Le pompe di perforazione sono parte integrante delle apparecchiature destinate all'utilizzo nel processo di perforazione. L’impianto di pompaggio a perforazione serve per la realizzazione della circolazione dei fanghi di perforazione nella creazione di un pozzo, cosa che consente di conservare la roccia come solido in sospensione (per fare in modo che il fango non si depositi), liberare lo scavo e il pozzo dai fanghi e inoltre raffreddare la trivella (per evitare guasti durante il funzionamento).
Questo tipo di pompa ha una parte meccanica e una parte idraulica.
La parte idraulica comprende:
Le pompe funzionano nel seguente modo: attraverso la trasmissione l’albero motore crea un moto rotatorio, che avviene grazie al meccanismo a manovella e alle bielle. Il pistone funziona nel cilindro, pompando pressione. In questo modo, il fluido di perforazione viene aspirato. La valvola di aspirazione si chiude con un movimento a sinistra. Dopo di che, si verifica un aumento della pressione nella conduttura, cosa che fa aprire la valvola, provocando l'espulsione della soluzione.
In base al liquido di lavoro utilizzato, le date pompe vengono consegnate con delle unità a pistoni (il dispositivo spintore è realizzato a forma di disco) e con delle unità a stantuffo (con premistoppa esterno). L'uniformità della fornitura del liquido in queste pompe non dipende dalla pressione. Tali impianti di pompaggio vengono attivamente utilizzati per lavorare con liquidi ad alta viscosità e ad elevato contenuto di solidi. Inoltre, le pompe a pistoni hanno una funzione autoaspirante. Nelle pompe a pistoni, durante un giro dell'albero, l’aspirazione e l’iniezione del liquido avvengono due volte e perciò questo tipo di pompe rientra nelle pompe a doppia azione. Le pompe di trivellazione a stantuffo sono unità ad azione semplice (durante un giro dell'albero, l'aspirazione e l'iniezione della sostanza vengono effettuate una volta soltanto). Le pompe a tre pistoni (dotate di tre pistoni) ad azione unilaterale si rivelano migliori di tutti gli altri tipi di pompe nel processo di perforazione. Se confrontiamo queste pompe con le unità a cilindro doppio, le prime si differenziano per un flusso della soluzione molto più uniforme, per la facilità di montaggio e una massa minore.
Gli impianti di pompaggio con dispositivo spintore a pistone possono essere di tipo a trasmissione e con unità ad azione diretta, in conformità al modo in cui il dispositivo spintore viene azionato.
Nelle unità a trasmissione il pistone viene avviato con un motore. Nelle pompe ad azione diretta, lo spintore del liquido di lavoro si collega con il pistone del cilindro di potenza con un’asta comune.
In base al numero di cilindri si distinguono gli impianti di pompaggio di perforazione a cilindro singolo, a cilindro doppio, a tre cilindri e anche pluricilindrici. I cilindri possono essere posizionati sia orizzontalmente che verticalmente. Le unità pluricilindriche sono molto più costose da produrre e non hanno vantaggi così notevoli.
Gli impianti di perforazione possono essere dotati dei seguenti tipi di pompe, necessarie per il pompaggio e il lavaggio del liquido:
Pompe a viti. Queste unità vengono utilizzate per la consegna dei fanghi di perforazione nella centrifuga. Gli elementi principali della struttura sono il rotore (in acciaio inox) e lo statore (in materiale elastomerico). I materiali di cui sono fabbricati i componenti della pompa garantiscono un trasferimento uniforme dei liquidi ad alta viscosità e con inclusioni solide. Il liquido pompato scorre lentamente con l'albero con una pressione costante e non forma vortici. Queste pompe sono compatte e non richiedono manutenzione speciale.
Queste unità vengono immerse nel pozzo. La parte di terra dell'impianto è una sottostazione di trasformazione dotata di apparecchiature di avviamento e aggiustaggio. La struttura è di tipo verticale e ad azione singola, il cilindro è fisso. Le parti mobili sono il pistone e le valvole. Il contenuto idrico del fluido pompato può essere fino al 99% con un indice di temperatura fino a 130 ° C.
Tra i vantaggi delle pompe di perforazione ci sono la capacità di lavorare con sostanze ad alto livello di viscosità e in presenza di impurità, nonché la creazione di un flusso uniforme di sostanza senza ondulazione e agitazione della sospensione. Quest'ultima è possibile grazie alla bassa velocità di movimento del liquido in presenza di un elevato livello di pressione generata. Queste pompe, inoltre, hanno una elevata capacità di aspirazione e un peso ridotto della struttura, cosa che ne semplifica il trasporto e l'installazione in giacimenti remoti. Le pompe di perforazione hanno un alto livello di affidabilità e un basso costo dei componenti.
Le pompe di perforazione vengono utilizzate nella sfera della trivellazione nei seguenti casi:
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