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2026-02-03T13:42:22Z

Geschichte

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[[File:Meppen - Dalumer Straße + Meppener Kuhweide + Schw 7a 02 ies.jpg|mini|Ein Tiefpumpenantrieb (Pferdekopf-Pumpe) in [[Meppen]], Niedersachsen]]
'''Tiefpumpen''' werden als Fördereinrichtungen zur Gewinnung von unterirdisch lagernden Flüssigkeiten eingesetzt, wenn der Lagerstättendruck nicht ausreicht, dass sie selbständig bzw. in ausreichender Menge an die Oberfläche gelangen. Zumeist wird mit ihnen [[Erdöl]] gefördert. Weitere Einsatzgebiete sind die Förderung von [[Sole]] und [[Heilwasser|Heilwässern]].

== Bauarten ==
[[Datei:Oil well scheme.svg|mini|Prinzip einer Gestängetiefpumpe zur Erdölförderung 1. Antriebsmotor mit Getriebe 2. Gegengewicht 3. [[Pleuel]]stange 4. [[Balancier]] 5. Pferdekopf 6. Kolbenstange 7. Dichtung als Bestandteil des [[Eruptionskreuz]]es 8. Ankerrohrtour des Bohrlochs 9. Zementage hinter Rohrtour 10. Äußere Ankerrohrtour 11. Pumpengestänge 12. Innere Bohrlochverrohrung 13. Tiefpumpe 14. Pumpenventile 15. Ölführende Gesteinsschicht]]
Man unterscheidet mehrere Bauarten von Tiefpumpen.

=== Gestängetiefpumpe (Pferdekopfpumpe) ===
Das Bild der meisten [[Ölfeld]]er wird von Gestängetiefpumpen geprägt, die wegen ihres Aussehens und ihrer Bewegung auch Pferdekopfpumpen, Nickesel oder Nicker genannt werden. Dabei befindet sich der eigentliche Pumpmechanismus – ein Kolben mit [[Rückschlagventil]]en – in einem eigenen Rohrstrang im Bohrloch nahe der ölführenden Schicht. Der Kolben wird mittels einer verschraubbaren Stange von einem an der Erdoberfläche befindlichen Pumpenbock in eine kontinuierliche Auf- und Abbewegung versetzt. Dies wird durch den sogenannten Pferdekopf bewerkstelligt, der als [[Balancier]] ausgebildet ist, und dessen äußerer Rand die Form eines Kreisbogensegments hat. Hier ist oben ein Stahlseil- oder [[Kette]]npaar angeklemmt, das stets Zug und nie Druck auf die Stange ausübt.

Der Antrieb erfolgt zumeist elektrisch. Beim Vorhandensein von ausreichend im Erdöl gelösten energiehaltigen Gasen kann jedoch ein Teil dieser Gase an Ort und Stelle mittels eines Degasers vom Fördergut abgetrennt und einem Gasmotor, der die Pumpe antreibt, zugeführt werden.

In der Anfangszeit der Erdölförderung waren Zentralantriebe üblich. Bei der am häufigsten verwendeten Art trieb ein Verbrennungsmotor einen waagerechten Mechanismus aus exzentrischen Scheiben an, in die Gestänge eingehängt waren. Die Gestänge wurden dadurch in eine Hin- und Herbewegung versetzt, die oft über mehrere hundert Meter auf die Pumpenantriebe übertragen und dort in eine Auf- und Abbewegung umgesetzt wurden. Mit einem Motor wurden so oft mehr als zehn Tiefpumpen angetrieben. Auf einigen Ölfeldern in den USA werden derartige Zentralantriebe noch heute verwendet.

Je nach Pumpenbauart und -größe beträgt der Arbeitshub 1 bis 5 m. Pro Minute sind zweieinhalb bis zwölf Hübe üblich. Die Gestängetiefpumpe kann bis zu Fördertiefen von etwa 2500 m wirtschaftlich eingesetzt werden. Für größere Tiefen sind aufgrund des großen Gewichts der zu hebenden Flüssigkeitssäule andere Pumpensysteme besser geeignet.

=== Hydraulischer Antrieb ===
Speziell für Bohrungen mit abgelenktem Verlauf, bei dem sich ein stetig bewegtes Gestänge schnell abnutzen würde, bietet sich ein [[Hydraulik|hydraulischer]] Antrieb an. Der eigentliche Pumpenmechanismus – wie bei der Gestängetiefpumpe ein Kolben mit Rückschlagventilen – wird mittels eines direkt über dem Kolben sitzenden Hydraulikzylinders betätigt, der über eine eigene Rohrleitung mit einer an der Erdoberfläche befindlichen Hydraulikpumpe verbunden ist. Das gewonnene Erdöl dient dabei als Betriebsmittel des gesamten Pumpensystems.

=== Exzenterschneckenpumpe ===
Statt einer [[Kolbenpumpe]] kann eine [[Exzenterschneckenpumpe]] (Fachbegriff PCP von {{enS|progressive cavity pump}}) im Bohrloch angebracht werden, die über eine verschraubbare Stange mit einem Triebkopf an der Erdoberfläche in Rotation versetzt wird. Bei tiefen Bohrungen oder solchen mit abgelenktem Verlauf ist ein direkt an der Exzenterschneckenpumpe angebrachter Elektromotor üblich. Die Stromzuführung erfolgt durch ein im Bohrloch liegendes Kabel. Der in der Erdölindustrie gebräuchliche Begriff für elektrisch betriebene Tauchpumpen ist ESP ({{enS|electrical submersible pump}}).

== Geschichte ==
Die Pferdekopfpumpe ist eine Erfindung aus den 1920er Jahren. Als Erfinder gilt Walter W. Trout (1900–1971),<ref>{{Findagrave|70212289|William Walter Trout Sr.|Abruf=2017-05-28}}</ref> der mit seiner Firma ''[[Lufkin Industries|Lufkin Foundry and Machine Company]]'' zunächst im Sägemühlengewerbe tätig war.<ref>{{Internetquelle |url=https://prezi.com/kvbbbiogd8jz/drehmoment-und-kraftverlauf-einer-pferdekopfpumpe/ |titel=Drehmoment und Kraftverlauf einer Pferdekopfpumpe |abruf=2017-05-28}}</ref> Da das Geschäftsfeld zu dieser Zeit aufgegeben werden musste, suchte er nach einer Ablösung für seine Holzkonstruktionen. Nachdem im Jahr 1923 der Präsident der ''Humble Oil and Refining Company'' und spätere Gouverneur von Texas, [[Ross S. Sterling]], Trout zu einer Diskussion über Förderprobleme bei Ölfeldern mit niedrigem Lagerstättendruck einlud, nahm Trout den Auftrag an, mittels seiner Holzkonstruktionen eine Methode zu entwickeln, um eine derartige Förderung wirtschaftlich zu gestalten. Nach einigen zunächst erfolglosen Versuchen meldete er dann im Jahr 1925 einen funktionierenden Prototypen zum Patent an.<ref>Martin S. Raymond, William L. Leffler: ''Oil and Gas Production in Nontechnical Language''. PennWell Corporation 2006, S. 10</ref>
[[Datei: DEU Lieth COA.svg|mini|Wappen von [[Lieth]], bezugnehmend auf die nahe [[Raffinerie Heide]]]]
In Deutschland werden seit den 1940er Jahren derartige Pumpen zur Erdölförderung eingesetzt. Heute stehen hier ca. 1400 dieser Anlagen.
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Gestaengetiefpumpen im Oelfeld Hochleithen.jpg|Eine Gruppe konventioneller Gestängetiefpumpen im Ölfeld [[Hochleithen]], nordöstlich von [[Wien]].
Gestaengetiefpumpe fuer Heilwasser bei Bad Hall in Oberoesterreich.jpg|Kleine Gestängetiefpumpe, mit der bei [[Bad Hall]] Heilwasser gewonnen wird.
Triebkopf einer Tiefpumpe fuer Erdoel.jpg|Triebkopf für eine im Bohrloch angebrachte [[Exzenterschneckenpumpe]].
Lufkin Mark II Oelpumpe im Oelfeld Hiersdorf in Oberoesterreich.jpg|Der Pumpentyp „Mark II“ des texanischen Herstellers [[Lufkin Industries]] eignet sich durch seine spezielle Bewegungsgeometrie besonders für hohe Förderraten aus großen Tiefen.
Station de pompage lac de Parentis.JPG|Tiefpumpenantrieb auf einer Plattform im [[Lac de Biscarrosse et de Parentis]] in [[Aquitanien]], [[Frankreich]]
File:Jaknikker-06411 (13997592287).jpg|Dieser ''jaknikker'' (Ja-Nicker) steht nun im [[Nederlands Openluchtmuseum]] in [[Arnhem]].
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== Literatur ==
* Friedrich P. Springer: ''Von Agricolas „pompen“ im Bergbau, „die das wasser durch den windt gezogen“, zu den Gestängetiefpumpen der Erdölförderung'', Erdöl/Erdgas/Kohle Zeitschrift, Heft 19, 2007.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Nodding donkey pumps|Pferdekopfpumpen}}
* [http://www.rohstoff-geschichte.at/?p=74 ''Pferdekopfpumpe - Technische Dinge in der Landschaft''], Projekt Rohstoff Geschichte, abgerufen am 28. November 2015
* [https://www.youtube.com/watch?v=i-5COWOvOXg Historischer Zentralantrieb mit Exzentermechanismus in Betrieb], youtube-Video, abgerufen am 28. November 2015

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Flüssigkeitspumpe nach Anwendung]]
[[Kategorie:Erdölgewinnung]]
[[Kategorie:Brunnenbau]]

[[nv:Chidí bikʼáh]]

Tiefpumpe - Versionsgeschichte

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