《有杆泵采油示功图分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有杆泵采油示功图分析（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、有杆泵采油示功图分析与应用 库尔勒华鹏油田技术服务有限公司 2015年12月22日,2019/10/22,华鹏测试,1,示功图测试与分析,有杆抽油系统基础,典型示功图特征分析,2019/10/22,华鹏测试,2,示功图应用,抽油泵主要由泵筒、吸入阀、活塞、排除阀四大部分组成。按照抽油泵在井下的固定方式不同，可分为管式泵和杆式泵。,1.1 抽油泵,2019/10/22,华鹏测试,3,管式泵（油管泵）：外筒、衬套、吸入阀地面组装好并接在油管下部先下入井中，装有排出阀的活塞用抽油杆柱通过油管下入泵中。 在下入大泵的井中，活塞直径大于油管内径，先把活塞装入泵筒随油管下入井中，后下入抽油杆柱，利用“脱节
2、器”与活塞对接。 特点：结构简单，成本低；相同油管直径下允许下入的泵径大，排量大；检泵时必须起下管柱，修井工作量大；适用于下泵深度不大，产量较高的井。,1.1 抽油泵,2019/10/22,华鹏测试,4,杆式泵： 常用的定筒式顶部固定杆式泵：有内外两个工作筒，外工作筒上端装有椎体座及卡簧（卡簧的位置为下泵的深度），下泵时把外工作筒随油管先下入井中，然后把装有衬套、活塞的内工作筒接在抽油杆的下端下入到外工作筒中并由卡簧固定。 定筒式顶部固定杆式泵：其固定点在泵筒的顶部。 动筒式底部固定杆式泵：将活塞固定在底部，由抽油杆柱带动泵筒上下往复运动抽油。 特点：结构复杂，制造成本高；检泵时不需要起出油管
3、，而是通过抽油杆柱把内工作筒拔出，检泵方便；在相同油管直径下允许下入的泵径较小；适用于下泵深度大，产量较小的油井。,1.1 抽油泵,2019/10/22,华鹏测试,5,液压反馈抽稠泵：,1.2 抽油泵工作原理,2019/10/22,华鹏测试,6,当活塞上行时，游动凡尔受油管内活塞以上液柱的压力而关闭，同时固定凡尔由于泵筒内压力下降，被油套环形空间液柱压力顶开，井内液体进入泵筒内，充满活塞上行所让出的空间。当活塞下行时，由于泵筒内液柱受压，压力增高，而使固定凡尔关闭，当泵筒内压力超过油管内液柱压力时，游动凡尔被顶开，液体从泵筒内经过空心活塞上行进入油管。 在一个冲程中，深井泵完成一次进油和一次排
4、油过程。活塞不断运动，游动凡尔与固定凡尔不断交替关闭和顶开，井内液体就不断进入工作筒，从而上行进入油管，最后到达地面。,泵工作过程中，活塞是主动件，通过改变泵内容积的大小来改变泵内压力；泵阀是从动件，仅当满足阀球下方压力大于其上方压力时阀打开，让液体通过阀座孔向上流，否则阀关闭阻止液体向下流。 上冲程：井中原油进泵，同时在井口排出液体；下冲程：泵中液体排到活塞上方的油管中，同时由于光杆进入泵筒，在井口挤出相当于光杆体积的液体。,2019/10/22,华鹏测试,7,游动阀（排出阀）：装在抽油泵柱塞上随柱塞作往复运动可将泵内液体排出的单向球阀。 固定阀（吸入阀）：随泵筒固定在油管柱上，井内流体可通
5、过它进入泵内的单向阀。 阀罩：深井泵阀用于限制阀球运动范围的部件。 防冲距：为防止深井泵工作过程中柱塞与固定阀发生碰撞，在下泵时将柱塞座于固定阀上，再上提抽油杆柱的距离。其值必须大于杆柱自重伸长与冲程损失之和。 余隙空间：深井泵柱塞在下死点位置时，固定阀与游动阀之间的泵内容积。 柱塞配合间隙：柱塞外径与泵筒内径（或衬套）之间的配合间隙。 冲程损失：深井泵工作时，由于抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩而引起的光杆冲程与柱塞冲程之差。 惯性载荷：由于抽油杆柱和油管中的液柱随悬点作变速运动所产生的惯性力在悬点上引起的载荷。 抽油杆柱的振动：在抽油过程中，液柱载荷周期性作用在抽油杆柱上引起抽油杆柱的纵向振动。
6、 抽油杆柱的固有频率：抽油过程中抽油杆柱自身振动的频率。 振动载荷：它是由于液柱载荷周期性地作用在抽油杆柱上，使抽油杆柱发生弹性振动而在悬点产生的附加载荷。,1.3 常用语解释,抽油杆：起连接抽油机与抽油泵并把抽油机的动力传递给抽油泵的作用，在抽油装置中抽油杆是中间部分。根据化学成分，可分为碳钢抽油杆、合金钢抽油杆及玻璃钢抽油杆等类型，合金钢抽油杆在强度和抗腐蚀性能方面都优于碳钢抽油杆，而玻璃钢抽油杆的抗腐蚀性能优于钢制抽油杆。 根据抽油杆在抽油杆柱中所起的作用，抽油杆又可分为光杆、普通抽油杆和加重杆三类。,1.4 抽油杆和悬绳器,2019/10/22,华鹏测试,8,光杆：光杆是抽油杆柱中最上
7、端的一根抽油杆，其表面光滑。 驴头位于下死点时，光杆伸入密封盒以下的长度称为方入；密封盒以上到悬绳器之间的光杆长度称为方余。光杆的方入要大于光杆冲程。 加重杆：把泵以上几十米的抽油杆柱直径加粗，称为加重杆。加重杆是两端带抽油杆螺纹的实心圆钢杆，一端车有吊卡颈和打捞颈。 下冲程时液体通过游动阀时的摩擦阻力，向上顶托活塞，减小悬点载荷，使活塞与泵连接处的几根抽油杆受到压缩力作用发生弯曲，长时间的弯曲拉直运动会加速这部分抽油杆的疲劳破坏。 悬绳器：是连接光杆和绳辫子的工具，由上下两块扼板组成，通过楔形卡瓦固定。 悬绳器在抽油机工作时，承担着整个工作载荷，在测示功图时安装测试传感器。,1.5 光杆冲程
8、与液面,2019/10/22,华鹏测试,9,光杆从上死点到下死点的距离称为光杆冲程长度（光杆冲程、悬点冲程）。 曲柄转一周，悬点完成一个上冲程和一个下冲程，活塞上下抽汲一次，称为一个冲次。 每分钟的冲次数称为冲数或冲速。光杆冲程大于活塞冲程,静液面：关井后油套环形空间中的液面恢复到静止时的液面。 从井口到静液面的距离称为静液面深度 油层中部井深到静液面的距离称为静液面高度 动液面：油井生产期间，油套环形空间的液面。 从井口到动液面的距离称为动液面深度 油层中部井深到动液面的距离称为动液面高度 沉没深度：表示泵的吸入口沉没在动液面以下的深度，其大小应根据气油比的高低、原油进泵所需要的压头的大小来
9、确定。,1.6 采油指数,2019/10/22,华鹏测试,10,机抽井采油指数J=Q/（油层静压-井底流压）=Q/原油密度g（动液面深度-静液面深度） 令K=J原油密度g=Q/（静液面高度-动液面高度）=Q/(动液面深度-静液面深度)为“米采油指数”。 Q-原油日产量（t/d）；K-米采油指数（t/dm） 则日产量Q=K（静液面高度-动液面高度）=K(动液面深度-静液面深度) 米采油指数K和采油指数J一样，也表示单位生产压差下的原油日产量，只是米采油指数的生产压差是用液柱高度差或液面深度差来表示的。,套压为零时，油层压力（静压）与静液面的关系： 油层中部静压=原油密度g（油层中部井深-静液面深
10、度）（即静液面高度） 套压为零时，油层压力（流压）与动液面的关系： 油层中部流压=原油密度g（油层中部井深-动液面深度）（即动液面高度）,1.7 折算动液面深度,2019/10/22,华鹏测试,11,在抽油机井的生产中，用液面的高低表示油井能量的大小。所以要求定期测量动液面深度，并对动液面进行分析，发现不正常则应及时采取措施。井口套压大于零，测得的动液面不能真实地反映井底流压，不同套压下测得的液面深度也无法比较油井能量的变化。 依据流压相等的原理，将套压不为零时测得的动液面折算成套压为零时的动液面即折算动液面。 1、井底流压=原油密度g（油层中部井深-动液面深度）（套压为零） 2、井底流压=环
11、空套压+原油密度g（油层中深-实测动液面深度）10-6=原油密度g（油层中深-折算动液面深度）10-6（套压不为零） 3、折算动液面深度=实测动液面深度-10-6,1.8 悬点载荷计算与分析,2019/10/22,华鹏测试,12,悬点所承受的载荷是选择抽油设备和分析设备工作状况的重要依据。 所谓静载荷一般是指上下冲程过程中不随悬点位移变化的载荷，包括杆柱载荷和液柱载荷。 1、抽油杆柱载荷 上冲程，悬点承受着整个抽油杆柱的重力。下冲程，游动阀打开，作用在油管柱上的液体对抽油杆柱产生浮力作用，悬点的杆柱载荷等于抽油杆柱的重力减去杆柱所受到的浮力大小。 2、液柱载荷 上冲程，游动阀关闭，活塞带着液体
12、向上移动，在悬点上产生液柱载荷。 悬点在上冲程所承受的静载荷为：抽油杆柱载荷（抽油杆柱的重力）+液柱载荷；下冲程过程中，液柱载荷从抽油杆柱转移到了油管柱上，悬点只承受抽油杆柱在液体中的重力。 3、其他静载荷：沉没压力对悬点载荷的影响，上冲程中，吸入压力作用在活塞底部而产生向上的载荷；井口回压对悬点载荷的影响，液流在地面管线中的流动阻力所产生的井口回压对悬点将产生附加的载荷，此附加载荷上冲程时会增加悬点载荷，下冲程时会减小悬点载荷。,1.8 悬点载荷计算与分析,2019/10/22,华鹏测试,13,动载荷是随悬点位移或速度变化的载荷，包括惯性载荷、摩擦载荷及振动载荷。 1、惯性载荷 上冲程的前半
13、冲程，悬点向上加速运动，惯性力向下，增加悬点载荷；后半冲程悬点向上减速运动，惯性力方向向上，减小悬点载荷。（上冲程的前半冲程作加速度逐渐减小的向上加速运动；上冲程的后半冲程作加速度逐渐增大的向上减速运动。） 下冲程的前半冲程，悬点向下加速运动，惯性力向上，减小悬点载荷；后半冲程，悬点向下减速运动，惯性力向下，增加悬点载荷。（下冲程的前半冲程作加速度逐渐减小的向下加速运动；下冲程的后半冲程作加速度逐渐增大的向下减速运动。） 2、摩擦载荷：抽油杆柱和油管柱的摩擦力；活塞与衬套之间的摩擦力；液柱与抽油杆柱之间的摩擦力，发生在下冲程，方向向上，减小悬点载荷；液柱与油管之间的摩擦力，发生在上冲程，方向向
14、下，增加悬点载荷；液体通过游动阀时的摩擦阻力，发生在下冲程，方向向上，减小悬点载荷，是造成下冲程时下部抽油杆柱受压缩弯曲的主要原因。,1.8 悬点载荷计算与分析,2019/10/22,华鹏测试,14,3、振动载荷 抽油杆柱特别是钢质抽油杆柱属于弹性体，本身存在自由振动频率。（当抽油杆柱在运动过程中产生冲击载荷时，极易引起抽油杆柱的自由振动。）抽油杆柱又在不停地做周期性的强迫振动，如果自由振动频率等于或接近强迫振动频率时，会产生剧烈的振动载荷。,示功图测试与分析,有杆抽油系统基础,典型示功图特征分析,2019/10/22,华鹏测试,15,示功图应用,2.1 机采井测试要求,2019/10/22,
15、华鹏测试,16,机采井测试是为了了解油层、油井的变化情况和井下设备的工作状况；根据测试资料分析判断机采井工作制度是否合理，找出影响泵效或油抽不出来的原因，确定合理的采油工艺措施和检泵周期。,2019/10/22,华鹏测试,17,2.2 理论示功图,示功图是由载荷随位移的变化关系曲线所构成的封闭曲线图。表示悬点载荷与位移关系的示功图称为地面示功图或光杆示功图(考虑了抽油杆柱和油管柱的弹性形变)。 典型示功图是指某一因素的影响十分明显，其形状代表了该因素影响下的基本特征的示功图。在实际情况下，虽然有多种因素影响示功图的形状，但总有其主要因素，所以，示功图的形状也就反映着主要因素影响下的特征。 1气
16、体和充不满对示功图的影响； 2漏失对示功图的影响； 3柱塞与卡对示功图的影响 4带喷井的示功图； 5抽油杆脱落对示功图的影响；,1）每口井测5个示功图，并且其中至少有3个是连续的，图适中清洁，线条清楚、连贯，图形封闭。 2）每张图均有固定基线，基线平直。 3）每张图上要填写井号、压力、力比、减程比、日期等。,2019/10/22,华鹏测试,18,悬点冲程（m）,2.2 理论示功图,悬点载荷（KN）,加载线,卸载线,冲程损失,冲程损失,2019/10/22,华鹏测试,2.2 理论示功图,P静(最大)：光杆（驴头）承受的最大负荷（KN）； P杆：抽油杆在液体中的重量（KN）； P液：抽油泵活塞以上液柱重量（KN）； ：冲程损失（m）； 1：抽油杆伸缩长度（m）； 2：油管在井中伸缩长度（m）； AB为抽油机上行加载线（增载线），BC为活塞上行冲程线，CD为抽油机下行卸载线(减载线)，DA为活塞下行冲程线，ABCD所圈闭的面积为深井泵做功的面积。S光：光杆行程，数值上代表地面实际冲程。,在理想状况下，只考虑驴头所承受的静载荷所引起的抽油
