ปั๊มบ่อน้ำมันทำงานอย่างไร?

ไม่ว่าจะดีหรือร้าย เศรษฐกิจของประเทศพัฒนาแล้วก็ต้องอาศัยน้ำมัน การค้นหา การผลิต และการกลั่นปิโตรเลียมดิบให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานได้ถือเป็นธุรกิจขนาดใหญ่ สำหรับคนส่วนใหญ่ คุณลักษณะที่มองเห็นได้ชัดเจนที่สุดของการค้นหาปิโตรเลียมคือเครื่องสูบน้ำในแหล่งน้ำมันหรือแม่แรงสูบน้ำ ซึ่งเป็นโครงสร้างโลหะแบบกระดกที่จุดบนพื้นผิวในบริเวณที่ผลิตปิโตรเลียม เนื่องจากรูปร่างและการเคลื่อนไหวที่มีลักษณะเฉพาะของมัน ปั๊มแจ็ค หรือที่เรียกว่าบีมปั๊ม จึงมักถูกตั้งชื่อตามจินตนาการ เช่น "นกเหงา" และ "ลาพยักหน้า" ไม่ว่าคุณจะเรียกชื่ออะไรก็ตาม ปั๊มดังกล่าวมีความสำคัญต่อน้ำมันดิบ การผลิต

มีแนวคิดที่โรแมนติกว่าน้ำมันถูกผลิตขึ้นโดยการติดก๊อกน้ำในแม่น้ำหรือทะเลสาบใต้ดิน แต่สิ่งนี้ง่ายกว่าความเป็นจริงของการผลิตน้ำมันมาก ในโลกแห่งความเป็นจริง น้ำมันจะเติมช่องว่างเล็กๆ ที่เชื่อมต่อถึงกันในหินที่ถูกฝังไว้ ซึ่งเรียกว่า "รูพรุน" ถึง ผลิตน้ำมัน บริษัทสำรวจต้องหาแหล่งกักเก็บหินที่มีรูพรุนเพียงพอ ที่มีน้ำมัน อ่างเก็บน้ำที่มีศักยภาพหลายแห่งมีน้ำมันในปริมาณจำกัดหรือกักเก็บน้ำไว้เท่านั้น ปริมาณหินนี้จะต้องล้อมรอบด้วยหินที่ไม่มีรูพรุนที่เชื่อมต่อกันซึ่ง "ดัก" น้ำมันในอ่างเก็บน้ำ

แนวความคิดที่โรแมนติกอีกประการหนึ่งของอุตสาหกรรมน้ำมันคือ "gusher" ซึ่งเป็นภูเขาไฟน้ำมันชนิดหนึ่งที่พ่นทองคำดำให้ไกลและกว้างจากปั้นจั่นขนาดใหญ่ นี่เป็นความคิดที่ไม่ดีด้วยเหตุผลหลายประการ: ในแง่เศรษฐกิจ น้ำมันที่พ่นไปทั่วภูมิประเทศนั้นไม่สามารถรวบรวมและขายได้ อย่างไรก็ตาม สิ่งที่สำคัญกว่ามากคือ gusher หรือ "blowout" หมายถึงสารไวไฟที่ไหลภายใต้ความกดดันที่รุนแรง ซึ่งเป็นสถานการณ์ที่อันตรายอย่างยิ่ง

อ่างเก็บน้ำส่วนใหญ่ไม่ได้รับแรงดันเพียงพอสำหรับน้ำมัน น้ำ และก๊าซธรรมชาติที่กักเก็บไว้จะไปถึงพื้นผิวโดยไม่ได้รับความช่วยเหลือ เนื่องจากอ่างเก็บน้ำอยู่ใต้ดินลึกหลายพันเมตร (หลายพันหรือหมื่นฟุต) ปั๊มดูดธรรมดาจึงไม่เพียงพอที่จะนำของเหลวขึ้นสู่ผิวน้ำ ผู้ผลิตน้ำมันดิบใช้ระบบลิฟต์เทียมแทน

ส่วนที่มองเห็นได้ของปั๊มบ่อน้ำมันอาจมีตั้งแต่ขนาดเล็กพอที่จะวางบนเตียงของรถกระบะไปจนถึงโครงสร้างขนาดบ้าน ตามกฎทั่วไปยิ่งแม่ปั๊มใหญ่เท่าไร อ่างเก็บน้ำก็ยิ่งลึกเท่านั้น ปั๊มทั่วไปประกอบด้วยโครงรูปตัว A ที่มีแถบยาวหรือคานขวาง ปลายด้านหนึ่งของลำแสงเชื่อมต่อกับมอเตอร์ มอเตอร์หมุนทำหน้าที่เชื่อมโยงที่ทำให้ลำแสงทำงานไปมาเหมือนกระดานหก ที่ปลายอีกด้านของลำแสง ท่อที่ไหลลงสู่ก้นบ่อเชื่อมต่อกับรูปสามเหลี่ยมโลหะมนขนาดใหญ่ รูปร่างคล้ายหัวม้าของสามเหลี่ยมจะกระดกขึ้นและลงขณะที่ปั๊มทำงาน กระตุ้นการสูบน้ำของชุดประกอบที่ด้านล่างของบ่อน้ำ

ชิ้นส่วน "สูบน้ำ" ของแม่แรงไม่อยู่ในสายตา สายท่อกลวงที่เรียกว่าแท่งดูด วิ่งจากหัวม้าบนแม่แรงไปยังอ่างเก็บน้ำที่ด้านล่างของบ่อน้ำ ส่วนที่ซ่อนอยู่ของระบบแกนดูดเป็นช่องธรรมดาสองช่องที่ผนึกด้วยบอลวาล์ว วาล์วบนลูกสูบซึ่งติดอยู่ที่ปลายสายของก้านสูบจะเปิดขึ้นเมื่อระบบแกนเคลื่อนลงด้านล่าง วิธีนี้ช่วยให้น้ำมันเติมลูกสูบและบังคับของเหลวในท่อที่อยู่เหนือลูกสูบขึ้น เมื่อลูกสูบไปถึงด้านล่างของจังหวะขึ้นและลง บอลวาล์วจะปิดลงโดยถือของเหลวให้เข้าที่ ในขณะเดียวกัน ลูกบอลบนวาล์วตั้งตรงที่ด้านล่างของหลุมจะเคลื่อนออกนอกทางเพื่อเปิดในขณะที่ลูกสูบยกขึ้น ช่วยให้น้ำมันสะสมเหนือวาล์วตั้งพื้นได้ เมื่อลูกสูบลดระดับลงอีกครั้ง บอลวาล์วที่สองนี้จะปิดลง ดักจับแอ่งน้ำมันที่สามารถเข้าไปในลูกสูบและในที่สุดก็เดินขึ้นไปที่สายคันชักดูดขึ้นสู่ผิวน้ำ