يتم استخلاص النفط باستخدام مضخة القضيب من خلال نظام ضخ قضيبي يعتمد على ثلاث معدات ضخ (وحدة الضخ، قضيب الضخ، ومضخة الزيت). أي أنه تحت قيادة وحدة الضخ، يتم دفع مكبس مضخة الضخ (المعروفة أيضًا بمضخة البئر العميقة) صعودًا وهبوطًا بواسطة قضيب الضخ الهابط إلى داخل البئر، مما يؤدي إلى سحب سائل البئر إلى الأرض.
آلة ضخ النفط هي نوع من الآلات والمعدات المستخدمة في استخراج البترول، وتُعرف عادةً باسم "آلة الركوع". تُعد وحدة ضخ النفط أهم معدات الرفع في نظام ضخ القضبان. وحسب وجود شعاع متحرك، يُمكن تقسيمها إلى وحدة ضخ بشعاع متحرك ووحدة ضخ بشعاع غير متحرك.
1. مبدأ العمل:
آلية عمل وحدة ضخ الشعاع هي أن وحدة الطاقة (عادةً ما تكون محركًا كهربائيًا، أو محرك ديزل، أو محرك غاز طبيعي) تنقل الحركة الدورانية عالية السرعة إلى المخفض عبر سير ناقل الحركة. بعد التباطؤ ثنائي المراحل بثلاثة محاور، تُغيّر آلية ذراع التوصيل المرفقي الحركة الدورانية إلى الحركة العلوية والسفلية للشعاع. يدفع حبل التعليق المعلق على رأس الحمار مكبس مضخة الزيت ليتحرك لأعلى ولأسفل عبر قضيب الشفط لسحب سائل البئر إلى الأرض.
2.تركيبة وحدة ضخ الشعاع:
تتكون وحدة ضخ الزيت بشكل أساسي من أربعة أجزاء:
1. جزء شعاع السفر: رأس الحمار، شعاع السفر، الشعاع، شعاع الذيل، قضيب التوصيل، لوحة التوازن (وحدة ضخ التوازن المركبة)
2. جزء القوس: مقعد المحمل المركزي، سلم العمل، حلقة الحماية، وحدة التحكم، القوس.
3. أجزاء المخفض: القارب السفلي، مقعد أسطوانة المخفض، المخفض، العمود المرفقي، ثقل الموازنة، الفرامل وأجزاء أخرى.
4. جزء توزيع الطاقة: مقعد المحرك، المحرك، صندوق التوزيع، إلخ.
Ⅲ.الخصائص التقنية لوحدة ضخ الشعاع:
تتميز وحدة ضخ الزيت من نوع الشعاع بالأداء الموثوق به والبنية البسيطة وسهولة التشغيل والصيانة. تشمل الميزات الرئيسية ما يلي:
1. هيكل الماكينة بأكملها معقول، والعمل مستقر، والضوضاء منخفضة، والتشغيل والصيانة مريحة.
2. يعتمد الشعاع على هيكل صندوقي أو شعاع I، والذي يتميز بقوة عالية وصلابة جيدة وقدرة تحمل كبيرة.
3. يعتمد المخفض على تروس مسننة على شكل عظم السمكة أو قوس مزدوج، والتي تتميز بدقة تشغيل عالية وقدرة تحمل قوية وعمر خدمة طويل.
4. يعتمد محمل قاعدة المحمل المركزي على محامل أسطوانية متوسطة العرض، تتميز بعزل جيد وقدرة تحمل عالية. يستخدم المحمل المركزي ومحمل دبوس الكرنك محامل ذاتية المحاذاة لتقليل أخطاء التركيب والاهتزاز أثناء تشغيل وحدة الضخ.
5. يمكن قلب رأس الحمار رأسًا على عقب، أو تعليقه، أو قلبه جانبيًا في أحد الأشكال الثلاثة.
6. يعتمد القوس على هيكل برج، يتمتع بثبات جيد وسهل التركيب في الموقع.
7. يتم تشغيل ثقل موازنة العمود المرفقي بواسطة رف وترس، وهو خفيف ودقيق للتعديل.
8. تعتمد الفرامل على هيكل تثبيت خارجي ومجهزة بجهاز أمان، وهو مرن في التشغيل ويقوم بالفرملة بسرعة وأمان وموثوقية.
9. يتم توصيل القاعدة بواسطة مسامير التثبيت أو قضبان الضغط بإحدى طريقتين.
وفقًا للهياكل المختلفة، تنقسم وحدات ضخ الزيت من النوع الشعاعي عادةً إلى نوعين: تقليدي ومثبت في الأمام. ومن أجل توفير الطاقة وزيادة الشوط، ظهرت مجموعة متنوعة من المتغيرات لمضخات الزيت من النوع الشعاعي.
٤. تصنيف وحدات ضخ النفط ذات الشعاع:
1. وحدة ضخ الشعاع التقليدية (مثبتة في الخلف)
يقع رأس الحمار وآلية قضيب التوصيل المرفقي في الجزء الأمامي والخلفي من القوس، وزاوية التوازن تساوي صفرًا.
هذه هي آلة ضخ الزيت الأكثر شيوعًا حاليًا. يقع الحامل بين رأس الحمار وذراع توصيل الكرنك. زمنا الشوط العلوي والسفلي متساويان، ويعتمد على توازن ميكانيكي أفضل. (تقع آلية ذراع التوصيل خلف الحامل).
2. وحدة ضخ الزيت من النوع الشعاعي المثبتة في الأمام
يقع كل من رأس الحمار وآلية قضيب توصيل العمود المرفقي في وحدة ضخ الزيت من نوع الشعاع أمام القوس.
توجد آلية قضيب التوصيل أمام القوس، ويتم استخدام التوازن الهوائي.
يتمدد الغاز في الشوط العلوي لمساعدة وحدة الضخ على العمل. يتم ضغط الغاز في الشوط السفلي لتخزين الطاقة.
إن الشوط العلوي لوحدة الضخ من النوع الشعاعي المثبتة في المقدمة أبطأ من الشوط السفلي.
3. وحدة ضخ شعاع منخفض النبضات باتجاه مجرى النهر
تُستخدم وحدة ضخّ الشعاع منخفضة التأثير في مجرى النهر بشكل رئيسي في استخراج آبار النفط منخفضة الإنتاج الحالية محليًا ودوليًا، مما يتيح استغلال عدد كبير من الآبار منخفضة الإنتاج بالكامل مع مراعاة استهلاك الطاقة المنخفض. تعتمد هذه الآلة على آلة تقليدية، وتستخدم مُخفِّضًا خاصًا ثلاثي المراحل ذي نسبة نقل كبيرة لوحدة الضخ لتقليل زمن تشغيلها. بالإضافة إلى مزايا وحدة الضخ التقليدية ذات الشعاع، تتميز أيضًا بالمزايا التالية:
(1) النبضة منخفضة، تصل إلى 1-2 مرة / دقيقة.
(2) قوة المحرك الداعم منخفضة، ويتم تقليل قوة المحرك بمقدار 2-3 درجات مقارنة بالآلات التقليدية من نفس الطراز لتحقيق تأثيرات توفير الطاقة.
(3) الأساس هو نفس أساس وحدات الضخ التقليدية العادية من نفس الطراز، مما يجعله مناسبًا للمستخدمين للاستخدام والصيانة.
الميزات التقنية: وحدة الضخ منخفضة النبضات هي وحدة ضخ موفرة للطاقة، مصممة لطبقات النفط منخفضة النفاذية. تتميز هذه الوحدة بانخفاض نبضاتها، مما يجعلها أكثر ملاءمة للآبار منخفضة الإنتاجية، وللبيئات الجغرافية المعقدة، مما يقلل تكاليف الإدارة، ويحسن كفاءة تشغيل وحدة الضخ.
4. وحدة ضخ شعاعية ذات شكل خاص (وحدة ضخ برأس حمار مزدوج)
وحدة ضخ شعاع ذات شكل خاص، تُعرف أيضًا باسم وحدة ضخ رأس الحمار المزدوج، وخصائصها الهيكلية: يتم استخدام رأس حمار خلفي بدلاً من عمود الذيل لوحدة ضخ شعاع عادية، ويتم استخدام جديلة حبل القيادة لتوصيل الشعاع، مما يشكل آلية الوصلات الأربعة لوحدة الضخ.
يقع رأس الحمار وآلية ذراع التوصيل لقضيب الإضاءة المعلق في مقدمة ومؤخرة الحامل. أثناء عملية التشغيل ذات الشوط الواحد، لا يكون طول الذراع الخلفي وطول ذراع التوصيل ثابتين. وحدة ضخ الزيت من نوع الشعاع.
من خلال تغيير قانون تغيير معامل عزم الدوران لوحدة الضخ، يُعزز تأثير التوازن ويحقق هدف توفير الطاقة. يعتمد هذا النظام على آلة تقليدية كنموذج أساسي، وقد خضعت آليته رباعية القضبان (آلية ذراع التوصيل - ذراع التوصيل) لتغييرات تكنولوجية رئيسية. يعتمد ذراع التوصيل على ذراع خلفي منحني خاص للذراع، ويتم اعتماد هيكل اتصال مرن بين العارضة والعارضة للحصول على آلية رباعية القضبان خاصة بطول ذراع التوصيل (ذراع التوصيل الخلفي) وطول ذراع التوصيل الذي يتغير مع زاوية ذراع التوصيل، وهي "آلية رباعية القضبان متغيرة المعلمات"، والتي تُشكل نوعًا جديدًا من هياكل وحدات ضخ نقل الطاقة التي يمكنها التكيف مع ظروف العمل الفعلية لإنتاج النفط.
عندما تعمل الماكينة، فإنها تعتمد على تغييرات منتظمة في الطول الفعال للذراع الخلفي لشعاعها لتحقيق حالة عمل مع عزم توازن كبير عندما يكون الحمل كبيرًا وعزم توازن صغير عندما يكون الحمل صغيرًا، وبالتالي تعزيز تأثير التوازن لوحدة الضخ وتحقيق غرض توفير الطاقة.
5. آلة ضخ الزيت من نوع شعاع الحديد ذو التحيز المنخفض:
الميزة الرئيسية هي استخدام قضيب الحديد المنحاز لأسفل لتحقيق التوازن وتقليل عزم الدوران الأقصى لوحدة الضخ، والذي يمكنه مطابقة موضع ووزن قضيب الحديد المنحاز لأسفل بشكل معقول وفقًا لظروف البئر، وراثة جميع مزايا وحدات الضخ التقليدية من نوع الشعاع، مع تأثير توازن جيد وأداء موثوق به.
6. آلة ضخ الزيت من نوع الشعاع لضبط القطر وتحويل عزم الدوران
العارضة متحيزة ومتوازنة، وهيكلها جديد. التعديل بسيط وسهل. عندما يكون رأس الحمار مرفوعًا، يكون صندوق الثقل الموازن قريبًا من الأرض. من السهل إضافة أو إزالة كتل توازن صغيرة ومتوسطة في صندوق الثقل الموازن.
التوازن جيد، ويتم ضبطه بدقة ليتناسب مع ذروة الحمل. وقد أدى تثبيت عارضة السير والحامل أثناء ضبط الشوط إلى تغيير الوضع الراهن المتمثل في ضعف السلامة وكثافة العمالة في عمليات ضبط الشوط سابقًا، مما يتطلب عمليات مساعدة مثل الرافعات. تعتمد الآلات الصغيرة والمتوسطة الحجم على هيكل خلفي، بينما تعتمد الهياكل الرئيسية على هيكل أمامي.
7. آلة ضخ الزيت من نوع قضيب البندول من نوع الشعاع:
وحدة ضخ الزيت ذات قضيب البندول والشعاع هي نوع جديد من المنتجات الموفرة للطاقة، وقد تم إنتاج سلسلة منها. تتميز هذه الوحدة بهيكل جديد، حيث تستخدم قضيبًا كرنكيًا-بندوليًا لتشغيل آلية التأرجح لتحقيق حركة خطية ترددية. يضبط قضيب البندول عزم الدوران وفقًا لتغيرات حجم الحمل في الشوطين العلوي والسفلي لنقطة التعليق، مما يضمن عزم دوران عمل المخفض دائمًا في أفضل حالاته، ويحقق توفيرًا للطاقة بنسبة 50% تقريبًا مقارنةً بوحدة ضخ الشعاع الأمامية. إنها وحدة ضخ ذات آفاق تطوير واسعة. تتميز بالخصائص التالية:
(1) تعمل الماكينة بأكملها بسلاسة ولديها ضوضاء منخفضة.
(2) المخفض المطابق صغير، وعزم الدوران أصغر بنحو 50% من عزم وحدة ضخ الشعاع.
(3) تأثير توفير الطاقة كبير، ويمكن تقليل استهلاك الطاقة بنحو 50% مقارنة بوحدة ضخ الشعاع.
(4) القدرة المركبة للمحرك صغيرة، ويمكن تقليل الطاقة بنحو 50%.
(5) سهلة التركيب، وأكثر ملاءمة للاستخدام والصيانة، وخاصة لضبط الشوط.
8. وحدة ضخ شعاع العجلة الجزئية:
طُوّرت وحدة ضخ الزيت على أساس وحدة ضخ شعاعية غير متزامنة. وُضعت عجلة تحيز في ذيل الشعاع، وصُنعت آلية سداسية الوصلات، بحيث تكون عجلة التحيز مركزها. بتغيير قانون تغيير حمل نقطة التعليق، وطول الذراع الخلفي المكافئ، وزاوية تحيز العمود المرفقي، يصبح عزم دوران المخفض خفيفًا. هذه الآلة مناسبة لآبار النفط العامة، وكذلك لآبار النفط الخاصة. بالمقارنة مع النماذج التقليدية، تتميز بحمل اهتزازي منخفض للتعليق وسرعة خطية قصوى منخفضة.
9. وحدة ضخ الشعاع الهيدروليكي:
وحدة الضخ الهيدروليكية ذات الشعاع هي جيل جديد من معدات الضخ، طُوِّرَت وصُنِّعَت على أساس وحدات الضخ التقليدية ذات الشعاع. فهي لا تحافظ على مزايا الوحدات التقليدية فحسب، بل تتميز أيضًا بخصائص ضبط معلمات التشغيل، وتوفير الطاقة، وكفاءة النظام العالية. إنها نوع جديد من وحدات الضخ الموفرة للطاقة.
Ⅴ. كيف يجب فحص وحدة الضخ بعد بدء التشغيل؟
طريقة التفتيش هي ""استمع، انظر، وقم بالنمذجة".
الاستماع: استمع إلى ما إذا كان صوت دوران كل جزء من وحدة الضخ طبيعيًا، وما إذا كان هناك أي صوت لمس أو تعليق.
انظر: تفقّد أجزاء توصيل وحدة الضخ. خصوصًا، ما إذا كان دبوس الكرنك وكتلة التوازن مفكوكين أو متدليين، وما إذا كان هناك تسريب للزيت في علبة التروس، وما إذا كان الضغط الخلفي وضغط الأكمام طبيعيين، وما إذا كان هناك تسريب للزيت في رأس البئر، وما إذا كان المشبك المربع مفكوكًا، وما إذا كان حبل التعليق ملتويًا، وما إذا كان التيار ثلاثي الطور متوازنًا.