sont maintenus: Rapports de Diamètre Plage

Min. Max.

DHT/DEN 0,60 0,98

DIN/DEN 0,15 0,90

DIN/DHT 0,25 0,92

2. Assemblage de rame d'entraînement de forme allongée selon 20 la revendication 1, dans lequel chacun des filetages différentiels a des filets ayant la forme de trapèzes tronqués non symétriques; le filetage est complet sur l'élément de raccord (2) et incomplet sur la première extrémité de la tige creuse (3a, 3b); l'épaulement de transmission de couple (2a, 2b; 4a, 4b) fait un angle avec l'axe de la tige qui est compris entre 750 et 25 90 ; et caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre extérieur de l'élément de raccord (DEVU) et le diamètre extérieur de la tige creuse (DEV) est maintenu dans la plage suivante:

1 DEVU 1,5

DEV

3. Assemblage de rame d'entraînement de forme allongée selon la revendication 2, dans lequel le rapport entre le diamètre de départ de l'épaulement de transmission de couple (2a, 2b) sur l'élément de raccord (DHT) et le diamètre interne de la tige creuse à l'extrémité libre du filetage (DIFR), est maintenu dans la plage suivante DIFR DHT

4. Assemblage de rame d'entraînement de forme allongée selon la revendication 1, dans lequel chaque élément de raccord est un élément de raccord à mamelon (2) séparé ayant des filetages mâles (Sa, 5b) sur 5 chaque extrémité (la, lb), séparés par une section centrale définissant une paire d'épaulements de transmission de couple (2a, 2b), dans lequel les filetages différentiels ont chacun des filets ayant la forme de trapèzes tronqués non symétriques; le filetage est complet sur le mamelon (2) et incomplet sur la première extrémité de chaque tige creuse; chaque épau10 lement de transmission de couple (2a, 2b) fait un angle avec l'axe de la tige qui est compris entre 750 et 900; et caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre extérieur de l'élément de raccord (DEVU) et le diamètre extérieur de la tige creuse (DEV) est maintenu dans la plage suivante

1 < DEVU < 1,5

DEV

5. Assemblage de rame d'entraînement de forme allongée selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre de départ de l'épaulement de transmission de couple (2a, 2b) sur l'élément de raccord à mamelon (DHT) et le diamètre interne de la tige creuse à 20 l'extrémité libre du filetage (DIFR), est maintenu dans la plage suivante

1 < DIFR 1 1

DHT

6. Assemblage de rame d'entraînement de forme allongée selon la revendication 1, dans lequel chaque élément de raccord est un filetage mâle intégré à la seconde extrémité de chaque tige creuse, dans lequel les filetages différentiels ont chacun des filets ayant la forme de trapèzes tronqués non symétriques; le filetage est complet sur la seconde extrémité et est incomplet sur la première extrémité de chaque tige creuse; cha5 que épaulement de transmission de couple fait un angle avec l'axe de la tige qui est compris entre 750 et 90 ; et caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre extérieur de l'élément de raccord (DEVU) et le diamètre extérieur de la tige creuse (DEV) est maintenu dans la plage suivante

1 DEVU < 1 5

DEV

7. Assemblage de rame d'entraînement de forme allongée selon la revendication 6, caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre de départ de l'épaulement de transmission de couple sur la seconde extrémité de la tige creuse (DHT) et le diamètre intérieur de la tige creuse à la première extrémité libre du filetage (DIFR) est maintenu dans la plage 15 suivante 1 s DIFR DHT

8. Assemblage de rame d'entraînement de forme allongée selon la revendication 1, caractérisé en ce que les filetages différentiels ont chacun des filets ayant la forme de trapèzes tronqués non symétriques; 20 chaque épaulement de transmission de couple (2a, 2b; 4a, 4b) fait un angle avec l'axe de la tige qui est pratiquement de 830; et l'élément de raccord est un élément de raccord à mamelon (2) séparé ayant des filetages pratiquement coniques avec des filetages mâles (5a, 5b) sur chaque extrémité séparés par une section centrale définissant une paire d'épaule25 ments de transmission de couple (2a, 2b), un alésage cylindrique interne

à l'intérieur de la section centrale, communiquant avec un alésage intérieur conique à proximité de la longueur de chaque extrémité filetée (la, lb) qui définit une section transversale croissante du mamelon (2) à partir de chaque extrémité libre du mamelon en direction de la section centrale 30 et des emplacements des épaulements de transmission de couple (2a, 2b).

9. Assemblage de rame d'entraînement de forme allongée selon la revendication 8, caractérisé en ce que les filetages différentiels sont des filetages Buttress Modifiés, ayant un pas qui est pratiquement de huit filets pour 2,54 cm, et les filetages mâles (5a, 5b) de l'élément de raccord 5 à mamelon (2) ont une conicité diamétrale, en centimètre par centimètre

de diamètre, qui est pratiquement de 0,0976, et les filetages femelles des tiges creuses (3a, 3b) ont une conicité diamétrale, en centimètre par centimètre de diamètre, qui est pratiquement de 0,1.

10. Tige de pompage creuse adaptée pour s'accoupler à un 10 élément de raccord selon un axe, chaque tige de pompage creuse (3a, 3b) ayant au moins une première extrémité comprenant une surface filetée femelle interne adaptée pour s'accoupler à une surface filetée mâle externe sur un élément de raccord (2), qui est complémentaire de la surface filetée femelle mais différentielle en ce qui concerne la conicité diamé15 trale; la première extrémité libre de la tige de pompage creuse (3a, 3b) comprenant en outre un épaulement de transmission de couple annulaire (4a, 4b) adapté pour venir en contact avec un épaulement de transmission de couple annulaire (2a, 2b) sur l'élément de raccord (2); et caractérisée en ce que, pour un diamètre extérieur de l'élément de raccord (DEN), un 20 diamètre interne (DIN) de l'élément de raccord (2) et un diamètre de départ de l'épaulement de transmission de couple (DHT), les rapports suivants sont maintenus: Rapports de Diamètre Plage

Min. Max.

DHT/DEN 0,60 0,98

DIN/DEN 0,15 0,90

DIN/DHT 0,25 0,92

11. Tige de pompage creuse adaptée pour s'accoupler à un 25 élément de raccord selon la revendication 10, dans laquelle le filetage différentiel a des filets ayant la forme de trapèzes tronqués non symétriques; le filetage est incomplet sur la première extrémité de la tige creuse (3a, 3b); l'épaulement de transmission de couple (2a, 2b; 4a, 4b) fait un angle avec l'axe qui est compris entre 750 et 90 ; et caractérisée en ce que le rapport entre le diamètre extérieur d'un élément de raccord (DEVU) et le diamètre extérieur de la tige creuse (DEV) est maintenu dans la plage suivante 1 s DEVU 1,5 DEV

12. Tige de pompage creuse adaptée pour s'accoupler à un élément de raccord selon la revendication 11, caractérisée en ce que le rapport entre le diamètre de départ de l'épaulement de transmission de couple (2a, 2b) sur un élément de raccord (DHT) et le diamètre interne de la tige creuse à l'extrémité libre du filetage (DIFR) est maintenu dans la plage suivante: DIFR 1 s DIH s 1,1 DHT

13. Tige de pompage creuse adaptée pour s'accoupler à un

élément de raccord selon la revendication 12, caractérisée en ce que le filetage différentiel est un filetage Buttress Modifié ayant un pas qui est pratiquement de huit filets pour 2,54 cm, et le filetage femelle de la tige 10 creuse a une conicité diamétrale, en centimètres par centimètre de diamètre, pratiquement égale à 0,1, et est adapté pour s'accoupler à un élément de raccord (2) ayant une conicité diamétrale, en centimètres par centimètre de diamètre, pratiquement égale à 0,0976.

14. Elément de raccord adapté pour s'accoupler à une tige de 15 pompage creuse selon un axe, dans lequel une surface filetée mâle externe (5a, 5b) sur l'élément de raccord (2) est adaptée pour s'accoupler à une première extrémité de tige de pompage creuse (3a, 3b) comprenant une surface filetée femelle interne qui est complémentaire de la surface filetée mâle mais est différentielle en ce qui concerne la conicité diamé20 traie; l'élément de raccord (2) comprenant en outre un épaulement de transmission de couple annulaire (2a, 2b) adapté pour venir en contact avec un épaulement de transmission de couple annulaire (4a, 4b) sur une première extrémité libre d'une tige de pompage creuse (3a, 3b); caractérisé en ce que, pour un diamètre extérieur de l'élément de raccord (DEN), 25 un diamètre interne (DIN) de l'élément de raccord (2) et un diamètre de

départ de l'épaulement de transmission de couple (DHT), les rapports sui-

2845118 29

vants sont maintenus: Rapports de Diamètre Plage

Min. Max.

DHT/DEN 0,60 0,98

DINIDEN 0,15 0,90

DIN/DHT 0,25 0,92

15. Elément de raccord adapté pour s'accoupler à une tige de pompage creuse selon la revendication 14, dans lequel l'élément de rac5 cords est un élément de raccord à mamelon (2) séparé ayant des filetages mâles (5a, 5b) -sur chaque extrémité séparés par une section centrale définissant une paire d'épaulements de transmission de couple (2a, 2b), dans lequel chacun des filetages différentiels a des filets ayant la forme de trapèzes tronqués non symétriques; le filetage est complet sur le ma10 melon (2); chaque épaulement de transmission de couple (2a, 2b) fait un angle avec l'axe qui est compris entre 750 et 90 ; et caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre extérieur de l'élément de raccord (DEVU) et le diamètre extérieur d'une tige creuse (DEV) est maintenu dans la plage suivante

1 DEVU < 1,5

DEV

16. Elément de raccord adapté pour s'accoupler à une tige de pompage creuse selon la revendication 15, caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre de départ de l'épaulement de transmission de couple (2a, 2b) sur l'élément de raccord (DHT) et le diamètre interne d'une tige creuse à l'extrémité libre du filetage (DIFR) est maintenu dans la plage suivante:

1 DIFR

DHT

17. Elément de raccord adapté pour s'accoupler à une tige de pompage creuse selon la revendication 14, dans lequel l'élément de raccord est un filetage mâle intégré à la seconde extrémité d'une tige creuse; 20 chacun des filetages différentiels a des filets ayant la forme de trapèzes tronqués non symétriques; le filetage est complet sur la. seconde extrémité et incomplet sur la première extrémité de la tige creuse; chaque épaulement de transmission de couple fait un angle avec l'axe de la tige qui est compris entre 750 et 900; et caractérisé en ce que le rapport entre le 5 diamètre extérieur de l'élément de raccord (DEVU) et le diamètre extérieur de la tige creuse (DEV) est maintenu dans la plage suivante

1 < DEVU < 1 5

DEV

18. Elément de raccord adapté pour s'accoupler à une tige de pompage creuse selon la revendication 17, caractérisé en ce que le rap10 port entre le diamètre de départ de l'épaulement de transmission de couple sur l'élément de raccord (DHT) et le diamètre interne d'une tige creuse à l'extrémité libre du filetage (DIFR) est maintenu dans la plage suivante

DIFR 1,1

DHT

19. Elément de raccord adapté pour s'accoupler à une tige de pompage creuse selon la revendication 14, caractérisé en ce que le filetage différentiel a des filets ayant la forme de trapèzes tronqués non symétriques; l'épaulement de transmission de couple (2a, 2b; 4a, 4b) fait un angle avec l'axe qui est pratiquement de 83 ; et l'élément de raccord est 20 un élément de raccord à mamelon (2) séparé ayant des filetages pratiquement coniques avec des filetages mâles (5a, 5b) sur chaque extrémité (la, lb) séparés par une section centrale définissant une paire d'épaulements de transmission de couple (2a, 2b), un alésage cylindrique interne à l'intérieur de la section centrale communiquant avec un alésage inté25 rieur conique à proximité de la longueur de chaque extrémité filetée (la, lb) qui définit une section transversale croissante pour le mamelon (2) à partir de chaque extrémité libre du mamelon en direction de la section centrale et des emplacements des épaulements de transmission de couple

(2a, 2b).

20. Elément de raccord adapté pour s'accoupler à une tige de

pompage creuse selon la revendication 19, caractérisé en ce que le file-

tage différentiel est un filetage Buttress Modifié ayant un pas qui est pratiquement de huit filets pour 2,54 cm, et chacun des filetages mâles (5a, 5b) de l'élément de raccord (2) a une conicité diamétrale, en centimètres par centimètre de diamètre, ayant pratiquement une valeur de 0,0976, et 5 est adapté pour s'accoupler à un filetage femelle de tige creuse avec une

conicité diamétrale, en centimètres par centimètre de diamètre, ayant pratiquement une valeur de 0,1.

21. Assemblage de rame d'entraînement de forme allongée selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de raccord est un 10 élément de raccord séparé ayant des filetages pratiquement coniques avec des filetages mâles (702b) sur chaque extrémité, séparés par une section centrale définissant une paire d'épaulements de transmission de couple (701b), et le mamelon comprend en outre des filetages complets et des extrémités libres adaptées à porter contre un épaulement (711b) 15 d'une tige, de façon à définir un joint d'étanchéité (705b) entre l'alésage

intérieur et les filetages.

22. Assemblage de rame d'entraînement de forme allongée selon la revendication 21, caractérisé en ce que l'alésage du mamelon est conique et s'ouvre vers chaque extrémité, une zone cylindrique externe 20 (704b) se trouve entre chaque extrémité libre et le début des filetages

(702b), et chaque extrémité libre porte contre un épaulement d'une tige pour définir le joint d'étanchéité (705b) entre l'alésage intérieur et les filetages (702b).

23. Assemblage de rame d'entraînement de forme allongée se25 Ion la revendication 1, caractérisé en ce que les sections de tige se trouvant à proximité de chaque extrémité finale de la rame ont chacune une multiplicité de trous (804, 806, 808) s'étendant à travers la paroi de tige (803, 805, 807) de ces sections, pour permettre à un fluide circulant à l'extérieur de la tige de circuler également à l'intérieur de l'alésage et en30 tre les extrémités finales.

24. Assemblage de rame d'entraînement de forme allongée selon la revendication 23, caractérisé en ce que la multiplicité de trous (804, 806, 808) sont percés radialement à travers la paroi de tige (803, 805,

807), à proximité de chaque extrémité finale de la rame.

25. Assemblage de rame d'entraînement de forme allongée se-

Ion la revendication 23, caractérisé en ce que la multiplicité de trous (804) à travers la paroi de la tige sont disposés de manière symétrique par rapport à l'axe de la tige (803) à proximité de chaque extrémité finale de la rame.

26. Assemblage de rame d'entraînement de forme allongée selon la revendication 23, caractérisé en ce que la multiplicité de trous (804, 806, 808) comprend entre environ 62 et 162 trous qui sont disposés en jeux d'un à trois trous dans des sections transversales spécifiques espacées le long de l'axe de la tige (803, 805, 807), à proximité de chaque 10 extrémité finale de la rame.

27. Assemblage de rame d'entraînement de forme allongée selon la revendication 23, caractérisé en ce que la multiplicité de trous (806) comprend environ entre 62 et 162 trous qui sont disposés en un chemin hélicodal autour de l'axe de la tige (805), à proximité de chaque 15 extrémité finale de la rame.

28. Elément de raccord selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des filetages pratiquement coniques avec des filetages mâles (702b) sur chaque extrémité, séparés par une section centrale définissant une paire d'épaulements de transmission de couple 20 (701b), et le mamelon comprend en outre des filetages complets et des

extrémités libres adaptées à porter contre un épaulement (711 b) d'une tige, de façon à définir un joint d'étanchéité (705b) entre l'alésage intérieur et les filetages.

29. Elément de raccord selon la revendication 28, caractérisé en 25 ce que l'alésage du mamelon est conique et s'ouvre vers chaque extrémité, une zone cylindrique externe (704b) se trouve entre chaque extrémité libre et le début des filetages (702b), et chaque extrémité libre est adaptée à porter contre un épaulement d'une tige pour définir le joint d'étanchéité (705b) entre l'alésage intérieur et les filetages.

30. Tige creuse selon la revendication 10, caractérisée en ce

qu'une section de tige (803, 805, 807) se trouvant à proximité de chaque extrémité finale d'une rame comporte une multiplicité de trous (804, 806, 808) à travers la paroi de tige de cette section, pour permettre à un fluide circulant à l'extérieur de la tige de circuler également à l'intérieur de 35 l'alésage.

31. Tige creuse selon la revendication 30, caractérisée en ce

que la multiplicité de trous (804, 806, 808) sont percés radialement à travers la paroi de la tige.

32. Tige creuse selon la revendication 30, caractérisée en ce 5 que la multiplicité de trous (804) à travers la paroi de la tige sont disposés d'une manière symétrique autour de l'axe de la tige (803).

33. Tige creuse selon la revendication 30, caractérisée en ce

que la multiplicité de trous (804, 806, 808) comprend entre environ 62 et 162 trous qui sont disposés en jeux d'un à trois trous dans des sections 10 transversales spécifiques le long de l'axe de la tige (803, 805, 807).

34. Tige creuse selon la revendication 30, caractérisée en ce

que la multiplicité de trous (806) comprend entre environ 62 et 162 trous qui sont disposés en un chemin hélicodal autour de l'axe de la tige (805) .