示功圖的分析應(yīng)用

1、示功圖在優(yōu)化油井工況中的應(yīng)用導(dǎo)言： 抽油機(jī)井典型示功圖是采油技術(shù)人員在多年的生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的，具有一定特征的、大多數(shù)一看就可直接定性的示功圖；典型示功圖可作為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)初步判斷抽油機(jī)井泵況的參考依據(jù)，也是分析實(shí)測(cè)示功圖的第一步。工況圖綜合反映了油井的生產(chǎn)環(huán)境，示功圖在工況中的應(yīng)用，可以及早對(duì)油井診斷、治療，為油井創(chuàng)造一個(gè)更優(yōu)良的環(huán)境。示功圖定義： 由載荷隨位移的變化關(guān)系曲線所構(gòu)成的封閉曲線圖稱為示功圖。 表示懸點(diǎn)載荷與位移關(guān)系的示功圖稱為地面示功圖或光桿示功圖。理論示功圖定義： 只考慮靜載荷作用下的示功圖稱為理論示功圖。典型示功圖定義： 指某一因素的影響十分明顯，其形狀代表了該因素影響下的基

2、本特征的示功圖。 1、氣體影響示功圖2、充不滿影響示功圖3、漏失影響示功圖7、帶噴井影響示功圖4、抽油桿斷脫影響示功圖5、出砂影響示功圖8、活塞脫出工作筒示功圖6、結(jié)蠟影響示功圖9、活塞下行碰泵影響示功圖10、油稠影響示功圖目 錄 典 型 示 功 圖1 1、氣體影響示功圖、氣體影響示功圖PSABD 由于在下沖程末余隙內(nèi)還殘存一定數(shù)量的溶解氣和壓縮氣，上沖程開(kāi)始后泵內(nèi)壓力因氣體的膨脹而不能很快降低，加載變慢，使吸入閥打開(kāi)滯后（B點(diǎn)）BC 殘存的氣量越多，泵口壓力越低，則吸入閥打開(kāi)滯后的越多，即B B線越長(zhǎng) B C 為上沖程柱塞有效沖程1 1、氣體影響示功圖、氣體影響示功圖PSABD 下沖程時(shí)，氣

3、體受壓縮，泵內(nèi)壓力不能迅速提高，卸載變慢，使排出閥滯后打開(kāi)（ D ）BC 泵的余隙越大，進(jìn)入泵內(nèi)的氣量越多，則DD 線越長(zhǎng)DA為下沖程柱塞有效沖程D1 1、氣體影響示功圖、氣體影響示功圖PSABD 而當(dāng)進(jìn)泵氣量很大而沉沒(méi)壓力很低時(shí)，泵內(nèi)氣體處于反復(fù)壓縮和膨脹狀態(tài)，吸入和排出閥處于關(guān)閉狀態(tài)，出現(xiàn)“氣鎖”現(xiàn)象。BC 如圖中點(diǎn)畫(huà)線所示：D 1 1、氣體影響示功圖、氣體影響示功圖S 氣體使泵效降低的數(shù)值可使用下式近似計(jì)算: PABDB CD 充滿系數(shù):ADADDDgS式中：S光桿沖程1 1、氣體影響示功圖、氣體影響示功圖S PABDB CD 危害1、降低泵效2、油井不出做無(wú)用功1 1、氣體影響示功圖、

4、氣體影響示功圖 治理對(duì)策1、洗井2、碰泵3、氣砂錨4、增加沉沒(méi)壓力3000891234隨著抽油泵的往復(fù)抽汲運(yùn)動(dòng)，井液上行至氣砂錨，井液由外管進(jìn)油孔進(jìn)入，沿螺旋進(jìn)行油氣分離，防止抽油泵由于氣體影響造成氣鎖。1 1、氣體影響示功圖、氣體影響示功圖 治理對(duì)策1、洗井2、碰泵3、氣砂錨4、增加沉沒(méi)壓力2 2、充不滿影響的示功圖、充不滿影響的示功圖PSABD 當(dāng)沉沒(méi)度過(guò)小或供液不足使液體不能充滿工作筒時(shí)，均會(huì)影響示功圖的形狀。C 供液不足不影響示功圖的上沖程，與理論示功圖相近。 下沖程由于泵筒中液體充不滿，懸點(diǎn)載荷不能立即減小，只有當(dāng)柱塞遇到液面時(shí)，才迅速卸載，卸載線與增載線平行，卸載點(diǎn)較理論示功圖卸載

5、點(diǎn)左移（如圖中D 點(diǎn)）D 2 2、充不滿影響的示功圖、充不滿影響的示功圖 充不滿程度越嚴(yán)重，則卸載線越往左移。（如右圖2、3所示） 有時(shí)，當(dāng)柱塞碰到液面時(shí)，由于振動(dòng)，最小載荷線會(huì)出現(xiàn)波浪線。123PSABDCD2 2、充不滿影響的示功圖、充不滿影響的示功圖 危害1、產(chǎn)量下降，效率低.2、“液擊”易造成抽油桿柱下部斷脫.2 2、充不滿影響的示功圖、充不滿影響的示功圖治理對(duì)策1、調(diào)參2、間開(kāi)3、加深，增加沉沒(méi)壓力3、漏失影響的示功圖PSABD （1 1）排出部分漏失）排出部分漏失C 上沖程時(shí)，泵內(nèi)壓力降低，柱塞兩端產(chǎn)生壓差，使柱塞上面的液體經(jīng)過(guò)排出部分的不嚴(yán)密處（閥及柱塞與襯套的間隙）漏到柱塞下部

6、的工作筒內(nèi)，漏失速度隨柱塞下面壓力的減小而增大。由于漏失到柱塞下面的液體有向上的“頂托”作用，懸點(diǎn)載荷不能及時(shí)上升到最大值，使加載緩慢。3、漏失影響的示功圖PSABD （1 1）排出部分漏失）排出部分漏失C 隨著懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加快，“頂托”作用相對(duì)減小，直到柱塞上行速度大于漏失速度的瞬間，懸點(diǎn)載荷達(dá)到最大靜載荷（如圖中B 點(diǎn)）B 當(dāng)柱塞繼續(xù)上行到后半沖程時(shí)，因柱塞上行速度又逐漸減慢，在柱塞速度小于漏失速度瞬間（如圖中C點(diǎn)），又出現(xiàn)了液體的“頂托”作用，使懸點(diǎn)負(fù)荷提前卸載。 到上死點(diǎn)時(shí)懸點(diǎn)載荷已降至C點(diǎn)3、漏失影響的示功圖（1 1）排出部分漏失）排出部分漏失PABDCBCCS 下沖程，排出部分漏失不

7、影響泵的工作。因此，示功圖形狀與理論示功圖相似。D 由于排出部分漏失的影響，吸入閥在B點(diǎn)才打開(kāi)，滯后了BB這樣一段柱塞沖程； 漏失量越大， BC線越短。PABDCBCCS3、漏失影響的示功圖（1 1）排出部分漏失）排出部分漏失 而在接近上死點(diǎn)時(shí)又在C點(diǎn)提前關(guān)閉。這樣柱塞的有效吸入行程為BC。 在此情況下的泵效:BCSBCD 當(dāng)漏失量很大時(shí)，由于漏失液對(duì)柱塞的“頂托”作用很大，上沖程載荷遠(yuǎn)低于最大載荷，如圖中AC所示，吸入閥始終是關(guān)閉的，泵的排量等于零。3、漏失影響的示功圖（1 1）排出部分漏失）排出部分漏失PABDCBCCSBCDCA 3、漏失影響的示功圖（2 2）吸入部分漏失）吸入部分漏失P

8、SABDCD 下沖程開(kāi)始后，由于吸入閥漏失，泵內(nèi)壓力不能及時(shí)提高而延緩了卸載過(guò)程，使排出閥不能及時(shí)打開(kāi)。只有當(dāng)柱塞速度大于漏失速度后，泵內(nèi)壓力提高到大于液柱壓力，將排出閥打開(kāi)而卸去液柱載荷（如圖中D 點(diǎn)） 。 懸點(diǎn)以最小載荷繼續(xù)下行，直到柱塞下行速度小于漏失速度的瞬間 。（如圖中A 點(diǎn)） 泵內(nèi)壓力降低使排出閥提前關(guān)閉，懸點(diǎn)提前加載,到達(dá)下死點(diǎn)時(shí)，懸點(diǎn)載荷已增加到 A。3、漏失影響的示功圖（2 2）吸入部分漏失）吸入部分漏失PSABDCBD A 上沖程，吸入部分漏失不影響泵的工作，示功圖形狀與理論示功圖形狀相近。A 3、漏失影響的示功圖（2 2）吸入部分漏失）吸入部分漏失PSABDCBDA 由于

9、吸入部分的漏失而造成排出閥打開(kāi)滯后(DD )和提前關(guān)閉（AA）。 活塞的有效排出沖程為D A 。D AS這種情況下的泵效A3、漏失影響的示功圖 （2 2）吸入部分漏失）吸入部分漏失 當(dāng)吸入閥嚴(yán)重漏失時(shí)，排出閥一直不能打開(kāi)，懸點(diǎn)不能卸載。示功圖位于最大理論載荷線附近。因摩擦力的緣故，示功圖成條帶狀（如右圖所示）。3、漏失影響的示功圖PABDCBCCSBCDC 危害1、降低泵效2、油井不出做無(wú)用功3、漏失影響的示功圖治理對(duì)策1、洗井2、碰泵3、作業(yè)3、漏失影響的示功圖 （3 3）油管漏失的示功圖）油管漏失的示功圖 油管漏失不是泵本身的問(wèn)題，所以示功圖形狀與理論示功圖形狀相近，只是由于進(jìn)入油管的液體

10、會(huì)從漏失處漏入油管、套管的環(huán)形空間，使作用于懸點(diǎn)上的液柱載荷減小，不能達(dá)到最大理論載荷值，(如右圖所示）。PSABDC3、漏失影響的示功圖 （3 3）油管漏失的示功圖）油管漏失的示功圖 lhCLq 通過(guò)示功圖根據(jù)下式可計(jì)算出漏失位置：式中 ： 活塞全部面積上每米液柱重量 kN/mL 漏失點(diǎn)距井口深度 mh 漏失點(diǎn)距井口在圖上的高度 mmC 力比 kN/mmlqPSABDCh3、漏失影響的示功圖 危害1、降低泵效2、油井不出3、漏失影響的示功圖 治理對(duì)策1、閉式管柱2、工藝轉(zhuǎn)向（螺桿泵、噴射泵、水力泵）3、防偏磨措施4、抽油桿斷脫影響的示功圖 抽油桿斷脫后的懸點(diǎn)載荷實(shí)際上是斷脫點(diǎn)以上的抽油桿柱在

11、液體中的重量，懸點(diǎn)載荷不變，只是由于摩擦，使上下載荷線不重合，成條帶狀。 示功圖的位置取決于斷脫點(diǎn)的位置：斷脫點(diǎn)離井口越近，示功圖越接近橫坐標(biāo)；斷脫點(diǎn)離井口越遠(yuǎn)，示功圖越接近最小理論載荷線。如圖所示：4、抽油桿斷脫影響的示功圖 hrh CLq 由示功圖可計(jì)算斷脫點(diǎn)至井口的距離：式中 L 斷脫點(diǎn)距井口距離 m 每米抽油桿在液體中重量 KN/m h 示功圖中線到橫坐標(biāo)的距離 mm C 力比 KN/mm rq4、抽油桿斷脫影響的示功圖 桿脫預(yù)緊力不足裝配前沒(méi)有清洗抽油桿外螺紋接頭和接箍螺紋潤(rùn)滑劑不合適抽油桿柱下部彎曲抽油系統(tǒng)震動(dòng)液擊、碰泵沖擊載荷影響4、抽油桿斷脫影響的示功圖 桿脫治理對(duì)策1、工具清

12、潔2、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控到位3、管柱錨定、底部加重4、調(diào)防沖距4、抽油桿斷脫影響的示功圖 桿斷螺紋接頭斷本體斷接箍斷裂預(yù)緊力過(guò)大、材料缺陷、井液腐蝕、加工質(zhì)量差桿柱彎曲、材料缺陷、桿柱設(shè)計(jì)不合理、表面凹坑、刻痕引起應(yīng)力集中腐蝕、接箍與油管摩擦、材料缺陷、表面凹坑、刻痕引起應(yīng)力集中4、抽油桿斷脫影響的示功圖 桿斷治理對(duì)策1、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控到位,工具不合格不能下井2 、桿柱設(shè)計(jì)優(yōu)化3、措施得當(dāng)（偏磨、腐蝕)5、油層出砂影響的示功圖 油層出砂主要是因?yàn)榈貙幽z接疏松或生產(chǎn)壓差過(guò)大，在生產(chǎn)過(guò)程中使砂粒移動(dòng)而成的。細(xì)小砂粒隨著油流進(jìn)入泵內(nèi)，使柱塞在整個(gè)行程中或在某個(gè)區(qū)域，增加一個(gè)附加阻力。上沖程附加阻力使懸點(diǎn)載荷增加，下

13、沖程附加阻力使懸點(diǎn)載荷減小。由于砂粒在各處分布的大小不同，影響的大小也不同，致使懸點(diǎn)載荷會(huì)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生多次急劇變化，因此使示功圖在載荷線上出現(xiàn)不規(guī)則的鋸齒狀尖峰，當(dāng)出砂不嚴(yán)重時(shí)，示功圖的整個(gè)形狀仍與理論示功圖形狀近似。5、油層出砂影響的示功圖 危害1、增加阻力，加重磨損2、卡死固定凡爾或柱塞，造成油井不出。3、加重桿柱拉伸受力5、油層出砂影響的示功圖 治理對(duì)策1、洗井2、碰泵3、防砂卡泵4、防砂治砂措施加長(zhǎng)內(nèi)筒上出油閥短泵筒長(zhǎng)柱塞雙通接頭下出油閥沉砂外筒進(jìn)油閥6、油井結(jié)蠟影響的示功圖 由于油井結(jié)蠟，使活塞在整個(gè)行程中或某個(gè)區(qū)域增加一個(gè)附加阻力，上沖程，附加阻力使懸點(diǎn)載荷增加；下沖程，附加阻力

14、使懸點(diǎn)載荷減小，并且會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)載荷，反映在示功圖上，上下載荷線上出現(xiàn)波浪型彎曲。（如右圖所示）： 6、油井結(jié)蠟影響的示功圖 危害1、增加阻力，加重磨損2、加重偏磨3、油井不出6、油井結(jié)蠟影響的示功圖治理對(duì)策1、洗井2、蒸汽熱采3、工藝轉(zhuǎn)向(噴射泵、水力泵)4、伴熱生產(chǎn)7、帶噴井的示功圖 對(duì)于具有一定自噴能力的抽油井，抽汲實(shí)際上只起誘噴和助噴的作用。在抽汲過(guò)程中，游動(dòng)閥和固定閥處于同時(shí)打開(kāi)的狀態(tài)，液柱載荷基本加不到懸點(diǎn)。示功圖的位置和載荷變化的大小取決于噴勢(shì)的強(qiáng)弱及抽汲液體的粘度。噴勢(shì)強(qiáng)、油稀帶噴的示功圖 噴勢(shì)弱、油稠帶噴的示功圖7、帶噴井的示功圖 治理對(duì)策1、調(diào)參2、提液 危害1、固定凡爾或游

15、動(dòng)凡爾不能關(guān)閉或關(guān)不嚴(yán)2、泵失效。8、管式泵活塞脫出工作筒的示功圖 由于活塞下的過(guò)高，在上沖程中活塞會(huì)脫出工作筒，懸點(diǎn)突然卸載，因此卸載線急劇下降。另外由于突然卸載，引起活塞跳動(dòng)，反映在示功圖中，右下角為不規(guī)則波浪形曲線。8、管式泵活塞脫出工作筒的示功圖 危害1、降低泵效2、油井不出做無(wú)用功8、管式泵活塞脫出工作筒的示功圖治理對(duì)策1、調(diào)防沖距(防沖距過(guò)大）2、機(jī)、泵配套組合四）設(shè)計(jì)工藝數(shù)據(jù)：泵泵型/泵徑泵間隙等級(jí)/最大沖程泵深沉沒(méi)度管 /56G32 / 3m 1300 m 300m 機(jī)電機(jī)型電機(jī)沖程沖次CYJ12-4.2-73B 37 KW 660 V4.2 m4 n/min桿柱抽油桿組合25

16、mm*475m+22mm*825m 光桿32mm*9m 防沖距1.1脫接器管柱油管組合76mm*500m+62mm*810m 釋放接頭 mm懸掛器 76 mm9、活塞下行碰泵影響的示功圖 活塞下行碰泵影響的示功圖如右圖所示：主要特征是在左下角有一個(gè)環(huán)狀圖形。 原因是由于活塞裝置過(guò)低，當(dāng)活塞下行接近下死點(diǎn)時(shí)，活塞與固定凡爾相碰撞，光桿負(fù)荷急劇降低，引起抽油桿柱劇烈振動(dòng)，這時(shí)活塞又緊接著上行而引起的。 同時(shí)由于振動(dòng)引起游動(dòng)凡爾和固定凡爾跳動(dòng)，封閉不嚴(yán)，造成漏失使載荷減小。9、活塞下行碰泵影響的示功圖 危害1、降低泵效2、柱塞于固定凡爾相碰，易造成泵失效治理對(duì)策1、調(diào)防沖距（防沖距過(guò)?。?010、油稠影響示功圖、油稠影響示