Dans les systèmes de développement et de transport des champs pétrolifères, les pompes, en tant qu'équipement de base pour la conversion d'énergie et le transport de fluides, sont chargées de convertir l'énergie mécanique en pression de fluide et en énergie cinétique. Leur principe de fonctionnement détermine directement la capacité et l'efficacité du transport dans différentes conditions de fonctionnement. Une compréhension approfondie du mécanisme de fonctionnement des pompes pour champs pétrolifères permet d'optimiser la sélection et la gestion des opérations, garantissant ainsi la stabilité et l'efficacité du système de production.
Les pompes pour champs pétrolifères sont principalement classées en pompes centrifuges, pompes volumétriques et pompes spéciales en fonction de leur structure et de leur mode de fonctionnement. Chaque type de pompe possède son propre principe de fonctionnement. Les pompes centrifuges s'appuient sur la rotation à grande vitesse de la roue pour générer une force centrifuge, permettant au liquide dans la chambre d'aspiration de gagner de l'énergie cinétique et de pression. Dans le canal d'écoulement en forme de volute-, une partie de l'énergie cinétique est convertie en énergie de pression statique avant d'être déchargée. Le processus de travail commence par l'aspiration du liquide dans la zone basse-pression à l'entrée de la roue, en accélérant à mesure que la roue tourne et en étant projeté vers la périphérie, formant un flux de décharge continu. Le débit et la hauteur des pompes centrifuges sont affectés par la vitesse de rotation, le diamètre de la roue et la densité du fluide. Ils présentent les avantages d'une structure compacte et d'un débit continu et stable, et sont largement utilisés dans l'injection d'eau, le transport de pétrole et le relevage des eaux usées.
Les pompes volumétriques réalisent le transport de fluides en modifiant périodiquement le volume de leur chambre de travail. Un exemple typique est une pompe alternative, dans laquelle un piston ou un plongeur effectue un mouvement de va-et-vient dans un cylindre, alternant l'expansion et la contraction du volume de la chambre de travail. Cela permet au liquide d'être introduit lorsque la vanne d'aspiration s'ouvre et d'être expulsé lorsque la vanne de refoulement s'ouvre. Les pompes à vis utilisent des rotors hélicoïdaux engrenés tournant dans une chambre de stator, créant une chambre fermée qui propulse axialement le liquide. Les pompes volumétriques se caractérisent par une pression de refoulement élevée, un débit proportionnel à la vitesse et une forte adaptabilité aux variations de viscosité du fluide et à la teneur en sable. Ils sont couramment utilisés dans l'injection de polymères à haute portance-, le transport de pétrole lourd et les applications impliquant des fluides contenant des solides.
Qu'elles soient centrifuges ou volumétriques, les pompes pour champs pétrolifères nécessitent l'établissement des conditions d'aspiration nécessaires avant le démarrage pour éviter la cavitation et le ralenti. La cavitation endommage les surfaces des composants d'écoulement et réduit l'efficacité ; par conséquent, une hauteur d’aspiration nette positive (NPSH) efficace doit être garantie pendant la conception et l’exploitation. De plus, la relation d'adaptation entre la pompe et le pipeline affecte le point de fonctionnement réel, nécessitant une optimisation des performances grâce à des ajustements de la vitesse, de l'ouverture des vannes ou du remplacement de la roue.
De manière générale, le principe de fonctionnement des pompes pour champs pétrolifères consiste essentiellement à réaliser une conversion efficace de l’énergie mécanique en énergie fluide, tout en tenant compte des propriétés physico-chimiques et des conditions de fonctionnement des différents milieux. Comprendre ce mécanisme peut garantir un pompage continu et stable dans des environnements pétroliers complexes et-en constante évolution, et fournir une assistance technique fiable pour améliorer la récupération du pétrole et la sécurité de la production.