Glossaire des Termes Techniques Utilisé dans Drilling & Well Completion: Nodding Donkey

Nodding Donkey

Le Cheval à Bascule : Un Cheval de Trait de la Production Pétrolière

Le terme "cheval à bascule" peut paraître fantaisiste, mais il désigne un élément vital de l'industrie pétrolière et gazière : **l'unité de surface de la pompe à tige**, plus communément appelée **pompe à balancier**. Cette machine emblématique, avec son mouvement rythmique de haut en bas, joue un rôle crucial pour faire remonter le pétrole des réservoirs souterrains à la surface.

**Qu'est-ce qu'un Cheval à Bascule ?**

Le cheval à bascule, également connu sous le nom de **pompe à tête de cheval**, est une unité de surface utilisée pour actionner une pompe à tige souterraine. Il s'agit essentiellement d'un **système de levier mécanique** qui convertit le mouvement rotatif d'un moteur électrique ou d'un moteur à combustion interne en un mouvement alternatif, qui est transmis vers le bas par une chaîne de tiges jusqu'à la pompe immergée dans le puits. Cette pompe aspire ensuite le pétrole du réservoir et le pousse vers le haut dans le tubage de production jusqu'à la surface.

**Fonctionnement :**

  • **Moteur/Moteur :** Le cheval à bascule est alimenté par un moteur électrique ou un moteur à combustion interne, qui fournit un mouvement rotatif.
  • **Manivelle et Bielle :** La force de rotation du moteur est transmise à un vilebrequin, puis à une bielle, reliée à la tête de cheval.
  • **Tête de Cheval :** Cette structure distinctive, ressemblant à une tête de cheval, est la partie visible du système, responsable du mouvement de "bascule".
  • **Balancier :** La tête de cheval est fixée à un balancier, une structure horizontale qui pivote autour d'un support central.
  • **Bielle :** Le balancier est relié à une bielle, qui, à son tour, est fixée à la tige polie, une longue tige mince qui descend le long du puits.
  • **Pompe Souterraine :** La tige polie transmet le mouvement de haut en bas à la pompe souterraine, une pompe multi-étages qui aspire le pétrole du réservoir et le pousse vers le haut dans le tubage de production jusqu'à la surface.

**Pourquoi des Chevaux à Bascule ?**

Bien que la technologie ait évolué, les chevaux à bascule restent un élément incontournable de l'industrie pétrolière pour plusieurs raisons :

  • **Simplicité et Fiabilité :** Le design est simple, ce qui les rend robustes et faciles à entretenir.
  • **Rentabilité :** Ils sont relativement peu coûteux à exploiter par rapport à d'autres méthodes d'extraction pétrolière.
  • **Polyvalence :** Les chevaux à bascule conviennent à une variété de conditions de puits, y compris les puits peu profonds et profonds.
  • **Faible Consommation d'Énergie :** Ils nécessitent relativement peu d'énergie pour fonctionner.

**Au-delà du Balançoire :**

Si les chevaux à bascule sont encore largement utilisés, des technologies plus récentes comme les pompes submersibles électriques (PSE) sont de plus en plus employées pour les puits plus profonds et les débits de production plus élevés. Cependant, le "cheval à bascule" emblématique reste un symbole de l'industrie pétrolière et gazière, représentant l'effort inlassable pour faire remonter cette ressource vitale à la surface.

**En Résumé :**

Le cheval à bascule, ou unité de surface de la pompe à tige, est un élément vital de l'industrie pétrolière et gazière, jouant un rôle crucial dans l'extraction du pétrole des réservoirs souterrains. Sa conception simple mais efficace, combinée à sa fiabilité et à sa rentabilité, a assuré sa pertinence continue dans l'industrie. Au fur et à mesure que la technologie progresse, de nouvelles méthodes d'extraction sont employées, mais le cheval à bascule reste un symbole de l'engagement de l'industrie pétrolière et gazière pour faire remonter le pétrole à la surface, un cycle de pompage à la fois.


Test Your Knowledge

Nodding Donkey Quiz

Instructions: Choose the best answer for each question.

1. What is the other name for a Nodding Donkey?

a) Horsehead pump b) Electric submersible pump c) Surface unit d) Rod pump

Answer

a) Horsehead pump

2. What type of motion does a Nodding Donkey convert?

a) Reciprocating to rotary b) Rotary to reciprocating c) Linear to rotational d) Rotational to linear

Answer

b) Rotary to reciprocating

3. What is the primary function of the Subsurface Pump in a Nodding Donkey system?

a) To extract oil from the reservoir b) To power the walking beam c) To connect the polished rod to the horsehead d) To transmit motion to the surface unit

Answer

a) To extract oil from the reservoir

4. Which of the following is NOT a reason why Nodding Donkeys are still widely used?

a) High energy consumption b) Simplicity and reliability c) Cost-effectiveness d) Versatility for different well conditions

Answer

a) High energy consumption

5. What is a newer technology that is increasingly used for oil extraction, especially in deeper wells?

a) Electric submersible pumps (ESPs) b) Surface unit pumps c) Wind turbines d) Solar panels

Answer

a) Electric submersible pumps (ESPs)

Nodding Donkey Exercise

Instructions: Imagine you are a petroleum engineer designing a new oil well. You need to choose the best extraction method for the following scenario:

  • Well Depth: 1,500 meters (4,921 feet)
  • Production Rate: High
  • Budget: Limited

Task:

  1. Explain why a Nodding Donkey would NOT be the ideal choice for this scenario.
  2. Suggest a more suitable extraction method based on the provided information.
  3. Briefly justify your choice, highlighting the advantages of the chosen method over a Nodding Donkey.

Exercice Correction

1. **Nodding Donkeys are not ideal for this scenario due to their limited capabilities for deep wells and high production rates.** The long polished rod required for a 1,500-meter well would create significant friction and energy loss, reducing efficiency and potentially causing mechanical issues. The Nodding Donkey's pumping capacity might also not be sufficient to handle the high production rate expected from this well. 2. **A more suitable extraction method for this scenario would be an Electric Submersible Pump (ESP).** 3. **ESPs are specifically designed for deep wells and high production rates.** They are submerged directly in the well, eliminating the need for a long polished rod and reducing friction and energy loss. ESPs are also highly efficient and capable of handling large volumes of oil. This makes them a more cost-effective solution for this scenario compared to a Nodding Donkey.


Books

  • Oil Well Drilling and Production by William C. Lyons: This comprehensive textbook offers a detailed explanation of various oil extraction techniques, including rod pumping and nodding donkeys.
  • Petroleum Engineering: Drilling and Well Completion by J.P. Brill and R.E. Martin: This textbook provides a thorough overview of the oil and gas industry, focusing on drilling, well completion, and production methods.
  • The History of Oil by John S. Glad: This historical account explores the evolution of oil production technologies, highlighting the role of nodding donkeys in the early stages.

Articles

  • "The Nodding Donkey: A Symbol of the Oil Industry" by The American Oil and Gas Historical Society: This article explores the history and significance of nodding donkeys in the oil industry.
  • "Understanding Rod Pump Systems" by SPE (Society of Petroleum Engineers): This article offers a technical overview of rod pump systems and their applications in oil production.
  • "Electric Submersible Pumps vs. Rod Pumps: A Comparison" by Oilfield Technology Magazine: This article compares and contrasts the advantages and disadvantages of different oil extraction methods, including nodding donkeys and ESPs.

Online Resources

  • Society of Petroleum Engineers (SPE): This professional organization offers a wealth of resources on oil and gas industry topics, including rod pumping and other extraction techniques.
  • Oilfield Glossary: This comprehensive glossary defines technical terms related to the oil and gas industry, including "nodding donkey," "rod pump," and "pump jack."
  • YouTube: There are numerous videos available on YouTube that demonstrate the operation of nodding donkeys and explain their function in oil extraction.

Search Tips

  • Use specific keywords such as "nodding donkey," "rod pump," "pump jack," and "oil production" in your searches.
  • Combine keywords with relevant terms like "history," "operation," "types," "advantages," and "disadvantages."
  • Utilize quotation marks to search for exact phrases, such as "nodding donkey" or "how does a nodding donkey work."
  • Explore image search to find visual representations of nodding donkeys and their operation.
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