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1、2009/5/23,示功图的分析与解释,前言 抽油机采油是目前油田开发中得到了普遍的应用，抽油机井的管理水平的好坏，关系到油田整体经济效益的高低。要做好抽油机井的生产管理工作，必须取准取全各项生产资料，制定抽油机井合理的工作制度，不断进行分析，来适应不断变化的油藏动态，加强并提高抽油机井的日常管理水平。,分析和解释示功图，就是直接了解深井泵工作状况好坏的一个主要手段。不但深井泵工作中的一切异常现象可以在示功图上比较直观的反映出来，而且，还可以结合有关资料，来分析判断油井工作制度是否合理，抽油设备与油层和原油性质是否适应；还可以通过“示功图法”对低产、低能井制定出合理的开关井时间，减少设备的磨损
2、和电能的浪费等。,汇报题纲,一、示功图的基础知识 二、示功图的基本分析方法 三、典型示功图的分析和解释,一、示功图的基础知识,示功图的概念：反映深井泵工作状况好坏，它由专门的仪器测出，显示在坐标图上，被封闭的曲线所围成的面积表示驴头在一次往复运动中抽油机所做的功，称为示功图。,1、示功图的概念,组成：三抽为主（ 抽油机，抽油杆，抽油泵）+辅助装置,抽油机,抽油杆,抽油泵,电子式示功仪,一、示功图的基础知识,2、理论示功图,P光,S-光杆冲程(m)； Sp-活塞冲程(m)； W静-光杆承受的静载荷(W=Wr+WL)，N； Wr-抽油杆在液体中的重量(N)； WL-液柱载荷(N)； 1-抽油杆变形
3、长度(m)； 2-油管变形长度(m)； -冲程损失(=1+2)(m)；,图中横坐标表示按比例记录的光杆移动的距离；纵坐标表示按比例记录的光杆上的负荷；曲线圈闭面积的大小表示了泵做功的多少。,2、理论示功图,上冲程时，在下死点A处的悬点静载荷为抽油杆在液体中的重量Wr，上冲程开始后液柱载荷WL由油管柱逐渐加载于活塞上，并引起抽油杆柱的弹性伸长（1）和油管柱的缩短（2）。 加载完后，变形停止，冲成损失BB1，AB线为加载线，B点以后悬点以不变的静载荷（WrWL）上行至上死点C。,P光,A,C,S活,B1,1,2,S光,B,D,S光,o,上冲程,下死点,上死点,上死点C开始下行后，液柱载荷WL逐渐地
4、由活塞转移到油管上，由此引起抽油杆柱缩短1和油管的弹性伸长2。这表现为光杆虽然下行了，但活塞对于泵筒来讲并没有发生相对位移；光杆卸载完后，变形停止（D1D）。在D点以后，悬点又以固定的静载荷Wr继续下行至A点。,A,C,S活,1,2,S光,B,D,D1,S光,P光,o,下冲程,下死点,上死点,注汽状态,河南油田蒸汽吞吐开采技术注汽采油一次管柱技术,3、示功图的理论公式,一、示功图的基础知识,1）常用基本公式: (公式1) ：Wr =qr L (公式2)：WL=qLL (公式3)：=1+2,式中 ： Wr抽油杆在液体中的重量，N；WL 活塞以上液柱重量，N； qr 每米抽油杆在液体中的重量，N/
5、m，(见表2)；qL 活塞以上每米液柱重量，N/m；（见表3） L 抽油杆柱长度(现场上多用泵挂深度代替)，m； 弹性变形，也称冲程损失，m； 1 抽油杆伸长缩短长度，m；2 油管柱伸长缩短长度，m。 Ar 抽油杆截面积，cm2 (见表1)；Ap 油管金属截面积，cm2 (见表2)； E 弹性模量(数值等于2.058107N/ cm2)；,(表1) 不同直径的油管和抽油杆截面积,(表2) 不同直径的抽油杆在液体中重量,(表3)不同泵径活塞在不同原油密度下每米液柱重量,2）若井下采用二级抽油杆柱时，则计算公式应该为: (公式4)：WL= qLL= qL L1+ qL L2 （公式5)：Wr= q
6、rL= qr1 L1+ qr2 L2 (公式6):=WL /E（L1/Ar1 L2/Ar2L/Ap),式中： qr1、qr2分别为一级和二级每米抽油杆在液体中的重量，N/m L1 、 L2 分别为一级和二级抽油杆的长度，m； Ar1、Ar2 分别为一级和二级抽油杆的截面积，cm2(见表1)。,3、示功图的理论公式,4、测试示功图的仪器,一、示功图的基础知识,利用示功仪测取示功图，是了解抽油机井下管、杆、泵工作状况的主要手段，示功仪分为机械式和电子式两种，我们通常采用电子式示功仪（SGT-2005、SG5-、SG5-）除能绘制示功图外，还可以打印出图形上各点数据，目前已发展到与计算机连接或无线电
7、发射进行信息传输，这些都为示功图的解释应用提供了更为准确的资料。深井泵在井下的工作状况比较复杂，因此，实测示功图也是千变万化的，但是，仍然有变化规律。,一、示功图的基础知识 二、示功图的基本分析方法 三、典型与实测示功图的对比分析,二、示功图的基本分析方法,所谓理论示功图是比较规则的平行四边形，而实测示功图，由于多种因素的影响（如：砂、蜡、气、粘度），图形变化很复杂，各不相同。 因此，要正确的分析抽油机油井的生产情况，就必须全面地掌握油井的动态、静态资料以及设备的状况，结合示功图的变化找出油井的主要的问题，采取适当的措施，提高油井产量和泵效。,二、示功图的基本分析方法,1、左上角： 主要分析游
8、动凡尔的问题，缺损为凡尔 关闭不及时; 多一块（长一个角）为出砂并卡泵现象,上死点,下死点,P光,S光,O,2、右上角：主要分析光杆在上死点时活塞与工作筒的配合，游动凡尔打开和固定凡尔关闭情况: 少一块为活塞拔出工作筒，游动阀严重漏失； 多一块为在近上死点时有碰挂现象,二、示功图的基本分析方法,上死点,下死点,P光,S光,O,二、示功图的基本分析方法,3、右下角：主要分析泵充满程度及气体影响情况。 少一块为未充满，是供液不足或气体影响； 多一块为衬套上部过紧或光杆盘根过紧。,上死点,4、左下角：分析光杆在下死点时出现问题， 少一块固定凡尔的漏失情况等； 多一块说明井下出现碰泵现象,二、示功图的
9、基本分析方法,通过这四块的解剖分析，找出泵工作不正常的原因，提出解决问题的措施。,上死点,下死点,P光,S光,O,一、示功图的基础知识 二、示功图的基本分析方法 三、典型与实测示功图的对比分析,前面所说的理论示功图，仅仅只考虑了抽油杆柱承受静载荷时作出来的，所以图形是很规则的平行四边形。而实测示功图，是在砂、蜡、水、气和惯性载荷、振动载荷、冲击载荷与摩擦阻力等因素的综合影响以下测出来的。除上述因素外，有时还要受到漏失（管拄、泵）、断脱、碰泵、设备故障、仪器故障的影响，因此，实测图形比理论图形复杂很多。为了便于分析，先介绍只受单一因素影响的典型示功图，作为分析实测示功图的基础；然后，再把典型图与
10、实测图结合起来对比分析。,三、典型与实测示功图的对比分析,三、典型与实测示功图的对比分析,1.稠油对示功图的影响,油稠，使磨檫等附加阻力变大，造成上负荷线偏高，下负荷线偏低。同时，使得凡尔开关比正常时滞后，凡尔和凡尔座配合不严蜜，造成较大的漏失。,该类图形的特点是： （1）上负荷线高于最大理论负荷线，下负荷线 低于最小理论负荷线，图形肥胖 （2）四个角圆滑,2、供液能力差对示功图的影响,三、典型与实测示功图的对比分析,当沉没度过小及供液不足使液体不能充满工作筒时的示功图 特点：下冲程中悬点载荷不能立即减小，只有当柱塞遇到液面时才迅速卸载,供液能力差时的理论示功图,P光,S光,2、供液能力差对示
11、功图的影响,“刀把状” 采取的措施：间开抽吸;调整参数;加深泵挂; 压裂酸化改造油层; 提高对应注水量,W115,W122,CQ6,三、典型与实测示功图的对比分析,3、气体对示功图的影响 在抽油过程中，总有或多或少的气体进入泵内。,P光,S光,由于气体影响，在下行程时悬点不能及时卸载，到活塞下行程悬点开始卸载，但由于泵内有气体存在，活塞压缩气体，游动凡尔不能及时打开，使卸载缓慢，呈现一个向内弯的弧线。进入泵内的气量越多，则D1D越长，“刀把”越明显。,3、气体对示功图的影响 泵受到气体影响的实测示功图,上冲程：增载线平缓，成为一条向右下方弯曲的弧线。下冲程：减载线减载较慢；弧线曲率的大小，随着
12、进入泵内气体压力的大小而变化。气体压力大，光杆卸载快，弧线曲率小。反之，则曲率大。,这条弧线，就是受气体影响的示功图的显著特征。,3、气体对示功图的影响 凡尔“气锁”，泵不出液.,所谓凡尔“气锁”是指大量气体进入泵内后，引起游动凡尔、固定凡尔均失灵，活塞仅对气体起压缩或膨胀作用，泵不出液。,原因：A、当泵的排量大于油井在该泵挂深度的供油能力时，在抽油过程中，动液面逐渐降低，直至动液面降低到泵的进口附近，大量套管气进入泵内。,B、在油气比很高的抽油井中，有时因为在上冲程时，由于原油内的大量游离气进入泵内，并随着活塞向上运动而膨胀，占据了活塞所让出来的泵筒体积。,3、气体对示功图的影响 泵受到气体
13、影响的实测示功图,C2,C28,C42,3、气体对示功图的影响,泵受到气体影响井措施：,定期放套管气，合理控制套压，减少气体影响 对油气比很高的抽油井，在泵尾部装气锚 调整防冲距，减少余隙容积 调整参数 加深泵挂，提高沉没压力 提高对应井注水量,三、典型与实测示功图的对比分析,4. 油井结蜡对示功图的影响,由于石油中大都不同程度的含有蜡。当温度降低到蜡的初始结晶温度时，溶解在石油中的蜡就会凝析出来，粘附在油管、抽油杆、深井泵等井下设备上。油井结蜡可以增大光杆负荷，引起凡尔失灵或卡死凡尔，卡死活塞，堵死油管。,由于结蜡部位的不同，影响的严重程度不同，现分为以下几种情况进行分析。 凡尔结蜡； 油管
14、和抽油杆结蜡,由于游动凡尔和固定凡尔同时都受到结蜡影响，不能灵活的及时的开关，从而引起漏失；并且，由于油管内壁结蜡和抽油杆结蜡，增加了油流阻力。所以，当活塞上行时，光杆负荷增加，超过了最大理论值。下行时，光杆负荷不稳定，在图上呈现出波浪起伏的变化。,4. 油井结蜡对示功图的影响,措施：加清蜡剂；热洗井清蜡，制定合理的清蜡周期；下电加热带; 井下掺水清蜡,4. 油井结蜡对示功图的影响,W116,C42,W123,（1）游动阀漏失对示功图的影响,图1游动凡尔和活塞不严引起的漏失,该图是排出部分漏失时的理论示功图。当光杆离开A点开始上冲程时，活塞下面的液体压力随着抽油杆的伸长和活塞被提升而逐渐下降，
15、活塞上下之间随即产生压力差，使活塞上部的液体经排出部分的不严密处而漏到活塞下面的工作筒内。这种因漏失减少光杆负荷的现象，称为“顶托”作用或“顶托”现象。,5、漏失对示功图的影响,三、典型与实测示功图的对比分析,5、漏失对示功图的影响,（2）固定阀漏失在示功图上的表现,图1是固定凡尔漏失不严重时的图形 图2是固定凡尔漏失严重时的图形,当光杆从上死点开始下行时,固定凡尔关闭,活塞开始挤压泵筒中的液体.当泵筒中的液体的压力超过油套管环形空间液柱在凡尔座处形成的压力后,泵筒中的液体就从吸入部分的不严密处漏入井中。下冲程，使光杆减载。,（3）吸入部分和排出部分都漏失时的示功图,实测图中四个角变圆和上下负
16、荷线与理论负荷线相当的特点看得很明显。,5、漏失对示功图的影响,漏失措施： 憋压 碰泵 热洗井 作业减泵,5、漏失对示功图的影响,6.抽油杆断脱时的示功图,三、典型与实测示功图的对比分析,当抽油杆由于弹性疲劳、深井泵遇卡使抽油杆柱超过拉伸屈服极限等原因而断裂、或由于抽油杆之间未上紧而发生脱扣时，示功图将成为水平条带状。 此时，光杆的负荷，只决定于抽油杆柱断脱部位以上杆柱在液体中的重量和它与液体、防喷盒等的摩擦阻力。而图形的位置取决于抽油杆断脱的位置。断脱的位置越下，图形越接近最小理论负荷线，断脱的位置愈高图形越接近基线。,6.抽油杆断脱时的示功图,第123根抽油杆本体断,第25根抽油杆本体断,第87根抽油杆本体断,措施:上作业；下光杆对扣；打捞光杆,连抽带喷
