抽油泵

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抽油泵的示意图

抽油泵(pumpjack),是在陆上油井上方抽取原油的往复式活塞,其特点是泵会上下往复移动,而抽油泵的游梁(walking beam)也会随之往复转动,类似磕头的动作,因此也称为磕头机

抽油泵常装设在陆上油田中产油量较少的油井,若油井底的气体压力不足以将原油提升到地面,可以利用抽油泵,以机械方式提升原油。

抽油泵每次可提取的液体约在5至40升不等,依泵的容量而定。多半提取的是原油和水混合的乳浊液。泵的容量也和油井的深度和要提升原油的重量有关,若开探的越深,也需要更多的功率使原油提升到地面。

抽油泵将旋转的运动转换为泵的垂直往复运动,其类似点头的运动为一大特点。此机构在工程上也称为游梁英语walking beam,常用在十八世纪及十九世纪的静止式蒸气机或是船用蒸气机中。

德州伍德郡的抽油泵动画


地面上的机构[编辑]

Lufkin公司的912D抽油泵,有四种不同长度的抽油行程

早期的抽油泵是许多组泵由同一个旋转的机构带动[1],在旋转机构转到不同位置时,会使特定的抽油泵上升或是下降。旋转的机构一般会带十多个甚至更多的抽油泵,旋转的机构是由内燃机或是马达带动。好处是可以由一个机构带动多个抽油泵,不需每个抽油泵有独立的内燃机或是马达,而机构本身在不同时间使抽油泵上升或是下降,分散系统不平衡的问题。不过当各个抽油泵的负载改变时,此作法很难维持系统的平衡。

现代的抽油泵一般是用马达驱动,但是若在一些无法取得电力的地区,会用内燃机驱动。电力一般是用单相电,若是抽水泵或是抽油泵的功率超过15马力(单相马达的功率无法超过15马力 )也会用内燃机驱动。因为油井往往也会产生天然气,无法连接到电网的抽油泵一般会用以天然气为能源的内燃机,不过内燃机也可以使用像是丙烷或是柴油之类的燃料。若是一些地区的气候恶劣,马达及内燃机会放置在棚屋内,避免受到气候的影响。若内燃机以天然气为能源,一般会从最近距离有天然气的油井中提供。

马达或是内燃机会带动一组双重减速的齿轮组,齿轮组会带动一对曲柄英语crank (mechanism),上面还会有配重英语counterweight协助将油及其他杆件提升到地面。曲柄一端连结著工字梁的一端,周期性的上升及下降,工字梁中心由枢轴固定在A型架英语A-Frame上,可以自由转动。工字梁的另一边是一个有曲线的金属盒,称为驴头(donkey head)。驴头会连接著称为悬挂器(bridle)的钢缆或是玻璃钢缆,悬挂器的另一端连接抽油光杆(polished rod),也就是通过填料盒英语stuffing box活塞,活塞往上时就会带着含油的混合物往上。

因为曲柄本身的重量,也会有配重的效果。因此若抽油泵的负载不大,单靠曲柄也可以和抽油泵的负载平衡。

抽油光杆需和填料盒相当的密合,以免在上升或下降时液体从旁边的空隙流出。一般驴头的外形会经过设计,让驴头运动时,悬挂器可以以垂直或是近乎垂直的方式移动。抽油光杆会连接到下方的抽油杆,一般会是在油井的最下方。

地下的部分[编辑]

地下的主要部分是抽油孔,在抽油孔外有一层大的金属套管,一直延伸到抽油孔的最下方,抽油孔外有水泥固定。抽油孔中有泵,泵有二个单向阀英语check valve(阀门),有一个静止不动的阀在抽油孔底部,另一个活动阀连接到抽油杆英语Sucker rod,在曲柄旋转时,活动阀也会上下往复运动。当两个阀之间有空间时,原油就会由套管流到两个阀之间的空间中。抽油杆、泵和输油的管路都在金属套管中。

当抽油杆往上移动时,(因为泵的压力差)活动阀关闭,静止阀打开,泵筒中会充满原油,而活动阀会带着之前的原油往上移动。当抽油杆往下移动时,(因为泵中的压力增加)活动阀打开,静止阀关闭,活动阀会伸到泵筒中原油内。当活塞到最低部时会再上升,重复此一行程。

抽油泵在抽油时也会产生天然气,若天然气进入泵中,会使泵出现气锁(gas locking),因为气体可压缩,因此受压力时体积变小。使得泵筒内没有足够的压力可以将阀打开。为避免此一情形,泵的入口要比穿透射孔要,当含有气体和原油混合物进入时,天然气在套管和管路之间的环状空隙形成泡沫,液体才会进入泵中。在地表可以从环状区域收集天然气。

参考资料[编辑]

相关条目[编辑]