抽油機井理論示功圖PPT課件

1、2、理論示功圖的形成學(xué)習(xí)目錄4、理論示功圖的繪制3、理論示功圖載荷計算1、示功圖有關(guān)概念工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第1頁/共44頁2、理論示功圖的形成學(xué)習(xí)目錄4、理論示功圖的繪制3、理論示功圖載荷計算1、示功圖有關(guān)概念2021-11-112工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第2頁/共44頁（1）示功圖： 由專門的儀器測出，是描繪抽油機井驢頭懸點載荷與光桿位移的關(guān)系曲線。封閉的曲線所圍成的面積表示在一個沖程中抽油泵所作的功。 用途： 示功圖反映了抽油泵的工作情況，通過分析，可以了解油井的生產(chǎn)動態(tài)及抽油裝置的各項參數(shù)選擇是否合理。1、示功圖有關(guān)概念2021-11-113工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第3

2、頁/共44頁第4頁/共44頁（2）理論示功圖： 在理想情況下，只考慮懸點所承受的靜載荷及由于靜載荷引起的桿管彈性變形，而不考慮其他因素的影響，所繪制的示功圖。1、示功圖有關(guān)概念繪制理論示功圖目的： 與實測示功圖比較，找出載荷變化差異，從而判斷深井泵、抽油桿、油管的工作狀況及油層的供液情況。2021-11-115工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第5頁/共44頁理論示功圖假設(shè)條件：1、假設(shè)泵、管沒有漏失，泵工作正常；2、油層供液能力充足，泵充滿程度良好；3、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、振動載荷與沖擊載荷等動載荷的影響；4、不考慮砂、蠟、氣、稠油的影響；5、不考慮油井連抽帶

3、噴；6、認為進入泵內(nèi)的液體是不可壓縮的，閥是瞬時開閉的。6工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第6頁/共44頁（3）實測示功圖： 實測示功圖是是在砂、蠟、氣和慣性載荷、振動載荷等綜合因素影響下，實際測得的示功圖也稱地面示功圖。1、示功圖有關(guān)概念2021-11-117工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第7頁/共44頁2021-11-118工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第8頁/共44頁2021-11-11采油工工況分析培訓(xùn)班采油工工況分析培訓(xùn)班92、理論示功圖的形成學(xué)習(xí)目錄4、理論示功圖的繪制3、理論最大最小載荷計算1、示功圖有關(guān)概念第9頁/共44頁第10頁/共44頁上游動閥上游動閥（連接抽油桿）固定閥罩固定閥固

4、定閥球和座下游動閥（有錐度）活塞上的防砂槽第11頁/共44頁 深井泵的活塞在做往復(fù)運動。活塞在最低位置時，兩個凡爾之間有一余隙，此余隙內(nèi)充滿了液體。當(dāng)活塞下行程快接近死點時，固定凡爾關(guān)閉著，游動凡爾打開著，此時，活塞上下液體連通，光桿上只承受抽油桿柱在油中的重量；油管承受了全部液柱重量。 當(dāng)活塞到達下死點開始上行程的瞬間，游動凡爾立即關(guān)閉，使活塞上下不連通。活塞要推動其上的液柱向上移動，這個液柱的重量就加在活塞上，并經(jīng)過抽油桿加在光桿上。油管此時只承受它與活塞之間環(huán)形截面上液柱的重量。2021-11-1112A點是下死點ABSW第12頁/共44頁 在下死點前后，抽油桿柱上多了一個活塞截面以上液

5、柱的重量，油管上少了一個活塞截面以上液柱的重量。 這時，就要發(fā)生彈性變形，油管就要縮短，抽油桿就要伸長（細長的油管和抽油桿柱，本身是一個彈性體，在負荷變化時，就產(chǎn)生相應(yīng)的變形，此變形的多少和負荷變化的多少成正比）此時，光桿雖然在上移，但活塞相應(yīng)于泵筒來說，實際未動，這樣，就畫出了圖中AB斜直線。AB線表示了光桿負載增加的過程，稱為增載線。2021-11-1113ABSW第13頁/共44頁 當(dāng)彈性變形完畢光桿帶動活塞開始上行（B點），固定凡爾打開，液體進入泵筒并充滿活塞所讓出的泵筒空間，此時，光桿處所承受的負荷，仍和B點時一樣沒有變化，所以，畫出一條直線BC。B點是固定凡爾打開點2021-11-

6、1114ABSWC第14頁/共44頁 當(dāng)活塞到達上死點（C點），在轉(zhuǎn)入下行程的瞬間，固定凡爾關(guān)閉，活塞開始壓縮泵筒中的液體?；钊麛D壓給液體一個作用力，這個力作用在油管上，使油管伸長；液體反過來又給活塞一個反作用力，使抽油桿柱開始減載，桿柱縮短，油管伸長、抽油桿縮短，使泵內(nèi)壓力不能及時升高。 當(dāng)桿管變形結(jié)束，泵內(nèi)壓力大于泵上油管內(nèi)液柱壓力，游動凡爾打開（D點），活塞上下連通。此時，由于油管伸長，抽油桿柱縮短，活塞相對于泵筒沒有移動，于是畫出了CD斜線。CD斜線表示了光桿上負荷減少的過程，稱為減載線。2021-11-1115第15頁/共44頁 當(dāng)彈性變形完畢，活塞開始下行，液體就通過游動凡爾向活塞

7、以上轉(zhuǎn)移，在液體向活塞以上轉(zhuǎn)移的過程中，光桿上所受的負荷不變，所以畫出一條和BC平行的直線DA。 當(dāng)光桿行到下死點，在下行程完畢又將開始的瞬間，游動凡爾關(guān)閉，負荷又發(fā)生轉(zhuǎn)移，開始了一個新的往復(fù)，這樣，就畫成了一個封閉的曲線，我們叫它做示功圖。2021-11-1116ABSWCD第16頁/共44頁AB增載線BC活塞上行程線，最大載荷線ABC驢頭上行程線CD減載線DA活塞下行程線，最小載荷線CDA驢頭下行程線 2021-11-1117工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班CBAS光光S活活DWrW1W靜靜SW第17頁/共44頁A點：下死點B點：懸點加載完畢，固定閥打開點C點：上死點D點：懸點卸載完畢，游動閥

8、打開點2021-11-1118工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班CBAS光光S活活DWrW1W靜靜SW第18頁/共44頁S光-光桿沖程，米；S活-活塞行程，米；Wr-抽油桿柱以上的在井筒內(nèi)液體中的重量，KN；W1-活塞截面液柱重量，KN；W靜W桿W液-光桿承受的最大靜負荷，KN；1-抽油桿伸縮長度，米；2-油管伸縮長度，米；12-沖程損失，米。2021-11-1119工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班CBAS光光S活活DWrW1W靜靜SW1212第19頁/共44頁2021-11-11采油工工況分析培訓(xùn)班采油工工況分析培訓(xùn)班202、理論示功圖的形成學(xué)習(xí)目錄4、理論示功圖的繪制3、理論示功圖載荷計算1、示功圖

9、有關(guān)概念第20頁/共44頁 理論示功圖只考慮了懸點所承受的靜載荷及沖程損失，而不考慮其他因素的影響。減程比：光桿沖程在圖上的長度與光桿實際沖程長度之比，用“a”表示。 a = S圖/S實力比：實際懸點載荷與其在圖上的長度之比，用“b”表示，單位KN/mm b W實/W圖沖程損失：隨著載荷的交替轉(zhuǎn)移，使油管和抽油桿發(fā)生伸長縮短，因而使活塞實際沖程小于光桿沖程，這一差值即沖程損失。2021-11-1121工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第21頁/共44頁（1）抽油桿柱載荷： 在上沖程中，游動閥關(guān)閉，抽油桿柱不受管內(nèi)液體浮力的作用，所以上沖程中作用在懸點的抽油桿柱載荷為桿柱在空氣中的重力。上沖程懸點承受

10、載荷：抽油桿柱空氣中重：Wrd2/4L桿d桿直徑 m 重度，單位:NWrq桿L qr每米抽油桿空氣中重，單位: N2021-11-1122工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第22頁/共44頁上沖程懸點承受載荷： 在上沖程中，由于游動閥關(guān)閉，作用在柱塞上的液柱引起的懸點載荷為：（2）作用在柱塞上的液柱載荷活塞有效截面上液柱重：W1D2/4L液 d2/4L液 =（D2d2）/4L液 上沖程懸點承受載荷： Wr W1即懸點最大靜載荷：W最大 Wr W1W1q1L qr活塞有效截面上每米液柱重，單位: N2021-11-1123工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第23頁/共44頁 在下沖程中，游動閥打開后，油管內(nèi)

11、液體的浮力作用在抽油桿柱上。所以，下沖程中作用在懸點上的抽油桿柱的重力減去液體的浮力，即它在液體中的重力作用在懸點上的載荷。Wrd2/4L（桿 液） 重度，單位:N下沖程懸點承受載荷：最小靜載荷： W最小 Wr3、理論示功圖載荷的計算Wrq桿L qr每米抽油桿液柱中重，N2021-11-1124工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第24頁/共44頁上行程：懸點最大靜載荷：W最大 Wr W1 下行程：懸點最小靜載荷： W最小 Wr上下行程中在桿柱和管柱之間相互轉(zhuǎn)移的載荷： 相互轉(zhuǎn)移的載荷為上下沖程懸點承受的靜載荷之差： W最大W最?。╓r W1） Wr上下沖程載荷差值用 W1表示。2021-11-112

12、5工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第25頁/共44頁 上下沖程載荷差 = WrW1Wr d2/4L桿（D2d2）/4L液 d2/4L（桿 液） （D2d2）/4L液 d2/4L液 D2/4L液令W1D2/4L液，簡稱轉(zhuǎn)移載荷。由以上推導(dǎo)可知： Wr W1 Wr W12021-11-1126工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第26頁/共44頁W最大 Wr W1 Wr W13、理論示功圖載荷的計算2021-11-1127工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班CBAS光光S活活DWrW1W靜靜SW第27頁/共44頁2021-11-11采油工工況分析培訓(xùn)班采油工工況分析培訓(xùn)班282、理論示功圖的形成學(xué)習(xí)目錄4、理論示功圖

13、的繪制3、理論最大最小載荷計算1、示功圖有關(guān)概念第28頁/共44頁1109.某井的實測示功圖上，上沖程最高點到基線的距離為L=4，動力儀力比為c=2kN/mm，抽油機型號為CYJ10-3-48B，求抽油機負載利用率(g取10m/s2)。1109. 解：(1)懸點最大載荷Wmax=Lc=4102=80（kN）(2)負載利用率利=（W額/Wmax）100%= 100%=80%答：該井抽油機負載利用率為80%。第29頁/共44頁 示功圖顯示，某井抽油桿斷脫，該示功圖中線距橫坐標(biāo)10，動力儀力比為2kN/mm，抽油桿柱在液體中的重力為36.24N/m，試求抽油桿斷脫點以上抽油桿的長度。 解：L=hc/

14、g桿=102000/36.24=551.88(m)答：斷脫點以上抽油桿長551.88m。10第30頁/共44頁 某抽油機井示功圖的下載荷線距基線12，上載荷線距基線17，動力儀力比為2.2kN/mm，試求該井液柱重。解：由示功圖（驢頭懸點載荷）組成內(nèi)容可知：抽油機井井筒液柱重=（上載荷-下載荷）動力儀力比即:WL=（17-12）2.2=11.0(kN)CBAS光S活DWrW1W靜SW第31頁/共44頁（1）建立坐標(biāo)：以實測圖的基線為橫坐標(biāo)S，表示沖程；通過實測圖的最左端作縱坐標(biāo)W，表示光桿上的負荷。（2）計算載荷及在圖上高度：根據(jù)所測的油井參數(shù)，求出抽油桿在液體中重量Wr和活塞截面上液柱載荷W

15、1。2021-11-1132工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班（3）然后根據(jù)力比計算出Wr W1在縱坐標(biāo)上高度，分別以Wr、W1為高做橫坐標(biāo)平行線B1C 和 AD1 。第32頁/共44頁（4）求沖程損失及在圖上長度：求出沖程損失B1B=沖程損失減程比 aB1C=光桿沖程長度減程比 Sa 在B1C線上，取BC=B1CB1B，確定B點，連接AB，過C點做AB平行線CD，則平行四邊形ABCD就是所求理論示功圖。2021-11-1133工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班BAD第33頁/共44頁 某抽油機井使用70mm泵，2 1/2平式油管（內(nèi)徑62mm、外徑73mm），22mm單級抽油桿生產(chǎn)，泵深800米，沖程3

16、.6米，沖次4次/分，日產(chǎn)液量90噸/天，原油含水80%，減程比1/45，動力儀力比1.26KN/mm，原油比重0.86，鋼比重7.85，抽油桿、油管的彈性伸縮為0.8m，g=10m/s2，求該井理論示功圖。 繪制理論示功圖示例：2021-11-1134工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第34頁/共44頁 1、做直角坐標(biāo)。以實測圖的基線為橫坐標(biāo)，用s表示沖程，通過實測圖的最左端做縱坐標(biāo)，用W表示光桿負荷。SWOWS2021-11-1135工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第35頁/共44頁 2、計算抽油桿在液體中重量Wr和活塞截面上液柱載荷W1Wr d2/4L（桿 液）g這里的指比重，無因次量 3.14

17、0.0222/4 800（7.85 0.972）10 20.9（KN）W1D2/4L液g 3.140.072/4 8000.97210 29.9（KN）沒有g(shù)時單位是噸。與前面是重度不同。如鋼重度=7.85104 N/m3g取10m/s2 2021-11-1136工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班0.86 (1-80%)+180%第36頁/共44頁 3、計算光桿負荷在縱坐標(biāo)上的高度下沖程 OA Wr/ b 20.9 / 1.26 16.6(mm)上沖程 OB (W1 Wr)/b50.8 /1.26 40.3(mm) 在縱坐標(biāo)上分別以O(shè)A、OB為高，做縱坐標(biāo)的平行線AD、BCSWOABDC2021-1

18、1-1137工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第37頁/共44頁 4、計算沖程和沖程損失在圖上長度，畫出理論示功圖光桿沖程圖上長度：S光 S實a36001/45 80(mm)沖程損失圖上長度:沖程損失a8001/45 18(mm)在BC線上，取BCBC8018 62mm，BB18mm連接AB，過C點做AB平行線CDSWOABDCB2021-11-1138工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第38頁/共44頁理論示功圖解釋，點、線、坐標(biāo)、計算2021-11-1139工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第39頁/共44頁繪出理論示功圖與實測示功圖對比，進行分析。2021-11-1140工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第40頁/共44頁沖程損失的計算（單級抽油桿）(12)128(毫米)=桿f1管f1+)(+()ELp液P