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1、 抽油井示功图的分析及应用抽油井示功图的分析及应用 讲 解解 内内 容容 第一部分 抽油井示功图综述第一部分 抽油井示功图综述 第二部分 理论示功图的特征分析 第三部分 第三部分 定向井示功图与直井示功图的区别定向井示功图与直井示功图的区别 第四部分 实测地面示功图图例分析第四部分 实测地面示功图图例分析 第五部分 需要注意的几点第五部分 需要注意的几点 抽油井示功图的分析及应用抽油井示功图的分析及应用 第一部分第一部分: : 抽油井示功图综述抽油井示功图综述 示功图概念：示功图是由载示功图概念：示功图是由载 荷随位移的变化关系曲线所构成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
2、与的封闭曲线图。表示悬点载荷与 位移关系的示功图称为地面示功位移关系的示功图称为地面示功 图或光杆示功图。在实际工作中图或光杆示功图。在实际工作中 是以实测地面示功图作为分析深是以实测地面示功图作为分析深 井泵工作状况的主要依据。井泵工作状况的主要依据。 抽油井示功图的分析及应用抽油井示功图的分析及应用 为了能正确分析和解释示功图，常要绘制出理论示功图为了能正确分析和解释示功图，常要绘制出理论示功图 进行对比分析，而且实测示功图的解释都是以理论示功图为基进行对比分析，而且实测示功图的解释都是以理论示功图为基 础，因此，对理论示功图特征分析就显得尤为重要。础，因此，对理论示功图特征分析就显得尤为
3、重要。 1.1.没有弹性变形的理论示功图没有弹性变形的理论示功图（图（图1 1） 第二部分 第二部分 理论示功图的特征分析理论示功图的特征分析 假定：抽油杆是刚体，动力从地面传假定：抽油杆是刚体，动力从地面传 到柱塞上没有时间滞后，既没有伸缩和振到柱塞上没有时间滞后，既没有伸缩和振 动，也无摩擦，假定每一个部件的工作效动，也无摩擦，假定每一个部件的工作效 率都是率都是100%100%所测得的示功图。所测得的示功图。 抽油井示功图的分析及应用抽油井示功图的分析及应用 分析：图中分析：图中a a点是上冲程的始点。由点是上冲程的始点。由 于刚体没有弹性形变，则于刚体没有弹性形变，则abab为即刻增载
4、，为即刻增载， 泵柱塞的游动凡尔关闭，全部载荷由光杆泵柱塞的游动凡尔关闭，全部载荷由光杆 承受。承受。bcbc是上冲程过程，泵的游动凡尔关是上冲程过程，泵的游动凡尔关 闭，固定凡尔打开是进油过程。图中闭，固定凡尔打开是进油过程。图中C C点点 是下冲程的始点，同样由于刚体没有弹性是下冲程的始点，同样由于刚体没有弹性 变形。则变形。则 第二部分 第二部分 理论示功图的特征分析理论示功图的特征分析 cdcd 即刻卸载，抽油杆下行时所画出即刻卸载，抽油杆下行时所画出dada线是载荷不变的下冲程位移过程，泵线是载荷不变的下冲程位移过程，泵 的固定凡尔关闭。的固定凡尔关闭。 该该该该理理论论论论示功示功
5、图图图图的特征：的特征：abab平行于平行于cdcd ，bcbc平行于平行于dada，一般抽油机井在一般抽油机井在 井深浅、小井深浅、小泵泵泵泵径、粗抽油杆及小冲数抽油条件下生径、粗抽油杆及小冲数抽油条件下生产时产时产时产时 ，有可能出，有可能出现类现类现类现类 似似 的水平、的水平、长长长长方形方形实测实测实测实测 示功示功图图图图。 抽油井示功图的分析及应用抽油井示功图的分析及应用 2.2.国内目前所用的理论示功图（国内目前所用的理论示功图（ 图图2 2） 该理论示功图是在理想条件下绘该理论示功图是在理想条件下绘 制出来的：假定制出来的：假定油管无漏失、泵工作油管无漏失、泵工作 正常。正常
6、。油层供液能力充足，泵能够完油层供液能力充足，泵能够完 全充满。全充满。 光杆光杆只承只承 第二部分第二部分 理论示功图的特征分析理论示功图的特征分析 图2 弹性抽油杆静载时的示功图 受抽油杆柱与活塞以上液柱重量的静载荷，不考虑惯性力。受抽油杆柱与活塞以上液柱重量的静载荷，不考虑惯性力。不考虑砂不考虑砂 、蜡、稠油的影响。、蜡、稠油的影响。不考虑油井连喷带抽。不考虑油井连喷带抽。认为进入泵内的流体是认为进入泵内的流体是 不可压缩的，凡尔是瞬时开闭的。在这种条件下绘制出的示功图是一个不可压缩的，凡尔是瞬时开闭的。在这种条件下绘制出的示功图是一个 平行四边形。平行四边形。 抽油井示功图的分析及应用
7、抽油井示功图的分析及应用 3.3.泵充满系数不好时的地泵充满系数不好时的地 面示功图（图面示功图（图3 3） 深井泵柱塞的有效行程可以在深井泵柱塞的有效行程可以在 图中冲程曲线段上量出，而泵的充满图中冲程曲线段上量出，而泵的充满 部分可以在下冲程曲线中量得。确定部分可以在下冲程曲线中量得。确定 泵的充满系数即泵的充满系数即AE/BCAE/BC（小于小于1 1），泵），泵 的排出系数即的排出系数即AE/AC=AE/AC=充满部分充满部分/ /光杆冲光杆冲 程。程。 第二部分 第二部分 理论示功图的特征分析理论示功图的特征分析 图3 计算充满系数的地面示功图 这类示功图，为抽油井中最常见的一种，泵
8、况正常，抽油参数基本匹配合理时这类示功图，为抽油井中最常见的一种，泵况正常，抽油参数基本匹配合理时 ：若油井气体含量小、沉没度低时，下行符合：若油井气体含量小、沉没度低时，下行符合CDEACDEA曲线；若气含量高、高沉没曲线；若气含量高、高沉没 度大时，下行是度大时，下行是CEACEA虚线曲线。虚线曲线。 抽油井示功图的分析及应用抽油井示功图的分析及应用 4.4.动、静载荷动、静载荷+ +弹性形变弹性形变 示功图（图示功图（图4 4） 第二部分 第二部分 理论示功图的特征分析理论示功图的特征分析 图4 动、静载荷+弹性形变示功图 由于抽油杆有惯性力载荷由于抽油杆有惯性力载荷 ，柱塞在泵筒内运动
9、时有摩，柱塞在泵筒内运动时有摩 擦力，液柱举升过程中与管擦力，液柱举升过程中与管 壁和杆柱产生摩阻，抽油杆壁和杆柱产生摩阻，抽油杆 节箍与油管内壁有摩擦，抽节箍与油管内壁有摩擦，抽 油杆上承受的载荷发生相应油杆上承受的载荷发生相应 增减变化，所以上冲程时增减变化，所以上冲程时a a 、b b点偏高，下冲程点偏高，下冲程cdcd点偏点偏 低。低。 由于动载荷的影响，示功图的上由于动载荷的影响，示功图的上 、下行程线不是水平的，但只需要、下行程线不是水平的，但只需要bcbc 平行于平行于dada，而且而且abab平行于平行于cdcd，就可以就可以 认为泵工作正常。若二者不平行，说认为泵工作正常。若
10、二者不平行，说 明泵存在问题，明泵存在问题， 角越大，说明动载角越大，说明动载 荷越大。另外，冲数越快，动载荷也荷越大。另外，冲数越快，动载荷也 越大，在分析实测功图时应注意这种越大，在分析实测功图时应注意这种 “ “倾斜倾斜” ”规律。规律。 抽油井示功图的分析及应用抽油井示功图的分析及应用 5.5.动、静载荷动、静载荷+ +弹性载荷弹性载荷+ +振动载荷的示功图（图振动载荷的示功图（图5 5、图、图6 6） 抽油杆柱抽油杆柱产产产产生振生振动动动动的的原因原因是是抽油机构抽油机构带动带动带动带动 抽油杆抽油杆时产时产时产时产 生的自振生的自振 频频频频率引起。因此在率引起。因此在进进进进行
11、的油杆柱行的油杆柱设计时设计时设计时设计时 ，应应应应尽量避免同步速度抽汲尽量避免同步速度抽汲 。理。理论论论论研究和研究和实实实实践表明，当践表明，当发发发发生二生二级级级级振振动时动时动时动时 ，示功，示功图图图图的特征是：的特征是：图图图图 形的面形的面积积积积偏集在上冲程开始偏集在上冲程开始处处处处，而且在上死点，而且在上死点处处处处迥迥绕绕绕绕成成“结结结结”。这这这这 是抽油杆柱受力是抽油杆柱受力换换换换向与杆柱向与杆柱弹弹弹弹性作用下造成的。性作用下造成的。 第二部分 第二部分 理论示功图的特征分析理论示功图的特征分析 图5 抽油杆发生二级振动时的地面示功图图6 动、静载荷+弹性
12、形变+振动的示功图 抽油井示功图的分析及应用抽油井示功图的分析及应用 由于由于弹弹弹弹性振性振动传递动传递动传递动传递 快，快，而杆柱与油管和液体摩擦等因素造而杆柱与油管和液体摩擦等因素造 成滞后，影响曲线的形状而产生扭结。通常见到的是有弹性振成滞后，影响曲线的形状而产生扭结。通常见到的是有弹性振 动的示功图，只要上、下曲线的平均线平行，泵即工作正常。动的示功图，只要上、下曲线的平均线平行，泵即工作正常。 有时测得歪曲的示功图形，只要符合上述特点，则可用冲次太有时测得歪曲的示功图形，只要符合上述特点，则可用冲次太 快引起振动予以解释（如图快引起振动予以解释（如图5 5所示）。所示）。 第二部分
13、 第二部分 理论示功图的特征分析理论示功图的特征分析 图5 抽油杆发生二级振动时的地面示功图图6 动、静载荷+弹性形变+振动的示功图 抽油井示功图的分析及应用抽油井示功图的分析及应用 1. 1.由于磨擦负荷和惯性负荷均比直井稍大，所以上行负荷由于磨擦负荷和惯性负荷均比直井稍大，所以上行负荷 较大、下行负荷较小，示功图较直井宽。较大、下行负荷较小，示功图较直井宽。 2.2.与直井示功图相比，定向井示功图的摩擦影响增大，振与直井示功图相比，定向井示功图的摩擦影响增大，振 动影响减小，这是因为定向井摩擦力较大；动影响减小，这是因为定向井摩擦力较大； 3.3.从泵的功图上看，随着倾斜程度的增加，柱塞冲
14、程有所从泵的功图上看，随着倾斜程度的增加，柱塞冲程有所 增加，这是因为上冲程作用在活塞上的液柱载荷有所降低；增加，这是因为上冲程作用在活塞上的液柱载荷有所降低； 4. 4.若定向井倾角较小（若定向井倾角较小（2020）, ,且抽油杆上装有扶正且抽油杆上装有扶正 器时器时, ,其功图与直井差别不大其功图与直井差别不大, ,可按直井方法诊断。可按直井方法诊断。 第三部分第三部分 定向井示功图与直井示功图的区别定向井示功图与直井示功图的区别 抽油井示功图的分析及应用抽油井示功图的分析及应用 通通过对过对过对过对 全厂所全厂所测测测测近近10001000余份定向井有效功余份定向井有效功图进图进图进图进
15、 行收集、整行收集、整理、归类，理、归类， 并结合油井的生产资料、动液面、泵深、单井日产液量、泵效、含水等资料并结合油井的生产资料、动液面、泵深、单井日产液量、泵效、含水等资料 ，对上述资料进行全面细致地分析，筛选出部分具有代表性的功图，对井下，对上述资料进行全面细致地分析，筛选出部分具有代表性的功图，对井下 抽油泵的工况进行综合分析，及时、准确地发现抽油泵在抽汲过程中存在的抽油泵的工况进行综合分析，及时、准确地发现抽油泵在抽汲过程中存在的 问题，用以指导生产。现将陇东油田的几种常见实测示功图进行介绍。问题，用以指导生产。现将陇东油田的几种常见实测示功图进行介绍。 第四部分 第四部分 实测地面
16、示功图图例分析实测地面示功图图例分析 图图7 7 泵工作正常时的示功图泵工作正常时的示功图 1.1.泵工作正常时的实测示功图泵工作正常时的实测示功图 图图7 7是抽油泵工作正常，同时受其它因是抽油泵工作正常，同时受其它因 素影响较小时所测的示功图，这类功素影响较小时所测的示功图，这类功 图的共同特点是理论示功图差异不大图的共同特点是理论示功图差异不大 ，均为一近似的平行四边形。，均为一近似的平行四边形。 抽油井示功图的分析及应用抽油井示功图的分析及应用 2.2.泵漏失的实测示功图泵漏失的实测示功图 泵漏失是油井常见的故障之一。泵漏失泵漏失是油井常见的故障之一。泵漏失 包括包括固定凡尔漏失、游动凡尔漏失和双凡尔固定凡尔漏失、游动凡尔漏失和双凡尔 漏失三种情况。漏失三种情况。 第四部分 第四部分 实测地面示功图图例分析实测地面示功图图例分析 图8 固定凡尔漏失的示功图 固定凡尔漏失时的示功图固定凡尔漏失时的示功图 固定凡尔漏失包括：固定凡尔漏失包括：固定凡尔与凡尔座配合不严、凡尔球被砂子刺坏
