POMPAJUL HIDRAULIC VI.1.GENERALITATI Pompajulhidraulicsepoaterealizafolosindpompecupistonsaupompecujet,ambele actionate hidraulic de catre un fluid motor. POMPE HIDRAULICE CU PISTON Pompele hidraulice cu piston utilizeaza principiul transmisiilor hidrostatice. Astfel, la pompele hidraulice pistonul pompei este actionat direct de un motor hidraulic. Motorul este actionat hidraulic de catre fluidul introdus de la suprafata unde se afla generatorul hidraulic. Primul sistem de pompare avand la baza acest principiu a fost conceput si utilizat in anul 1875 ceH.W.Fawcett,fluidulmotorfiindlaaceavremeaburul.Utilizareaaburuluilimitametodadoar pentru sondele cu diametre mari si adancimi mici, motiv pentru care treptat a fost abandonata (1920). Pastrand principiul metodei, dar inlaturand dezavantajele constructive si schimband fluidul motor s-au elaborat in continuare diverse solutii cum ar fi pompajul hidraulic cu presiune oscilatorie (R.H. Russel in1920).Siacestsistems-adoveditdezavantajosdeoarecedatoritaalungiriitevilordeextractiesi compresibilitatiifluiduluimotor,volumulcaretrebuiarefulatdepompadelasuprafatapentru realizarea cursei pistonului pompei deadancimeera foartemare. Aceasta conducea la diametremari alepistoanelorpompeidesuprafata,caretrebuiasarealizezeinacelasitimpsipresiunidelucru ridicate. Tot datorita compresibilitatii fluidului motor eradificilacorelarea simultaneitatii pompei de suprafata cu agregatul de adancime. Acestedezavantajeaufosteliminateprinaparitiainanul1932 asolutieiconceputedefirma KOBE, care asigura functionarea rectilinie alternativa a motorului de adancime prevazut cu sistem de distributie in conditiile unui debit constant de fluid motor pompat de la suprafata. Ulterior constructia acestor pompe s-a perfectionat continuu, detaliile constructive s-au diversificat, solutia fiind preluata sidealtefirme(BYRON-JACKSON,OILMASTER,JOHNSONFLAGG,PACIFIC,DEMPSEY, SARGENT, ARMES, etc.), dar utilajulspecificesteintalnit in limbajul curent tot subdenumireade pompe KOBE. VI.2.PRINCIPIUL DE FUNCTIONARE Infigura6.1.esteprezentataschemaclasicaauneipompehidraulicecupistontipKobe. Pompa este alcatuita dintr-un motor hidraulic actionat de presiune 1, dintr-o pompa cu piston 2 si un sertar (valva) de distributie 3. Coordonarea functionarii acestor trei elemente componente este data de tija 4. Tija leaga cele doua pistoane si este strabatuta de un canal longitudinal prin intermediul caruia serealizeazaatatungereapistoanelor,catsiegalizareapresiunilorcareactioneazapecapeteletijei. Debitul fluidului motor este constant, dar datorita valvei de Figura 6.1. Schema de functionaraunei pompe hidraulice cu piston

distributiecu patru cai este dirijat succesiv pefatasuperioara,respectiv inferioara a pistonului motor, care astfel executa miscarea alternativa. In sonda se introduce o garnitura de tevi de extractie prevazuta la partea inferioaracuun separator degazesi cuun dispozitiv defixarea pompeihidraulice.Prininteriorulacesteigarnituriseintroducepompa hidraulicacuajutorulalteigarnituridetevicudiametrulmaimicsise fixeazaindispozitivuldefixare,realizandu-seastfelsietansareala parteainferioaraacelordouagarnituridetevi.Printevileinferioarese pompeaza de la suprafata fluidul motor care poate fi titei sau apa. Fluidulmotorintrainmotorulhidraulicprinvalvadedistributiecupatrucai.Sertarul(vezi fig. 6.2.) dirijeaza atat fluidul motor activ,catsifluidulmotorrefulat.Considerandcapistonulmotorexecutacursadescendenta(fig. 6.2.a),fluidulmotorsubpresiuneeste636e45gdirijatdecatrevalvadedistributie1prin canalele2 deasupra pistonului 3, in timp ce fluidul motor refulat de sub piston este impins prin canalele 4, prin orificiile de evacuare ale valvei si apoi prin canalele 5, in spatiul inelar dintre cele doua garnituri de tevi, de unde urca la suprafata impreuna cu fluidul produs de sonda. Figura 6.2. Sertarul de distributie a fluidului motor Cand pistonul ajungelasfarsitul cursei descendente(fig. 6.2.b), datorita diametrului redus al capatuluitijei,presiuneafluiduluimotorseexercitasipefatainferioaraavalveidedistributie. Aceasta fata avand o suprafata mai mare decat cea superioara, valva este deplasata in sus (fig 6.2.c), astfel ca fluidul motor este acum dirijat prin canalele 4 subpiston si acesta incepe cursa ascendenta. Datoritaformeivalveidedistributie,fluidulmotorrefulatdedeasuprapistonuluiesteimpinsprin canalele 2, prin orificiile de evacuare ale valvei, apoi tot prin canalele 5 in spatiul inelar. Cand pistonul ajunge la sfarsitul cursei ascendente (fig. 6.2.d), portiunea de diametru redus 7 a tijeidinzonadedeasuprapistonuluipuneinlegaturafluidulaflatsubvalvacucanalele5unde presiunea este mai mica; astfel, presiunea mare a fluidului motor impinge valva de distributie in jos ca in figura 6.2.a, apoi ciclul se repeta. Inacelasitimpcudeplasareapistonuluimotorseproducesideplasareapistonuluipompei, ambelefiindfixatepetijacomuna4.Incilindrulpompei(vezifig6.1.)segasescdouasupapede admisie 5 si doua de refulare 6, primele comunicand cu sonda prin canalele 7, iar celelalte punand in comunicatieinteriorulcilindruluipompeicucanaleledeimpingerealichiduluidinsondainspatul inelar. Deci, spre deosebire de pompele de extractie obisnuite, pompa hidraulica tip Kobe lucreaza cu dublu efect. Pistonulpompeiareotijadeprelungire8cudiametruegalcucelaltijeipecareseafla pistonulmotor si pistonul pompei, tija de prelungire fiind prevazuta insacu un canal axial in scopul echilibrarii hidraulice a sistemului. Pentrurealizareaungeriisuprafetelordefrecare,pistoaneleaucateunsantcircularcare comunicacucanalulaxialaltijeiincarepatrundefluidulmotor,asigurandastfelungereaacestor suprafete. Jocul intrepistoanesicilindriestemultmaimicdecatlapompeledeadancimeobisnuite,si anume intre 0.3 si 0.5 miimi de inch. Inmodnormal,cilindrulmotorareacelasidiametrucasicilindrulpompei.Pentrudebitede lichidmaimari, pistonul pompei are diametrul mai mare decat al pistonului motor, iar la sondelede mare adancime, pentru a micsora presiunea de lucru, pistonul motor are diametrul mai mare decat al pistonului pompei. Constructiile perfectionate de pompe hidraulice cu piston sunt prevazute cu valva de distributie construita astfel incat sa realizeze si controlulvitezelorsiacceleratiilor.Deoareceindeplasareaeivalva inchidesideschideosuccesiunedeorificiicarestabilesclegatura intrefeteleactive(deariidiferite),valvasevadeplasacuviteze diferite in cursa sa de comutare. Astfel valva isi incepe comutarea cu vitezaridicata,iarlatrecereaprinzonacomutariicanalelorde legaturavitezaesteredusapentruevitareasocurilorhidraulice,apoi valva trece in noua pozitie de asteptare cu viteza ridicata. Pompele hidraulice pot fi introduse cu tevile de extractie (fig. 6.3.) sau pot fi introduse si extrase hidraulic - pompe libere (fig. 6.4.). Incazulpompelorintrodusecutevideextractie,pentrua folosiunsingurranddetevi,acesteasefixeazaincoloanade exploatareasondeiprintr-unpacker(fig.6.3.b).Fluidulmotorse pompeazaprininteriorultevilorsiseridicalasuprafataprinspatiulinelardintretevisicoloanade exploatare. Sistemul poate fi aplica numai la sondele cu ratii mici de gaze. Incazulsondelor libere,introducereasiextragereaacestora,insidinsondasefaceprin circulatia fluiduluiFigura6.3. Pompe hidraulice motor, conform schemei din figura 6.4.b. introduse cu tevi de extractie Infigura6.4.bestereprezentatapozitiavalveicupatrucai1,inpatrusituatiicaracteristice. Introducerea(pozitiaadoua)siextragerea(pozitiaapatra)pompeiserealizeazaprin circulatiafluiduluiinsensulnecesar,dirijatprinvalvacupatrucai.Dupacepompaaajuns jos si s-a fixat in lacas, se incepe pompare fluidului motor. In acest sistem fluidul motor este pompatpringarnituradetevideextractiecudiametrumare,ridicandu-selasuprafataprin cealalta garnitura impreuna cu fluidul produs de sonda (pozitia a treia). Se observa ca supapa fixaestenormalinchisa,eadeschizandu-sedoarinpozitiacorespunzatoarefunctionarii pompei datorita presiunii dinamice de fund. Pentruextragereapompeilasuprafata,cuajutorulvalveicupatrucaiseinverseazasensulde circulatie al fluidului motor in instalatie si anume facand ca acesta sa patrunda in sonda

Figura 6.4. Pompe hidraulice libere garnitura de tevi cu diametru mic. In aceasta situatie fluidul motor isi exercita presiunea sub pompa, aceasta este scoasa din locas si ridicata spre suprafata. In momentul in care a ajuns la suprafata, pompa este prinsa intr-un cap de lansare special, dispozitivul de agatare a pompei angajandu-se intr-un zavor. Prin deplasarea capului de lansare pompa poate fi apoi scoasa din sonda. Folosireapompelorlibereesteavantajoasadeoareceacesteapotfischimbaterapidprintr-o simpla manevra a valvei cu patru cai, fara sa mai fie necesara deplasarea la sonda a unei instalatii de interventie.Deasemenea,lapompeleliberesepoateatasaunmanometrudefund,inregistrarilede presiune putandu-se executa si interpreta foarte rapid. Se recomanda controlul pompelor cel putin o data la doua luni. Cele mai utilizate pompe hidraulice sunt cele de tip KOBE-ARMCO. VI.3. AVANTAJELE POMPAJULUI HIDRAULIC Pompelehidraulicesepreteazamaibinedecatoricarealtametodaartificialadeextractiea titeiului la sondele cu adancimi mari. De altfel, cea mai adanca sonda exploatata artificial (5500 m) a functionat in pompaj hidraulic. Pompajul hidraulic prezinta si alte avantaje: poate produce o gama mare de debite la sondele cu presiuni mici de fund; este adecvat pentru pomparea titeiurilor grele si vascoase; este recomandabil la extractia titeiului din sondele deviate; utilizeaza un cap de pompare simplu, care ocupa spatiu mic si poate fi plasat intr-o capsula inchisa (sub apa). VI.4.SISTEME DE CIRCULATIE A FLUIDULUI MOTOR Calitateafluiduluimotorsi,inspecialcontinutuldeparticulesolideinfluenteazaduratade functionare a pompei. Pierdereadefluidmotordepindedeuzuracreatadeparticuleleabrazivesidevascozitatea acestora.Continutulinsolidenutrebuiesadepaseasca10..15ppm(partipermilion),adica (10..15)10-3 kg pentru titeiuri avand rt cuprinsa intre 0.825 si 0.875. Pentru titeiurile mai grele si mai vascoase, (cu rt cuprinsa intre 0.9 si 0.92) se poate admite un continutinsolidecevamaimare,intimpcepentruapa,careestemaiputinvascoasa,continutulin solide trebuie sa fie mai mic. Diametrul maxim al particulelor solide nu trebuie sa depaseasca 15 m, iar continutul maxim de sare trebuie sa fie sub 3.7 kg/100m3. Existainindustriedouasistemedecirculatieafluiduluimotor:sistemuldeschissisistemul inchis. VI.4.1. SISTEMUL DESCHIS DE CIRCULATIE A FLUIDULUI MOTOR Inacestsistem(vezifig.6.5)fluidulmotorcareaefectuatdeplasareapistonuluisiesterefulatse amestecacufluidulprodusdesonda.Fluidulmotorfolositlaacestsistemestetiteiul;acesta,avand calitati lubrifiante , nu trebuie tratat. Apa tratata s-ar amesteca cu fluidul venit din strat si, prin urmare, costultratariieiar fifoartemareinacest caz.Exceptiearfinumai cazul incares-arfolosiuntitei foarte greu, la temperaturi de fund foarte mari care ar face ca vascozitatea lui sa scada sub 1 cSt si ar necesita adaugarea unui lubrifiant. Figura 6.5.Pompaj hidraulic in sistem deschis Untiteivascossimaigreusepreteazalasistemuldeschisdeoarecedupaceesterefulatse dilueaza amestecandu-se cu fluidul produs de strat si poate fi mai usor adus la suprafata. De asemenea, titeiul folosit ca fluid motor conduce la o mai buna intretinere a pompelor de la suprafata, la acestea utilizandu-se pistoane de metal in locul celor cu garnituri. Supapele pompei sunt de tip scaun cu bila si dureaza mai mult decat cele cu disc folosite atunci cand se lucreaza cu apa. Pe de alta parte, titeiul este mai elastic decat apa (|t>|a) si nu creeaza cresteri de presiune ca apa, cresteri care conduc la deteriorarea partilor componente ale conductei si pompei. Titeiul,avandvascozitateamaimaredecatceaaapei,conducelapierderimai micidefluid motor pe la jocurile dintre suprafetele ce culiseaza una in raport cu alta. Sistemul deschis se poate realiza cu doua randuri de tevi (fig. 6.3.a) sau cu un singur rand de tevidacaamesteculfluid motorrefulatsi fluiddin stratesteprodusprincoloanasondei(fig.6.3.b). Similar pentru pompele libere (figurile 6.4. si 6.6.). Deremarcatcaschemeleprezentateinfigurile6.3.asi6.6.bpermit separareagazelordinfluidul produs de sonda si aspirat de catre pompa. Schemele 6.3.b si 6.6.a implica aspirarea gazelor de catre pompa. Figura 6.6. Pompe libere cu un singur rand de tevi

VI.4.2. SISTEMUL INCHIS DE CIRCULATIE A FLUIDULUI MOTOR Acestsistemnecesita,indiferentdetipulpompelor,unranddeteviin pluspentrureturulfluiduluimotorcare,inacestcaz,arecircuitseparatfatade fluidulprodusdesonda(fig.6.7si6.8).Dinaceastacauzaacestsistemnueste prea raspandit. El se foloseste totusi inFigura 6.7. Pompaj hidraulic in sistem inchis situatiispeciale:incazultiteiurilorvascoase(rt>0,930),acelorcuproprietati slabede ungere (rt