Determination of the friction force between the draw rod and its guide in sucker rod well pumps and an analytical study of the stress deformation state of the valve assembly

The article is devoted to the determination of the friction force between the draw rod and the guide and to the analytical study of the stress deformation state of the valve assembly of the rod well pump. In sucker rod well pumps, a hollow cylindrical guide is used to ensure the same axis of the plunger as the cylinder during operation. The guide is attached to the upper end of the pump cylinder. The draw rod connecting the sucker rod and the plunger of the pump moves up and down in the internal cylindrical cavity of the guide in the corresponding movements of the balancer head. There must be a certain clearance between the draw rod and the guide to ensure free movement of the draw rod. Based on the calculation scheme for determining the friction force between the draw rod and the guide is given, and the necessary parameters are determined. According to the values obtained from the calculation, the graphs were built based on the dependences of the friction force between the draw rod and the guide on the angle φ, and on the path of the plunger when φ = 30. At the same time, according to the calculation scheme of the "ball-saddle" pair, the force acting on the ball, the stresses generated on the contact surfaces of the ball and the saddle, and other parameters were found. The friction and wear between the draw rod and the guide is also typical of the friction and wear between the polished rod and the wellhead forming structure. Because, in the latter case, as a result of the suspension point of the balancer head not having the same axis as the wellhead, the polished rod cannot move with the straight axis in wellhead valve.

Artykuł zawiera opis metody wyznaczania siły tarcia pomiędzy cięgłem a prowadnicą cięgła dławikowej pompy wgłębnej oraz analizę odkształcenia naprężeniowego zespołu zaworowego pompy. W żerdziowych pompach wgłębnych stosuje się drążone cylindryczne prowadnice w celu zapewnienia współosiowości nurnika i cylindra pompy. Prowadnica ta jest przymocowana do górnej końcówki cylindra pompy. Cięgło stanowi połączenie żerdzi pompowej z nurnikiem pompy. Porusza się ono w górę i w dół w cylindrycznej prowadnicy, zgodnie z ruchem głowicy wyważającej. Pomiędzy cięgłem a prowadnicą należy zapewnić odpowiedni luz tak, aby zapewnić swobodny ruch cięgła. Wszelkie niezbędne parametry układu ustalono na podstawie schematu obliczeniowego siły tarcia występującego pomiędzy cięgłem a prowadnicą. Na podstawie wartości uzyskanych podczas obliczeń utworzono wykresy obrazujące zależności siły tarcia pomiędzy cięgłem a prowadnicą dla kąta φ oraz dla toru posuwu nurnika, gdy φ = 30. Jednocześnie, zgodnie ze schematem obliczeniowym pary „kula–gniazdo”, wyznaczono siłę działającą na kulę, naprężenia powstające na powierzchniach styku kuli i gniazda oraz inne parametry. Tarcie i zużycie pomiędzy cięgłem a prowadnicą jest również typowe dla tarcia i zużycia występujących pomiędzy drążkiem polerowanym a prowadnicą w zagłowiczeniu odwiertu. W tym drugim przypadku ze względu na to, że punkt zawieszenia głowicy wyważającej nie znajduje się w osi głowicy odwiertu, drążek polerowany nie może się poruszać w osi zaworu głowicy odwiertu.