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Pour le meilleur ou pour le pire, l'économie du monde développé repose sur le pétrole. Trouver, produire et raffiner du pétrole brut pour en faire des produits utilisables est une grosse affaire. Pour la plupart des gens, la caractéristique la plus visible de la recherche pétrolière est constituée par les pompes pour champs pétrolifères, ou "pumpjacks" - les constructions métalliques bougeant qui recouvrent la surface dans les zones de production de pétrole. En raison de leur forme et de leur mouvement caractéristiques, les citernes à pompe, également appelées pompes à faisceau, portent souvent des noms fantaisistes tels que "oiseaux solitaires" et "ânes qui hochent la tête". Quel que soit leur nom, ces pompes sont essentielles à la production de pétrole brut.
Où est l'huile?
Il y a une notion romantique que le pétrole est produit en collant un robinet dans une rivière ou un lac souterrain, mais c'est beaucoup plus simpliste que la réalité de la production de pétrole. Dans le monde réel, le pétrole remplit de minuscules espaces interconnectés dans le rocher enterré, des espaces appelés "pores". Pour produire du pétrole, une société d’exploration doit trouver un réservoir, un volume de roche avec suffisamment de pores contenant du pétrole. De nombreux réservoirs potentiels contiennent des quantités limitées de pétrole ou ne retiennent que de l'eau. Ce volume de roche doit également être entouré de roches dépourvues de pores interconnectés qui «piègent» le pétrole dans son réservoir.
Pourquoi une pompe?
Une autre notion romantique de l'industrie pétrolière est le "gusher", une sorte de volcan pétrolier qui pulvérise de l'or noir au loin du derrick. C'est une mauvaise idée pour plusieurs raisons: économiquement parlant, les huiles pulvérisées sur le paysage ne peuvent être collectées et vendues. Beaucoup plus important, cependant, un «gusher» ou «éruption» représente des substances inflammables s'écoulant sous une pression extrême, une situation extrêmement dangereuse.
La plupart des réservoirs ne sont pas soumis à une pression suffisante pour que le pétrole, l'eau et le gaz naturel qu'ils contiennent puissent atteindre la surface sans aide. Les réservoirs étant situés à des milliers de mètres sous terre, de simples pompes d'aspiration ne suffisent pas pour ramener les fluides à la surface. Au lieu de cela, les producteurs de pétrole brut utilisent un système de levage artificiel.
Aspect de surface de la pompe
Les parties visibles d'une pompe de champ pétrolifère peuvent avoir des tailles assez petites pour être placées dans le lit d'une camionnette ou des structures de la taille d'une maison. En règle générale, plus le pumpjack est grand, plus le réservoir est profond. La pompe typique comprend un bâti en forme de A surmonté d’une longue barre ou faisceau. Une extrémité du faisceau est connectée à un moteur. Le moteur en rotation actionne une liaison qui fait en sorte que le faisceau fonctionne dans les deux sens comme une bascule. À l’autre extrémité de la poutre, le tuyau qui se rend au fond du puits est relié à un grand triangle métallique arrondi. Les triangles en forme de tête de cheval se déplacent de haut en bas lorsque la pompe fonctionne, entraînant l'action de pompage de l'ensemble au fond du puits.
Parties de fond de la pompe
Les parties "pompage" d'un pumpjack sont hors de vue. Une série de tuyaux creux, appelés tiges de pompage, relie la tête du cheval du siphon au réservoir situé au fond du puits. Les parties cachées du système de ventouses sont deux simples chambres qui se ferment avec des vannes à bille. La valve d’un piston, fixée à l’extrémité de la tige de ventouse, s’ouvre lorsque le système de tige se déplace vers le bas. Cela permet à l'huile de remplir le piston et force les fluides dans le tuyau au-dessus de lui vers le haut. Une fois que le piston a atteint le bas de la course de va-et-vient, le clapet à bille se ferme, maintenant les fluides en place. Pendant ce temps, la bille située sur la vanne debout au fond du puits s’écarte pour s’ouvrir pendant que le piston monte. Cela permet à l'huile de s'accumuler au-dessus de la vanne d'arrêt. Lorsque le piston redescend, la deuxième vanne à boisseau sphérique se ferme, piégeant un réservoir d’huile où elle peut pénétrer dans le piston et éventuellement remonter le train de tiges de ventouse jusqu’à la surface.