采油工程典型示功圖

1、典型示功圖分析理論示功圖 理論示功圖就是認(rèn)為光桿只承受抽油桿柱與活塞截面積以上液柱的靜載荷時(shí)，理論上所得到的示功圖。假假設(shè)設(shè)條條件件深井泵質(zhì)量合格，工作正常。不考慮活塞在上、下沖程中，抽油桿柱所受到的摩擦力、慣性力、震動(dòng)載荷與沖擊載荷等的影響，假設(shè)力在抽油桿柱中的傳遞是瞬間的，凡爾的起落也是瞬間的。抽油設(shè)備在工作中，不受砂、蠟、水、氣等因素的影響，認(rèn)為進(jìn)入泵內(nèi)的液體不可壓縮。油井沒有連抽帶噴現(xiàn)象。油井供液能力充足，泵能夠完全充滿 。PSS活活S光光理論示功圖理論示功圖 在下死點(diǎn)前后，抽油桿柱上多了一個(gè)活塞截面以上液柱的重量， 油管上少了一個(gè)活塞截面以上液柱的重量。這時(shí)，就要發(fā)生彈性變形，油管縮

2、短，抽油桿伸長(zhǎng)。此時(shí)光桿雖然在上移，但活塞相對(duì)于泵筒來說，實(shí)際未動(dòng)，這樣就畫出示功圖中的AB斜直線，它表示光桿負(fù)載增加的過程，稱為增載線。PSS活活S光光理論示功圖理論示功圖PSS活活S光光理論示功圖理論示功圖PSS活活S光光理論示功圖理論示功圖PSS活活S光光理論示功圖理論示功圖PSS活活S光光理論示功圖理論示功圖PSS活活S光光理論示功圖理論示功圖PSS活活S光光理論示功圖理論示功圖PSS活活S光光理論示功圖理論示功圖 當(dāng)彈性變形完畢光桿帶動(dòng)活塞開始上行，固定凡爾打開，液體進(jìn)入泵筒并充滿活塞所讓出的泵筒空間，此時(shí)，光桿出所承受的負(fù)載仍和B點(diǎn)時(shí)一樣沒變化，所以畫出一條直線BC。PSS活活S光

3、光理論示功圖理論示功圖 當(dāng)活塞到達(dá)上死點(diǎn)，在轉(zhuǎn)入下行程的瞬間，固定凡爾關(guān)閉，游動(dòng)凡爾打開，活塞上下連通?；钊显惺艿囊褐亓坑旨釉谟凸苌?。抽油桿卸掉了這一載荷，油管上加上了這一載荷，于是二者又發(fā)生彈性變形，此時(shí)油管伸長(zhǎng)，抽油桿柱縮短，光桿下行，活塞相對(duì)于泵筒沒有移動(dòng)，于是畫出了CD斜線。它表示光桿上負(fù)荷減少的過程。稱為減載線。PSS活活S光光理論示功圖理論示功圖PSS活活S光光理論示功圖理論示功圖PSS活活S光光理論示功圖理論示功圖PSS活活S光光理論示功圖理論示功圖PSS活活S光光理論示功理論示功圖圖PSS活活S光光理論示功圖理論示功圖PSS活活S光光理論示功理論示功圖圖PSS活活S光光

4、理論示功圖理論示功圖PSS活活S光光理論示功圖理論示功圖 當(dāng)彈性變形完畢，活塞開始下行，液體就通過游動(dòng)凡爾向活塞以上轉(zhuǎn)移，此過程中，光桿所受的負(fù)荷不變，于是畫出直線DA，畫成一個(gè)封閉的曲線，即為示功圖。A A驢頭下死點(diǎn)位置驢頭下死點(diǎn)位置B B固定閥打開，游動(dòng)閥關(guān)閉，活塞開始上行程固定閥打開，游動(dòng)閥關(guān)閉，活塞開始上行程C C驢頭上死點(diǎn)，活塞運(yùn)行到最高點(diǎn)驢頭上死點(diǎn)，活塞運(yùn)行到最高點(diǎn)D D固定閥關(guān)閉，游動(dòng)閥打開，活塞開始下行程固定閥關(guān)閉，游動(dòng)閥打開，活塞開始下行程S S光桿沖程光桿沖程 ， m mS S活活活塞沖程，活塞沖程， m mP P光桿負(fù)荷，光桿負(fù)荷， KNKNP P桿桿抽油桿在液體中質(zhì)量，

5、抽油桿在液體中質(zhì)量， KNKNP P液液柱塞以上液柱質(zhì)量，柱塞以上液柱質(zhì)量， KNKNP P靜靜光桿承受最大靜負(fù)荷，光桿承受最大靜負(fù)荷， KNKN沖程損失，沖程損失，m = m = 1 1+ + 2 21 1抽油桿伸縮長(zhǎng)度，抽油桿伸縮長(zhǎng)度，m m2 2油管伸縮長(zhǎng)度，油管伸縮長(zhǎng)度，m mABAB增載線（游動(dòng)凡爾關(guān)閉，僅光桿上行，抽油桿伸長(zhǎng)，油管收縮）增載線（游動(dòng)凡爾關(guān)閉，僅光桿上行，抽油桿伸長(zhǎng)，油管收縮）BCBC活塞上行程線，也是最大載荷線（吸入線，固定凡爾打開）活塞上行程線，也是最大載荷線（吸入線，固定凡爾打開）CDCD卸載線（固定凡爾關(guān)閉，僅光桿下行，抽油桿收縮，油管伸長(zhǎng)）卸載線（固定凡爾關(guān)

6、閉，僅光桿下行，抽油桿收縮，油管伸長(zhǎng)）DADA活塞下行程線，也是最小載荷線（排出線，游動(dòng)凡爾打開）活塞下行程線，也是最小載荷線（排出線，游動(dòng)凡爾打開）ABC ABC 驢頭上行程線驢頭上行程線CDA CDA 驢頭下行程線驢頭下行程線0A0A下沖程時(shí)光桿承受的最小靜載荷下沖程時(shí)光桿承受的最小靜載荷0B0B1 1上沖程時(shí)光桿承受的最大靜載荷上沖程時(shí)光桿承受的最大靜載荷 理論示功圖是在五個(gè)假設(shè)條件之下，僅僅考慮了抽油桿柱承受靜載荷時(shí)作出來的，所以功圖是規(guī)則的平行四邊形。抽油機(jī)井的實(shí)測(cè)示功圖是深井泵和抽油桿受力復(fù)雜過程的真實(shí)反映，產(chǎn)生什么樣的圖形與當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)狀況有著密切的關(guān)系。實(shí)測(cè)示功圖不可能像理論示功

7、圖一樣完美，它是在砂、蠟、氣、水和慣性載荷、震動(dòng)載荷、沖擊載荷與摩擦阻力等因素的綜合影響之下測(cè)出來的，除此之外，還要受到漏失、斷脫、碰泵、設(shè)備故障、儀器故障的影響，因此實(shí)測(cè)功圖比理論功圖復(fù)雜的多。所以在分析示功圖時(shí)必須對(duì)油井有一個(gè)全面的了解，熟悉油井的生產(chǎn)規(guī)律和特點(diǎn)，這樣才能對(duì)出現(xiàn)的不正常現(xiàn)象進(jìn)行合理的判斷，多角度排查可能發(fā)生故障的范圍，有針對(duì)性的處理各種問題。典 型 示 功 圖1、氣體影響示功圖2、供液不足影響示功圖3、漏失影響示功圖4、抽油桿斷脫影響示功圖5、出砂影響示功圖6、結(jié)蠟影響示功圖7、帶噴井影響示功圖8、活塞脫出工作筒示功圖9、活塞下行碰泵影響示功圖10、油稠影響示功圖11、玻璃

8、鋼桿示功圖 實(shí)測(cè)正常功圖和理論示功圖的差異不大，均為近似的平行四邊形。但是由于抽油設(shè)備的震動(dòng)、油井深度使抽油桿柱受到較大的慣性力，以及沖次的加快，慣性載荷及震動(dòng)載荷增加，使圖形波動(dòng)和偏轉(zhuǎn)得更加厲害。一般來說，功圖中上下波形的平均線平行，左右曲線平行，所不同的是：上下負(fù)荷與基線不平行，成一個(gè)夾角。 隨著沖次的加快，慣性載荷和震動(dòng)載荷也相應(yīng)增加。n=4n=6n=9n=121、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)量壓縮的溶解氣，上沖程開始后泵內(nèi)壓力因氣體的膨脹而不能很快降低，加載變慢，使吸入閥打開滯后（B點(diǎn)）。殘存的氣量越多，泵口壓力越低，則吸入閥打開滯后的越多，即B B線越長(zhǎng)

9、。B C 為上沖程柱塞有效沖程。BC 1、氣體影響示功圖PSABD 下沖程時(shí)，氣體受壓縮，泵內(nèi)壓力不能迅速提高，卸載變慢，使排出閥滯后打開（ D ）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。BCD1、氣體影響示功圖PSABD 而當(dāng)進(jìn)泵氣量很大而沉沒壓力很低時(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。BCD 氣鎖是深井泵活塞在上下沖程中只對(duì)氣體進(jìn)行壓縮和膨脹，固定閥和游動(dòng)閥不能正常光比和打開，并且油井不出有的現(xiàn)象。對(duì)此類油井要恢復(fù)液面，保持一定的沉沒度，盡量減小防沖距，合理的控制套氣，加深泵掛或者用泵徑較大的抽油泵。1、氣體影

10、響示功圖特征描述 ：固定閥打不開 ，游動(dòng)閥關(guān)不上。圖形呈圓弧形，無產(chǎn)量。氣體影響卸載慢，泵內(nèi)進(jìn)氣產(chǎn)量減 。2、充不滿影響的示功圖PSABD 當(dāng)沉沒度過小或供液不足使液體不能充滿泵筒時(shí)，均會(huì)影響示功圖的形狀。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)較理論示功圖卸載點(diǎn)左移（如圖中D 點(diǎn)）。C D 2、充不滿影響的示功圖 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。充不滿程度越嚴(yán)重，則卸載線越往左移。123PSABDCD2、充不滿影響的示功圖圖形右下缺一塊，增載正常卸載

11、慢。 液擊是在泵充不滿時(shí)，柱塞下行以很高的速度撞擊液面，使流體載荷突然由桿柱轉(zhuǎn)移到油管上，同時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波，破壞整個(gè)抽油系統(tǒng)。液擊能夠造成桿柱過早疲勞失效，同時(shí)沖擊力會(huì)使抽油泵的凡爾球和凡爾座過早損壞。還會(huì)使柱塞與泵筒得不到潤(rùn)滑，加速其磨損。另外油管在液擊的沖擊下會(huì)突然拉伸，使其連接螺紋松動(dòng)，發(fā)生漏失或斷脫故障。 氣擊同液擊類似，只是產(chǎn)生的沖擊較小，氣擊的危害非常類似于液擊。2、充不滿影響的示功圖泵充不滿的危害3、漏失影響的示功圖PSABD1 1、游動(dòng)閥漏失、游動(dòng)閥漏失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)過游動(dòng)閥的不嚴(yán)密處（閥及柱塞與襯套的間隙）漏到柱塞下部的工

12、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、游動(dòng)閥漏失、游動(dòng)閥漏失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)。下沖程，游動(dòng)閥的漏失不影響泵的工作。因此，示功圖形狀與理論示功圖相似。 3、漏失影響的示功圖1 1、游動(dòng)閥漏

13、失、游動(dòng)閥漏失PABDCBCCS D 由于游動(dòng)閥漏失的影響，固定閥在B點(diǎn)才打開，滯后了BB這樣一段柱塞沖程；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。漏失量越大， BC線越短。 PABDCBCCS3、漏失影響的示功圖1 1、游動(dòng)閥漏失、游動(dòng)閥漏失 BDC 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、游動(dòng)閥漏失、游動(dòng)閥漏失PABDCBCCSBCDC3、漏失影響的示功圖上閥漏失拋物線，增載緩慢卸載快，漏失嚴(yán)重不出油?，F(xiàn)象：產(chǎn)量下降，液面上升，載荷減小，上電流比正常

14、時(shí)小，下電流正常。抽蹩時(shí)，上沖程壓力上升緩慢。A 3、漏失影響的示功圖2 2、固定閥漏失、固定閥漏失PSABDCD 下沖程開始后，由于固定閥漏失，泵內(nèi)壓力不能及時(shí)提高而延緩了卸載過程，使游動(dòng)閥不能及時(shí)打開。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，將游動(dòng)閥打開而卸去液柱載荷（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)壓力降低使游動(dòng)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。上沖程，固定閥漏失不影響泵的工作，示功圖形狀與理論示功圖形狀相近。3、漏失影響的示功圖2 2、固定閥漏失、固定閥漏失PSABDC

15、BD AA 3、漏失影響的示功圖2 2、固定閥漏失、固定閥漏失PSABDCBDA 由于吸入部分的漏失而造成游動(dòng)閥打開滯后(DD )和提前關(guān)閉（AA）。活塞的有效排出沖程為D A 。A3、漏失影響的示功圖下閥漏失泵效減，卸載緩慢增載快，曲線上翹兩邊圓。2 2、固定閥漏失、固定閥漏失現(xiàn)象：產(chǎn)量下降，液面上升，上電流正常，下電流稍大。抽蹩時(shí)上沖程壓力上升，下沖程壓力下降。3、漏失影響的示功圖3 3、雙閥漏失的示功圖、雙閥漏失的示功圖 雙閥漏失表現(xiàn)為上行程泵閥漏失增載緩慢，不能迅速達(dá)到最大載荷，柱塞運(yùn)行到上沖程中部時(shí)排液速度相對(duì)加快，大于漏失速度，泵內(nèi)液體較上行開始時(shí)也較為充滿，漏失量減小，光桿載荷即

16、達(dá)到最大載荷值?，F(xiàn)象：產(chǎn)量下降，嚴(yán)重漏失時(shí)不出油，液面上升。上電流較低，下電流稍大。抽蹩壓力上升緩慢，嚴(yán)重時(shí)不升。雙閥漏失像橢圓，漏失原因多方面，碰泵洗井是手段。3、漏失影響的示功圖 4 4、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。PSABDC3、漏失影響的示功圖現(xiàn)象：這類井產(chǎn)液量逐漸下降，液面逐漸上升，電流上沖程小，下沖程正常，抽蹩壓力上升，穩(wěn)壓穩(wěn)不住，熱洗后圖形逐漸增大，但實(shí)際載荷仍小于上理論載荷。油管漏失圖變窄，容易隱藏

17、不好辨，負(fù)荷降低產(chǎn)液減。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。4、抽油桿斷脫影響的示功圖 躍躍14-2614-26第第189189根根19mm19mm桿桿油桿斷油桿斷躍躍21542154井檢泵第井檢泵第199199根根19mm19mm桿桿斷桿桿斷圖形近于水平狀，井口無液載荷降，電流變化失平衡。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)壓差過大，在生

18、產(chǎn)過程中使砂粒移動(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 砂卡出現(xiàn)鋸齒狀，砂卡出現(xiàn)鋸齒狀，波峰尖小變化快，波峰尖小變化快，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，附加阻力使懸點(diǎn)載荷減小，并且會(huì)

19、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。6、油井結(jié)蠟影響的示功圖油井結(jié)蠟圖肥胖，上下行程波峰大，峰點(diǎn)對(duì)稱又圓滑，熱洗加藥快清蠟。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。在抽汲過程中，游動(dòng)閥和固定閥處于同時(shí)打開的狀態(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8、管式泵活塞脫出工作筒的示功圖 由于防沖距過大，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 下泵時(shí)由于防沖距過大 , 使上行程的后半行程活塞脫出工作筒 , 脫出工作筒后懸點(diǎn)立即卸載,因此,后半行程與下行程線基本重合并伴有振動(dòng)。右下角有耳朵，右上角缺，形如倒置“菜刀”。 圖形右上缺一塊，行程未完突卸載，活塞脫出工作筒，計(jì)算下方問題無。9、活塞下行碰泵影響的示功圖 活塞下行碰泵影響的示功圖主要特征是在左下角有一個(gè)環(huán)狀圖形。原因是由于防沖距過小，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