Una pompa a ventosa è un tipo di pompa di prospezione petrolifera comunemente vista nei campi del Texas negli Stati Uniti e in altre aree in cui esistono potenziali giacimenti di petrolio in profondità nel sottosuolo. È in grado di pompare petrolio da una profondità di 10,000 piedi (3.05 chilometri) o più e assomiglia in qualche modo al movimento di un grande pendolo girato su un lato. Ci sono molti altri nomi per la pompa a ventosa nell’industria della prospezione petrolifera, tra cui pumpjack, asino annuendo e pompa a testa di cavallo, ma sono tutti progettati sulla base degli stessi principi.
Ogni componente di una pompa a ventosa ha anche un nome univoco, che può sembrare difficile da capire a meno che qualcuno non abbia familiarità con il macchinario. Le singole parti fungono tutte da maglie articolate in una reazione meccanica a catena che trasferisce gradualmente il movimento circolare a un movimento generale di pompaggio ascendente e discendente. L’intero meccanismo funziona in modo simile a un gruppo albero a gomiti in un’automobile o in una locomotiva di un treno, o all’armatura ammortizzante sulle porte che si chiudono automaticamente a un ritmo lento per consentire il passaggio di qualcuno.
Innanzitutto, un motore fuori terra fa girare un volano vicino tramite una cinghia o una catena, che è essenzialmente una ruota più grande che ruota più lentamente ma ha una coppia o una forza maggiore per rotazione. Questo volano ha un braccio quasi orizzontale attaccato ad esso noto come pedivella, che si muove su e giù con un angolo di circa 60° rispetto all’orizzonte. La pedivella è collegata a un braccio Pitman, che è la trave più lunga della macchina con pompa a ventosa. Il braccio di Pitman è quasi orizzontale, ma si inclina leggermente verso il basso dove l’estremità si attacca a un peso noto come testa di cavallo, un contrappeso a forma di incudine che funge da tipo di estremità del pendolo. Tutti questi componenti si muovono insieme per tirare e spingere un cavo Hanger che è sospeso dalla testa di cavallo in un albero verticale nel terreno.
Il cavo dell’Hangar è collegato a una serie sequenziale di parti note come Asta di lucidatura, Premistoppa e Corda dell’asta, che insieme agiscono come una sorta di pistone nella camera verticale. In questo canale verticale, muovono tutti ciò che è noto come valvola mobile e pistone per mantenere un costante cambiamento di pressione su e giù nell’albero. Una valvola fissa più in basso nell’albero è fissata in posizione e canalizza tutta la forza dell’azione del pistone in modo che quando il meccanismo viene spinto verso il basso, la pressione dell’olio aumenta nel terreno e, quando viene ritirato, questo olio viene aspirato dal serbatoio sotterraneo e convogliato.
Il design della pompa a ventosa rimuove in genere circa 5.3 galloni (20 litri) di fluido per ogni ciclo della pompa, che equivale a un barile di olio o 42 galloni (160 litri) per circa ogni otto cicli di pompaggio. Un ciclo su un pumpjack può richiedere meno di un minuto, quindi l’apparecchiatura può pompare da 7 a 20 barili di petrolio all’ora a seconda della velocità con cui è impostata per funzionare. Questo è molto lento per standard come quelli delle piattaforme di perforazione offshore, ma i pumpjacks sono relativamente economici e facili da installare e mantenere in più posizioni.
Questo tipo di unità di pompaggio è anche noto come “uccello assetato”, poiché assomiglia a un uccello che muove continuamente la testa su e giù, o una “pompa per cavallette” a causa del fatto che la sua struttura generale assomiglia a quella di una cavalletta, e il suo movimento meccanico unico ha molte applicazioni industriali. La pompa a ventosa per la prospezione petrolifera inizialmente non è molto efficiente nel pompare petrolio dal terreno, poiché tende ad essere molto gas intrappolato nei nuovi depositi. In modo ottimale, la pompa a ventosa ha un’efficienza di pompaggio volumetrica dell’80% con olio, rispetto ad altri composti come gas e acqua.
L’uso più frequente per i progetti di pompe a ventosa nella prospezione petrolifera è su terreni dove è noto che probabilmente vi è un ricco giacimento di petrolio. Non pompano un grande volume di olio per corsa, ma sono costruiti su una serie di principi meccanici affidabili che sono stati utilizzati in altre applicazioni fin dal 18° secolo. Piccole versioni manuali del design della pompa a ventosa esistono ancora in molti sistemi di parchi statunitensi, dove possono essere utilizzate per pompare meccanicamente l’acqua da un bacino idrico sotterraneo o da una falda acquifera.