Pumpjack - Pumpjack

Schéma pumpy

Pumpjack je nadzemní pohon pro vratný pístovým čerpadlem v ropného vrtu .

Používá se k mechanickému zvedání kapaliny ze studny, pokud není dostatečný tlak ve spodním otvoru, aby kapalina mohla proudit až na povrch. Uspořádání se běžně používá pro pobřežní vrty produkující málo ropy. Pumpjacks jsou běžné v oblastech bohatých na ropu .

V závislosti na velikosti čerpadla obecně produkuje 5 až 40 litrů kapaliny při každém zdvihu. Často se jedná o emulze z ropy a vody. Velikost čerpadla je také dána hloubkou a hmotností oleje, který je třeba odstranit, přičemž hlubší extrakce vyžaduje více energie k pohybu zvýšené hmotnosti výtlačného sloupce (výtlačné hlavy).

Paprskový zvedák paprskového typu převádí rotační pohyb motoru na vertikální vratný pohyb nezbytný k pohonu leštěné tyče a doprovodného zatížení přísavné tyče a kolony (kapaliny). Technický termín pro tento typ mechanismu je chodící paprsek . V 18. a 19. století byl často používán ve stacionárních a námořních parních strojích.

Různá jména

Pumpjack se také nazývá paprsková pumpa, chodící pumpa, pumpa s koňskou hlavou, kývající oslí pumpa (oslí pumpa), houpací pumpa, kobylková pumpa, přísavná tyčová pumpa, dinosauří pumpa, velká texanská pumpa, žíznivá ptačí pumpa nebo jen čerpací jednotka .

Nad zemí

Pumpjack pracující u ropného vrtu v Natchezu, Mississippi

V počátcích pumpjacky fungovaly pomocí tyčových linií běžících vodorovně nad zemí ke kolu na rotujícím excentru v mechanismu známém jako centrální síla. Centrální energie, která by mohla provozovat tucet nebo více pumpjacků, by byla poháněna parním nebo spalovacím motorem nebo elektromotorem. Mezi výhody tohoto schématu patřil pouze jeden hnací motor pro napájení všech pumpjacků, nikoli jednotlivých motorů pro každý z nich. Mezi mnoha obtížemi však bylo udržování rovnováhy systému, protože se měnila zatížení jednotlivých vrtů.

Moderní pumpjacky jsou poháněny hnacím motorem . Obvykle se jedná o elektromotor, ale spalovací motory se používají v izolovaných místech bez přístupu k elektřině, nebo v případě vodních pump, kde není k dispozici třífázové napájení (zatímco u jednofázových motorů existuje výkon nejméně 60 koní) nebo 45 kilowattů, poskytující výkon jednofázovým motorům nad 10 koňských sil nebo 7,5 kilowattů může způsobit problémy s napájecím vedením a mnoho čerpadel vyžaduje více než 10 koní). Běžné off-grid pumpjack motory běží na zemní plyn, často obal plyn vyrobený ze studny, ale pumpjacks byly provozovány na mnoha typech paliva, jako je propan a motorová nafta. V drsném podnebí mohou být takové motory a motory umístěny v chatrči na ochranu před živly. Motory, které pohánějí vodní pumpy, často dostávají zemní plyn z nejbližší dostupné plynové sítě.

Hlavní hybatel vede k převodovce sadu řemenic, často převodovky s dvojitou redukcí, která pohání dvojici klik , obvykle s namontovanými protizávažími , aby se kompenzovala hmotnost sestavy těžkých tyčí. Kliky zvedání a spouštění jeden konec I-nosníku , který se může volně pohybovat na A-rám . Na druhém konci paprsku je zakřivená kovová skříňka zvaná koňská hlava nebo oslí hlava, tak pojmenovaná podle vzhledu. Kabel vyrobený z oceli - příležitostně sklolaminát -, nazývaný uzda, spojuje hlavu koně s leštěnou tyčí, pístem, který prochází ucpávkou .

Samotné kliky také kvůli své váze produkují protiváhu, takže u pumpjacků, které nenesou příliš těžká břemena, může k vyvážení zátěže studny stačit i hmotnost samotných klik.

Někdy však klikově vyvážené jednotky mohou být kvůli potřebě protizávaží neúměrně těžké. Společnost Lufkin Industries nabízí jednotky „vyvážené vzduchem“, kde vyvážení zajišťuje pneumatický válec naplněný vzduchem z kompresoru, což eliminuje potřebu protizávaží.

Leštěná tyč těsně přiléhá k ucpávce, takže se může pohybovat dovnitř a ven z potrubí, aniž by unikla tekutina. (Hadice je trubka, která vede ke dnu studny, skrz kterou se vytváří kapalina.) Uzda sleduje křivku hlavy koně, jak klesá a zvedá se, aby vytvořila svislý nebo téměř svislý zdvih. Leštěná tyč je připojena k dlouhému řetězci tyčí nazývaných přísavné tyče, které procházejí hadicí k pumpě dolů, obvykle umístěné blízko dna studny.

Dolní díra

Ve spodní části potrubí je čerpadlo se spodním otvorem. Toto čerpadlo má dva kulové zpětné ventily : stacionární ventil ve spodní části nazývaný stojící ventil a ventil na pístu připojený ke spodní části přísavných tyčí, který se pohybuje nahoru a dolů, když se tyče vratně pohybují, známý jako cestovní ventil. Rezervoárová tekutina vstupuje z formace do spodní části vrtu skrz perforace , které byly provedeny skrz plášť a cement (plášť je větší kovová trubka, která prochází délkou vrtu, mezi kterou a zemí je umístěn cement; hadice, čerpadlo a přísavka jsou uvnitř pláště).

Když se tyče na konci čerpadla pohybují nahoru, cestovní ventil se zavře a stojící ventil se otevře (v důsledku poklesu tlaku v sudu čerpadla). V důsledku toho se hlaveň pumpy naplní tekutinou z formace, zatímco pohyblivý píst zvedne předchozí obsah sudu nahoru. Když tyče začnou tlačit dolů, cestovní ventil se otevře a stojící ventil se zavře (kvůli zvýšení tlaku v sudu čerpadla). Cestující ventil klesá kapalinou v hlavni (která byla nasávána během zdvihu). Píst poté dosáhne konce svého zdvihu a začne znovu svou cestu vzhůru, přičemž postup opakuje.

Plyn se často vyrábí stejnými perforacemi jako ropa. To může být problematické, pokud plyn vstupuje do čerpadla, protože to může mít za následek takzvané blokování plynu, kdy se v sudu čerpadla vytvoří nedostatečný tlak k otevření ventilů (v důsledku stlačení plynu) a čerpá se málo nebo vůbec nic. Aby to bylo vyloučeno, může být vstup pro čerpadlo umístěn pod perforací. Jak plynem naložená tekutina vstupuje do vrtu studny skrz perforace, plyn bublá nahoru do mezikruží (prostor mezi pláštěm a trubkou), zatímco se kapalina pohybuje dolů ke vstupu stojícího ventilu. Jakmile je plyn na povrchu, je shromažďován potrubím připojeným k mezikruží.

Čerpadla na studny

Pumpjacks lze také použít k řízení toho, co by nyní bylo považováno za staromódní ručně čerpané studny. Rozsah technologie je často menší než u ropného vrtu a obvykle se vejde na stávající ručně čerpanou hlavu vrtu. Technologie je jednoduchá. Krátký videonahrávka takové pumpy v akci je možné zhlédnout na YouTube.

Přestože je průtok pro čerpací nádrž na studnu nižší než u tryskového čerpadla a zvednutá voda není pod tlakem, paprsková čerpací jednotka má v případě nouze možnost ručního čerpání ručním otáčením vačky pumpy do nejnižší polohy a připevněním ruční rukojeti k horní části tyče vrtu. Ve větších pumpech poháněných motory může motor spalovat palivo uložené v zásobníku nebo ze zemního plynu dodávaného z nejbližší plynové sítě . V některých případech tento typ čerpadla spotřebovává méně energie než proudové čerpadlo, a proto je provoz levnější.

Viz také

Reference

externí odkazy