Comparative analysis of different variants of installing rotary counterweights on the crank of the new design of beamless pumping unit

• Autorzy: Ahmedov Beyali , Khalilov Isa , Hajiyev Anar

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2024.02.02

Warianty tytułu

PL

Analiza porównawcza różnych wariantów montażu przeciwwag obrotowych na korbie nowego rozwiązania konstrukcyjnego zespołów pompowych bez żurawia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents a comparative analysis of different variants of installing rotary counterweights on the crank in the mechanical drive of the new design of the pumping unit used in oil production. It also addresses the assessment of torque on the output shaft of the gearbox and the balancing coefficient of the mechanical drive. In examining the rotary balancing approach for the new design of the pumping unit, various options for installing counterweights on the crank during rotary balancing were analyzed. Analytical expressions were proposed to determine the torques on the output shaft of the gearbox. Calculations based on the technical parameters of classic pumping units of the СK series revealed that the installation of counterweights on the crank during rotary balancing in the new design of the beamless pumping unit machine significantly affects the torque on the output shaft of the gearbox and the balancing of the pumping unit. They also revealed that although the torque on the output shaft of the gearbox is small in the pumping unit equipped with two counterweights of the same weight and located at the same distance, in this configuration, the output shaft of the gearbox experiences a substantial cantilever load due to excessive weight of the counterweights, leading to a significant reduction in the durability of the gearbox. In the other two options, when installing a single counterweight on the crank, the torque on the output shaft of the pumping unit’s gearbox is approximately from 5 to 10% greater than in the first variant, resulting in additional energy losses. In the pumping machine equipped with two counterweights of equal weight but located at different distances from the center of rotation, the torque on the output shaft of the gearbox is reduced, similar to the first variant. However, due to the weight of the counterweights, it also imposes a substantial cantilever load on the output shaft, leading to a significant reduction in the service life of the gearbox. Additionally, in this option, unlike the first, the balancing coefficient is approximately 3% less.

PL

W artykule przedstawiono analizę porównawczą różnych wariantów montażu przeciwwag obrotowych na korbach napędów mechanicznych w nowych rozwiązaniach konstrukcyjnych zespołów pompowych używanych w eksploatacji ropy naftowej. Poruszono również kwestię oceny momentu obrotowego na wale wyjściowym przekładni i współczynnika wyważenia napędu mechanicznego. W przypadku metody wyważania obrotowego nowego rozwiązania konstrukcyjnego zespołu pompowego przeanalizowano różne opcje montażu przeciwwag na korbie podczas wyważania obrotowego oraz zaproponowano wyrażenia analityczne do określenia momentów obrotowych na wale wyjściowym przekładni. W wyniku obliczeń przeprowadzonych z wykorzystaniem parametrów technicznych klasycznych zespołów pompowych serii СK stwierdzono, że montaż przeciwwag na korbie podczas wyważania obrotowego w nowym rozwiązaniu konstrukcyjnym maszyny bez żurawia znacząco wpływa na moment obrotowy na wale wyjściowym przekładni i wyważenie zespołu pompowego. Stwierdzono także, że chociaż moment obrotowy na wale wyjściowym przekładni jest niewielki w zespole pompowym wyposażonym w dwie przeciwwagi o tej samej masie i umieszczone w tej samej odległości, w tej konfiguracji wał wyjściowy przekładni doświadcza znacznego obciążenia wspornikowego z powodu nadmiernej masy przeciwciężarów, co prowadzi do znacznego obniżenia trwałości przekładni. W pozostałych dwóch wariantach, przy montażu pojedynczej przeciwwagi na korbie, moment obrotowy na wale wyjściowym przekładni zespołu pompowego jest w przybliżeniu od 5 do 10% większy niż w pierwszym wariancie, co powoduje dodatkowe straty energii. W zespole pompowym wyposażonym w dwie przeciwwagi o równej masie, umieszczonych w różnych odległościach od środka obrotu, moment obrotowy na wale wyjściowym przekładni ulega zmniejszeniu, podobnie jak w pierwszym wariancie, ale ze względu na masę przeciwwag, występuje także duże obciążenie wspornikowe na wale wyjściowym, co prowadzi do znacznego skrócenia żywotności przekładni. Ponadto w tym wariancie, w przeciwieństwie do pierwszego wariantu, współczynnik wyważenia jest o około 3% niższy.

Słowa kluczowe

EN

counterweight; crank; pumping unit; balancing; rotor; rods; column

PL

przeciwwaga; korba; zespół pompowy; wyważanie; wirnik; kolumna; żerdź

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 80, nr 2
• Strony: 84--90
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Ahmedov Beyali

• Azerbaijan Technical University

autor

Khalilov Isa

• Azerbaijan Technical University

autor

Hajiyev Anar

• Azerbaijan Technical University

Bibliografia

• Abdullaev A.I., Najafov A.M., Ahmedov B.B., Chelebi I.G., Abdullaev A.A., Hajiyev A.B., 2021. Mechanical drive of suckerrod pumping unit. Azerbaijan Intellectual Property Agency patent for invention No. a2019 0162.
• Abdullaev A.I., Najafov A.M., Ahmedov B.B., Chelebi I.G., Abdullaev A.A., Hajiyev A.B., 2022. Mechanical drive of suckerrod pumping unit. Eurasian patent for invention No. 039650.
• Ahmedov B., Hajiyev A., 2020. Assessment of dynamic forces in new construction design for beamless sucker-rod pumping units. Nafta-Gaz, 76(5): 299–310. DOI: 10.18668/NG.2020.05.03.
• Ahmedov B., Hajiyev A., Mustafayev V., 2021. Estimation of the equality of the beamless sucker-rod oil pumping unit by the value of the consumption current. Nafta-Gaz, 77(9): 571–578. DOI:10.18668/NG.2021.09.01.
• Ahmedov B., Khalilov I., Hajiyev A., 2023. Ensuring the operationaltechnological characteristics of the new design solution of the sucker-rod pumping unit. Technology Audit and Production Reserves, 3(1(71)): 6–9. DOI: 10.15587/2706-5448.2023.284032.
• Dennis D., 2001. Laboratory-instrumented sucker-rod pump. Journal of Petroleum Technology, 53(05): 50–51. DOI:10.2118/0501-0050-JPT.
• Elias S.K., Rutácio O.C., 2020. Sucker Rod Pumping: Design, Operation and Maintenance. Independently published, 1–430.
• Gabor T., 2015. Sucker-Rod Pumping Handbook: Production Engineering Fundamentals and Long-Stroke Rod Pumping.1st Edition. Gulf Professional Publishing, Hungary, 1–598.
• Ganzulenko O.Y., Petkova A.P., 2023. Energy efficiency of the linear rack drive for sucker rod pumping units. Journal of Mining Institute, 261: 325–338.
• Liu B.X., Liu H.Z., 2010. Dynamic Analysis of the Sucker-Rod Pumping System of Deviated Well Based on LuGre Friction Model. Advanced Materials Research, 139–141: 2346–2349. DOI: 10.4028/www.scientific.net/amr.139-141.2346.
• Najafov A.M., 2013. Exploratory design of a mechanical drive of sucker-rod pumps. Palmarium Academic Publishing, Germany.
• Sherif F., Abdelaziz K., Enamul H., Hashim N., 2021. A comprehensive review of sucker rod pumps’ components, diagnostics, mathematical models, and common failures and mitigations. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology,11: 3815–3839. DOI: 10.1007/s13202-021-01270-7.
• Shishlyannikov D.I., Zverev V.Y., Zvonareva A.G., Frolov S.A., Ivanchenko A.A., 2023. Evaluation of the energy efficiency of functioning and increase in the operating time of hydraulic drives of sucker-rod pump units in difficult operating conditions. Journal of Mining Institute, 261: 349–362.
• Yin Ch., Zhang K., Zhang L., Wang Z., Liu P., Huaqing Z., Yongfei Y., Yao J., 2023. Imbalanced Working States Recognition of Sucker Rod Well Dynamometer Cards Based on Data Generation and Diversity Augmentation. SPE Journal, 28(04): 1925–1944. DOI:10.2118/214661-PA.
• Ziuzev A.M., Tecle S.I., 2022. Sucker rod pumpıng system: challenges to develop diagnostic system and role of dynamıc simulator. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, Geo Assets, 333(1): 168–177. DOI: 10.18799/24131830/2022/1/3285.