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1、示功图分析示功图分析2004年年3月月2021/8/261一、悬点所承受的载荷一、悬点所承受的载荷1、抽油杆柱的重力、抽油杆柱的重力2、作用在活塞上的液柱载荷、作用在活塞上的液柱载荷3、惯性载荷、惯性载荷4、摩擦载荷、摩擦载荷5、抽油过程中产生的其它载荷、抽油过程中产生的其它载荷2021/8/262（一）抽油杆柱的重力（一）抽油杆柱的重力抽抽油油机机驴驴头头上上下下运运动动时时，带带着着抽抽油油杆杆做做往往复复运运动动，抽油杆的重量始终作用在驴头上。抽油杆的重量始终作用在驴头上。下下冲冲程程时时，游游动动凡凡尔尔打打开开后后，油油管管内内液液柱柱的的浮浮力力作作用用在在抽抽油油杆杆柱柱上上，所
2、所以以作作用用在在悬悬点点上上的的抽抽油油杆杆柱的重力减去液体的浮力，即它在液体中的重量。柱的重力减去液体的浮力，即它在液体中的重量。Wr=fr(si)gL=qrL上上冲冲程程时时，游游动动凡凡尔尔关关闭闭，抽抽油油杆杆柱柱不不受受管管内内液液体体浮浮力力的的作作用用，所所以以作作用用在在悬悬点点上上的的抽抽油油杆杆柱柱的的重力，即在空气中的重量。重力，即在空气中的重量。Wr=frsgL=qrgL2021/8/263（二）作用在活塞上的液柱载荷（二）作用在活塞上的液柱载荷在在上上冲冲程程中中，由由于于游游动动凡凡尔尔关关闭闭，作作用用在活塞上的液柱引起的悬点载荷为：在活塞上的液柱引起的悬点载荷
3、为：W1=(fpfr)igL下冲程中，由于游动凡尔打开，液柱载下冲程中，由于游动凡尔打开，液柱载荷通过固定凡尔作用在油管上，而不作用荷通过固定凡尔作用在油管上，而不作用在悬点上。在悬点上。2021/8/264（三）惯性载荷（三）惯性载荷抽油机运转时，驴头带着抽油杆柱和液柱做抽油机运转时，驴头带着抽油杆柱和液柱做变速运动，因而产生抽油杆柱和液柱的惯性力。变速运动，因而产生抽油杆柱和液柱的惯性力。如果忽略抽油杆柱和液柱的弹性影响，则可以如果忽略抽油杆柱和液柱的弹性影响，则可以认为抽油杆柱和液柱各点的运动规律和悬点完认为抽油杆柱和液柱各点的运动规律和悬点完全一致。所以，产生的惯性力除与抽油杆柱和全一
4、致。所以，产生的惯性力除与抽油杆柱和液柱的质量有关外，还与悬点加速度的大小成液柱的质量有关外，还与悬点加速度的大小成正比，其方向与加速度方向相反。正比，其方向与加速度方向相反。 2021/8/265上上冲冲程程中中，前前半半冲冲程程加加速速度度方方向向与与运运动动方方向向相相同同，即即加加速速度度向向上上，而而惯惯性性力力向向下下，增增加加悬悬点点载载荷荷；后后半半冲冲程程加加速速度度方方向向与与运运动动方方向向相相反反，即即加加速度向下，惯性力向上，减小悬点载荷。速度向下，惯性力向上，减小悬点载荷。速度V加速度a惯性力Iu速度V加速度a惯性力Iu上冲程前半冲程上冲程前半冲程上冲程后半冲程上冲
5、程后半冲程2021/8/266下冲程时情况则刚好相反。下冲程时情况则刚好相反。速度V加速度a惯性力Id速度V加速度a惯性力Id下冲程前半冲程下冲程前半冲程下冲程后半冲程下冲程后半冲程2021/8/267上上冲冲程程中中悬悬点点最最大大惯惯性性载载荷荷为为Iu(为为液液柱柱加加抽抽油油杆杆柱柱在在上上冲冲程程时时引引起起的的最最大大惯惯性性载载荷荷)；下下冲冲程程悬悬点点最最大大惯惯性性载载荷荷Id(为为下下冲冲程程抽抽油油杆杆柱柱引引起起的的最最大大惯惯性性载载荷荷，液液柱柱不不随随悬悬点点运运动动，无无液柱惯性载荷液柱惯性载荷)。但在实际中由于抽油杆柱和液柱的弹性，抽但在实际中由于抽油杆柱和
6、液柱的弹性，抽油杆和液柱各点的运动与悬点运动并不一致，油杆和液柱各点的运动与悬点运动并不一致，所以，上述方法计算的惯性载荷将大于实际值。所以，上述方法计算的惯性载荷将大于实际值。2021/8/268（四）摩擦载荷（四）摩擦载荷抽抽油油机机工工作作时时，作作用用在在悬悬点点上上的的摩摩擦擦载载荷荷由由五五部分组成：部分组成：1、抽抽油油杆杆柱柱与与油油管管的的摩摩擦擦力力，在在直直井井中中不不超超过过抽抽油杆重量的油杆重量的1.5%，可忽略。，可忽略。2、柱柱塞塞与与衬衬套套之之间间的的摩摩擦擦力力，当当泵泵径径不不超超过过70毫毫米时，其值小于米时，其值小于1717牛。牛。3、液液柱柱与与抽抽
7、油油杆杆柱柱之之间间的的摩摩擦擦力力，除除与与抽抽油油杆杆柱柱的的长长度度和和速速度度有有关关外外，主主要要取取决决于于液液体体的的粘粘度度。下下冲冲程程时时，摩摩擦擦力力方方向向向向上上，是是稠稠油油井井抽抽油油杆杆遇遇阻阻的的主主要要原原因因，所所以以在在抽抽汲汲高高粘粘度度液液体体时时，不不能能采采用用快快速速抽抽汲汲方方式式，否否则则将将因因下下行行阻阻力力过过大大抽抽油油杆柱无法正常下行。杆柱无法正常下行。2021/8/2694、液液柱柱与与油油管管之之间间的的摩摩擦擦力力，除除与与液液流流速速度度有关外，主要取决于液体的粘度。有关外，主要取决于液体的粘度。5、液体通过游动凡尔的摩擦
8、力，除与凡尔、液体通过游动凡尔的摩擦力，除与凡尔结构有关外，主要取决于液体粘度和液流速度。结构有关外，主要取决于液体粘度和液流速度。在高粘度大产量井内，液体通过游动凡尔产生在高粘度大产量井内，液体通过游动凡尔产生的阻力往往是造成抽油杆柱下部弯曲的主要原的阻力往往是造成抽油杆柱下部弯曲的主要原因，对悬点载荷也会造成不可忽略的影响。因，对悬点载荷也会造成不可忽略的影响。上冲程中作用在悬点上的摩擦载荷是由上冲程中作用在悬点上的摩擦载荷是由1、2、4三项组成，方向向下，增大悬点载荷，用三项组成，方向向下，增大悬点载荷，用Fu表示。下冲程中作用在悬点上的摩擦载荷是由表示。下冲程中作用在悬点上的摩擦载荷是
9、由1、2、3、5四项组成，方向向上，减小悬点载四项组成，方向向上，减小悬点载荷，用荷，用Fd表示。表示。2021/8/2610（五）抽油过程中产生的其它载荷（五）抽油过程中产生的其它载荷除除上上述述四四种种载载荷荷外外，如如振振动动载载荷荷、回回压压及及沉沉没没度度都都会会影影响到悬点载荷。响到悬点载荷。1、沉沉没没压压力力（泵泵口口压压力力）及及井井口口回回压压对对悬悬点点载载荷荷的的影影响响上上冲冲程程中中，在在沉沉没没压压力力作作用用下下，井井内内液液体体克克服服泵泵的的入入口口设设备备的的阻阻力力进进入入泵泵内内，此此时时液液流流所所具具有有的的压压力力叫叫吸吸入入压压力力。此此压压力
10、力作作用用在在活活塞塞底底部部而而产产生生向向上上的的载载荷荷Pi。下下冲冲程程中中，固定凡尔关闭，沉没压力对悬点载荷没有影响。固定凡尔关闭，沉没压力对悬点载荷没有影响。液流在地面管线中的流动阻力所造成的井口回压对悬点液流在地面管线中的流动阻力所造成的井口回压对悬点将产生附加的载荷。其性质与油管内液体产生的载荷相同。将产生附加的载荷。其性质与油管内液体产生的载荷相同。上冲程中增加悬点载荷，用上冲程中增加悬点载荷，用Pbu表示；下冲程中减轻抽油表示；下冲程中减轻抽油杆柱重量，用杆柱重量，用Pbd表示。表示。2021/8/26112、振动载荷、振动载荷抽抽油油杆杆柱柱本本身身是是一一弹弹性性体体，
11、由由于于抽抽油油杆杆柱柱变变速速运运动动和和液液柱柱载载荷荷周周期期性性地地作作用用于于抽抽油油杆杆柱柱，从从而而引引起起抽抽油油杆杆柱柱的的弹弹性性振振动动，产产生生的的振振动动载载荷荷亦亦作作用用于于悬悬点点上上。其其数数值值与与抽抽油油杆杆柱柱的的长长度度、载荷变化周期及抽油机结构有关。用载荷变化周期及抽油机结构有关。用Pv表示。表示。另外，低沉没度井内，由于泵的充满程度差，另外，低沉没度井内，由于泵的充满程度差，会发生活塞与泵内液面的撞击，产生较大的冲会发生活塞与泵内液面的撞击，产生较大的冲击载荷，从而影响悬点载荷。但现时尚无法预击载荷，从而影响悬点载荷。但现时尚无法预计，故在计算悬点
12、载荷时都不考虑。计，故在计算悬点载荷时都不考虑。2021/8/2612二、悬点最大和最小载荷计算公式二、悬点最大和最小载荷计算公式根根据据前前面面对对悬悬点点所所承承受受的的各各种种载载荷荷的的分分析析，抽抽油油机机工工作作时时，上上下下冲冲程程悬悬点点载载荷荷的的组组成成是是不不同同的的，最最大大载载荷荷发发生生在在上上冲冲程，最小载荷发生在下冲程，其值如下：程，最小载荷发生在下冲程，其值如下：Pmax=Wr+W1+Iu+Pbu+Fu+Pv-PiPmin=WrId-PbdFd-Pv Pmax Pmin -悬点最大和最小载荷Wr Wr -上下冲程中作用在悬点上的抽油杆柱载荷W1 -作用在活塞上
13、的液柱载荷；Iu Id -上下冲程中的最大惯性载荷；Pbu Pbd -上下冲程中井口回压造成的悬点载荷；Fu Fd -上下冲程中最大摩擦载荷；Pv -振动载荷；Pi -上冲程中吸入压力作用在活塞上产生的载荷。 2021/8/2613示功图分析示功图分析一、理论示功图及其分析一、理论示功图及其分析1、静载荷作用下的理论示功图、静载荷作用下的理论示功图 即即认认为为光光杆杆只只承承受受抽抽油油杆杆柱柱与与活活塞塞截截面面积积以以上上液液柱柱的的静静载载荷荷时时，理论上所得到的示功图。理论上所得到的示功图。绘制理论示功图的假设条件：绘制理论示功图的假设条件：1）深井泵质量合格，工作正常。）深井泵质量
14、合格，工作正常。2）不不考考虑虑活活塞塞在在上上下下冲冲程程中中，抽抽油油杆杆柱柱所所承承受受的的磨磨擦擦力力、惯惯性性力力、振振动动载载荷荷与与冲冲击击载载荷荷等等的的影影响响，假假设设力力在在抽抽油油杆杆柱柱中中的的传传递递是是瞬瞬时时的，凡尔的起落也是瞬时的。的，凡尔的起落也是瞬时的。3）抽抽油油设设备备在在工工作作过过程程中中，不不受受砂砂、蜡蜡、水水、气气等等因因素素的的影影响响，认为进入泵内的液体不可压缩。认为进入泵内的液体不可压缩。4）油井没有连抽带喷的现象。）油井没有连抽带喷的现象。5）油层供液能力充足，泵能够完全充满）油层供液能力充足，泵能够完全充满 2021/8/2614泵
15、的工作过程和载荷转移情况泵的工作过程和载荷转移情况由于作用在活塞上的液柱重量在由于作用在活塞上的液柱重量在上、下冲程中交替地分别由油管转移上、下冲程中交替地分别由油管转移到抽油杆柱和由抽油杆柱转移到油管，到抽油杆柱和由抽油杆柱转移到油管，从而引起杆柱和管柱交替地增载和减从而引起杆柱和管柱交替地增载和减载，使杆柱和管柱发生交替地伸长和载，使杆柱和管柱发生交替地伸长和缩短。缩短。2021/8/2615当驴头开始上当驴头开始上行时，游动凡行时，游动凡尔关闭，液柱尔关闭，液柱重量作用在活重量作用在活塞上，使抽油塞上，使抽油杆发生弹性伸杆发生弹性伸长。因此，活长。因此，活塞沿未发生移塞沿未发生移动时，悬
16、点已动时，悬点已从位置从位置A移动移动到位置到位置B，这这一段距离即为一段距离即为抽油杆柱的伸抽油杆柱的伸长长r。2021/8/2616当悬点位置从当悬点位置从B移至移至B时，正时，正是油管由于卸是油管由于卸去载荷要缩短去载荷要缩短的一段距离的一段距离t的的过程。此时，过程。此时，活塞与泵筒之活塞与泵筒之间没有相对位间没有相对位移。这段缩短移。这段缩短的距离就使悬的距离就使悬点增加的一段点增加的一段无效位移。即无效位移。即从位置从位置B移至位移至位置置B。所以，所以，吸入凡尔是关吸入凡尔是关闭的。闭的。2021/8/2617当驴头从位置当驴头从位置B移至位置移至位置C时，时，活塞才开始与活塞才
17、开始与泵筒发生相对泵筒发生相对位移，吸入凡位移，吸入凡尔开始打开吸尔开始打开吸入液体，一直入液体，一直到上死点到上死点C。由由此看出：活塞此看出：活塞有效移动距离有效移动距离（活塞冲程）（活塞冲程）比驴头冲程小比驴头冲程小。（rt）2021/8/2618下冲程开始时，下冲程开始时，吸入凡尔立即关吸入凡尔立即关闭，液柱载荷由闭，液柱载荷由抽油杆柱转移到抽油杆柱转移到油管上，使抽油油管上，使抽油杆缩短杆缩短r，而油而油管伸长管伸长t。此时，此时，只有驴头下行只有驴头下行rt距离之后，距离之后，活塞才开始与泵活塞才开始与泵筒发生相对位移。筒发生相对位移。因此，下冲程活因此，下冲程活塞冲程仍比驴头塞冲
18、程仍比驴头冲程小冲程小。2021/8/2619冲程损失冲程损失在静载荷下的计算公式在静载荷下的计算公式rt=fp1Lfg/E（L1/fr1+L2/fr2+L3/fr3+L/ft）WL-考考虑虑沉沉没没度度影影响响后后的的液液柱柱载载荷荷，为为上上下下冲冲程程中中静静载载荷荷之之差差，WL=fp1Lfg，牛牛fpfrft-活塞、抽油杆及油管金属截面积，米活塞、抽油杆及油管金属截面积，米2L-抽油杆总长度，米抽油杆总长度，米1-液体密度，公斤液体密度，公斤/米米3E-刚的弹性模数，刚的弹性模数，2.06*1011帕帕Lf-动液面深度，米动液面深度，米L1L2L3-每级抽油杆的长度，米每级抽油杆的长
19、度，米fr1fr2fr3-每级抽油杆的截面积，米每级抽油杆的截面积，米2由上述公式可以看出：活塞截面积愈大，泵下得愈深，则冲程损失愈由上述公式可以看出：活塞截面积愈大，泵下得愈深，则冲程损失愈大。为了减小液柱载荷及冲程损失，提高泵效，通常不能选用过大的大。为了减小液柱载荷及冲程损失，提高泵效，通常不能选用过大的泵，特别是深井中总是选用直径较小的泵。当泵径超过某一限度时泵，特别是深井中总是选用直径较小的泵。当泵径超过某一限度时（引起的（引起的S/2）之后，泵的实际排量不但不会因增大泵径而增加，反之后，泵的实际排量不但不会因增大泵径而增加，反尔会减小。当尔会减小。当S时，则活塞冲程等于零，使泵的实
20、际排量等于零。时，则活塞冲程等于零，使泵的实际排量等于零。2021/8/2620考考虑虑惯惯性性载载荷荷时时，当当悬悬点点上上升升到到上上死死点点时时，速速度度趋趋于于零零，但但抽抽油油杆杆柱柱有有向向下下的的（负负的的）最最大大加加速速度度和和向向上上的的最最大大惯惯性性载载荷荷，使使抽抽油油杆杆减减载载而而缩缩短短。所所以以，悬悬点点到到达达上上死死点点后后，抽抽油油杆杆在在惯惯性性力力的的作作用用下下还还会会带带着着活活塞塞继继续续上上行行，使使活活塞塞比比静静载载荷荷变变形形时时向向上上移移动动一一段段距距离离。当当悬悬点点下下行行到到下下死死点点后后，抽抽油油杆杆的的惯惯性性力力向向
21、下下，使使抽抽油油杆杆柱柱伸伸长长，活活塞塞又又比比静静载载荷荷变变形形时时向向下下多多移移动动一一段段距距离离。因因此此增增加加活活塞塞冲冲程程i=+。使使冲冲程程损损失失减减小小i，增增加加泵泵效效。增增加加惯惯性性载载荷荷可可用用快快速速抽抽汲汲的的办办法法来来得得到到，但但在在生产会使抽油杆受力条件变坏。生产会使抽油杆受力条件变坏。2021/8/2621以悬点位移为横坐标，悬点载荷为纵坐标（见图）。以悬点位移为横坐标，悬点载荷为纵坐标（见图）。 在下死点在下死点A处的处的悬点静载荷为悬点静载荷为Wr上冲程开始上冲程开始后液柱载荷后液柱载荷W1逐渐加在活塞上，逐渐加在活塞上，并引起抽油杆
22、和并引起抽油杆和油管柱的变形，油管柱的变形，载荷加完后，停载荷加完后，停止变形（止变形（=BB）。）。从从B点以点以后悬点以不变的后悬点以不变的静载荷静载荷（Wr+W1）上上行至上死点行至上死点C。 2021/8/2622从上死点开始从上死点开始下行后，由于下行后，由于抽油杆柱和油抽油杆柱和油管柱的弹性，管柱的弹性，液柱载荷液柱载荷W1是逐渐地由活是逐渐地由活塞转移到油管塞转移到油管上，故悬点载上，故悬点载荷逐渐卸载。荷逐渐卸载。在在D点卸载完点卸载完毕，悬点以固毕，悬点以固定的静载荷定的静载荷Wr继续下行继续下行至至A点。点。2021/8/2623这样，在静载荷作用下的悬点理论示功图为这样，
23、在静载荷作用下的悬点理论示功图为平行四边形平行四边形ABCD。ABC为上冲程的静载变化线。为上冲程的静载变化线。AB为加载线，加载过程中，游动凡尔和固定凡为加载线，加载过程中，游动凡尔和固定凡尔同时处于关闭状态；由于在尔同时处于关闭状态；由于在B点加载完毕，变点加载完毕，变形结束，形结束，BB=，活塞与泵筒开始发生相对位移，活塞与泵筒开始发生相对位移，固定凡尔也就开始打开而吸入液体。故固定凡尔也就开始打开而吸入液体。故BC为吸为吸入过程，入过程，BC=Sp，在此过程中游动凡尔仍然处于在此过程中游动凡尔仍然处于关闭状态。关闭状态。CDA为下冲程静载变化线。为下冲程静载变化线。CD为卸为卸载线，卸
24、载过程中，游动凡尔和固定凡尔也同时载线，卸载过程中，游动凡尔和固定凡尔也同时处于关闭状态。由于在处于关闭状态。由于在D点卸载完毕，变形结束，点卸载完毕，变形结束，DD=，活塞开始与泵筒发生向下的相对位移，活塞开始与泵筒发生向下的相对位移，游动凡尔被顶开而开始排出液体。故游动凡尔被顶开而开始排出液体。故DA为排出为排出过程过程DA=Sp，排出过程中固定凡尔仍然处于关闭排出过程中固定凡尔仍然处于关闭状态。状态。2021/8/26242、考虑惯性载荷后的理论示功图、考虑惯性载荷后的理论示功图考虑惯性载荷时，是把惯性载荷叠加考虑惯性载荷时，是把惯性载荷叠加在静载荷上。如不考虑抽油杆柱和液柱的在静载荷上
25、。如不考虑抽油杆柱和液柱的弹性对它们在光杆上引起的惯性载荷的影弹性对它们在光杆上引起的惯性载荷的影响，则作用在悬点上的惯性载荷的变化规响，则作用在悬点上的惯性载荷的变化规律与悬点加速度的变化规律是一致的。律与悬点加速度的变化规律是一致的。2021/8/2625在上冲程中，前半冲在上冲程中，前半冲程有一个由大变小的向程有一个由大变小的向下的惯性载荷（增加悬下的惯性载荷（增加悬点载荷）；后半冲程作点载荷）；后半冲程作用在悬点上的有一个由用在悬点上的有一个由小变大的向上的惯性载小变大的向上的惯性载荷（减小悬点载荷）。荷（减小悬点载荷）。在下冲程中，前半冲程在下冲程中，前半冲程作用在悬点的有一个由作用
26、在悬点的有一个由大变小的向上的惯性载大变小的向上的惯性载荷（减小悬点载荷）；荷（减小悬点载荷）；后半冲程则是有一个由后半冲程则是有一个由小变大的向下作用（增小变大的向下作用（增加悬点载荷）的惯性载加悬点载荷）的惯性载荷。因此，由于惯性载荷。因此，由于惯性载荷的影响使静载荷的理荷的影响使静载荷的理论示功图的平行四边形论示功图的平行四边形ABCD被扭转成被扭转成ABCD，如图如图(2-24)。2021/8/2626考虑振动时，考虑振动时，则把抽油杆振动则把抽油杆振动引起的悬点载荷引起的悬点载荷叠加在四边形叠加在四边形ABCD上。由上。由于抽油杆柱的振于抽油杆柱的振动发生在粘性液动发生在粘性液体中，
27、所以为阻体中，所以为阻尼振动。叠加之尼振动。叠加之后在后在BC线和线和AD线上就出现线上就出现逐渐减弱的波浪逐渐减弱的波浪线。线。2021/8/2627（二）典型示功图分析（二）典型示功图分析典型示功图是指某一因素的影响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十分明显，其形状代表了该因素影响的基本特征。虽然在实际情况下，有的基本特征。虽然在实际情况下，有多种因素影响示功图的形状，但总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。就反映着主要因素影响下的特征。2021/8/2628图图(2-25
28、)为动载荷和摩擦载荷不大，充满良好，为动载荷和摩擦载荷不大，充满良好，漏失量较小的正常示功图。漏失量较小的正常示功图。2021/8/2629图图(2-26)为稠油摩擦载荷较大的正常示功图。为稠油摩擦载荷较大的正常示功图。2021/8/2630正常示功图正常示功图2021/8/2631下面就分析不同因素影响下的典型示功图。下面就分析不同因素影响下的典型示功图。1、气体和充不满对示功图的影响、气体和充不满对示功图的影响由由于于在在下下冲冲程程末末余余隙隙内内还还残残存存一一定定数数量量的的溶溶解解气气和和压压缩缩气气，上上冲冲程程开开始始后后泵泵内内压压力力因因气气体体的的膨膨胀胀而而不不能能很很
29、快快降降低低，使使吸吸入入凡凡尔尔打打开开滞滞后后(B点点)，加加载载变变慢慢。余余隙隙越越大大，残残存存的的气气量量越越多多，泵泵口口压压力力越越低低，则则吸吸入入凡凡尔尔打打开开滞滞后后的的越越多多，即即BB线线越越长。长。2021/8/2632下冲程时，气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，下冲程时，气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，使排出凡尔滞后打开（使排出凡尔滞后打开（D点），卸载变慢（点），卸载变慢（CD）。）。泵的余隙越大，进入泵内的气量越多，则泵的余隙越大，进入泵内的气量越多，则DD线越长，线越长，示功图的示功图的“刀把刀把”越明显。越明显。2021/8/2633气气体体使使泵泵效
30、效降降低低的的数数值值可可用用下下式式来来近近似似地地计计算算：g=DD/S而充满系数为：而充满系数为：=AD/AD当沉没度太小，供液不足，使液体不能充满工作筒时当沉没度太小，供液不足，使液体不能充满工作筒时的功图如下所示。的功图如下所示。2021/8/2634充不满的图形特点是下冲程悬点载荷不能立即减小，充不满的图形特点是下冲程悬点载荷不能立即减小，只有当活塞遇到液面时，则迅速卸载。所以卸载线较气只有当活塞遇到液面时，则迅速卸载。所以卸载线较气体影响的卸载线（图体影响的卸载线（图2-27上的凸型弧线上的凸型弧线CD）陡而直。有陡而直。有时，当活塞碰到液面时，因振动载荷线会出现波浪。快时，当活
31、塞碰到液面时，因振动载荷线会出现波浪。快速抽汲时往往因撞击液面而发生较大的冲击载荷使图形速抽汲时往往因撞击液面而发生较大的冲击载荷使图形变得很厉害。（如图变得很厉害。（如图2-29）2021/8/2635图（图（2-30）为受气体影响的典型实测示功图。，图）为受气体影响的典型实测示功图。，图（2-32）为由于稠油进泵阻力大来不及充满的实测示功）为由于稠油进泵阻力大来不及充满的实测示功图。图。2021/8/2636图（图（2-31）为液面低供液不足明显充不）为液面低供液不足明显充不满的实测图满的实测图2021/8/2637图（图（2-32）为由于稠油进泵阻力大来不及充满）为由于稠油进泵阻力大来不
32、及充满的实测示功图。的实测示功图。2021/8/2638板板64-28井受气体影响示功图井受气体影响示功图该井该井2000年年为抽油井，为抽油井，571505.71，动液面动液面1348.2米，日米，日产液产液19.12，气量气量1121，气液比气液比58.63，泵效，泵效28.9%。2021/8/2639该井，该井，382597.83，动液面动液面2622.33米，米，油压油压0.03，套压套压2.2，日，日产液产液1.32，气量气量35，气，气液比液比26.5，泵效泵效4.8%。2021/8/26402、泵漏失对示功图的影响、泵漏失对示功图的影响（1）排出部分的漏失）排出部分的漏失上冲程时
33、，泵内压上冲程时，泵内压力降低，活塞两端力降低，活塞两端产生压差，使活塞产生压差，使活塞上面的液体经排出上面的液体经排出部分的不严密处部分的不严密处（凡尔及活塞与衬（凡尔及活塞与衬套的间隙）漏到活套的间隙）漏到活塞下部的工作筒内，塞下部的工作筒内，漏失速度随活塞下漏失速度随活塞下面压力的减小而增面压力的减小而增大。由于漏失到活大。由于漏失到活塞下面的液体有向塞下面的液体有向上的上的“顶托顶托”作用，作用，所以悬点载荷不能所以悬点载荷不能及时上升到最大值，及时上升到最大值，使加载缓慢（图使加载缓慢（图2-33）。）。2021/8/2641随着悬点随着悬点运动的加运动的加快，快，“顶顶托托”作用作
34、用相对减小，相对减小，直到活塞直到活塞上行速度上行速度大于漏失大于漏失速度的瞬速度的瞬间，悬点间，悬点载荷达到载荷达到最大静载最大静载荷（图荷（图2-33中的中的B点）点）2021/8/2642当活塞继续上当活塞继续上行到后半程时，行到后半程时，因活塞速度又因活塞速度又逐渐减慢。在逐渐减慢。在活塞速度小于活塞速度小于漏失速度瞬间漏失速度瞬间（C点），又点），又出现了漏失液出现了漏失液体的体的“顶托顶托”作用，使悬点作用，使悬点载荷提前卸载，载荷提前卸载，到上死点时悬到上死点时悬点载荷已降至点载荷已降至C点。点。2021/8/2643由于排出部分由于排出部分漏失的影响，漏失的影响，吸入凡尔在吸入
35、凡尔在B点才打开，滞点才打开，滞后了后了BB这样这样一段活塞行程；一段活塞行程；而在接近上冲而在接近上冲程时又在程时又在C点点提前关闭。这提前关闭。这样活塞的有效样活塞的有效吸入行程吸入行程SP=BC，在在此情况下的泵此情况下的泵效效=BC/S。2021/8/2644当漏失量很大当漏失量很大时，由于漏失时，由于漏失液体对活塞的液体对活塞的“顶托顶托”作用作用很大，上冲程很大，上冲程载荷远低于最载荷远低于最大载荷，如图大载荷，如图（2-33）AC所示，吸入凡所示，吸入凡尔始终是关闭尔始终是关闭的，泵的排量的，泵的排量等于零。等于零。2021/8/2645图（图（2-34）为游动凡尔漏失时的实测图
36、。）为游动凡尔漏失时的实测图。2021/8/2646板板821井功图井功图该井，该井，382196.31，动动液面液面1726.6米，米，油压油压0.25，套压，套压1.6，日，日产液产液4.43，气量，气量585，气，气液比液比132，泵效，泵效16.5%。2021/8/2647该井，该井，382399.48，动液面动液面1919.42米，油压米，油压0.2，套压套压2.8，日产，日产液液11.1，气量，气量109，气液比，气液比9.8，泵效，泵效39.2%。2021/8/2648该井，该井，382292.39，动液动液面面2139.5米，米，油压油压0.8，套压套压3.0，日产液日产液14
37、.7，气量，气量504，气液比，气液比34.2，泵效，泵效37.6%。2021/8/2649（2）吸入部分漏失）吸入部分漏失下冲程开始下冲程开始后，由于吸后，由于吸入凡尔漏失入凡尔漏失使泵内压力使泵内压力不能及时提不能及时提高，而延缓高，而延缓了卸载过程了卸载过程（图（图2-35的的CD线）。线）。同时，也使同时，也使排出凡尔不排出凡尔不能及时打开。能及时打开。2021/8/2650当活塞速度大于当活塞速度大于漏失量速度后，漏失量速度后，泵内压力提高到泵内压力提高到大于液柱压力，大于液柱压力，将排出凡尔打开将排出凡尔打开而卸去液柱载荷。而卸去液柱载荷。下冲程后半程中下冲程后半程中因活塞速度减小
38、，因活塞速度减小，当小于漏失速度当小于漏失速度时，泵内压力降时，泵内压力降低使排出凡尔提低使排出凡尔提前关闭（前关闭（A点），点），悬点提前加载。悬点提前加载。到下死点时，悬到下死点时，悬点载荷以增加到点载荷以增加到A。2021/8/2651由于吸入部分由于吸入部分的漏失而造成的漏失而造成排出凡尔打开排出凡尔打开滞后（滞后（DD）和提前关闭和提前关闭（AA），），活活塞的有效排出塞的有效排出冲程冲程SP=DA。这种情况下的这种情况下的泵效泵效=DA/S。2021/8/2652该井，该井，571798.98，动液面动液面1758，套压，套压5.0，筛管，筛管2285，日产，日产液液17.5，泵，
39、泵效效24.1%。2021/8/2653当吸入凡尔严重漏失时，排出凡尔一直不能打开，当吸入凡尔严重漏失时，排出凡尔一直不能打开，悬点不能卸载（图悬点不能卸载（图2-37）。）。2021/8/2654吸入部分和排出部分同时漏失时的功图是分别漏失吸入部分和排出部分同时漏失时的功图是分别漏失时的图形的迭合，近似于椭圆形（图时的图形的迭合，近似于椭圆形（图2-38）。）。2021/8/2655该井，该井，382498.43，动液面动液面1802.01米，米，油压油压0.44，套，套压压1.2，日产，日产液液4.01，气量，气量11，气液比，气液比2.74，泵效，泵效11.3%。2021/8/26562
40、021/8/26573、带喷井的示功图、带喷井的示功图具有一定自喷能力的抽油井，抽汲实具有一定自喷能力的抽油井，抽汲实际上只起诱喷和助喷作用。在抽汲过程中，际上只起诱喷和助喷作用。在抽汲过程中，游动凡尔和固定凡尔处于同时打开的状态，游动凡尔和固定凡尔处于同时打开的状态，液柱载荷基本加不到悬点。示功图的位置液柱载荷基本加不到悬点。示功图的位置和载荷变化的大小取决于喷势的强弱及抽和载荷变化的大小取决于喷势的强弱及抽汲液体的粘度。汲液体的粘度。2021/8/2658图（图（2-40）和（）和（2-41）为不同喷势及不同粘度的）为不同喷势及不同粘度的带喷井的实测示功图。带喷井的实测示功图。2021/8
41、/2659该井，该井，571306.57，动液面动液面超压，油压超压，油压2.0，套压，套压10.0，日产，日产液液86.4，气，气量量9197，气，气液比液比106，泵效泵效147%。2021/8/26604、抽油杆断脱、抽油杆断脱抽油杆断脱后抽油杆断脱后的悬点载荷实的悬点载荷实际上是断脱点际上是断脱点以上的抽油杆以上的抽油杆柱重量，只是柱重量，只是由于摩擦力，由于摩擦力，才使上下载荷才使上下载荷线不重合。图线不重合。图形的位置取决形的位置取决于断脱点的位于断脱点的位置。（图置。（图2-42）为抽油杆）为抽油杆柱在接近中部柱在接近中部断脱时的示功断脱时的示功图。图。2021/8/2661根据
42、抽油杆重量可大致估算杆断脱的位置。根据抽油杆重量可大致估算杆断脱的位置。2021/8/26622002年年6月月14日日日产液日产液为零，为零，作业时作业时发现第发现第13根抽根抽油杆断。油杆断。2021/8/2663板新板新828井在去年井在去年4月月11日不出，日不出，4月月11日和日和14日测日测的功图都如下图，在检泵作业时发现的功图都如下图，在检泵作业时发现204根杆断。根杆断。2021/8/2664杆断脱位置比较低的示功图，同有些带喷井的示功图，杆断脱位置比较低的示功图，同有些带喷井的示功图，往往是一样的。但带喷井泵效高、产量大，而断脱的井，往往是一样的。但带喷井泵效高、产量大，而断
43、脱的井，产量基本为零。产量基本为零。该井为该井为2002年新投产井，年新投产井，5月份转抽，月份转抽，441793.71，动液面动液面1779.39，油，油压压0.35，套，套压压6.4，日产，日产液液20.2，泵，泵效效46.1%。2021/8/2665在在7月底和月底和8月初测功月初测功图时出现图时出现如左图情如左图情况。但日况。但日产液量为产液量为23方，泵方，泵效在效在55%左右，说左右，说明该井存明该井存在间喷现在间喷现象。象。2021/8/26665、活塞或抽油杆遇卡、活塞或抽油杆遇卡活塞在泵筒内活塞在泵筒内被卡死在某一被卡死在某一位置时，在抽位置时，在抽汲过程中活塞汲过程中活塞无
44、法移动而只无法移动而只有抽油杆的伸有抽油杆的伸缩变形，图形缩变形，图形形状与被卡位形状与被卡位置有关。图置有关。图（2-39）为活）为活塞卡在泵筒中塞卡在泵筒中部时的实测功部时的实测功图。图。2021/8/2667上冲程中，悬点载上冲程中，悬点载荷先是缓慢增加，荷先是缓慢增加，将被压缩而弯曲的将被压缩而弯曲的抽油杆拉直，达到抽油杆拉直，达到卡死点位置后，抽卡死点位置后，抽抽杆受拉而伸长，抽杆受拉而伸长，悬点载荷以较大的悬点载荷以较大的比例增加。下冲程比例增加。下冲程中，先是恢复弹性中，先是恢复弹性变形，到卡死点后，变形，到卡死点后，抽油杆被压缩而发抽油杆被压缩而发生弯曲。所以，在生弯曲。所以，
45、在卡死点之前后悬点卡死点之前后悬点以不同的比例增载以不同的比例增载或减载，示功图出或减载，示功图出现两个斜率段。现两个斜率段。2021/8/26682021/8/26696、其它情况、其它情况油井结蜡及出砂和活塞在泵筒中下入位置不当，都油井结蜡及出砂和活塞在泵筒中下入位置不当，都会反映在示功图上。会反映在示功图上。如图如图（2-43）为）为出砂井，出砂井，在正常在正常抽油时抽油时所测的所测的示功图。示功图。2021/8/2670如图（如图（2-44）为结蜡井，在正常抽油时所测的示）为结蜡井，在正常抽油时所测的示功图。功图。2021/8/2671该井，该井，442097.75，动液面动液面130
46、0.42，套，套压压5.2，日产，日产液液20.84，泵，泵效效54.59%。含蜡量，粘含蜡量，粘度，胶质沥度，胶质沥青质含量，青质含量，2021/8/26722021/8/26732021/8/2674图（图（2-45）为管式泵活塞下得过高，在上冲程中）为管式泵活塞下得过高，在上冲程中活塞全部脱出工作筒的油井所测的示功图，由于活塞全部脱出工作筒的油井所测的示功图，由于活塞脱出工作筒，在上冲程中悬点突然卸载。活塞脱出工作筒，在上冲程中悬点突然卸载。2021/8/2675（图（图2-46）为防冲距过小，活塞在下死点与固）为防冲距过小，活塞在下死点与固定凡尔相撞的示功图。定凡尔相撞的示功图。202
47、1/8/2676板板808-3井下碰功图井下碰功图2021/8/2677板板19-4井上挂功图井上挂功图2021/8/2678板深板深39上挂下碰功图上挂下碰功图2021/8/2679由由于于泵泵的的工工作作条条件件比比较较复复杂杂，在在解解释释示示功功图图时时，必必须须全全面面了了解解油油井井情情况况（井井下下设设备备、管管理理措措施施、目目前前产产量量、液液面面、油油气气比比等等，以以及及以以往往的的生生产产情情况况），才能对泵的工作状况和产生不正常的原因做出判断。才能对泵的工作状况和产生不正常的原因做出判断。前面所讲的示功图分析，往往只能对泵的工作做前面所讲的示功图分析，往往只能对泵的工
48、作做某些定性分析，而无法做出定量的判断。在深井快某些定性分析，而无法做出定量的判断。在深井快速抽汲的条件下，由于泵的工作状况（活塞负荷的速抽汲的条件下，由于泵的工作状况（活塞负荷的变化）要通过上千米的抽油杆柱传递到地面上，在变化）要通过上千米的抽油杆柱传递到地面上，在传递过程中，因抽油杆柱的振动等因素，使载荷的传递过程中，因抽油杆柱的振动等因素，使载荷的变化复杂化了。因此，地面示功图的形状很不规则，变化复杂化了。因此，地面示功图的形状很不规则，往往对泵的工作状况无法做出任何判断。往往对泵的工作状况无法做出任何判断。2021/8/2680国外在国外在60年代后期提出了抽油井计算机诊断技术，可将年
49、代后期提出了抽油井计算机诊断技术，可将复杂的地面示功图用计算机处理后得到形状较为规则的井下复杂的地面示功图用计算机处理后得到形状较为规则的井下示功图。示功图。图（图（2-47）为某井的地）为某井的地面示功图，该井泵深面示功图，该井泵深2760米，泵径米，泵径32毫米，毫米，冲程冲程3.048米，冲数米，冲数9.7/分，油气比分，油气比61.8，泵效，泵效30.2。根据地面示功图。根据地面示功图就无法判断这口井泵效就无法判断这口井泵效低的原因，但采用地面低的原因，但采用地面示功图的计算机解释技示功图的计算机解释技术，用计算机绘制的泵术，用计算机绘制的泵的示功图（井下示功图）的示功图（井下示功图）
50、进行分析之后，得出该进行分析之后，得出该井泵效低的原因是气体井泵效低的原因是气体影响，而泵的机械状况影响，而泵的机械状况是良好的。是良好的。2021/8/2681在在30年代曾用井下动力仪直接测量泵的示功图，年代曾用井下动力仪直接测量泵的示功图，以便对泵的工作状况做出判断。这样，可消除分析中以便对泵的工作状况做出判断。这样，可消除分析中的许多不定因素，大大地简化了解释工作，然而仪器的许多不定因素，大大地简化了解释工作，然而仪器使用量大，工艺比较麻烦，因而未得到推广，只用于使用量大，工艺比较麻烦，因而未得到推广，只用于一些专门的研究。一些专门的研究。2021/8/26822021/8/2683 刚才的发言，如刚才的发言，如有不当之处请多指有不当之处请多指正。谢谢大家！正。谢谢大家！2021/8/2684
