抽油機(jī)井理論示功圖

1、孫愛軍 河南油田第一采油廠河南油田第一采油廠 2、理論示功圖的形成 學(xué)習(xí)目錄 4、理論示功圖的繪制 3、理論示功圖載荷計(jì)算 1、示功圖有關(guān)概念 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 2、理論示功圖的形成 學(xué)習(xí)目錄 4、理論示功圖的繪制 3、理論示功圖載荷計(jì)算 1、示功圖有關(guān)概念 2021-7-123 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 （1）示功圖： 由專門的儀器測出，是描繪抽油機(jī)井驢頭懸點(diǎn) 載荷與光桿位移的關(guān)系曲線。封閉的曲線所圍成的 面積表示在一個(gè)沖程中抽油泵所作的功。 用途： 示功圖反映了抽油泵的工作情況，通過分析， 可以了解油井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)及抽油裝置的各項(xiàng)參數(shù)選 擇是否合理。 1、示功圖有關(guān)概念 20

2、21-7-124 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 （2）理論示功圖： 在理想情況下，只考慮懸點(diǎn)所承受的靜載荷及由于 靜載荷引起的桿管彈性變形，而不考慮其他因素的影響， 所繪制的示功圖。 1、示功圖有關(guān)概念 繪制理論示功圖目的： 與實(shí)測示功圖比較， 找出載荷變化差異，從而 判斷深井泵、抽油桿、油 管的工作狀況及油層的供 液情況。 2021-7-126 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 理論示功圖假設(shè)條件： 1、假設(shè)泵、管沒有漏失，泵工作正常； 2、油層供液能力充足，泵充滿程度良好； 3、不考慮活塞在上、下沖程中，抽油桿柱所受到的摩 擦力、慣性力、振動(dòng)載荷與沖擊載荷等動(dòng)載荷的影響； 4、不考慮砂、蠟、氣

3、、稠油的影響； 5、不考慮油井連抽帶噴； 6、認(rèn)為進(jìn)入泵內(nèi)的液體是不可壓縮的，閥是瞬時(shí)開閉 的。 7 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 （3）實(shí)測示功圖： 實(shí)測示功圖是是在砂、蠟、氣和慣性載荷、振 動(dòng)載荷等綜合因素影響下，實(shí)際測得的示功圖也稱 地面示功圖。 1、示功圖有關(guān)概念 2021-7-128 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 2021-7-129 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 2021-7-12 采油工工況分析培訓(xùn)班采油工工況分析培訓(xùn)班 10 2、理論示功圖的形成 學(xué)習(xí)目錄 4、理論示功圖的繪制 3、理論最大最小載荷計(jì)算 1、示功圖有關(guān)概念 上游動(dòng)閥 上游動(dòng)閥 （連接抽油桿） 固定閥罩 固定閥

4、固定閥球 和座 下游動(dòng)閥 （有錐度） 活塞上的 防砂槽 深井泵的活塞在做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。活塞在最低位 置時(shí)，兩個(gè)凡爾之間有一余隙，此余隙內(nèi)充滿了 液體。當(dāng)活塞下行程快接近死點(diǎn)時(shí)，固定凡爾關(guān) 閉著，游動(dòng)凡爾打開著，此時(shí)，活塞上下液體連 通，光桿上只承受抽油桿柱在油中的重量；油管 承受了全部液柱重量。 當(dāng)活塞到達(dá)下死點(diǎn)開始上行程的瞬間，游動(dòng) 凡爾立即關(guān)閉，使活塞上下不連通。活塞要推動(dòng) 其上的液柱向上移動(dòng)，這個(gè)液柱的重量就加在活 塞上，并經(jīng)過抽油桿加在光桿上。油管此時(shí)只承 受它與活塞之間環(huán)形截面上液柱的重量。 2021-7-1213 A點(diǎn)是下死點(diǎn) A B S W 在下死點(diǎn)前后，抽油桿柱上多了一個(gè) 活塞截面

5、以上液柱的重量，油管上少了一 個(gè)活塞截面以上液柱的重量。 這時(shí)，就要發(fā)生彈性變形，油管就要 縮短，抽油桿就要伸長（細(xì)長的油管和抽 油桿柱，本身是一個(gè)彈性體，在負(fù)荷變化 時(shí)，就產(chǎn)生相應(yīng)的變形，此變形的多少和 負(fù)荷變化的多少成正比）此時(shí)，光桿雖然 在上移，但活塞相應(yīng)于泵筒來說，實(shí)際未 動(dòng)，這樣，就畫出了圖中AB斜直線。AB 線表示了光桿負(fù)載增加的過程，稱為增載 線。 2021-7-1214 A B S W 當(dāng)彈性變形完畢光桿帶動(dòng)活塞開 始上行（B點(diǎn)），固定凡爾打開， 液體進(jìn)入泵筒并充滿活塞所讓出的 泵筒空間，此時(shí)，光桿處所承受的 負(fù)荷，仍和B點(diǎn)時(shí)一樣沒有變化， 所以，畫出一條直線BC。 B點(diǎn)是固定

6、凡爾打開點(diǎn) 2021-7-1215 A B S W C 當(dāng)活塞到達(dá)上死點(diǎn)（C點(diǎn)），在轉(zhuǎn)入下行程 的瞬間，固定凡爾關(guān)閉，活塞開始?jí)嚎s泵筒中的 液體。活塞擠壓給液體一個(gè)作用力，這個(gè)力作用 在油管上，使油管伸長；液體反過來又給活塞一 個(gè)反作用力，使抽油桿柱開始減載，桿柱縮短， 油管伸長、抽油桿縮短，使泵內(nèi)壓力不能及時(shí)升 高。 當(dāng)桿管變形結(jié)束，泵內(nèi)壓力大于泵上油管內(nèi) 液柱壓力，游動(dòng)凡爾打開（D點(diǎn)），活塞上下連 通。此時(shí)，由于油管伸長，抽油桿柱縮短，活塞 相對于泵筒沒有移動(dòng)，于是畫出了CD斜線。CD 斜線表示了光桿上負(fù)荷減少的過程，稱為減載線。 2021-7-1216 當(dāng)彈性變形完畢，活塞開始下行， 液

7、體就通過游動(dòng)凡爾向活塞以上轉(zhuǎn)移， 在液體向活塞以上轉(zhuǎn)移的過程中，光 桿上所受的負(fù)荷不變，所以畫出一條 和BC平行的直線DA。 當(dāng)光桿行到下死點(diǎn)，在下行程完 畢又將開始的瞬間，游動(dòng)凡爾關(guān)閉， 負(fù)荷又發(fā)生轉(zhuǎn)移，開始了一個(gè)新的往 復(fù)，這樣，就畫成了一個(gè)封閉的曲線， 我們叫它做示功圖。 2021-7-1217 A B S W C D AB增載線 BC活塞上行程線，最大載荷線 ABC驢頭上行程線 CD減載線 DA活塞下行程線，最小載荷線 CDA驢頭下行程線 2021-7-1218 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 CB A S光 光 S活 活 D Wr W1 W靜靜 S W A點(diǎn)：下死點(diǎn) B點(diǎn)：懸點(diǎn)加載完畢

8、，固定閥打開點(diǎn) C點(diǎn)：上死點(diǎn) D點(diǎn)：懸點(diǎn)卸載完畢，游動(dòng)閥打開點(diǎn) 2021-7-1219 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 CB A S光 光 S活 活 D Wr W1 W靜靜 S W S光-光桿沖程，米； S活-活塞行程，米； Wr-抽油桿柱以上的在井筒內(nèi)液體中的重量，KN； W1-活塞截面液柱重量，KN； W靜W桿W液-光桿承受的最大靜負(fù)荷，KN； 1-抽油桿伸縮長度，米；2-油管伸縮長度，米； 12-沖程損失，米。 2021-7-1220 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 CB A S光 光 S活 活 D Wr W1 W靜靜 S W 12 12 2021-7-12 采油工工況分析培訓(xùn)班采油工工況分

9、析培訓(xùn)班 21 2、理論示功圖的形成 學(xué)習(xí)目錄 4、理論示功圖的繪制 3、理論示功圖載荷計(jì)算 1、示功圖有關(guān)概念 理論示功圖只考慮了懸點(diǎn)所承受的靜載荷及沖程損失， 而不考慮其他因素的影響。 減程比：光桿沖程在圖上的長度與光桿實(shí)際沖程長度之 比，用“a”表示。 a = S圖/S實(shí) 力比：實(shí)際懸點(diǎn)載荷與其在圖上的長度之比，用“b”表 示，單位KN/mm b W實(shí)/W圖 沖程損失：隨著載荷的交替轉(zhuǎn)移，使油管和抽油桿發(fā)生 伸長縮短，因而使活塞實(shí)際沖程小于光桿沖程，這一差 值即沖程損失。 2021-7-1222 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 （1）抽油桿柱載荷： 在上沖程中，游動(dòng)閥關(guān)閉，抽油桿柱不受管內(nèi)

10、 液體浮力的作用，所以上沖程中作用在懸點(diǎn)的抽油 桿柱載荷為桿柱在空氣中的重力。 上沖程懸點(diǎn)承受載荷： 抽油桿柱空氣中重：Wrd2/4L桿 d桿直徑 m 重度，單位:N Wrq桿L qr每米抽油桿空氣中重，單位: N 2021-7-1223 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 上沖程懸點(diǎn)承受載荷： 在上沖程中，由于游動(dòng)閥關(guān)閉，作用在柱塞上 的液柱引起的懸點(diǎn)載荷為： （2）作用在柱塞上的液柱載荷 活塞有效截面上液柱重： W1D2/4L液 d2/4L液 =（D2d2）/4L液 上沖程懸點(diǎn)承受載荷： Wr W1 即懸點(diǎn)最大靜載荷：W最大 Wr W1 W1q1L qr活塞有效截面上每米液柱重，單位: N 20

11、21-7-1224 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 在下沖程中，游動(dòng)閥打開后，油管內(nèi)液體的浮力 作用在抽油桿柱上。所以，下沖程中作用在懸點(diǎn)上 的抽油桿柱的重力減去液體的浮力，即它在液體中 的重力作用在懸點(diǎn)上的載荷。 Wrd2/4L（桿 液） 重度，單位:N 下沖程懸點(diǎn)承受載荷： 最小靜載荷： W最小 Wr 3、理論示功圖載荷的計(jì)算 Wrq桿L qr每米抽油桿液柱中重，N 2021-7-1225 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 上行程：懸點(diǎn)最大靜載荷：W最大 Wr W1 下行程：懸點(diǎn)最小靜載荷： W最小 Wr 上下行程中在桿柱和管柱之間相互轉(zhuǎn)移的載荷： 相互轉(zhuǎn)移的載荷為上下沖程懸點(diǎn)承受的靜載荷之差：

12、 W最大W最?。╓r W1） Wr 上下沖程載荷差值用 W1表示。 2021-7-1226 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 上下沖程載荷差 = WrW1Wr d2/4L桿（D2d2）/4L液 d2/4L（桿 液） （D2d2）/4L液 d2/4L液 D2/4L液 令W1D2/4L液，簡稱轉(zhuǎn)移載荷。 由以上推導(dǎo)可知： Wr W1 Wr W1 2021-7-1227 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 W最大 Wr W1 Wr W1 3、理論示功圖載荷的計(jì)算 2021-7-1228 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 CB A S光 光 S活 活 D Wr W1 W靜靜 S W 2021-7-12 采油工工況分

13、析培訓(xùn)班采油工工況分析培訓(xùn)班 29 2、理論示功圖的形成 學(xué)習(xí)目錄 4、理論示功圖的繪制 3、理論最大最小載荷計(jì)算 1、示功圖有關(guān)概念 1109.某井的實(shí)測示功圖上，上沖程最高點(diǎn)到基線的距離為 L=4，動(dòng)力儀力比為c=2kN/mm，抽油機(jī)型號(hào)為CYJ10-3-48B ，求抽油機(jī)負(fù)載利用率(g取10m/s2)。 1109. 解：(1)懸點(diǎn)最大載荷Wmax=Lc=4102=80（kN） (2)負(fù)載利用率利=（W額/Wmax）100%= 100%=80% 答：該井抽油機(jī)負(fù)載利用率為80%。 示功圖顯示，某井抽油桿斷脫，該示功圖中線距橫坐標(biāo) 10，動(dòng)力儀力比為2kN/mm，抽油桿柱在液體中的重力為 3

14、6.24N/m，試求抽油桿斷脫點(diǎn)以上抽油桿的長度。 解：L=hc/g 桿=102000/36.24=551.88(m) 答：斷脫點(diǎn)以上抽油桿長551.88m。 10 某抽油機(jī)井示功圖的下載荷線距基線12，上載荷線距 基線17，動(dòng)力儀力比為2.2kN/mm，試求該井液柱重。 解：由示功圖（驢頭懸點(diǎn)載荷）組成內(nèi)容可知： 抽油機(jī)井井筒液柱重=（上載荷-下載荷）動(dòng)力儀力比 即:WL=（17-12）2.2=11.0(kN) CB A S光 S活 D Wr W1 W靜 S W （1）建立坐標(biāo)：以實(shí)測 圖的基線為橫坐標(biāo)S，表 示沖程；通過實(shí)測圖的最 左端作縱坐標(biāo)W，表示光 桿上的負(fù)荷。 （2）計(jì)算載荷及在圖

15、上高度：根據(jù)所測的油井參 數(shù)，求出抽油桿在液體中重量Wr和活塞截面上液 柱載荷W1。 2021-7-12 33 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 （3）然后根據(jù)力比計(jì)算出Wr W1在縱坐標(biāo)上 高度，分別以Wr、W1為高做橫坐標(biāo)平行線 B1C 和 AD1 。 （4）求沖程損失及在圖 上長度： 求出沖程損失 B1B=沖程損失減程比 a B1C=光桿沖程長度減 程比 Sa 在B1C線上，取BC=B1CB1B，確定B點(diǎn)，連 接AB，過C點(diǎn)做AB平行線CD，則平行四邊形 ABCD就是所求理論示功圖。 2021-7-1234 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 B A D 某抽油機(jī)井使用70mm泵，2 1/2平式油

16、 管（內(nèi)徑62mm、外徑73mm），22mm單級(jí) 抽油桿生產(chǎn)，泵深800米，沖程3.6米，沖次4次/ 分，日產(chǎn)液量90噸/天，原油含水80%，減程比 1/45，動(dòng)力儀力比1.26KN/mm，原油比重0.86， 鋼比重7.85，抽油桿、油管的彈性伸縮為0.8m， g=10m/s2，求該井理論示功圖。 繪制理論示功圖示例： 2021-7-1235 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 1、做直角坐標(biāo)。以實(shí)測圖的基線為橫坐標(biāo)，用s 表示沖程，通過實(shí)測圖的最左端做縱坐標(biāo)，用W表 示光桿負(fù)荷。 S W O W S 2021-7-1236 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 2、計(jì)算抽油桿在液體中重量Wr和活塞截面上液

17、柱載荷W1 Wr d2/4L（桿 液）g 這里的指比重，無因次量 3.14 0.0222/4 800（7.85 0.972）10 20.9（KN） W1D2/4L液g 3.140.072/4 8000.97210 29.9（KN） 沒有g(shù)時(shí)單位是噸。 與前面是重度不同。如鋼重度=7.85104 N/m3 g取10m/s2 2021-7-1237 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 0.86 (1-80%)+180% 3、計(jì)算光桿負(fù)荷在縱坐標(biāo)上的高度 下沖程 OA Wr/ b 20.9 / 1.26 16.6(mm) 上沖程 OB (W1 Wr)/b50.8 /1.26 40.3(mm) 在縱坐標(biāo)上分

18、別以O(shè)A、OB為高，做縱坐標(biāo)的平行線AD、BC S W O A B D C 2021-7-1238 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 4、計(jì)算沖程和沖程損失在圖上長度，畫出理論示功圖 光桿沖程圖上長度：S光 S實(shí)a36001/45 80(mm) 沖程損失圖上長度:沖程損失a8001/45 18(mm) 在BC線上，取BCBC8018 62mm， BB18mm 連接AB，過C點(diǎn)做AB平行線CD S W O A B D C B 2021-7-1239 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 理論示功圖解釋，點(diǎn)、線、坐標(biāo)、計(jì)算 2021-7-1240 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 繪出理論示功圖與實(shí)測示功圖對比，進(jìn)行分析。 2021-7-1241 工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班 沖程損失的計(jì)算（單級(jí)抽油桿） ( 12 )128(毫米) = 桿f 1 管f 1 + )