Leunité de pompageest le mécanisme qui convertit le mouvement rotatif du moteur principal en mouvement vertical alternatif requis au niveau de la tige polie. La plupart des types d'unités de pompage utilisent une poutre mobile, héritée de l'époque des plates-formes de forage à câble. Les unités de pompage à tige de pompage de type poutre sont essentiellement une liaison mécanique à quatre barres, dont les principaux éléments sont :
1. Le bras de manivelle, qui tourne avec l'arbre à vitesse lente du réducteur.
2. Le pitman, qui relie le bras de manivelle au balancier.
3. La partie du balancier allant du palier égalisateur au palier central.
4. La distance fixe entre le roulement de selle et le vilebrequin.
Le fonctionnement de la liaison ci-dessus garantit que le mouvement rotatif introduit dans le système par le moteur principal est converti en un mouvement alternatif vertical, délivré au niveau de la tête de cheval. Les tiges de pompage, fixées à la tête de cheval, suivent ce mouvement et entraînent la pompe de fond de trou. Bien qu'il existe différentes configurations d'unités de pompage disponibles, toutes utilisent les mêmes composants de base détaillés ci-dessus.
La grande majorité desunités de pompageLes pompes à bras utilisées dans le monde entier appartiennent à la classe des pompes à bras. Les caractéristiques nominales et autres spécifications techniques des pompes à bras sont décrites par l'American Petroleum Institute dans ses publications. Des pompes non API sont également disponibles et sont principalement utilisées pour le pompage par tige de pompage à course longue ou pour des conditions spéciales.
Les principaux éléments structurels d'une pompe conventionnelle courante sont construits sur une base en acier rigide, qui assure l'alignement correct des composants et est généralement posée sur une fondation en béton. Le poteau Samson peut avoir trois ou quatre pieds et est l'élément le plus solide de l'unité, car il supporte les charges les plus importantes. Au-dessus de lui se trouve le palier central ou palier de selle, qui est le point de pivot du balancier. Le balancier est une poutre en acier lourde placée sur le palier de selle, avec une section métallique suffisamment grande pour résister aux charges de flexion causées par la charge du puits et la force motrice du puits.
Le côté puits du balancier se termine par la tête de cheval qui, par l'intermédiaire du support de câble (bride), déplace la tige polie. La tête de cheval présente une courbure pour garantir que la tige polie ne soit déplacée que dans une direction verticale, sinon les forces de flexion résultantes briseraient rapidement la tige polie. Dans les unités conventionnelles, l'autre extrémité du balancier porte le palier égalisateur. Celui-ci est connecté à un court tronçon d'une poutre plus légère placée en travers du balancier, qui transmet les charges de la tige polie du balancier de manière uniforme aux deux pitmen.
Les bielles sont des tiges en acier qui se connectent à leurs extrémités inférieures aux bras de manivelle avec les axes de poignet. Ces axes sont montés sur les paliers d'axe de poignet, qui permettent le mouvement rotatif requis entre les pièces. Il existe plusieurs paliers d'axe de poignet disponibles dans les deux bras de manivelle, et en connectant les bielles à différents paliers, la longueur de course de la tige polie peut être modifiée. Les manivelles sont situées des deux côtés du réducteur et sont entraînées par l'arbre à faible vitesse (vilebrequin) du réducteur. Les contrepoids de l'unité conventionnelle sont fixés aux bras de manivelle, ce qui permet un réglage le long de l'axe du bras de manivelle ; cet arrangement a été inventé par Trout en 1926.
Le bon fonctionnement del'unité de pompageLa lubrification des paliers exige que les pertes par frottement soient minimales. Dans les unités plus anciennes, l'utilisation de paliers lisses (à manchon), généralement en bronze, était courante. Ces paliers peuvent supporter des conditions très sévères avec peu de dommages mais nécessitent une lubrification régulière. Les unités de pompage d'aujourd'hui sont cependant presque exclusivement équipées de roulements à rouleaux antifriction. Ces paliers sont lubrifiés à la graisse et scellés, nécessitant moins d'entretien que les simples paliers en bronze.
Les parties restantes del'unité de pompageIl s'agit d'un réducteur de vitesse (ou réducteur à engrenages), qui réduit la vitesse élevée du moteur principal à la vitesse requise pour le pompage ; d'un ensemble de freinage qui peut arrêter l'unité à tout moment ; et d'une transmission à courroie trapézoïdale et de son couvercle. L'unité est généralement alimentée par un moteur électrique, mais des moteurs à combustion interne sont également utilisés.
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