وحدة الضخ هي معدة أرضية تعمل بنظام ضخ قضيبي. وفقًا للهيكل الأساسي لوحدة ضخ الزيت، يمكن تقسيمها إلى فئتين: مضخات ذات شعاع حر ومضخات ذات شعاع غير حر. وحدة ضخ الزيت ذات الشعاع الحر (المعروفة باسم آلة كاو تو) هي الأكثر استخدامًا محليًا ودوليًا. لذا، دعونا نلقي نظرة فاحصة اليوم على أنواع مضخات الشعاع المستخدمة في مضخات القضبان.
وفقًا لأشكالها الهيكلية المختلفة، تُصنف وحدات ضخ الزيت الشعاعية إلى نوع تقليدي (عادي)، ونوع غير متزامن، ونوع أمامي. النوعان التقليدي والأمامي هما النوعان الرئيسيان لوحدات ضخ الزيت الشعاعية.
(1) وحدة ضخ الشعاع التقليدية:
وحدة ضخ الزيت من النوع الشعاعي التقليدي هي واحدة من أكثر وحدات ضخ الزيت استخدامًا في حقول النفط. خصائصها الهيكلية هي: يقع القوس في منتصف شعاع السفر، ويقع رأس الحمار وقضيب توصيل الكرنك في كلا طرفي شعاع السفر، ويقع مركز عمود الكرنك بشكل أساسي أسفل المحمل الخلفي لشعاع السفر مباشرة، ووقت تشغيل الشوط العلوي والسفلي متساويان.
تتكون مضخة الزيت الشعاعية بشكل رئيسي من أربعة أجزاء: قضيب توصيل شعاعي وآلية كرنك، وآلية تباطؤ (مخفض السرعة)، ووحدة طاقة (محرك)، وأجهزة مساعدة. عند تشغيل مضخة الزيت الشعاعية، ينقل المحرك (أو أي وحدة طاقة أخرى) الحركة الدورانية عالية السرعة إلى عمود إدخال المخفض عبر سير ناقل الحركة. بعد التباطؤ، يدفع الكرنك الدوار منخفض السرعة الشعاع للتأرجح لأعلى ولأسفل عبر آلية الوصلات الأربع.
مثل هذا النوع من وحدات الضخ، فإننا نوصي به عادة لآبار النفط التقليدية التي يبلغ عمقها ≤2000 متر، كما أنه يتمتع بتحمل جيد للتكوينات ذات محتوى الرمل المتوسط.
(2) وحدة ضخ الشعاع خارج الطور:
وحدة ضخ الزيت ذات الحزمة المتحركة غير المتزامنة هي نوع من وحدات ضخ الزيت ذات الأداء الجيد، طُوّرت في سبعينيات القرن الماضي. من حيث المظهر، لا تختلف كثيرًا عن وحدات الضخ التقليدية ذات الحزمة المتحركة، لذا يُطلق على النوعين التقليدي وغير المتزامن اسم وحدات الضخ المثبتة في الخلف. تتمثل الخصائص الهيكلية لوحدة ضخ الحزمة المتحركة غير المتزامنة في: وجود مسافة أفقية محددة بين مركز عمود المرفق ومحمل ذيل الحزمة المتحركة؛ وجود زاوية إزاحة بين خط مركز ذراع توازن المرفق وخط مركز المرفق (زاوية طور توازن المرفق). زاوية كرنك الشوط العلوي أكبر بكثير من زاوية الشوط السفلي، مما يقلل من سرعة التشغيل والتسارع والحمل الديناميكي للشوط العلوي، ويحقق الغرض من تقليل حمل وحدة الضخ، وإطالة عمر قضيب الضخ، وتوفير الطاقة.
بفضل خصائصها الديناميكية الجيدة وقدرتها على التكيف مع الأحمال، تُستخدم وحدات ضخ الحزم غير المتزامنة على نطاق واسع في تعدين الآبار المتوسطة والعميقة وفي ظروف الآبار المعقدة. تشمل أنواع مضخات القضبان المُعدّلة: مضخات القضبان التقليدية، ومضخات القضبان المقاومة للرمال، ومضخات قضبان التثبيت الهوائية، ومضخات القضبان طويلة الشوط. يجب تصميم الاختيار الدقيق وفقًا لظروف قاع البئر ومتطلبات الإنتاج. من خلال الاختيار العلمي والإدارة المُحكمة، يمكن الاستفادة الكاملة من التأثير التآزري لوحدات ضخ الحزم غير المتزامنة ومضخات القضبان لتحسين كفاءة استخلاص النفط وخفض تكاليف التشغيل.
(3) وحدة ضخ الزيت من النوع الشعاعي المثبتة في الأمام:
الخصائص الهيكلية لوحدة ضخّ عارضة الحركة الأمامية هي: يقع الحامل في أحد طرفي عارضة الحركة، ويقع رأس الحمار وذراع توصيل الكرنك في الطرف الآخر. عند نفس نصف قطر الكرنك، يكون طول شوط النوع الأمامي أكبر بكثير من النوع التقليدي، كما أن مواصفات وأبعاد وحدة الضخ أصغر من تلك الموجودة في النوع التقليدي. مدة تشغيل الشوط العلوي لهذه الوحدة أطول من مدة تشغيل الشوط السفلي، مما يُقلل من مدة تشغيل الشوط العلوي.
سرعة التشغيل، والتسارع، والحمل الديناميكي للعملية. النوع المُركّب أماميًا هو في الغالب وحدات ضخ زيت طويلة الشوط ومتينة، تستخدم موازنة هوائية بالإضافة إلى موازنة ميكانيكية.
من أجل زيادة الشوط وتوفير الطاقة وتحسين الخصائص الهيكلية وحالة القوة لوحدة الضخ، ظهرت أيضًا العديد من وحدات ضخ الشعاع المشوه في الداخل والخارج، مثل نوع رأس الحمار المزدوج، ونوع رأس الحمار الدوار، ونوع رأس الحمار ذو العجلة الكبيرة، ونوع العجلة الكبيرة ووحدة ضخ الشعاع المستقيم المائل.
من أجل توسيع نطاق تطبيق ضخ مضخة القضيب وتحسين مؤشراتها الفنية والاقتصادية، تم تطوير العديد من أنواع وحدات الضخ غير الشعاعية (خاصة وحدات الضخ ذات الشوط الطويل للغاية) في الداخل والخارج، مثل نوع السلسلة، ونوع زيادة النطاق ووحدة الضخ ذات النطاق العريض، والخصائص الرئيسية هي في الغالب أوقات الشوط الطويل والبطيء، من أجل تلبية الاحتياجات الخاصة للآبار العميقة والنفط الثقيل.