Une unité de pompage à faisceau est une machine permettant de traduire le mouvement rotatif d'un vilebrequin en un mouvement alternatif linéaire dans le but de transférer la puissance mécanique à une pompe de fond de trou.
En termes simples, le but du système de base est de transmettre l'énergie de la surface à la pompe de fond. La configuration qui en résulte est appelée système de pompage à tige de pompage.
Composants de l'unité de pompage de faisceau :
L'unité de pompage de faisceau comprend :
- La structure de la pompe à faisceau : définie comme l'ensemble des composants entre la barre porteuse et l'arbre de sortie du réducteur de vitesse.
- Barre porteuse : partie de l'unité de pompage qui supporte la charge de la tige de pompage à travers la pince de tige polie.
- Tête de cheval : composant d'une unité de pompage à poutre conçu pour transmettre la force et le mouvement de la poutre mobile au câble flexible. Sa forme est telle que le mouvement imprimé est dirigé verticalement au-dessus de la tête de puits, ce qui permet à la tige polie de se déplacer sans charges latérales excessives.
- Manivelles : élément moteur de la tringlerie à quatre bras d'un groupe de pompage à balancier qui se situe entre l'arbre de sortie du réducteur et la biellette de direction.
- Égaliseur : relie les biellettes Pitman à l'arrière du balancier.
- Pitmans : lien de liaison dans le mécanisme de l'unité de pompage entre les manivelles et l'égaliseur.
- Palier de poteau Samson : palier monté à un emplacement fixe au-dessus du poteau Samson de l'unité de pompage qui est fixé et fournit l'emplacement de point d'appui pour la poutre mobile.
- Réducteur de vitesse : mécanisme situé entre la transmission par courroie et les manivelles pour transmettre la puissance rotative tout en réduisant la vitesse et en augmentant le couple.
- Frein : élément d'un groupe de pompage conçu pour limiter le mouvement de tous les joints rotatifs. Il est souvent composé d'un disque ou d'un tambour monté sur l'arbre d'entrée du réducteur, associé à un mécanisme permettant de transmettre un couple de friction de retenue.
- Il existe plusieurs types d'unités de surface qui peuvent couvrir une large gamme d'applications. Les boîtes de vitesses sont constituées d'un réducteur à engrenages et d'un boîtier qui supportent la demande de couple et transmettent le mouvement rotatif du moteur principal au vilebrequin de l'unité de surface. Deux types de moteurs principaux sont utilisés, généralement en fonction de la disponibilité de l'énergie : moteur électrique et/ou moteurs à combustion interne. Au niveau de la tête de puits, le presse-étoupe a pour fonction principale d'éviter d'endommager la tige polie et d'empêcher les fuites d'huile. La tige polie transmet le mouvement alternatif de l'unité de surface à la colonne de tiges de pompage.
Classes de systèmes à levier :
Les précurseurs des unités de pompage modernes ont été introduits il y a environ 80 ans. Il s'agissait des systèmes à levier de classe I et de classe III :
- Système de levier de classe I : boîte de vitesses montée à l'arrière avec le point d'appui au milieu de la poutre (conventionnel).
- Système de levier de classe III : boîte de vitesses montée à l'avant avec le point d'appui à l'arrière du balancier (Mark II et Air Balanced).
Système de levier de classe I :Système de levier dans lequel le point d'appui est situé entre la charge et la force ou l'effort appliqué. Un exemple de ceci est une unité de pompage à poutre avec le palier à selle fixe situé le long de la poutre mobile entre l'égaliseur et le puits.
Ces unités peuvent être équipées d'un contrepoids à manivelle ou d'un contrepoids à poutre, généralement des poids en acier qui peuvent se déplacer d'avant en arrière sur la partie arrière de la poutre, ou elles peuvent être une combinaison de contrepoids à poutre et à manivelle.
Les unités de pompage conventionnelles sont un exemple de système de levier de classe I.
Système de levier de classe III :Système de levier dans lequel la force appliquée (effort) est située entre la charge et le point d'appui. Un exemple de ceci est une unité de pompage à poutre avec l'égaliseur situé entre le palier fixe du poteau Samson et le puits.
Cette unité avec contrepoids à manivelle a été introduite dans les années 1960. Ces unités ont des caractéristiques de mouvement différentes. Toutes les unités de pompage à balancier doivent utiliser un certain type de réducteur de vitesse entre le moteur principal et le bras de manivelle de l'unité. La plupart des unités utilisent un réducteur à double réduction pour obtenir ce ralentissement du régime.
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