كيف تعمل مضخات حقول النفط؟

في السراء والضراء ، يعتمد اقتصاد العالم المتقدم على النفط. يعتبر العثور على البترول الخام وإنتاجه وتكريره إلى منتجات قابلة للاستخدام عملًا تجاريًا كبيرًا. بالنسبة لمعظم الناس ، فإن الميزة الأكثر وضوحًا للبحث عن البترول هي مضخات حقول النفط ، أو المضخات - وهي الهياكل المعدنية المتمايلة التي تنتشر على السطح في المناطق التي يتم فيها إنتاج البترول. نظرًا لشكلها المميز وحركتها ، غالبًا ما يتم إعطاء أسماء المضخات ، والتي تسمى أيضًا مضخات الشعاع ، أسماء خيالية مثل "الطيور الوحيدة" و "الحمير برأسها". أيا كان الاسم الذي تسمونه ، فإن هذه المضخات مهمة للنفط الخام إنتاج.

هناك فكرة رومانسية مفادها أن النفط يتم إنتاجه عن طريق غلق صنبور في نهر أو بحيرة تحت الأرض ، لكن هذا أبسط بكثير من واقع إنتاج النفط. في العالم الحقيقي ، يملأ النفط المساحات الصغيرة المترابطة في الصخور المدفونة ، وهي مساحات تسمى "المسام". ل إنتاج النفط ، يجب على شركة التنقيب أن تجد خزانًا ، وحجمًا من الصخور به مسام كافية تحتوي على زيت. تحتوي العديد من الخزانات المحتملة على كميات محدودة من النفط أو تحتوي على الماء فقط. يجب أن يكون حجم هذا الصخر محاطًا أيضًا بالصخور التي تفتقر إلى مثل هذه المسام المترابطة ، والتي "تحبس" النفط في خزانه.

مفهوم رومانسي آخر عن صناعة النفط هو "المندفع" ، وهو نوع من بركان النفط الذي يرش الذهب الأسود بعيدًا وبعيدًا عن برج الحفر. هذه فكرة سيئة لعدة أسباب: من الناحية الاقتصادية ، لا يمكن جمع وبيع الزيت الذي يتم رشه عبر المناظر الطبيعية. لكن الأهم من ذلك ، أن التدفق ، أو "الانفجار" ، يمثل المواد القابلة للاشتعال التي تتدفق تحت ضغط شديد ، وهي حالة شديدة الخطورة.

لا تقع معظم الخزانات تحت ضغط كافٍ لتصل النفط والماء والغاز الطبيعي التي تحتويها إلى السطح دون بعض المساعدة. نظرًا لأن الخزانات تبلغ آلاف الأمتار (آلاف أو عشرات الآلاف من الأقدام) تحت الأرض ، فإن مضخات الشفط البسيطة لا تكفي لإخراج السوائل إلى السطح. بدلاً من ذلك ، يستخدم منتجو النفط الخام نظام الرفع الاصطناعي.

يمكن أن تتراوح الأجزاء المرئية من مضخة حقل النفط في الحجم من صغيرة بما يكفي لتناسب سرير شاحنة بيك آب إلى هياكل بحجم المنزل. كقاعدة عامة ، كلما زاد حجم المضخة ، زاد عمق الخزان. تتألف المضخة النموذجية من إطار على شكل حرف A يعلوه قضيب أو عارضة طويلة. أحد طرفي الحزمة متصل بمحرك. يشغل محرك الدوران رابطًا يجعل الشعاع يعمل ذهابًا وإيابًا مثل الأرجوحة. في الطرف الآخر من العارضة ، يتم توصيل الأنبوب الذي يمتد إلى قاع البئر بمثلث معدني كبير مستدير. يتأرجح شكل رأس الحصان الذي يشبه رأس الحصان لأعلى ولأسفل أثناء تشغيل المضخة ، مما يؤدي إلى حركة الضخ للتجميع في قاع البئر.

أجزاء "الضخ" في المضخة بعيدة عن الأنظار. سلسلة من الأنابيب المجوفة ، تسمى قضبان الامتصاص ، تمتد من رأس الحصان على المضخة إلى الخزان في قاع البئر. الأجزاء المخفية من نظام قضيب الامتصاص عبارة عن غرفتين بسيطتين يتم غلقهما بصمامات كروية. يفتح الصمام الموجود على المكبس ، المتصل بنهاية سلسلة قضيب الامتصاص ، بينما يتحرك نظام القضيب إلى أسفل. يسمح ذلك للزيت بملء المكبس وإجبار السوائل الموجودة في الأنبوب فوقه إلى الأعلى. بمجرد أن يصل المكبس إلى قاع الشوط لأعلى ولأسفل ، يُغلق الصمام الكروي ، ويثبت السوائل في مكانها. وفي الوقت نفسه ، تتحرك الكرة الموجودة على الصمام الثابت في أسفل البئر بعيدًا عن الطريق لتفتح أثناء ارتفاع المكبس. هذا يسمح للزيت بالتجمع فوق الصمام الدائم. عندما ينزل المكبس مرة أخرى ، يتم إغلاق هذا الصمام الكروي الثاني ، محاصرًا حوضًا من الزيت حيث يمكن أن يدخل إلى المكبس ويشق طريقه في النهاية إلى السطح.