Πώς λειτουργούν οι αντλίες πετρελαίου;

Για καλύτερα ή χειρότερα, η οικονομία του ανεπτυγμένου κόσμου βασίζεται στο πετρέλαιο. Η εύρεση, παραγωγή και εξευγενισμός αργού πετρελαίου σε χρησιμοποιήσιμα προϊόντα είναι μεγάλη υπόθεση. Για τους περισσότερους ανθρώπους, το πιο ορατό χαρακτηριστικό της αναζήτησης πετρελαίου είναι οι αντλίες πετρελαίου ή οι αντλίες - οι μεταλλικές κατασκευές με ραβδώσεις που διασχίζουν την επιφάνεια σε περιοχές όπου παράγεται πετρέλαιο. Λόγω του χαρακτηριστικού σχήματος και κίνησής τους, οι αντλίες, που ονομάζονται επίσης αντλίες δέσμης, συχνά δίδονται φανταστικά ονόματα όπως "μοναχικά πουλιά" και "γαϊδούρια που κουνάουν". Όποιο όνομα και αν τα ονομάζετε, τέτοιες αντλίες είναι κρίσιμες για το αργό πετρέλαιο παραγωγή.

Υπάρχει μια ρομαντική ιδέα ότι το λάδι παράγεται κολλώντας μια βρύση σε ένα υπόγειο ποτάμι ή λίμνη, αλλά αυτό είναι πολύ πιο απλοϊκό από την πραγματικότητα της παραγωγής πετρελαίου. Στον πραγματικό κόσμο, το πετρέλαιο γεμίζει μικροσκοπικούς διασυνδεδεμένους χώρους στον θαμμένο βράχο, χώρους που ονομάζονται "πόροι". Προς την παράγει λάδι, μια εταιρεία εξερεύνησης πρέπει να βρει μια δεξαμενή, έναν όγκο βράχου με επαρκείς πόρους που περιέχει λάδι. Πολλές πιθανές δεξαμενές περιέχουν περιορισμένες ποσότητες λαδιού ή μόνο νερό. Αυτός ο όγκος των πετρωμάτων πρέπει επίσης να περιβάλλεται από βράχους που δεν διαθέτουν τόσο διασυνδεδεμένους πόρους, που «παγιδεύουν» το λάδι στη δεξαμενή του.

Μια άλλη ρομαντική έννοια της βιομηχανίας πετρελαίου είναι το "gusher", ένα είδος ηφαιστείου πετρελαίου που ψεκάζει μαύρο χρυσό μακριά και μακριά από τον φορτωτήρα. Αυτή είναι μια κακή ιδέα για διάφορους λόγους: από οικονομική άποψη, το λάδι που ψεκάζεται σε όλο το τοπίο δεν μπορεί να συλλεχθεί και να πωληθεί. Πολύ πιο σημαντικό, ωστόσο, ένας εκτοξευτήρας ή "εκρήξεις" αντιπροσωπεύει εύφλεκτες ουσίες που ρέουν υπό ακραία πίεση, μια εξαιρετικά επικίνδυνη κατάσταση.

Οι περισσότερες δεξαμενές δεν υπόκεινται σε επαρκή πίεση για το πετρέλαιο, το νερό και το φυσικό αέριο που περιέχουν για να φτάσουν στην επιφάνεια χωρίς κάποια βοήθεια. Δεδομένου ότι οι δεξαμενές είναι χιλιάδες μέτρα (χιλιάδες ή δεκάδες χιλιάδες πόδια) υπόγεια, οι απλές αντλίες αναρρόφησης δεν αρκούν για να φέρουν τα υγρά στην επιφάνεια. Αντ 'αυτού, οι παραγωγοί αργού πετρελαίου χρησιμοποιούν ένα σύστημα τεχνητής ανύψωσης.

Τα ορατά μέρη μιας αντλίας πετρελαίου μπορεί να κυμαίνονται σε μέγεθος από αρκετά μικρό ώστε να χωράει στο κρεβάτι ενός φορτηγού μεταφοράς μέχρι να κατασκευάσει το μέγεθος ενός σπιτιού. Κατά γενικό κανόνα, όσο μεγαλύτερη είναι η αντλία, τόσο βαθύτερα είναι η δεξαμενή. Η τυπική αντλία περιλαμβάνει ένα σκελετό σχήματος Α που φέρει μια μακριά ράβδο ή δοκό. Το ένα άκρο της δέσμης συνδέεται με έναν κινητήρα. Ο περιστρεφόμενος κινητήρας λειτουργεί έναν σύνδεσμο που αναγκάζει τη δέσμη να λειτουργεί εμπρός και πίσω σαν τραμπάλα. Στο άλλο άκρο της δοκού, ο σωλήνας που πηγαίνει στο κάτω μέρος του φρεατίου συνδέεται με ένα μεγάλο, στρογγυλεμένο μεταλλικό τρίγωνο. Το σχήμα του τριγώνου με το κεφάλι του αλόγου βυθίζεται πάνω και κάτω καθώς λειτουργεί η αντλία, οδηγώντας τη δράση άντλησης του συγκροτήματος στο κάτω μέρος του φρεατίου.

Τα μέρη "άντλησης" ενός αντλιοστάτη δεν είναι ορατά. Μια σειρά από κοίλους σωλήνες, που ονομάζονται βεντούζες, τρέχει από το κεφάλι αλόγου στην αντλία προς τη δεξαμενή στο κάτω μέρος του πηγαδιού. Τα κρυφά μέρη του συστήματος απορροφητικών ράβδων είναι δύο απλοί θάλαμοι που σφραγίζουν με βαλβίδες σφαιρών. Η βαλβίδα σε ένα έμβολο, προσαρτημένη στο άκρο του κορμού της ράβδου απορρόφησης, ανοίγει καθώς το σύστημα ράβδου κινείται προς τα κάτω. Αυτό επιτρέπει στο λάδι να γεμίσει το έμβολο και να ωθήσει τα υγρά στον σωλήνα πάνω από το προς τα πάνω. Μόλις το έμβολο φτάσει στο κάτω μέρος της διαδρομής πάνω-κάτω, η σφαιρική βαλβίδα κλείνει, κρατώντας τα υγρά στη θέση τους. Εν τω μεταξύ, η μπάλα στη σταθερή όρθια βαλβίδα στο κάτω μέρος του φρεατίου κινείται εκτός δρόμου για να ανοίξει ενώ το έμβολο ανεβαίνει. Αυτό επιτρέπει στο λάδι να συλλέγεται πάνω από τη μόνιμη βαλβίδα. Όταν το έμβολο κατεβαίνει ξανά, αυτή η δεύτερη βαλβίδα σφαιρών κλείνει, παγιδεύοντας μια δεξαμενή λαδιού όπου μπορεί να εισέλθει στο έμβολο και τελικά να φτάσει στην κορυφή της χορδής της ράβδου απορρόφησης στην επιφάνεια.