抽油機(jī)井示功圖診斷及分析

1、地面工圖地面工圖泵工圖泵工圖有桿泵抽油系統(tǒng)有桿泵抽油系統(tǒng)功圖與工況功圖與工況一、理論示功圖特征分析一、理論示功圖特征分析1 沒(méi)有彈性形變沒(méi)有彈性形變的理論示功圖的理論示功圖 如果抽油桿是剛體如果抽油桿是剛體 (受力后沒(méi)有彈性受力后沒(méi)有彈性伸長(zhǎng)和縮短的物體伸長(zhǎng)和縮短的物體)，則示功圖應(yīng)該是長(zhǎng)，則示功圖應(yīng)該是長(zhǎng)方形的，如下圖所示。方形的，如下圖所示。該理論示功圖的該理論示功圖的特征特征： ab / cd, ab / cd, bc / da.bc / da.在井深淺、小泵在井深淺、小泵徑，粗抽油桿及徑，粗抽油桿及小沖數(shù)抽油條件小沖數(shù)抽油條件下生產(chǎn)時(shí)，有可下生產(chǎn)時(shí)，有可能出現(xiàn)類似的水能出現(xiàn)類似的水平、

2、長(zhǎng)方形的示平、長(zhǎng)方形的示功圖。功圖。功圖與工況功圖與工況a是是上沖上沖程的程的始點(diǎn)，始點(diǎn)，ab線線為增為增載線載線bc線為上沖程過(guò)程，是載荷不變的線為上沖程過(guò)程，是載荷不變的位移過(guò)程，位移過(guò)程，c點(diǎn)是上沖程的死點(diǎn)點(diǎn)是上沖程的死點(diǎn)cd線為卸載線，線為卸載線，da線是下沖程過(guò)程，線是下沖程過(guò)程，a點(diǎn)是下沖程死點(diǎn)點(diǎn)是下沖程死點(diǎn)2 彈性抽油桿靜載彈性抽油桿靜載時(shí)示功圖時(shí)示功圖 實(shí)際上金屬是有彈性會(huì)實(shí)際上金屬是有彈性會(huì)形變形變”的，因而增載過(guò)的，因而增載過(guò)程程abab和卸載過(guò)程和卸載過(guò)程cdcd都不是直上直下的，而是受力后都不是直上直下的，而是受力后伸長(zhǎng)，卸載后縮短。這一變形過(guò)程是由于抽油桿伸伸長(zhǎng)，卸載

3、后縮短。這一變形過(guò)程是由于抽油桿伸長(zhǎng)和油管縮短、抽油桿縮短和油管伸長(zhǎng)所造成的。長(zhǎng)和油管縮短、抽油桿縮短和油管伸長(zhǎng)所造成的。下圖是彈性抽油桿受靜載時(shí)的基本示功圖。下圖是彈性抽油桿受靜載時(shí)的基本示功圖。功圖與工況功圖與工況功圖與工況功圖與工況 上圖一類的圖形是地面示功圖，是一般淺井上圖一類的圖形是地面示功圖，是一般淺井（油層供油充分、無(wú)其它影響，沉沒(méi)壓力較高時(shí)）（油層供油充分、無(wú)其它影響，沉沒(méi)壓力較高時(shí)）中，常見(jiàn)的理想示功圖。中，常見(jiàn)的理想示功圖。該示功圖為光桿該示功圖為光桿只受只受桿柱和液柱桿柱和液柱重力，泵不受外重力，泵不受外界摩擦力影響界摩擦力影響，并且假定系統(tǒng)的并且假定系統(tǒng)的充滿程度為百分

4、充滿程度為百分之百時(shí)的理論示之百時(shí)的理論示功圖。功圖。上死點(diǎn)上死點(diǎn)下死點(diǎn)下死點(diǎn)沖程損失沖程損失功圖與工況功圖與工況3 （動(dòng)、靜載彈性形變）（動(dòng)、靜載彈性形變）示功圖示功圖 實(shí)際生產(chǎn)中抽油桿是要承受靜載和實(shí)際生產(chǎn)中抽油桿是要承受靜載和動(dòng)載的。由于抽油桿有慣性動(dòng)載荷，柱動(dòng)載的。由于抽油桿有慣性動(dòng)載荷，柱塞在泵筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)有摩擦力，液體舉升塞在泵筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)有摩擦力，液體舉升過(guò)程中與管壁和桿柱有摩阻，抽油桿接過(guò)程中與管壁和桿柱有摩阻，抽油桿接箍與油管內(nèi)壁有摩擦，所以上沖程時(shí)箍與油管內(nèi)壁有摩擦，所以上沖程時(shí)a、b點(diǎn)偏高，下沖程時(shí)點(diǎn)偏高，下沖程時(shí)c、d點(diǎn)偏低，點(diǎn)偏低，P1和和P2是動(dòng)載荷影響的值。如下圖所示

5、。是動(dòng)載荷影響的值。如下圖所示。功圖與工況功圖與工況 由于動(dòng)載荷的影響，示功圖的上、下行程不是水平由于動(dòng)載荷的影響，示功圖的上、下行程不是水平的，但只要的，但只要bc/da,而且而且ab/cd，就是泵工作正常。否則就，就是泵工作正常。否則就是泵出現(xiàn)了問(wèn)題。是泵出現(xiàn)了問(wèn)題。 上圖中所示的行程線與水平線之間的夾角上圖中所示的行程線與水平線之間的夾角越大，說(shuō)越大，說(shuō)明動(dòng)載越大，另外沖數(shù)越快，動(dòng)載也越大。明動(dòng)載越大，另外沖數(shù)越快，動(dòng)載也越大。二、標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖及生產(chǎn)實(shí)例二、標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖及生產(chǎn)實(shí)例功圖與工況功圖與工況1. 泵工作正常泵工作正常 此圖為最理想的地此圖為最理想的地面示功圖面示功圖(無(wú)氣，多

6、水，無(wú)氣，多水，供液充足的正常示功圖供液充足的正常示功圖)，充滿系數(shù)充滿系數(shù)100，特征特征為為平行。平行。 對(duì)這類油井需對(duì)這類油井需加強(qiáng)開(kāi)加強(qiáng)開(kāi)采采，以求最大產(chǎn)量，發(fā)揮，以求最大產(chǎn)量，發(fā)揮出井筒的應(yīng)有產(chǎn)能水平。出井筒的應(yīng)有產(chǎn)能水平。功圖與工況功圖與工況2. 供液不足供液不足 此圖為油井供液不足時(shí)的地此圖為油井供液不足時(shí)的地面示功圖。面示功圖。由于供液不足泵筒由于供液不足泵筒充不滿，未能及時(shí)卸載，當(dāng)活充不滿，未能及時(shí)卸載，當(dāng)活塞下行碰到液面時(shí)開(kāi)始卸載。塞下行碰到液面時(shí)開(kāi)始卸載。特征特征為上，下平行、左右平行，為上，下平行、左右平行，泵沒(méi)有問(wèn)題。泵沒(méi)有問(wèn)題。 主要進(jìn)行主要進(jìn)行油層改造油層改造，改

7、善改善供液條件供液條件、機(jī)抽參數(shù)機(jī)抽參數(shù)。對(duì)于泵。對(duì)于泵掛較深井可采取長(zhǎng)沖程、小泵掛較深井可采取長(zhǎng)沖程、小泵徑、慢沖次；泵掛相對(duì)較淺的徑、慢沖次；泵掛相對(duì)較淺的井，在井況及抽油設(shè)備允許情井，在井況及抽油設(shè)備允許情況下，加深泵掛深度，以求得況下，加深泵掛深度，以求得最大泵效。最大泵效。 功圖與工況功圖與工況3. 油稠油稠 此圖的上、下行曲此圖的上、下行曲線呈凸?fàn)?。線呈凸?fàn)?。原因原因系油稠，由于上、系油稠，由于上、下沖程的行程中間速度下沖程的行程中間速度較快，阻力增大所致。較快，阻力增大所致。特征特征：工圖圓滑：工圖圓滑 對(duì)于油稠的抽油井應(yīng)對(duì)于油稠的抽油井應(yīng)采取采取降粘措施降粘措施，這樣有利這樣有

8、利于生產(chǎn)。于生產(chǎn)。六區(qū)六區(qū)14-65稠油工圖稠油工圖功圖與工況功圖與工況 4. 4. 油井出砂油井出砂 此圖是柱塞受油井出砂影此圖是柱塞受油井出砂影響，容易卡泵時(shí)的示功圖。響，容易卡泵時(shí)的示功圖。特征特征為上、下曲線沒(méi)有明顯的為上、下曲線沒(méi)有明顯的“阻尼阻尼”狀，而是呈狀，而是呈“小牙齒小牙齒”狀的不規(guī)則，不重復(fù)的示功圖。狀的不規(guī)則，不重復(fù)的示功圖。 對(duì)出砂油井，對(duì)出砂油井，一方面一方面應(yīng)保應(yīng)保持油井平穩(wěn)生產(chǎn)，持油井平穩(wěn)生產(chǎn)，減少停井次減少停井次數(shù)和時(shí)間數(shù)和時(shí)間，放套氣也應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)，放套氣也應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行；行；另一方面另一方面采取采取油層防砂、油層防砂、加篩管、砂錨、對(duì)油井經(jīng)常洗加篩管、砂錨、對(duì)油井

9、經(jīng)常洗井井等措施，延長(zhǎng)了抽油設(shè)備的等措施，延長(zhǎng)了抽油設(shè)備的使用壽命。使用壽命。l實(shí)際鋸齒不明顯實(shí)際鋸齒不明顯功圖與工況功圖與工況5. 氣體影響氣體影響 此圖為高氣油比井特征。此圖為高氣油比井特征。氣油比越高，圓弧的曲率半徑越氣油比越高，圓弧的曲率半徑越大，則表明油套管環(huán)空內(nèi)有泡沫大，則表明油套管環(huán)空內(nèi)有泡沫段存在，沉沒(méi)壓力偏小，充滿不段存在，沉沒(méi)壓力偏小，充滿不好。好。卸載時(shí)泵筒內(nèi)氣體受壓縮，卸載時(shí)泵筒內(nèi)氣體受壓縮，卸載變緩，當(dāng)氣體壓縮到一定程卸載變緩，當(dāng)氣體壓縮到一定程度，頂開(kāi)游動(dòng)凡爾時(shí)完成卸載。度，頂開(kāi)游動(dòng)凡爾時(shí)完成卸載。 對(duì)受氣體影響較大的井或易對(duì)受氣體影響較大的井或易發(fā)生氣鎖的井應(yīng)發(fā)生

10、氣鎖的井應(yīng)盡可能加深泵掛，盡可能加深泵掛，增大泵的沉沒(méi)度增大泵的沉沒(méi)度，大泵徑長(zhǎng)沖程，大泵徑長(zhǎng)沖程機(jī)抽，特別是防沖距要調(diào)到最小，機(jī)抽，特別是防沖距要調(diào)到最小，盡量減小余隙體積；盡量減小余隙體積；下高效氣錨下高效氣錨和防氣泵，合理放套氣和防氣泵，合理放套氣，控制套，控制套壓生產(chǎn)，使之保持在較低值。壓生產(chǎn)，使之保持在較低值。 功圖與工況功圖與工況氣鎖現(xiàn)象：氣鎖現(xiàn)象：屬于氣體影響的屬于氣體影響的特殊現(xiàn)象，由于氣體大量進(jìn)入特殊現(xiàn)象，由于氣體大量進(jìn)入泵筒，上沖程時(shí)氣體膨脹，全泵筒，上沖程時(shí)氣體膨脹，全部占滿柱塞讓出的容積，固定部占滿柱塞讓出的容積，固定凡爾打不開(kāi)。下沖程時(shí)，氣體凡爾打不開(kāi)。下沖程時(shí)，氣體

11、壓縮，但壓力仍低于游動(dòng)凡爾壓縮，但壓力仍低于游動(dòng)凡爾上部壓力，游動(dòng)凡爾也打不開(kāi)，上部壓力，游動(dòng)凡爾也打不開(kāi)，柱塞運(yùn)動(dòng)只是對(duì)氣體壓縮和膨柱塞運(yùn)動(dòng)只是對(duì)氣體壓縮和膨脹，泵不排油，這種現(xiàn)象稱為脹，泵不排油，這種現(xiàn)象稱為“氣鎖氣鎖”。解決？解決？ 此圖為氣體影響嚴(yán)重時(shí)發(fā)此圖為氣體影響嚴(yán)重時(shí)發(fā)生生“氣鎖氣鎖”而不出油或無(wú)沉沒(méi)而不出油或無(wú)沉沒(méi)壓力時(shí)的示功圖。壓力時(shí)的示功圖。功圖與工況功圖與工況6.閥爾漏失：閥爾漏失：6.1 固定閥爾漏失固定閥爾漏失 此圖是為泵固定閥漏失的示功圖。此圖是為泵固定閥漏失的示功圖。下沖程開(kāi)始后，固定凡爾漏失，泵內(nèi)下沖程開(kāi)始后，固定凡爾漏失，泵內(nèi)壓力不能及時(shí)升高，延緩了減載過(guò)程，

12、壓力不能及時(shí)升高，延緩了減載過(guò)程，同時(shí)游動(dòng)凡爾不能及時(shí)打開(kāi)，當(dāng)泵內(nèi)同時(shí)游動(dòng)凡爾不能及時(shí)打開(kāi)，當(dāng)泵內(nèi)液體頂開(kāi)游動(dòng)凡爾時(shí)減載過(guò)程結(jié)束；液體頂開(kāi)游動(dòng)凡爾時(shí)減載過(guò)程結(jié)束；下沖程后半沖程，由于漏失，泵內(nèi)壓下沖程后半沖程，由于漏失，泵內(nèi)壓力減小，游動(dòng)凡爾提前關(guān)閉，力減小，游動(dòng)凡爾提前關(guān)閉，增載提增載提前前。如圖。如圖特征特征:為示功圖左下方呈圓形缺損為示功圖左下方呈圓形缺損(無(wú)無(wú)氣體影響時(shí)右下角也呈圓形氣體影響時(shí)右下角也呈圓形)。如果閥或閥座被嚴(yán)重刺壞時(shí)，不出油，如果閥或閥座被嚴(yán)重刺壞時(shí)，不出油，下行曲線呈圖中虛線形狀。下行曲線呈圖中虛線形狀。游動(dòng)凡爾提前游動(dòng)凡爾提前關(guān)閉，增載提關(guān)閉，增載提前前卸載結(jié)束點(diǎn)

13、之后卸載結(jié)束點(diǎn)之后功圖與工況功圖與工況6.2 游動(dòng)閥爾漏失游動(dòng)閥爾漏失 此圖為游動(dòng)閥漏失的示此圖為游動(dòng)閥漏失的示功圖。上沖程開(kāi)始后，游動(dòng)功圖。上沖程開(kāi)始后，游動(dòng)凡爾上面的液體漏失到下面，凡爾上面的液體漏失到下面，使活塞下面壓力下降緩慢，使活塞下面壓力下降緩慢，懸點(diǎn)載荷不能及時(shí)上升到最懸點(diǎn)載荷不能及時(shí)上升到最大值，大值，加載變緩加載變緩。如圖。如圖特征特征為曲線左上部分有圓形為曲線左上部分有圓形缺損，有時(shí)右上角也呈圓形缺損，有時(shí)右上角也呈圓形缺損。缺損。若是游動(dòng)閥或閥座被嚴(yán)重刺若是游動(dòng)閥或閥座被嚴(yán)重刺壞，上部曲線則呈圓形壞，上部曲線則呈圓形(圖圖中虛線中虛線)形狀。形狀。l加載變緩加載變緩6.3

14、 雙閥爾漏失雙閥爾漏失 此圖屬于泵的游動(dòng)閥和此圖屬于泵的游動(dòng)閥和固定閥都發(fā)生嚴(yán)重漏失時(shí)固定閥都發(fā)生嚴(yán)重漏失時(shí)的示功圖。的示功圖。 特征特征為上行曲線呈凸?fàn)?，為上行曲線呈凸?fàn)?，下行曲線呈凹狀，油井不下行曲線呈凹狀，油井不出油，需要檢泵。出油，需要檢泵。功圖與工況功圖與工況針對(duì)凡爾漏失的油井針對(duì)凡爾漏失的油井，一一般的碰泵、洗井不能解決，般的碰泵、洗井不能解決，只有檢換泵；但定期清潔，只有檢換泵；但定期清潔，對(duì)油井除蠟除臟、洗井，對(duì)油井除蠟除臟、洗井，可以延緩檢泵時(shí)間，延長(zhǎng)可以延緩檢泵時(shí)間，延長(zhǎng)泵的使用壽命。泵的使用壽命。 功圖與工況功圖與工況7. 游動(dòng)閥爾關(guān)閉遲游動(dòng)閥爾關(guān)閉遲緩緩 此圖為游動(dòng)閥關(guān)

15、閉此圖為游動(dòng)閥關(guān)閉遲緩，明顯減產(chǎn)的示遲緩，明顯減產(chǎn)的示功圖。功圖。原因原因是泵的游動(dòng)閥與是泵的游動(dòng)閥與閥球罩之間的間隙太閥球罩之間的間隙太小。小。特征特征為圖形在上位置為圖形在上位置呈方形缺損。呈方形缺損。功圖與工況功圖與工況8. 柱塞脫出工作筒柱塞脫出工作筒 此圖表明柱塞在上此圖表明柱塞在上行過(guò)程中脫出工作筒，行過(guò)程中脫出工作筒，驢頭未到上死點(diǎn)突然卸驢頭未到上死點(diǎn)突然卸載；需要載；需要下放光桿下放光桿，對(duì)對(duì)小防沖距小防沖距。 此類油井在功圖算此類油井在功圖算產(chǎn)時(shí)誤差較大，主要因產(chǎn)時(shí)誤差較大，主要因?yàn)槁┦Я侩y以確定，計(jì)為漏失量難以確定，計(jì)算結(jié)果比真實(shí)產(chǎn)液量偏算結(jié)果比真實(shí)產(chǎn)液量偏高。高。突然突然

16、卸載卸載功圖與工況功圖與工況8、刮碰現(xiàn)象、刮碰現(xiàn)象 8.1下碰泵下碰泵 此圖為防沖距太小，此圖為防沖距太小，柱塞在下沖程近下死點(diǎn)處柱塞在下沖程近下死點(diǎn)處發(fā)生硬性碰泵的示功圖。發(fā)生硬性碰泵的示功圖。 對(duì)于這類井應(yīng)該及時(shí)對(duì)于這類井應(yīng)該及時(shí)停抽，停抽，重對(duì)防沖距重對(duì)防沖距，避免，避免長(zhǎng)時(shí)間碰泵而撞掉泵筒發(fā)長(zhǎng)時(shí)間碰泵而撞掉泵筒發(fā)生落井事故。生落井事故。上上 下碰泵的油井計(jì)量結(jié)果下碰泵的油井計(jì)量結(jié)果也會(huì)存在誤差。因?yàn)榕霰靡矔?huì)存在誤差。因?yàn)榕霰眠^(guò)程中會(huì)有漏失產(chǎn)生。過(guò)程中會(huì)有漏失產(chǎn)生。功圖與工況功圖與工況8.2 光桿打驢頭光桿打驢頭圖形特征：功圖在上死點(diǎn)位置處圖形特征：功圖在上死點(diǎn)位置處有一個(gè)有一個(gè)向下耷拉

17、的向下耷拉的“小尾巴小尾巴”。成因：成因：在上沖程中，由于井口裝在上沖程中，由于井口裝置、井口、光桿不對(duì)中，或者光置、井口、光桿不對(duì)中，或者光桿過(guò)長(zhǎng)（碰到驢頭），就容易在桿過(guò)長(zhǎng)（碰到驢頭），就容易在靠近上死點(diǎn)的位置處，光桿受到靠近上死點(diǎn)的位置處，光桿受到一個(gè)額外的側(cè)向力，在功圖上得一個(gè)額外的側(cè)向力，在功圖上得到明顯的反應(yīng)，在上死點(diǎn)位置出到明顯的反應(yīng)，在上死點(diǎn)位置出現(xiàn)一個(gè)向下耷拉的現(xiàn)一個(gè)向下耷拉的“小尾巴小尾巴”。管理：管理：做到管、桿、井口對(duì)中、做到管、桿、井口對(duì)中、同心，選用合適長(zhǎng)度的光桿，避同心，選用合適長(zhǎng)度的光桿，避免光桿打驢頭。免光桿打驢頭。 功圖與工況功圖與工況9. 油井結(jié)蠟油井結(jié)蠟

18、此圖是受蠟影響、此圖是受蠟影響、產(chǎn)量下降的示功圖。產(chǎn)量下降的示功圖。特征特征為上，下沖程為上，下沖程的曲線呈不規(guī)則的的曲線呈不規(guī)則的“犬牙齒犬牙齒”狀。即狀。即工圖肥大。工圖肥大。管理：管理：對(duì)油井進(jìn)行對(duì)油井進(jìn)行清蠟處理；對(duì)井下清蠟處理；對(duì)井下增加加熱和清蠟設(shè)增加加熱和清蠟設(shè)備。備。 l上圖可以看出上圖可以看出13-283熱洗前工圖明顯肥大熱洗前工圖明顯肥大功圖與工況功圖與工況l 抽油桿斷脫抽油桿斷脫此圖為抽油桿斷或脫時(shí)示此圖為抽油桿斷或脫時(shí)示功圖功圖若斷脫發(fā)生在若斷脫發(fā)生在柱塞附近柱塞附近，或是柱塞脫扣或是柱塞脫扣、閥球球罩閥球球罩?jǐn)嗦?，圖形位于桿重載斷落，圖形位于桿重載荷線位置（荷線位置（

19、桿斷位置越桿斷位置越高圖形越靠下高圖形越靠下）若斷脫發(fā)生在若斷脫發(fā)生在光桿附近光桿附近，圖形接近于水平坐標(biāo)線。圖形接近于水平坐標(biāo)線。及時(shí)修井作業(yè)及時(shí)修井作業(yè)l2月初我區(qū)月初我區(qū)13-375量油不出，通過(guò)工圖判斷桿上部斷脫量油不出，通過(guò)工圖判斷桿上部斷脫功圖與工況功圖與工況l13-406工圖顯示油管嚴(yán)重漏失工圖顯示油管嚴(yán)重漏失11.油管漏示工圖油管漏示工圖 此圖為油管螺紋漏此圖為油管螺紋漏失失(螺紋漏油或是油管螺紋漏油或是油管被嚴(yán)重腐蝕而漏油被嚴(yán)重腐蝕而漏油)時(shí)時(shí)的示功圖。的示功圖。特征，特征，不不能達(dá)到最大載荷。能達(dá)到最大載荷。 油井嚴(yán)重減產(chǎn)或不油井嚴(yán)重減產(chǎn)或不出油，抽油機(jī)停抽時(shí)出油，抽油機(jī)停抽時(shí)間越長(zhǎng)，圖形上下平間越長(zhǎng)，圖形上下平行線距離變小行線距離變小(面積縮面積縮小，載荷減少小，載荷減少) 。 解決？解決？功圖與工況功圖與工況12. 連抽帶噴連抽帶噴 此圖為連抽帶噴時(shí)的此圖為連抽帶噴時(shí)的示功圖。示功圖。特征特征為近于水平狀，很少為近于水平狀，很少有振動(dòng)波，圖形兩端有一有振動(dòng)波，圖形兩端有一段曲線近于平行段曲線近于平行(有增載和有增載和卸載特征，若斷脫時(shí)圖形卸載特征，若斷脫時(shí)圖形呈尖角而無(wú)平行，實(shí)際工呈尖角而無(wú)平行，實(shí)際工圖較難區(qū)分，一般結(jié)合其圖較難區(qū)分，一般結(jié)合其他條件