抽油井試功圖分析ppt課件

1、示功圖分析示功圖分析2004年年3月月一、懸點(diǎn)所承受的載荷一、懸點(diǎn)所承受的載荷 1、抽油桿柱的重力、抽油桿柱的重力2、作用在活塞上的液柱載荷、作用在活塞上的液柱載荷3、慣性載荷、慣性載荷4、摩擦載荷、摩擦載荷5、抽油過程中產(chǎn)生的其它載荷、抽油過程中產(chǎn)生的其它載荷（一抽油桿柱的重力（一抽油桿柱的重力抽油機(jī)驢頭上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶著抽油桿做往抽油機(jī)驢頭上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶著抽油桿做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，抽油桿的重量始終作用在驢頭上。復(fù)運(yùn)動(dòng)，抽油桿的重量始終作用在驢頭上。下沖程時(shí)，游動(dòng)凡爾打開后，油管內(nèi)液柱下沖程時(shí)，游動(dòng)凡爾打開后，油管內(nèi)液柱的浮力作用在抽油桿柱上，所以作用在懸的浮力作用在抽油桿柱上，所以作用在懸點(diǎn)上的抽油

2、桿柱的重力減去液體的浮力，點(diǎn)上的抽油桿柱的重力減去液體的浮力，即它在液體中的重量。即它在液體中的重量。Wr= fr ( s i ) g L = qr L上沖程時(shí)，游動(dòng)凡爾關(guān)閉，抽油桿柱不受上沖程時(shí)，游動(dòng)凡爾關(guān)閉，抽油桿柱不受管內(nèi)液體浮力的作用，所以作用在懸點(diǎn)上管內(nèi)液體浮力的作用，所以作用在懸點(diǎn)上的抽油桿柱的重力，即在空氣中的重量。的抽油桿柱的重力，即在空氣中的重量。 Wr= fr s g L = qr g L （二作用在活塞上的液柱載荷（二作用在活塞上的液柱載荷 在上沖程中，由于游動(dòng)凡爾關(guān)閉，作用在上沖程中，由于游動(dòng)凡爾關(guān)閉，作用在活塞上的液柱引起的懸點(diǎn)載荷為：在活塞上的液柱引起的懸點(diǎn)載荷為：

3、W1= ( fp fr ) i g L 下沖程中，由于游動(dòng)凡爾打開，液柱載下沖程中，由于游動(dòng)凡爾打開，液柱載荷通過固定凡爾作用在油管上，而不作用荷通過固定凡爾作用在油管上，而不作用在懸點(diǎn)上。在懸點(diǎn)上。 （三慣性載荷（三慣性載荷 抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，驢頭帶著抽油桿柱和抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，驢頭帶著抽油桿柱和液柱做變速運(yùn)動(dòng)，因而產(chǎn)生抽油桿柱和液柱做變速運(yùn)動(dòng)，因而產(chǎn)生抽油桿柱和液柱的慣性力。如果忽略抽油桿柱和液液柱的慣性力。如果忽略抽油桿柱和液柱的彈性影響，則可以認(rèn)為抽油桿柱和柱的彈性影響，則可以認(rèn)為抽油桿柱和液柱各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和懸點(diǎn)完全一致。液柱各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和懸點(diǎn)完全一致。所以，產(chǎn)生的慣性力除與抽油桿柱和液所

4、以，產(chǎn)生的慣性力除與抽油桿柱和液柱的質(zhì)量有關(guān)外，還與懸點(diǎn)加速度的大柱的質(zhì)量有關(guān)外，還與懸點(diǎn)加速度的大小成正比，其方向與加速度方向相反。小成正比，其方向與加速度方向相反。 上沖程中，前半沖程加速度方向與運(yùn)動(dòng)方向相上沖程中，前半沖程加速度方向與運(yùn)動(dòng)方向相同，即加速度向上，而慣性力向下，增加懸點(diǎn)載同，即加速度向上，而慣性力向下，增加懸點(diǎn)載荷；后半沖程加速度方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，即加荷；后半沖程加速度方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，即加速度向下，慣性力向上，減小懸點(diǎn)載荷。速度向下，慣性力向上，減小懸點(diǎn)載荷。 速度V加速度a慣性力Iu速度V加速度a慣性力Iu上沖程前半沖程上沖程前半沖程上沖程后半沖程上沖程后半沖程下沖

5、程時(shí)情況則剛好相反。下沖程時(shí)情況則剛好相反。速度V加速度a慣性力Id速度V加速度a慣性力Id下沖程前半沖程下沖程前半沖程下沖程后半沖程下沖程后半沖程 上沖程中懸點(diǎn)最大慣性載荷為上沖程中懸點(diǎn)最大慣性載荷為Iu (為液柱加為液柱加抽油桿柱在上沖程時(shí)引起的最大慣性載荷抽油桿柱在上沖程時(shí)引起的最大慣性載荷)；下；下沖程懸點(diǎn)最大慣性載荷沖程懸點(diǎn)最大慣性載荷 Id (為下沖程抽油桿柱為下沖程抽油桿柱引起的最大慣性載荷，液柱不隨懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，無引起的最大慣性載荷，液柱不隨懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，無液柱慣性載荷液柱慣性載荷)。 但在實(shí)際中由于抽油桿柱和液柱的彈性，抽但在實(shí)際中由于抽油桿柱和液柱的彈性，抽油桿和液柱各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)與懸

6、點(diǎn)運(yùn)動(dòng)并不一致，油桿和液柱各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)與懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)并不一致，所以，上述方法計(jì)算的慣性載荷將大于實(shí)際值。所以，上述方法計(jì)算的慣性載荷將大于實(shí)際值。 （四摩擦載荷（四摩擦載荷 抽油機(jī)工作時(shí)，作用在懸點(diǎn)上的摩擦載抽油機(jī)工作時(shí)，作用在懸點(diǎn)上的摩擦載荷由五部分組成：荷由五部分組成：1、抽油桿柱與油管的摩擦力，在直井中不、抽油桿柱與油管的摩擦力，在直井中不超過抽油桿重量的超過抽油桿重量的1.5%，可忽略。，可忽略。2、柱塞與襯套之間的摩擦力，當(dāng)泵徑不超、柱塞與襯套之間的摩擦力，當(dāng)泵徑不超過過70毫米時(shí)，其值小于毫米時(shí)，其值小于1717牛。牛。3、液柱與抽油桿柱之間的摩擦力，除與抽、液柱與抽油桿柱之間的摩擦力，

7、除與抽油桿柱的長度和速度有關(guān)外，主要取決于油桿柱的長度和速度有關(guān)外，主要取決于液體的粘度。下沖程時(shí)，摩擦力方向向上，液體的粘度。下沖程時(shí)，摩擦力方向向上，是稠油井抽油桿遇阻的主要原因，所以在是稠油井抽油桿遇阻的主要原因，所以在抽汲高粘度液體時(shí)，不能采用快速抽汲方抽汲高粘度液體時(shí)，不能采用快速抽汲方式，否則將因下行阻力過大抽油桿柱無法式，否則將因下行阻力過大抽油桿柱無法正常下行。正常下行。 4、液柱與油管之間的摩擦力，除與液流速度、液柱與油管之間的摩擦力，除與液流速度有關(guān)外，主要取決于液體的粘度。有關(guān)外，主要取決于液體的粘度。 5、液體通過游動(dòng)凡爾的摩擦力，除與凡爾、液體通過游動(dòng)凡爾的摩擦力，除

8、與凡爾結(jié)構(gòu)有關(guān)外，主要取決于液體粘度和液流速度。結(jié)構(gòu)有關(guān)外，主要取決于液體粘度和液流速度。在高粘度大產(chǎn)量井內(nèi)，液體通過游動(dòng)凡爾產(chǎn)生在高粘度大產(chǎn)量井內(nèi)，液體通過游動(dòng)凡爾產(chǎn)生的阻力往往是造成抽油桿柱下部彎曲的主要原的阻力往往是造成抽油桿柱下部彎曲的主要原因，對懸點(diǎn)載荷也會造成不可忽略的影響。因，對懸點(diǎn)載荷也會造成不可忽略的影響。 上沖程中作用在懸點(diǎn)上的摩擦載荷是由上沖程中作用在懸點(diǎn)上的摩擦載荷是由1、2、4三項(xiàng)組成，方向向下，增大懸點(diǎn)載荷，用三項(xiàng)組成，方向向下，增大懸點(diǎn)載荷，用Fu 表示。下沖程中作用在懸點(diǎn)上的摩擦載荷是由表示。下沖程中作用在懸點(diǎn)上的摩擦載荷是由1、2、3、5四項(xiàng)組成，方向向上，減

9、小懸點(diǎn)載四項(xiàng)組成，方向向上，減小懸點(diǎn)載荷，用荷，用Fd 表示。表示。 （五抽油過程中產(chǎn)生的其它載荷（五抽油過程中產(chǎn)生的其它載荷 除上述四種載荷外，如振動(dòng)載荷、回壓及沉沒除上述四種載荷外，如振動(dòng)載荷、回壓及沉沒度都會影響到懸點(diǎn)載荷。度都會影響到懸點(diǎn)載荷。 1、沉沒壓力泵口壓力及井口回壓對懸點(diǎn)載、沉沒壓力泵口壓力及井口回壓對懸點(diǎn)載荷的影響荷的影響上沖程中，在沉沒壓力作用下，井內(nèi)液體克服泵上沖程中，在沉沒壓力作用下，井內(nèi)液體克服泵的入口設(shè)備的阻力進(jìn)入泵內(nèi)，此時(shí)液流所具有的的入口設(shè)備的阻力進(jìn)入泵內(nèi)，此時(shí)液流所具有的壓力叫吸入壓力。此壓力作用在活塞底部而產(chǎn)生壓力叫吸入壓力。此壓力作用在活塞底部而產(chǎn)生向上

10、的載荷向上的載荷Pi 。下沖程中，固定凡爾關(guān)閉，沉沒。下沖程中，固定凡爾關(guān)閉，沉沒壓力對懸點(diǎn)載荷沒有影響。壓力對懸點(diǎn)載荷沒有影響。 液流在地面管線中的流動(dòng)阻力所造成的井口回液流在地面管線中的流動(dòng)阻力所造成的井口回壓對懸點(diǎn)將產(chǎn)生附加的載荷。其性質(zhì)與油管內(nèi)液壓對懸點(diǎn)將產(chǎn)生附加的載荷。其性質(zhì)與油管內(nèi)液體產(chǎn)生的載荷相同。上沖程中增加懸點(diǎn)載荷，用體產(chǎn)生的載荷相同。上沖程中增加懸點(diǎn)載荷，用Pbu 表示；下沖程中減輕抽油桿柱重量，用表示；下沖程中減輕抽油桿柱重量，用Pbd 表示。表示。 2、振動(dòng)載荷、振動(dòng)載荷 抽油桿柱本身是一彈性體，由于抽油抽油桿柱本身是一彈性體，由于抽油桿柱變速運(yùn)動(dòng)和液柱載荷周期性地作用

11、于桿柱變速運(yùn)動(dòng)和液柱載荷周期性地作用于抽油桿柱，從而引起抽油桿柱的彈性振動(dòng)，抽油桿柱，從而引起抽油桿柱的彈性振動(dòng)，產(chǎn)生的振動(dòng)載荷亦作用于懸點(diǎn)上。其數(shù)值產(chǎn)生的振動(dòng)載荷亦作用于懸點(diǎn)上。其數(shù)值與抽油桿柱的長度、載荷變化周期及抽油與抽油桿柱的長度、載荷變化周期及抽油機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)。用機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)。用Pv 表示。表示。 另外，低沉沒度井內(nèi)，由于泵的充滿另外，低沉沒度井內(nèi)，由于泵的充滿程度差，會發(fā)生活塞與泵內(nèi)液面的撞擊，程度差，會發(fā)生活塞與泵內(nèi)液面的撞擊，產(chǎn)生較大的沖擊載荷，從而影響懸點(diǎn)載荷。產(chǎn)生較大的沖擊載荷，從而影響懸點(diǎn)載荷。但現(xiàn)時(shí)尚無法預(yù)計(jì)，故在計(jì)算懸點(diǎn)載荷時(shí)但現(xiàn)時(shí)尚無法預(yù)計(jì)，故在計(jì)算懸點(diǎn)載荷時(shí)都不考慮。

12、都不考慮。 二、懸點(diǎn)最大和最小載荷計(jì)算公式二、懸點(diǎn)最大和最小載荷計(jì)算公式根據(jù)前面對懸點(diǎn)所承受的各種載荷的分析，抽油根據(jù)前面對懸點(diǎn)所承受的各種載荷的分析，抽油機(jī)工作時(shí)，上下沖程懸點(diǎn)載荷的組成是不同的，機(jī)工作時(shí)，上下沖程懸點(diǎn)載荷的組成是不同的，最大載荷發(fā)生在上沖程，最小載荷發(fā)生在下沖程，最大載荷發(fā)生在上沖程，最小載荷發(fā)生在下沖程，其值如下：其值如下：Pmax = Wr + W1 + Iu + Pbu + Fu + Pv - Pi Pmin = Wr Id - Pbd Fd - Pv Pmax Pmin -懸點(diǎn)最大和最小載荷Wr Wr -上下沖程中作用在懸點(diǎn)上的抽油桿柱載荷W1 -作用在活塞上的液柱

13、載荷；Iu Id -上下沖程中的最大慣性載荷；Pbu Pbd -上下沖程中井口回壓造成的懸點(diǎn)載荷；Fu Fd -上下沖程中最大摩擦載荷；Pv -振動(dòng)載荷；Pi -上沖程中吸入壓力作用在活塞上產(chǎn)生的載荷。 示功圖分析示功圖分析 一、理論示功圖及其分析一、理論示功圖及其分析 1、靜載荷作用下的理論示功圖、靜載荷作用下的理論示功圖 即認(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。 繪制理論示功圖的假設(shè)條件： 1深井泵質(zhì)量合格，工作正常。 2不考慮活塞在上下沖程中，抽油桿柱所承受的磨擦力、慣性力、振動(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時(shí)的，凡爾的起落也是

14、瞬時(shí)的。 3抽油設(shè)備在工作過程中，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。 4油井沒有連抽帶噴的現(xiàn)象。 5油層供液能力充足，泵能夠完全充滿 泵的工作過程和載荷轉(zhuǎn)移情況泵的工作過程和載荷轉(zhuǎn)移情況 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、下沖程中交替地分別由油管轉(zhuǎn)移上、下沖程中交替地分別由油管轉(zhuǎn)移到抽油桿柱和由抽油桿柱轉(zhuǎn)移到油管，到抽油桿柱和由抽油桿柱轉(zhuǎn)移到油管，從而引起桿柱和管柱交替地增載和減從而引起桿柱和管柱交替地增載和減載，使桿柱和管柱發(fā)生交替地伸長和載，使桿柱和管柱發(fā)生交替地伸長和縮短。縮短。 當(dāng)驢頭開始上當(dāng)驢頭開始上行時(shí)，游動(dòng)凡行時(shí)，游動(dòng)凡爾關(guān)閉，

15、液柱爾關(guān)閉，液柱重量作用在活重量作用在活塞上，使抽油塞上，使抽油桿發(fā)生彈性伸桿發(fā)生彈性伸長。因此，活長。因此，活塞沿未發(fā)生移塞沿未發(fā)生移動(dòng)時(shí)，懸點(diǎn)已動(dòng)時(shí)，懸點(diǎn)已從位置從位置A移動(dòng)移動(dòng)到位置到位置B，這，這一段距離即為一段距離即為抽油桿柱的伸抽油桿柱的伸長長r。 當(dāng)懸點(diǎn)位置從當(dāng)懸點(diǎn)位置從B移至移至B時(shí)，正時(shí)，正是油管由于卸是油管由于卸去載荷要縮短去載荷要縮短的一段距離的一段距離t的的過程。此時(shí)，過程。此時(shí)，活塞與泵筒之活塞與泵筒之間沒有相對位間沒有相對位移。這段縮短移。這段縮短的距離就使懸的距離就使懸點(diǎn)增加的一段點(diǎn)增加的一段無效位移。即無效位移。即從位置從位置B移至位移至位置置B。所以，。所以，

16、吸入凡爾是關(guān)吸入凡爾是關(guān)閉的。閉的。 當(dāng)驢頭從位置當(dāng)驢頭從位置B移至位置移至位置C時(shí)，時(shí)，活塞才開始與活塞才開始與泵筒發(fā)生相對泵筒發(fā)生相對位移，吸入凡位移，吸入凡爾開始打開吸爾開始打開吸入液體，一直入液體，一直到上死點(diǎn)到上死點(diǎn)C。由。由此看出：活塞此看出：活塞有效移動(dòng)距離有效移動(dòng)距離活塞沖程活塞沖程比驢頭沖程小比驢頭沖程小。（rt） 下沖程開始時(shí)，下沖程開始時(shí)，吸入凡爾立即關(guān)吸入凡爾立即關(guān)閉，液柱載荷由閉，液柱載荷由抽油桿柱轉(zhuǎn)移到抽油桿柱轉(zhuǎn)移到油管上，使抽油油管上，使抽油桿縮短桿縮短r，而油，而油管伸長管伸長t。此時(shí)，。此時(shí)，只有驢頭下行只有驢頭下行rt距離之后，距離之后，活塞才開始與泵活塞才

17、開始與泵筒發(fā)生相對位移。筒發(fā)生相對位移。因此，下沖程活因此，下沖程活塞沖程仍比驢頭塞沖程仍比驢頭沖程小沖程小。 沖程損失沖程損失在靜載荷下的計(jì)算公式在靜載荷下的計(jì)算公式rt =fp1Lfg/EL1/fr1+L2/fr2+L3/fr3+L/ft）WL-考慮沉沒度影響后的液柱載荷，為上下沖程中靜載荷之差，考慮沉沒度影響后的液柱載荷，為上下沖程中靜載荷之差，WL=fp1Lfg，牛，牛fp fr ft-活塞、抽油桿及油管金屬截面積，米活塞、抽油桿及油管金屬截面積，米2L-抽油桿總長度，米抽油桿總長度，米 1-液體密度，公斤液體密度，公斤/米米3E-剛的彈性模數(shù)，剛的彈性模數(shù)，2.06*1011帕帕 L

18、f-動(dòng)液面深度，米動(dòng)液面深度，米L1 L2 L3-每級抽油桿的長度，米每級抽油桿的長度，米fr1fr2fr3-每級抽油桿的截面積，米每級抽油桿的截面積，米2由上述公式可以看出：活塞截面積愈大，泵下得愈深，則沖程損失愈由上述公式可以看出：活塞截面積愈大，泵下得愈深，則沖程損失愈大。為了減小液柱載荷及沖程損失，提高泵效，通常不能選用過大的大。為了減小液柱載荷及沖程損失，提高泵效，通常不能選用過大的泵，特別是深井中總是選用直徑較小的泵。當(dāng)泵徑超過某一限度時(shí)泵，特別是深井中總是選用直徑較小的泵。當(dāng)泵徑超過某一限度時(shí)引起的引起的S/2之后，泵的實(shí)際排量不但不會因增大泵徑而增加，反之后，泵的實(shí)際排量不但不

19、會因增大泵徑而增加，反爾會減小。當(dāng)爾會減小。當(dāng)S時(shí)，則活塞沖程等于零，使泵的實(shí)際排量等于零。時(shí)，則活塞沖程等于零，使泵的實(shí)際排量等于零。 考慮慣性載荷時(shí)，當(dāng)懸點(diǎn)上升到上死點(diǎn)考慮慣性載荷時(shí)，當(dāng)懸點(diǎn)上升到上死點(diǎn)時(shí)，速度趨于零，但抽油桿柱有向下的負(fù)時(shí)，速度趨于零，但抽油桿柱有向下的負(fù)的最大加速度和向上的最大慣性載荷，使的最大加速度和向上的最大慣性載荷，使抽油桿減載而縮短。所以，懸點(diǎn)到達(dá)上死點(diǎn)抽油桿減載而縮短。所以，懸點(diǎn)到達(dá)上死點(diǎn)后，抽油桿在慣性力的作用下還會帶著活塞后，抽油桿在慣性力的作用下還會帶著活塞繼續(xù)上行，使活塞比靜載荷變形時(shí)向上移動(dòng)繼續(xù)上行，使活塞比靜載荷變形時(shí)向上移動(dòng)一段距離一段距離。當(dāng)懸

20、點(diǎn)下行到下死點(diǎn)后，抽油桿。當(dāng)懸點(diǎn)下行到下死點(diǎn)后，抽油桿的慣性力向下，使抽油桿柱伸長，活塞又比的慣性力向下，使抽油桿柱伸長，活塞又比靜載荷變形時(shí)向下多移動(dòng)一段距離靜載荷變形時(shí)向下多移動(dòng)一段距離。因此。因此增加活塞沖程增加活塞沖程i=+。使沖程損失減小。使沖程損失減小i，增加泵效。增加慣性載荷可用快速抽汲的辦增加泵效。增加慣性載荷可用快速抽汲的辦法來得到，但在生產(chǎn)會使抽油桿受力條件變法來得到，但在生產(chǎn)會使抽油桿受力條件變壞。壞。 以懸點(diǎn)位移為橫坐標(biāo)，懸點(diǎn)載荷為縱坐標(biāo)見圖）。以懸點(diǎn)位移為橫坐標(biāo)，懸點(diǎn)載荷為縱坐標(biāo)見圖）。 在下死點(diǎn)在下死點(diǎn)A處的處的懸點(diǎn)靜載荷為懸點(diǎn)靜載荷為Wr上沖程開始上沖程開始后液柱

21、載荷后液柱載荷W1逐漸加在活塞上，逐漸加在活塞上，并引起抽油桿和并引起抽油桿和油管柱的變形，油管柱的變形，載荷加完后，停載荷加完后，停止變形止變形 =B B）。從）。從B點(diǎn)以點(diǎn)以后懸點(diǎn)以不變的后懸點(diǎn)以不變的靜載荷靜載荷Wr+W1）上）上行至上死點(diǎn)行至上死點(diǎn)C。 從上死點(diǎn)開始從上死點(diǎn)開始下行后，由于下行后，由于抽油桿柱和油抽油桿柱和油管柱的彈性，管柱的彈性，液柱載荷液柱載荷W1是逐漸地由活是逐漸地由活塞轉(zhuǎn)移到油管塞轉(zhuǎn)移到油管上，故懸點(diǎn)載上，故懸點(diǎn)載荷逐漸卸載。荷逐漸卸載。在在D點(diǎn)卸載完點(diǎn)卸載完畢，懸點(diǎn)以固畢，懸點(diǎn)以固定的靜載荷定的靜載荷Wr繼續(xù)下行繼續(xù)下行至至A點(diǎn)。點(diǎn)。 這樣，在靜載荷作用下的懸

22、點(diǎn)理論示功圖為這樣，在靜載荷作用下的懸點(diǎn)理論示功圖為平行四邊形平行四邊形ABCD。ABC為上沖程的靜載變化線。為上沖程的靜載變化線。AB為加載線，加載過程中，游動(dòng)凡爾和固定凡為加載線，加載過程中，游動(dòng)凡爾和固定凡爾同時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)；由于在爾同時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)；由于在B點(diǎn)加載完畢，變點(diǎn)加載完畢，變形結(jié)束，形結(jié)束，BB=，活塞與泵筒開始發(fā)生相對位，活塞與泵筒開始發(fā)生相對位移，固定凡爾也就開始打開而吸入液體。故移，固定凡爾也就開始打開而吸入液體。故BC為吸入過程，為吸入過程，BC=Sp，在此過程中游動(dòng)凡爾仍，在此過程中游動(dòng)凡爾仍然處于關(guān)閉狀態(tài)。然處于關(guān)閉狀態(tài)。CDA為下沖程靜載變化線。為下沖程靜載變化

23、線。CD為卸載線，卸載過程中，游動(dòng)凡爾和固定凡為卸載線，卸載過程中，游動(dòng)凡爾和固定凡爾也同時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)。由于在爾也同時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)。由于在D點(diǎn)卸載完畢，點(diǎn)卸載完畢，變形結(jié)束，變形結(jié)束，DD=，活塞開始與泵筒發(fā)生向下，活塞開始與泵筒發(fā)生向下的相對位移，游動(dòng)凡爾被頂開而開始排出液體。的相對位移，游動(dòng)凡爾被頂開而開始排出液體。故故DA為排出過程為排出過程DA=Sp，排出過程中固定凡爾，排出過程中固定凡爾仍然處于關(guān)閉狀態(tài)。仍然處于關(guān)閉狀態(tài)。 2、考慮慣性載荷后的理論示功圖、考慮慣性載荷后的理論示功圖 考慮慣性載荷時(shí)，是把慣性載考慮慣性載荷時(shí)，是把慣性載荷疊加在靜載荷上。如不考慮抽油荷疊加在靜載荷上。

24、如不考慮抽油桿柱和液柱的彈性對它們在光桿上桿柱和液柱的彈性對它們在光桿上引起的慣性載荷的影響，則作用在引起的慣性載荷的影響，則作用在懸點(diǎn)上的慣性載荷的變化規(guī)律與懸懸點(diǎn)上的慣性載荷的變化規(guī)律與懸點(diǎn)加速度的變化規(guī)律是一致的。點(diǎn)加速度的變化規(guī)律是一致的。 在上沖程中，前半沖在上沖程中，前半沖程有一個(gè)由大變小的向程有一個(gè)由大變小的向下的慣性載荷增加懸下的慣性載荷增加懸點(diǎn)載荷）；后半沖程作點(diǎn)載荷）；后半沖程作用在懸點(diǎn)上的有一個(gè)由用在懸點(diǎn)上的有一個(gè)由小變大的向上的慣性載小變大的向上的慣性載荷減小懸點(diǎn)載荷）。荷減小懸點(diǎn)載荷）。在下沖程中，前半沖程在下沖程中，前半沖程作用在懸點(diǎn)的有一個(gè)由作用在懸點(diǎn)的有一個(gè)由大

25、變小的向上的慣性載大變小的向上的慣性載荷減小懸點(diǎn)載荷）；荷減小懸點(diǎn)載荷）；后半沖程則是有一個(gè)由后半沖程則是有一個(gè)由小變大的向下作用增小變大的向下作用增加懸點(diǎn)載荷的慣性載加懸點(diǎn)載荷的慣性載荷。因此，由于慣性載荷。因此，由于慣性載荷的影響使靜載荷的理荷的影響使靜載荷的理論示功圖的平行四邊形論示功圖的平行四邊形ABCD被扭轉(zhuǎn)成被扭轉(zhuǎn)成ABCD，如圖，如圖(2-24)。 考慮振動(dòng)時(shí)，考慮振動(dòng)時(shí)，則把抽油桿振動(dòng)則把抽油桿振動(dòng)引起的懸點(diǎn)載荷引起的懸點(diǎn)載荷疊加在四邊形疊加在四邊形ABCD上。由上。由于抽油桿柱的振于抽油桿柱的振動(dòng)發(fā)生在粘性液動(dòng)發(fā)生在粘性液體中，所以為阻體中，所以為阻尼振動(dòng)。疊加之尼振動(dòng)。疊加

26、之后在后在 BC線和線和AD線上就出現(xiàn)線上就出現(xiàn)逐漸減弱的波浪逐漸減弱的波浪線。線。 （二典型示功圖分析（二典型示功圖分析 典型示功圖是指某一因素的影典型示功圖是指某一因素的影響十分明顯，其形狀代表了該因響十分明顯，其形狀代表了該因素影響的基本特征。雖然在實(shí)際素影響的基本特征。雖然在實(shí)際情況下，有多種因素影響示功圖情況下，有多種因素影響示功圖的形狀，但總有其主要因素。所的形狀，但總有其主要因素。所以，示功圖的形狀也就反映著主以，示功圖的形狀也就反映著主要因素影響下的特征。要因素影響下的特征。 圖圖(2-25)為動(dòng)載荷和摩擦載荷不大，充滿良好，為動(dòng)載荷和摩擦載荷不大，充滿良好，漏失量較小的正常示

27、功圖。漏失量較小的正常示功圖。 圖圖(2-26)為稠油摩擦載荷較大的正常示功圖。為稠油摩擦載荷較大的正常示功圖。 正常示功圖正常示功圖下面就分析不同因素影響下的典型示功圖。下面就分析不同因素影響下的典型示功圖。1、氣體和充不滿對示功圖的影響、氣體和充不滿對示功圖的影響 由于在下沖程末余由于在下沖程末余隙內(nèi)還殘存一定數(shù)量隙內(nèi)還殘存一定數(shù)量的溶解氣和壓縮氣，的溶解氣和壓縮氣，上沖程開始后泵內(nèi)壓上沖程開始后泵內(nèi)壓力因氣體的膨脹而不力因氣體的膨脹而不能很快降低，使吸入能很快降低，使吸入凡 爾 打 開 滯 后凡 爾 打 開 滯 后(B點(diǎn)點(diǎn))，加載變慢。，加載變慢。余隙越大，殘存的氣余隙越大，殘存的氣量越

28、多，泵口壓力越量越多，泵口壓力越低，則吸入凡爾打開低，則吸入凡爾打開滯后的越多，即滯后的越多，即BB線越長。線越長。 下沖程時(shí)，氣體受壓縮，泵內(nèi)壓力不能迅速提高，下沖程時(shí)，氣體受壓縮，泵內(nèi)壓力不能迅速提高，使排出凡爾滯后打開使排出凡爾滯后打開D點(diǎn)），卸載變慢點(diǎn)），卸載變慢CD）。）。泵的余隙越大，進(jìn)入泵內(nèi)的氣量越多，則泵的余隙越大，進(jìn)入泵內(nèi)的氣量越多，則DD線越長，線越長，示功圖的示功圖的“刀把越明顯。刀把越明顯。 氣體使泵效降低的數(shù)值可用下式來近似地計(jì)算：氣體使泵效降低的數(shù)值可用下式來近似地計(jì)算：g = DD/S 而充滿系數(shù)為：而充滿系數(shù)為： = AD/AD 當(dāng)沉沒度太小，供液不足，使液體不

29、能充滿工作筒時(shí)當(dāng)沉沒度太小，供液不足，使液體不能充滿工作筒時(shí)的功圖如下所示。的功圖如下所示。 充不滿的圖形特點(diǎn)是下沖程懸點(diǎn)載荷不能立即減小，充不滿的圖形特點(diǎn)是下沖程懸點(diǎn)載荷不能立即減小，只有當(dāng)活塞遇到液面時(shí)，則迅速卸載。所以卸載線較氣只有當(dāng)活塞遇到液面時(shí)，則迅速卸載。所以卸載線較氣體影響的卸載線圖體影響的卸載線圖2-27上的凸型弧線上的凸型弧線CD）陡而直。有）陡而直。有時(shí)，當(dāng)活塞碰到液面時(shí)，因振動(dòng)載荷線會出現(xiàn)波浪。快時(shí)，當(dāng)活塞碰到液面時(shí)，因振動(dòng)載荷線會出現(xiàn)波浪。快速抽汲時(shí)往往因撞擊液面而發(fā)生較大的沖擊載荷使圖形速抽汲時(shí)往往因撞擊液面而發(fā)生較大的沖擊載荷使圖形變得很厲害。（如圖變得很厲害。（如

30、圖2-29） 圖圖2-30為受氣體影響的典型實(shí)測示功圖。，圖為受氣體影響的典型實(shí)測示功圖。，圖2-32為由于稠油進(jìn)泵阻力大來不及充滿的實(shí)測示功為由于稠油進(jìn)泵阻力大來不及充滿的實(shí)測示功圖。圖。 圖圖2-31為液面低供液不足明顯充不為液面低供液不足明顯充不滿的實(shí)測圖滿的實(shí)測圖 圖圖2-32為由于稠油進(jìn)泵阻力大來不及充滿為由于稠油進(jìn)泵阻力大來不及充滿的實(shí)測示功圖。的實(shí)測示功圖。板板64-28井受氣體影響示功圖井受氣體影響示功圖該井該井2000年年為抽油井，為抽油井，571505.71，動(dòng)液面，動(dòng)液面1348.2米，日米，日產(chǎn)液產(chǎn)液19.12，氣量氣量1121，氣液比氣液比58.63，泵效泵效28.9

31、%。該井，該井，382597.83，動(dòng)液面，動(dòng)液面2622.33米，米，油壓油壓0.03，套壓套壓2.2，日，日產(chǎn)液產(chǎn)液1.32，氣量氣量35，氣，氣液比液比26.5，泵效泵效4.8%。2、泵漏失對示功圖的影響、泵漏失對示功圖的影響 （1排出部分的漏失排出部分的漏失 上沖程時(shí)，泵內(nèi)壓上沖程時(shí)，泵內(nèi)壓力降低，活塞兩端力降低，活塞兩端產(chǎn)生壓差，使活塞產(chǎn)生壓差，使活塞上面的液體經(jīng)排出上面的液體經(jīng)排出部分的不嚴(yán)密處部分的不嚴(yán)密處凡爾及活塞與襯凡爾及活塞與襯套的間隙漏到活套的間隙漏到活塞下部的工作筒內(nèi)，塞下部的工作筒內(nèi)，漏失速度隨活塞下漏失速度隨活塞下面壓力的減小而增面壓力的減小而增大。由于漏失到活大。

32、由于漏失到活塞下面的液體有向塞下面的液體有向上的上的“頂托作用，頂托作用，所以懸點(diǎn)載荷不能所以懸點(diǎn)載荷不能及時(shí)上升到最大值，及時(shí)上升到最大值，使加載緩慢圖使加載緩慢圖2-33）。）。隨著懸點(diǎn)隨著懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加運(yùn)動(dòng)的加快，快，“頂頂托作用托作用相對減小，相對減小，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間，懸點(diǎn)間，懸點(diǎn)載荷達(dá)到載荷達(dá)到最大靜載最大靜載荷圖荷圖2-33中的中的B點(diǎn)）點(diǎn)）當(dāng)活塞繼續(xù)上當(dāng)活塞繼續(xù)上行到后半程時(shí)，行到后半程時(shí)，因活塞速度又因活塞速度又逐漸減慢。在逐漸減慢。在活塞速度小于活塞速度小于漏失速度瞬間漏失速度瞬間C點(diǎn)），又點(diǎn)），又出現(xiàn)了漏失液出現(xiàn)了漏失液體的

33、體的“頂托頂托作用，使懸點(diǎn)作用，使懸點(diǎn)載荷提前卸載，載荷提前卸載，到上死點(diǎn)時(shí)懸到上死點(diǎn)時(shí)懸點(diǎn)載荷已降至點(diǎn)載荷已降至C點(diǎn)。點(diǎn)。 由于排出部分由于排出部分漏失的影響，漏失的影響，吸入凡爾在吸入凡爾在B點(diǎn)才打開，滯點(diǎn)才打開，滯后了后了BB這樣這樣一段活塞行程；一段活塞行程；而在接近上沖而在接近上沖程時(shí)又在程時(shí)又在C點(diǎn)點(diǎn)提前關(guān)閉。這提前關(guān)閉。這樣活塞的有效樣活塞的有效吸入行程吸入行程SP=BC，在，在此情況下的泵此情況下的泵效效 = BC/S。 當(dāng)漏失量很大當(dāng)漏失量很大時(shí)，由于漏失時(shí)，由于漏失液體對活塞的液體對活塞的“頂托作用頂托作用很大，上沖程很大，上沖程載荷遠(yuǎn)低于最載荷遠(yuǎn)低于最大載荷，如圖大載荷，

34、如圖2-33AC所示，吸入凡所示，吸入凡爾始終是關(guān)閉爾始終是關(guān)閉的，泵的排量的，泵的排量等于零。等于零。 圖圖2-34為游動(dòng)凡爾漏失時(shí)的實(shí)測圖。為游動(dòng)凡爾漏失時(shí)的實(shí)測圖。 板板821井功圖井功圖該井，該井，382196.31，動(dòng)液面動(dòng)液面1726.6米，米，油壓油壓0.25，套壓套壓1.6，日產(chǎn)液日產(chǎn)液4.43，氣，氣量量585，氣液比氣液比132，泵，泵效效16.5%。該井，該井，382399.48，動(dòng)液面動(dòng)液面1919.42米，油壓米，油壓0.2，套壓套壓2.8，日產(chǎn)，日產(chǎn)液液11.1，氣量，氣量109，氣液比，氣液比9.8，泵效，泵效39.2%。該井，該井，382292.39，動(dòng)液，動(dòng)液

35、面面2139.5米，米，油壓油壓0.8，套壓套壓3.0，日產(chǎn)液日產(chǎn)液14.7，氣量氣量504，氣液比氣液比34.2，泵效泵效37.6%。（2吸入部分漏失吸入部分漏失下沖程開始下沖程開始后，由于吸后，由于吸入凡爾漏失入凡爾漏失使泵內(nèi)壓力使泵內(nèi)壓力不能及時(shí)提不能及時(shí)提高，而延緩高，而延緩了卸載過程了卸載過程圖圖2-35的的CD線）。線）。同時(shí)，也使同時(shí)，也使排出凡爾不排出凡爾不能及時(shí)打開。能及時(shí)打開。當(dāng)活塞速度大于當(dāng)活塞速度大于漏失量速度后，漏失量速度后，泵內(nèi)壓力提高到泵內(nèi)壓力提高到大于液柱壓力，大于液柱壓力，將排出凡爾打開將排出凡爾打開而卸去液柱載荷。而卸去液柱載荷。下沖程后半程中下沖程后半程中

36、因活塞速度減小，因活塞速度減小，當(dāng)小于漏失速度當(dāng)小于漏失速度時(shí)，泵內(nèi)壓力降時(shí)，泵內(nèi)壓力降低使排出凡爾提低使排出凡爾提前關(guān)閉前關(guān)閉A點(diǎn)），點(diǎn)），懸點(diǎn)提前加載。懸點(diǎn)提前加載。到下死點(diǎn)時(shí)，懸到下死點(diǎn)時(shí)，懸點(diǎn)載荷以增加到點(diǎn)載荷以增加到A。 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爾打開排出凡爾打開滯后滯后DD）和提前關(guān)閉和提前關(guān)閉AA），活），活塞的有效排出塞的有效排出沖程沖程SP=DA。這種情況下的這種情況下的泵效泵效=DA/S。 該井，該井，571798.98，動(dòng)液面，動(dòng)液面1758，套壓，套壓5.0，篩管，篩管2285，日產(chǎn)，日產(chǎn)液液17.5，泵，泵效效24.1%。當(dāng)吸入凡爾嚴(yán)重漏

37、失時(shí)，排出凡爾一直不能打開，當(dāng)吸入凡爾嚴(yán)重漏失時(shí)，排出凡爾一直不能打開，懸點(diǎn)不能卸載圖懸點(diǎn)不能卸載圖2-37）。）。 吸入部分和排出部分同時(shí)漏失時(shí)的功圖是分別漏失吸入部分和排出部分同時(shí)漏失時(shí)的功圖是分別漏失時(shí)的圖形的迭合，近似于橢圓形圖時(shí)的圖形的迭合，近似于橢圓形圖2-38）。）。 該井，該井，382498.43，動(dòng)液面，動(dòng)液面1802.01米，米，油壓油壓0.44，套，套壓壓1.2，日產(chǎn)，日產(chǎn)液液4.01，氣量，氣量11，氣液比，氣液比2.74，泵效，泵效11.3%。3、帶噴井的示功圖、帶噴井的示功圖 具有一定自噴能力的抽油井，抽汲實(shí)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作用。在

38、抽汲過程中，際上只起誘噴和助噴作用。在抽汲過程中，游動(dòng)凡爾和固定凡爾處于同時(shí)打開的狀態(tài)，游動(dòng)凡爾和固定凡爾處于同時(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的強(qiáng)弱及抽和載荷變化的大小取決于噴勢的強(qiáng)弱及抽汲液體的粘度。汲液體的粘度。 圖圖2-40和和2-41為不同噴勢及不同粘度的為不同噴勢及不同粘度的帶噴井的實(shí)測示功圖。帶噴井的實(shí)測示功圖。 該井，該井，571306.57，動(dòng)液面，動(dòng)液面超壓，油壓超壓，油壓2.0，套壓，套壓10.0，日產(chǎn)，日產(chǎn)液液86.4，氣，氣量量9197，氣，氣液比液比106，泵效泵效147%。4、抽油桿斷

39、脫、抽油桿斷脫 抽油桿斷脫后抽油桿斷脫后的懸點(diǎn)載荷實(shí)的懸點(diǎn)載荷實(shí)際上是斷脫點(diǎn)際上是斷脫點(diǎn)以上的抽油桿以上的抽油桿柱重量，只是柱重量，只是由于摩擦力，由于摩擦力，才使上下載荷才使上下載荷線不重合。圖線不重合。圖形的位置取決形的位置取決于斷脫點(diǎn)的位于斷脫點(diǎn)的位置。（圖置。（圖2-42為抽油桿柱在為抽油桿柱在接近中部斷脫接近中部斷脫時(shí)的示功圖。時(shí)的示功圖。 根據(jù)抽油桿重量可大致估算桿斷脫的位置。根據(jù)抽油桿重量可大致估算桿斷脫的位置。公稱直徑，英寸 直徑d，毫米截面積，厘米2每米抽油桿質(zhì)量，公斤5.0/81621.643.0/4192.852.367.0/8223.83.071254.914.1720

40、19年年6月月14日日日產(chǎn)液日產(chǎn)液為零，為零，作業(yè)時(shí)作業(yè)時(shí)發(fā)現(xiàn)第發(fā)現(xiàn)第13根抽根抽油桿斷。油桿斷。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日測日測的功圖都如下圖，在檢泵作業(yè)時(shí)發(fā)現(xiàn)的功圖都如下圖，在檢泵作業(yè)時(shí)發(fā)現(xiàn)204根桿斷。根桿斷。 桿斷脫位置比較低的示功圖，同有些帶噴井的示功圖，桿斷脫位置比較低的示功圖，同有些帶噴井的示功圖，往往是一樣的。但帶噴井泵效高、產(chǎn)量大，而斷脫的井，往往是一樣的。但帶噴井泵效高、產(chǎn)量大，而斷脫的井，產(chǎn)量基本為零。產(chǎn)量基本為零。該井為該井為2019年新投產(chǎn)井，年新投產(chǎn)井，5月份轉(zhuǎn)抽，月份轉(zhuǎn)抽， 441793.71，動(dòng)液面，動(dòng)液面1

41、779.39，油，油壓壓0.35，套，套壓壓6.4，日產(chǎn)，日產(chǎn)液液20.2，泵，泵效效46.1%。在在7月底和月底和8月初測功月初測功圖時(shí)出現(xiàn)圖時(shí)出現(xiàn)如左圖情如左圖情況。但日況。但日產(chǎn)液量為產(chǎn)液量為23方，泵方，泵效在效在55%左右，說左右，說明該井存明該井存在間噴現(xiàn)在間噴現(xiàn)象。象。5、活塞或抽油桿遇卡、活塞或抽油桿遇卡 活塞在泵筒內(nèi)活塞在泵筒內(nèi)被卡死在某一被卡死在某一位置時(shí)，在抽位置時(shí)，在抽汲過程中活塞汲過程中活塞無法移動(dòng)而只無法移動(dòng)而只有抽油桿的伸有抽油桿的伸縮變形，圖形縮變形，圖形形狀與被卡位形狀與被卡位置有關(guān)。圖置有關(guān)。圖2-39為活為活塞卡在泵筒中塞卡在泵筒中部時(shí)的實(shí)測功部時(shí)的實(shí)測功

42、圖。圖。上沖程中，懸點(diǎn)載上沖程中，懸點(diǎn)載荷先是緩慢增加，荷先是緩慢增加，將被壓縮而彎曲的將被壓縮而彎曲的抽油桿拉直，達(dá)到抽油桿拉直，達(dá)到卡死點(diǎn)位置后，抽卡死點(diǎn)位置后，抽抽桿受拉而伸長，抽桿受拉而伸長，懸點(diǎn)載荷以較大的懸點(diǎn)載荷以較大的比例增加。下沖程比例增加。下沖程中，先是恢復(fù)彈性中，先是恢復(fù)彈性變形，到卡死點(diǎn)后，變形，到卡死點(diǎn)后，抽油桿被壓縮而發(fā)抽油桿被壓縮而發(fā)生彎曲。所以，在生彎曲。所以，在卡死點(diǎn)之前后懸點(diǎn)卡死點(diǎn)之前后懸點(diǎn)以不同的比例增載以不同的比例增載或減載，示功圖出或減載，示功圖出現(xiàn)兩個(gè)斜率段。現(xiàn)兩個(gè)斜率段。6、其它情況、其它情況 油井結(jié)蠟及出砂和活塞在泵筒中下入位置不當(dāng)，都油井結(jié)蠟及出砂和活塞在泵筒中下入位置不當(dāng)，都會反映在示功圖上。會反映在示功圖上。 如圖如圖2-43為出砂為出砂井，在井，在正常抽正常抽油時(shí)所油時(shí)所測的示測的示功圖。功圖。 如圖如圖2-44為結(jié)蠟井，在正常抽油時(shí)所測的示為