La récupération du pétrole par pompe à tige est réalisée grâce à un système de pompage à tige basé sur trois équipements de pompage (unité de pompage, tige de pompage et pompe à huile). Autrement dit, sous l'action de l'unité de pompage, le piston de la pompe (également appelée pompe pour puits profond) est entraîné de haut en bas par la tige de pompage qui descend dans le puits, aspirant le fluide vers le sol.
Une pompe à pétrole est un type de machine et d'équipement d'extraction de pétrole, communément appelée « machine à courber ». L'unité de pompage est l'équipement de levage le plus important du système de pompage à tige. Selon la présence ou non d'une poutre mobile, on distingue les unités de pompage à poutre mobile et les unités de pompage à poutre fixe.
Ⅰ. Principe de fonctionnement :
Le fonctionnement d'une unité de pompage à poutre est le suivant : le groupe motopropulseur (généralement un moteur électrique, un moteur diesel ou un moteur à gaz naturel) transmet le mouvement de rotation à grande vitesse au réducteur par l'intermédiaire d'une courroie de transmission. Après la décélération triaxiale en deux étapes, le mécanisme à bielle-manivelle transforme le mouvement de rotation en mouvement de haut en bas de la poutre. Le câble de suspension suspendu à la tête de l'âne entraîne le piston de la pompe à huile en va-et-vient via la tige de pompage pour aspirer le fluide du puits vers le sol.
Ⅱ.La composition de l'unité de pompage du faisceau :
L'unité de pompage d'huile est principalement composée de quatre parties :
1. Pièce de poutre de déplacement : tête d'âne, poutre de déplacement, poutre, poutre de queue, bielle, plateau d'équilibrage (unité de pompage d'équilibrage composite)
2. Partie support : siège de palier central, échelle de travail, anneau de protection, console, support.
3. Pièces du réducteur : bateau inférieur, siège du cylindre réducteur, réducteur, manivelle, contrepoids, frein et autres pièces.
4. Partie de distribution de puissance : siège moteur, moteur, boîte de distribution, etc.
Ⅲ.Les caractéristiques techniques de l'unité de pompage à faisceau :
L'unité de pompage d'huile de type poutre présente les caractéristiques de performances fiables, de structure simple, d'utilisation et d'entretien faciles. Les principales caractéristiques comprennent :
1. La structure de l'ensemble de la machine est raisonnable, le travail est stable, le bruit est faible et le fonctionnement et l'entretien sont pratiques.
2. La poutre adopte une structure de type boîte ou poutre en I, qui présente une résistance élevée, une bonne rigidité et une grande capacité de charge.
3. Le réducteur adopte des engrenages à dents à chevrons en développante ou à double arc, qui ont une précision d'usinage élevée, une forte capacité de charge et une longue durée de vie.
4. Le palier central est équipé de roulements à rouleaux de largeur moyenne, offrant une excellente étanchéité et une forte capacité de charge. Le palier central et le palier de maneton sont équipés de roulements auto-aligneurs afin de réduire les erreurs d'installation et les vibrations pendant le fonctionnement de l'unité de pompage.
5. La tête de l'âne peut être retournée, suspendue ou tournée sur le côté sous l'une des trois formes suivantes.
6. Le support adopte une structure de tour, qui a une bonne stabilité et est facile à installer sur site.
7. Le contrepoids de la manivelle est entraîné par une crémaillère et un pignon, ce qui est léger et précis à régler.
8. Les freins adoptent une structure de maintien externe et sont équipés d'un dispositif de sécurité, qui est flexible en fonctionnement et freine rapidement, en toute sécurité et de manière fiable.
9. La base est reliée par des boulons d'ancrage ou des barres de pression de deux manières.
Selon différentes structures, les unités de pompage d'huile de type poutre sont généralement divisées en deux types : conventionnelles et montées à l'avant. Afin d'économiser de l'énergie et d'augmenter la course, diverses variantes de pompes à huile de type poutre sont apparues.
Ⅳ. Classification des unités de pompage d'huile à poutre :
1. Unité de pompage à faisceau conventionnelle (montée à l'arrière)
Le mécanisme de tête d'âne et de bielle à manivelle est situé à l'avant et à l'arrière du support, et l'angle d'équilibre est nul.
Il s'agit de la pompe à huile la plus couramment utilisée actuellement. Le support se trouve entre la culasse et la bielle de vilebrequin. Les temps de course supérieure et inférieure sont égaux, et l'équilibrage mécanique est optimisé. (Le mécanisme de la bielle est situé derrière le support.)
2. Unité de pompage d'huile de type poutre montée à l'avant
Le mécanisme de tête d'âne et de bielle à manivelle sont tous deux situés dans l'unité de pompage d'huile de type poutre devant le support.
Le mécanisme de bielle est situé devant le support et l'équilibrage pneumatique est utilisé.
Le gaz de la course supérieure se dilate pour aider l'unité de pompage à fonctionner. Le gaz de la course inférieure est comprimé pour stocker de l'énergie.
La course supérieure de l'unité de pompage de type poutre montée à l'avant est plus lente que la course inférieure.
3. Unité de pompage de faisceau en aval à faible impulsion
L'unité de pompage à poutre aval à faible impact est principalement utilisée pour l'exploitation de puits de pétrole à faible rendement existants, en Chine et à l'étranger. Elle permet ainsi d'exploiter pleinement un grand nombre de puits à faible rendement tout en consommant peu d'énergie. Basée sur une machine conventionnelle, cette machine utilise un réducteur spécial à trois étages à grand rapport de transmission pour réduire la course de l'unité de pompage. Outre les avantages d'une unité de pompage à poutre conventionnelle, elle présente également les avantages suivants :
(1) L'impulsion est faible, atteignant 1 à 2 fois/min.
(2) La puissance du moteur de support est faible et la puissance du moteur est réduite de 2 à 3 niveaux par rapport aux machines conventionnelles du même modèle pour obtenir des effets d'économie d'énergie.
(3) La fondation est la même que celle des unités de pompage conventionnelles ordinaires du même modèle, ce qui est pratique à utiliser et à entretenir pour les utilisateurs.
Caractéristiques techniques : L'unité de pompage à faible impulsion est une unité de pompage économe en énergie, conçue pour les couches de pétrole à faible perméabilité. L'impulsion est réduite, ce qui la rend plus adaptée aux puits à faible rendement et aux environnements géographiques complexes, réduisant les coûts de gestion et améliorant l'efficacité opérationnelle de l'unité de pompage.
4. Unité de pompage à poutre de forme spéciale (unité de pompage à double tête d'âne)
Unité de pompage à poutre de forme spéciale, également connue sous le nom d'unité de pompage à double tête d'âne, ses caractéristiques structurelles : une tête d'âne arrière est utilisée à la place de l'arbre de queue d'une unité de pompage à poutre ordinaire, et une tresse de câble d'entraînement est utilisée pour connecter la poutre, formant le mécanisme à quatre bras de l'unité de pompage.
Le mécanisme de bielle à tête d'âne et à manivelle de la tige de suspension est situé à l'avant et à l'arrière du support. Lors du fonctionnement en une seule course, la longueur du bras arrière et celle de la bielle ne sont pas constantes. Unité de pompage d'huile à poutre.
En modifiant la loi de variation du facteur de couple de l'unité de pompage, l'effet d'équilibrage est renforcé et l'objectif d'économie d'énergie est atteint. Basé sur une machine conventionnelle, son mécanisme à quatre barres (mécanisme poutre-bielle-manivelle) a subi des modifications technologiques majeures. Il adopte un bras arrière courbé spécial et une structure de liaison flexible entre les deux poutres pour obtenir un mécanisme à quatre barres spécial dont la longueur du culbuteur (bras arrière de la poutre) et la longueur de la bielle varient en fonction de l'angle de la manivelle. Ce mécanisme à quatre barres à paramètres variables constitue un nouveau type de structure de transmission de puissance pour l'unité de pompage, capable de s'adapter aux conditions réelles de la production pétrolière.
Lorsque la machine fonctionne, elle s'appuie sur des changements réguliers de la longueur effective du bras arrière de sa poutre pour atteindre un état de fonctionnement avec un couple d'équilibrage important lorsque la charge est importante et un petit couple d'équilibrage lorsque la charge est faible, renforçant ainsi l'effet d'équilibrage de l'unité de pompage et réalisant l'objectif d'économie d'énergie.
5. Machine de pompage d'huile de type poutre à barre à faible polarisation :
La principale caractéristique est l'utilisation de la barre inclinée vers le bas pour équilibrer et réduire le couple de pointe de l'unité de pompage, qui peut raisonnablement correspondre à la position et au poids de la barre inclinée vers le bas en fonction des conditions du puits, héritant de tous les avantages des unités de pompage de type poutre conventionnelles, avec un bon effet d'équilibre et des performances fiables.
6. Pompe à huile à poutre à réglage de diamètre et à déplacement de couple
La poutre est biaisée et équilibrée, et sa structure est innovante. Le réglage est simple et facile. Lorsque la tête de l'âne est immobile, le boîtier de contrepoids est proche du sol. Il est facile d'ajouter ou de retirer des blocs d'équilibrage de petite et moyenne taille dans le boîtier de contrepoids.
L'équilibre est bon et ajusté avec précision pour la position maximale de la charge. Le blocage de la poutre de déplacement et du support lors du réglage de la course a permis de remédier aux problèmes de sécurité et à la pénibilité des opérations de réglage de la course, qui nécessitaient auparavant des opérations auxiliaires telles que des grues. Les machines de petite et moyenne taille adoptent une structure montée à l'arrière, tandis que les châssis principaux adoptent une structure montée à l'avant.
7. Machine de pompage d'huile à poutre de type à tige pendulaire :
L'unité de pompage d'huile à tige pendulaire et à poutre est un nouveau type de produit économe en énergie, dont une série a été lancée. Ce type d'unité de pompage d'huile économe en énergie est une nouvelle structure utilisant une manivelle et une tige pendulaire pour entraîner le mécanisme à bascule assurant un mouvement linéaire alternatif. La tige pendulaire ajuste le couple en fonction des variations de charge des courses supérieure et inférieure du point de suspension, de sorte que le couple de travail du réducteur est toujours optimal et permet une économie d'énergie d'environ 50 % par rapport à l'unité de pompage à poutre en amont. Cette unité de pompage présente de vastes perspectives de développement. Elle présente les caractéristiques suivantes :
(1) L'ensemble de la machine fonctionne en douceur et produit peu de bruit.
(2) Le réducteur correspondant est petit et le couple est environ 50 % inférieur à celui de l'unité de pompage à faisceau.
(3) L'effet d'économie d'énergie est significatif et la consommation d'énergie peut être réduite d'environ 50 % par rapport à l'unité de pompage à faisceau.
(4) La capacité installée du moteur est faible et la puissance peut être réduite d'environ 50 %.
(5) Facile à installer, plus pratique à utiliser et à entretenir, notamment pour régler la course.
8. Unité de pompage de poutre de roue partielle :
L'unité de pompage d'huile est conçue sur la base d'un système de pompage à poutre déphasée. Une roue de biais est disposée à l'extrémité de la poutre, et un mécanisme à six bras est formé avec cette roue comme centre. En modifiant la loi de variation de la charge ponctuelle de suspension, la longueur du bras arrière équivalent et l'angle de biais de la manivelle, le couple du réducteur est modéré. Cette machine convient aux puits de pétrole généraux, mais aussi aux puits spéciaux. Comparée aux modèles conventionnels, elle se caractérise par une faible charge de suspension et une faible vitesse linéaire maximale.
9. Unité de pompage à poutre hydraulique :
L'unité de pompage hydraulique à poutre est une nouvelle génération d'équipements de pompage, développée et produite à partir d'unités de pompage à poutre conventionnelles. Elle conserve non seulement les avantages des unités conventionnelles, mais se distingue également par des paramètres de fonctionnement réglables, des économies d'énergie et un rendement élevé du système. Il s'agit d'une nouvelle unité de pompage économe en énergie.
Ⅴ. Comment vérifier l'unité de pompage après son démarrage ?
La méthode d’inspection est « "Écoutez, voyez et modélisez ».
Écoutez : Écoutez si le bruit de rotation de chaque pièce de l'unité de pompage est normal et s'il y a un bruit de toucher ou de suspension.
Vérifiez les pièces de connexion de l'unité de pompage. Vérifiez notamment si le maneton et le bloc d'équilibrage sont desserrés ou prolabés, si la boîte de vitesses fuit, si la contre-pression et la pression du manchon sont normales, si la tête de puits fuit, si la bride carrée est desserrée, si le câble de suspension est tordu et si le courant triphasé est équilibré.