Sistemi di azionamento idraulico per pompe a pistoni

In quasi tutte le perforazioni di petrolio e gas, insieme alle operazioni di perforazione di linee di servizio, è necessario utilizzare una pompa a stantuffo, triplex o fango. Questi tre termini sono sinonimo di una pompa a pistoni multipli azionata da albero motore, capace di volumi e pressioni elevati. L'obiettivo principale della pompa è fornire lubrificazione e raffreddamento alla punta del trapano, controllo della pressione del pozzo e rimozione del materiale di scarto della perforazione dal foro. Le condizioni del processo di perforazione cambiano costantemente durante il funzionamento, tra cui profondità, durezza del terreno, qualità del fango, direzione di perforazione, ecc. La pressione del fango richiesta riflette i cambiamenti in tutti questi parametri.

Con tutte queste variabili, è essenziale controllare la pressione e il flusso del fango in modo rapido e preciso. Le fonti di energia più comuni per le pompe di fango sono i riduttori meccanici, le trasmissioni a catena con un motore diesel o un motore elettrico come motore principale. Il design della trasmissione meccanica rende più difficile il controllo della pressione e del flusso del fango, poiché l'operatore della perforazione deve regolare continuamente la pressione modificando il flusso di conseguenza. Questo compito viene svolto cambiando la velocità di trasmissione, inserendo ulteriori pompe di fango o regolando la potenza del flusso di pompaggio con altri mezzi.

Le pompe per fango più diffuse sono le pompe a stantuffo a 3 pistoni con un tipico albero a gomiti. La maggior parte di queste pompe hanno un rapporto di trasmissione meccanico incorporato di 3:1 o 5:1. L'albero di ingresso ad alta velocità viene quindi azionato da un motore diesel o elettrico tramite un progetto di cambio di velocità. La velocità massima dell'albero motore varia a seconda del modello e delle dimensioni, ma un valore comune a piena potenza è di circa 100-150 rotazioni al minuto (rpm) per le pompe per fango e fino a 400 giri al minuto per le pompe per cemento. La normale velocità operativa è inferiore e la velocità media compresa tra 50 e 150 giri al minuto è la più comune. Il cambio della trasmissione a ingranaggi o la velocità del motore diesel fornisce i mezzi per il controllo del flusso. La sfida è mantenere una pressione costante nel pozzo, che dipende dalle diverse richieste di flusso.

La potenza (hp) è la potenza, la velocità è la velocità e la coppia è la coppia. Nessuna magia o ricetta segreta conferisce a un sistema di azionamento un enorme vantaggio rispetto all'altro. Una delle tante opzioni è un sistema di azionamento idraulico.

Requisiti di azionamento della pompa a stantuffo

Sistema di azionamento idraulico cons

In genere, il costo iniziale del sistema di azionamento idraulico è la considerazione più importante quando si decide quale azionamento della pompa a pistoni installare. È importante comprendere i vantaggi e gli svantaggi di ciascun azionamento e il tipo di controllo richiesto nell'applicazione della pompa.

Circuito aperto, volume variabile

Il design di questo sistema è costituito da una pompa a volume variabile, con compensazione della pressione, azionata da un motore primo con valvole di controllo tradizionali, come valvole di controllo elettroproporzionali in linea per il controllo della velocità e della direzione del motore. Sono disponibili controller aggiuntivi della pompa, come il rilevamento del carico e la limitazione dell'HP, per regolare la portata della pompa in base ai cambiamenti nel sistema a valle. Tutti questi tipi di controlli possono contribuire a creare un sistema più reattivo ed efficiente. Questo tipo di progettazione del sistema includerebbe anche la regolazione della sovrapressione per il massimo controllo della coppia e la capacità di stallo, sensori di pressione e flusso, insieme ai tipici componenti di condizionamento del fluido per la filtrazione e il raffreddamento. Quando il motore non è in funzione, la pompa a portata variabile interrompe la corsa e rimane in standby di pressione, in attesa che una caduta di pressione nel sistema ritorni alla corsa. Il turnover dell'olio nel sistema è direttamente correlato al flusso di uscita della pompa.

Un tipico design del serbatoio richiederebbe un rapporto 3:1 tra flusso di petrolio e stoccaggio del petrolio. Questo tipo di sistema può essere controllato tramite un controllore logico programmabile (PLC) in grado di monitorare la velocità e la pressione, consentendo il controllo del sistema in tempo reale. La progettazione di questo sistema è efficiente e molto spesso meglio compresa dagli addetti alla manutenzione.

Circuito chiuso, idrostatico

Questo design del sistema è un altro metodo di azionamento idraulico che offre vantaggi distinti rispetto al design a circuito aperto e fornisce una maggiore efficienza. Nella progettazione a circuito chiuso, la velocità e la direzione del motore sono controllate da una pompa biasse a volume variabile azionata da un motore primo. Le valvole di controllo della pressione possono tutte far parte del gruppo pompa e non devono essere installate in linea. Il motore è in un circuito chiuso, con le uscite della pompa con il volume di olio utilizzato per acquisire la velocità del motore specificata che ritorna all'altro lato della pompa. La pompa primaria è sovralimentata da una piccola pompa a cilindrata fissa che carica il circuito con il flusso utilizzato nel circuito di controllo della pompa e compensa il flusso per le perdite all'interno della pompa e del motore, riempiendo così il circuito.