Pumpenheber - Pumpjack

Ein Diagramm eines Pumpjack

Eine Tiefpumpe ist der oberirdisch Antrieb für eine hin- und hergehende Kolbenpumpe in einem Ölbohrloch .

Es wird verwendet, um Flüssigkeit mechanisch aus dem Bohrloch zu heben, wenn der Bohrlochdruck nicht ausreicht, damit die Flüssigkeit bis zur Oberfläche fließen kann. Die Anordnung wird üblicherweise für Onshore-Bohrlöcher verwendet, die wenig Öl produzieren. Pumpjacks sind in ölreichen Gebieten weit verbreitet .

Abhängig von der Größe der Pumpe produziert sie im Allgemeinen 5 bis 40 Liter (1 bis 9 imp gal; 1,5 bis 10,5 US gal) Flüssigkeit bei jedem Hub. Oft handelt es sich dabei um eine Emulsion aus Rohöl und Wasser. Die Pumpengröße wird auch durch die Tiefe und das Gewicht des zu entfernenden Öls bestimmt, wobei eine tiefere Extraktion mehr Kraft erfordert, um das erhöhte Gewicht der Austragssäule (Austragshöhe) zu bewegen.

Ein Pumpenheber vom Balkentyp wandelt die Drehbewegung des Motors in die vertikale Hin- und Herbewegung um, die erforderlich ist, um die polierte Stange und die begleitende Saugstangen- und Säulenlast (Fluid) anzutreiben. Der technische Begriff für diese Art von Mechanismus ist ein Hubbalken . Es wurde im 18. und 19. Jahrhundert häufig in stationären und Schiffsdampfmaschinenkonstruktionen eingesetzt .

Verschiedene Namen

Ein Pumpjack wird auch Strahlpumpe, Walking Beam Pumpe, Pferdekopfpumpe, Nickende Eselpumpe (Donkey Pumper), Schaukelpferdpumpe, Grashüpferpumpe, Saugerstangenpumpe, Dinosaurierpumpe, Big Texan Pumpe, Durstige Vogelpumpe oder einfach nur Pumpeinheit genannt .

Überirdisch

Ein Pumpheber in einer Ölquelle in Natchez, Mississippi

In den frühen Tagen arbeiteten Pumpheber mit horizontal über dem Boden verlaufenden Stangenlinien zu einem Rad auf einem rotierenden Exzenter in einem Mechanismus, der als Zentralantrieb bekannt ist. Der Zentralantrieb, der ein Dutzend oder mehr Pumpheber betreiben könnte, würde von einem Dampf- oder Verbrennungsmotor oder von einem Elektromotor angetrieben. Zu den Vorteilen dieses Schemas gehörte, dass nur eine Antriebsmaschine alle Pumpenheber antreibt, anstatt einzelne Motoren für jeden. Zu den vielen Schwierigkeiten gehörte jedoch die Aufrechterhaltung des Systemgleichgewichts, wenn sich die einzelnen Bohrlochbelastungen änderten.

Moderne Pumpheber werden von einer Antriebsmaschine angetrieben . Dies ist normalerweise ein Elektromotor, aber Verbrennungsmotoren werden an abgelegenen Orten ohne Zugang zu Elektrizität verwendet, oder im Fall von Wasserpumpen, wo kein Drehstrom verfügbar ist (während Einphasenmotoren mit mindestens 60 PS vorhanden sind). oder 45 Kilowatt, die Leistung von einphasigen Motoren mit mehr als 10 PS oder 7,5 Kilowatt kann zu Stromleitungsproblemen führen, und viele Pumpen benötigen mehr als 10 PS). Gemeinsame Off-Grid - Tiefpumpe Motoren laufen auf Erdgas, oft Gas aus dem Bohrloch produziert Gehäuse, aber pumpjacks wurden auf viele Arten von Kraftstoff, wie Propan und Diesel-Kraftstoff betrieben werden . In rauen Klimata können solche Motoren und Motoren zum Schutz vor den Elementen in einer Hütte untergebracht werden. Motoren, die Wasserpumpenheber antreiben, erhalten oft Erdgas aus dem nächstgelegenen verfügbaren Gasnetz.

Die Antriebsmaschine führt einen Satz Riemenscheiben zum Getriebe, oft ein Doppeluntersetzungsgetriebe, das ein Paar Kurbeln antreibt , im Allgemeinen mit darauf installierten Gegengewichten , um das Gewicht der schweren Stangenbaugruppe auszugleichen. Die Kurbeln heben und senken ein Ende eines I-Trägers, der sich auf einem A-Rahmen frei bewegen kann . Am anderen Ende des Balkens befindet sich eine gebogene Metallbox, die aufgrund ihres Aussehens als Pferdekopf oder Eselkopf bezeichnet wird. Ein Seil aus Stahl – gelegentlich auch Fiberglas –, Zaumzeug genannt, verbindet den Pferdekopf mit der polierten Stange, einem Kolben , der durch die Stopfbüchse geht .

Die Kurbeln selbst erzeugen aufgrund ihres Gewichts auch ein Gegengewicht, so dass bei Pumpenhebern, die keine sehr schweren Lasten tragen, das Gewicht der Kurbeln selbst ausreichen kann, um die Brunnenlast auszugleichen.

Manchmal können jedoch kurbelausgeglichene Einheiten aufgrund der Notwendigkeit von Gegengewichten unerschwinglich schwer werden. Lufkin Industries bietet "luftausgeglichene" Einheiten an, bei denen ein Gegengewicht durch einen pneumatischen Zylinder bereitgestellt wird, der mit Luft von einem Kompressor beaufschlagt wird, wodurch die Notwendigkeit von Gegengewichten entfällt.

Der polierte Stab liegt eng an der Stopfbuchse an, so dass er sich in den Schlauch hinein- und herausbewegen kann, ohne dass Flüssigkeit austritt. (Der Schlauch ist ein Rohr, das zum Boden des Brunnens führt, durch das die Flüssigkeit gefördert wird.) Das Zaumzeug folgt der Krümmung des Pferdekopfes, wenn es sich absenkt und anhebt, um einen vertikalen oder fast vertikalen Hub zu erzeugen. Der polierte Stab ist mit einer langen Reihe von Stäben verbunden, die als Saugerstäbe bezeichnet werden und durch das Rohr zur Bohrlochpumpe führen, die normalerweise in der Nähe des Bodens des Bohrlochs positioniert ist.

Bohrloch

Am unteren Ende des Schlauchs befindet sich die Bohrlochpumpe. Diese Pumpe hat zwei Kugelrückschlagventile : ein stationäres Ventil am Boden, das als Standventil bezeichnet wird, und ein Ventil am Kolben, das mit der Unterseite der Saugstangen verbunden ist und sich beim Hin- und Herbewegen der Stangen auf- und abbewegt, bekannt als das Wanderventil. Reservoirflüssigkeit tritt aus der Formation in den Boden des Bohrlochs durch Perforationen ein , die durch die Verrohrung und den Zement gemacht wurden (die Verrohrung ist ein größeres Metallrohr, das sich über die gesamte Länge des Bohrlochs erstreckt und zwischen dem Zement und der Erde liegt; die Schläuche, Pumpe und Saugstange befinden sich alle im Gehäuse).

Beim Aufwärtsfahren der Stangen am Pumpenende ist das Hubventil geschlossen und das Standventil geöffnet (aufgrund des Druckabfalls im Pumpenzylinder). Folglich füllt sich das Pumpenfass mit dem Fluid aus der Formation, wenn der Wanderkolben den vorherigen Inhalt des Fasses nach oben hebt. Wenn die Stangen nach unten drücken, öffnet sich das Wanderventil und das Stehventil schließt (aufgrund eines Druckanstiegs im Pumpenzylinder). Das Wanderventil fällt durch die Flüssigkeit im Lauf (die beim Aufschlag angesaugt wurde). Der Kolben erreicht dann das Ende seines Hubs und beginnt seinen Weg wieder nach oben, wobei der Vorgang wiederholt wird.

Gas wird oft durch die gleichen Perforationen wie das Öl gefördert. Dies kann problematisch sein, wenn Gas in die Pumpe eindringt, da es zu einer sogenannten Gasblockierung kommen kann, bei der sich im Pumpenrohr zu wenig Druck aufbaut, um die Ventile zu öffnen (durch Kompression des Gases) und wenig oder nichts gepumpt wird. Um dies zu verhindern, kann der Einlass für die Pumpe unterhalb der Perforationen platziert werden. Wenn die gasbeladene Flüssigkeit durch die Perforationen in das Bohrloch eintritt, sprudelt das Gas durch den Ringraum (den Raum zwischen der Verrohrung und dem Rohr), während sich die Flüssigkeit nach unten zum stehenden Ventileinlass bewegt. An der Oberfläche angelangt, wird das Gas durch eine mit dem Ringraum verbundene Rohrleitung gesammelt.

Brunnenpumpenheber

Pumpjacks können auch verwendet werden, um etwas anzutreiben, was heute als altmodische handgepumpte Wasserbrunnen bezeichnet wird. Der Umfang der Technologie ist häufig kleiner als bei einer Ölquelle und kann typischerweise auf einen vorhandenen handgepumpten Bohrlochkopf passen. Die Technologie ist einfach und verwendet typischerweise einen Parallelstangen-Doppelnockenhub, der von einem leistungsarmen Elektromotor angetrieben wird, obwohl die Anzahl der Pumpenheber mit Hublängen von 54 Zoll (1,4 m) und länger, die als Wasserpumpen verwendet werden, zunimmt. Eine kurze Videoaufzeichnung einer solchen Pumpe im Einsatz ist auf YouTube zu sehen.

Obwohl die Fördermenge bei einem Brunnenpumpenheber geringer ist als bei einer Strahlpumpe und das angehobene Wasser nicht unter Druck steht, hat die Strahlpumpeneinheit die Möglichkeit, im Notfall von Hand zu pumpen, indem die Pumpenhebernocke von Hand in die niedrigste Position gedreht wird , und Anbringen eines manuellen Griffs an der Oberseite der Bohrlochkopfstange. Bei größeren, von Motoren angetriebenen Pumphebern kann der Motor mit Kraftstoff betrieben werden, der in einem Reservoir gespeichert ist, oder mit Erdgas, das aus dem nächstgelegenen Gasnetz geliefert wird . In einigen Fällen verbraucht dieser Pumpentyp weniger Strom als eine Strahlpumpe und ist daher günstiger im Betrieb.

Siehe auch

Verweise

Externe Links