Assessment of dynamic forces in new construction design for beamless sucker-rod pumping units

• Autorzy: Ahmedov Beyali , Hajiyev Anar

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2020.05.03

Warianty tytułu

PL

Ocena sił dynamicznych w nowym rozwiązaniu konstrukcyjnym zespołów pomp żerdziowych bez żurawia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article addresses the issue of determining the dynamic forces acting on the rod suspension point during the operation of the well in a new construction design for a beamless pumping unit, depending on the angle of rotation of the crank and the dimensionless kinematic parameters, which characterize the relationship of the crank length to the rod length and relative eccentricity. It was found that the value of the dynamic loads in the rod column depends on the type of the rocking machine and on the direction the crank rotates. In addition, one of the adverse factors for the operation of the pumping unit is that the force at the rod suspension point is constantly directed downwards, and that it varies during the course of the polished rod down- and upstrokes, which leads to uneven loading of the electric motor. This mode of operation for the engine and gearbox is abnormal and comes with a sharp decrease in their efficiency. To equalize the load on the gearbox and engine during one cycle of work, and to reduce the engine power needed to carry out the balancing process, a combination of movable and rotary counterweights is applied in the proposed design to balance the pumping unit. To this end, an investigation was made of the method of balancing a new structural design of the pumping unit and proposed analytical expressions for determining the weight of the movable and rotary counterweights when moving the rod suspension point up and down using combined balancing. The article discusses options for determining the dynamic forces in both a non-balanced (without using any counterweights) and a combined balanced (by using both moving and rotary counterweights) oil pumping unit.

PL

Artykuł omawia zagadnienie określenia sił dynamicznych działających w punkcie podparcia żerdzi w czasie eksploatacji odwiertu w nowym rozwiązaniu konstrukcyjnym zespołów pompowych bez żurawia, zależnych od kąta obrotu korby i bezwymiarowych parametrów kinematycznych, charakteryzujących zależność między długością korby a długością żerdzi i względną mimośrodowością. Stwierdzono, że wartość obciążeń dynamicznych w kolumnie żerdzi zależy od rodzaju wahacza i od kierunku obrotów korby. Ponadto jednym z niekorzystnych czynników eksploatacji zespołów pompowych jest fakt, że siła w punkcie zawieszenia żerdzi jest stale skierowana w dół, a jej wartość zmienia się w trakcie ruchów wypolerowanej żerdzi w dół i w górę, co prowadzi do nierównego obciążenia silnika elektrycznego. Ten tryb pracy silnika i przekładni jest nieprawidłowy i powoduje ostry spadek ich sprawności. Aby wyrównać obciążenie przekładni i silnika w czasie jednego cyklu pracy oraz zmniejszyć moc silnika wykonującego ten proces równoważenia, w proponowanej konstrukcji równoważenia zespołu pompowego zastosowano kombinację równoważenia składającą się z przeciwciężarów przesuwnych i obrotowych. W tym celu zbadano metodę równoważenia nowej konstrukcji strukturalnej zespołu pompowego i zaproponowano wyrażenia analityczne do określenia wagi przeciwciężarów przesuwnych i obrotowych, kiedy punkt zawieszenia żerdzi przesuwa się w górę i w dół, używając równoważenia łączonego. Artykuł omawia warianty określenia sił dynamicznych w zespole pompowym ropy niezrównoważonym (bez zastosowania przeciwwag) i z kombinacją sposobów zrównoważenia (przez zastosowanie przeciwwag przesuwnych i obrotowych).

Słowa kluczowe

EN

pumping unit; balancer; rotor; crank; counterweight; static forces; dynamic forces; rod suspension point

PL

zespół pompowy; wyrównywacz; wirnik; korba; przeciwwaga; siły statyczne; siły dynamiczne; punkt zawieszenia żerdzi

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 76, nr 5
• Strony: 299--310
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Ahmedov Beyali

• Department of Machine Design of Azerbaijan Technical University

autor

Hajiyev Anar

• Department of Machine Design of Azerbaijan Technical University

Bibliografia

• Abdullaev A.H., Najafov A.M., Ahmedov B.B., 2016. New mechanical drive for sucker rod pumps for oil production: Scientific, technical and industrial journal, Bulletin of Mechanical Engineering, 9: 19–25.
• Abdullaev A.H., Najafov A.M., Ahmedov B.B., Gasimov R.M., 2019. Beamless rocking machine of sucker rod pump units. The Eurasian Patent Organization (EAPO). https://www.eapo.org/ru/patents/reestr/patent.php?id=32268
• Adonin A.N., 1973. To the calculation of the loads acting on the bars of a deep pump. Azerbaijan Oil Industry, 4: 44–46.
• Agamalov G.B., Aliev Z.Z., Romanova N.A., Rizvanov R.R., 2010. Method of calculating the weight of the wellhead balancing system of the pumping unit. Oil and gas business: 3–9.
• Ahmedov B.B., 2016. Investigation of the method of balancing the new design of the pumping unit. Journal of Machinery, 5: 13–18.
• Ahmedov B.B, Kerimov S.K., Jafarov E.A., 2015. The study of the kinematic parameters of a beamless rocking machine. Journal of Machine Science, 4(1): 29–32.
• Ahmedov B.B., Najafov A.M., Abdullaev A.I., 2018. Determination of the kinematic parameters of the new constructive solution of the beamless sucker-rod pump. Journal of Structural Engineering & Applied Mechanics, 1(3): 128–135.
• Aliverdizade K.S., 1951. Balanced individual drives of a deep-well pumping unit (pumping units). Azneftizdat, Baku, 215.
• Chicherov L.G., Molchanov G.V., Rabinovich A.M., 1987. Calculation and design of oilfield equipment. Nedra, Moscow, 422.
• Ivanovsky V.N., Darishchev V.I., Kashtanov V.S., Sabirov A.A., Peking S.S., 2002. Well pumping installations for oil production. Oil and Gas, Moscow, 824.
• Mishchenko I.T., 2003. Downhole oil production: Textbook for universities. Federal State Unitary Enterprise Publishing House, The Gubkin Russian State University of Oil and Gas, Moscow, 816.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).