抽油井功圖分析實用教案

1、會計學1抽油井抽油井(yujng)功圖分析功圖分析第一頁，共84頁。一、懸點所承受一、懸點所承受(chngshu)的載荷的載荷 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、摩擦(mc)載荷載荷5、抽油過程中產(chǎn)生的其它載荷、抽油過程中產(chǎn)生的其它載荷第1頁/共83頁第二頁，共84頁。（一）抽油桿柱的重力（一）抽油桿柱的重力抽油機驢頭上下運動時，帶著抽油桿做往復(fù)運抽油機驢頭上下運動時，帶著抽油桿做往復(fù)運動，抽油桿的重量始終作用在驢頭上。動，抽油桿的重量始終作用在驢頭上。下沖程下沖程(chngchng)時，游動凡爾打開后，油時，游

2、動凡爾打開后，油管內(nèi)液柱的浮力作用在抽油桿柱上，所以作用管內(nèi)液柱的浮力作用在抽油桿柱上，所以作用在懸點上的抽油桿柱的重力減去液體的浮力，在懸點上的抽油桿柱的重力減去液體的浮力，即它在液體中的重量。即它在液體中的重量。Wr= fr ( s i ) g L = qr L上沖程上沖程(chngchng)時，游動凡爾關(guān)閉，抽油時，游動凡爾關(guān)閉，抽油桿柱不受管內(nèi)液體浮力的作用，所以作用在懸桿柱不受管內(nèi)液體浮力的作用，所以作用在懸點上的抽油桿柱的重力，即在空氣中的重量。點上的抽油桿柱的重力，即在空氣中的重量。 Wr= fr s g L = qr g L 第2頁/共83頁第三頁，共84頁。（二）作用在活塞（

3、二）作用在活塞(husi)上的液柱載荷上的液柱載荷 在上沖程中，由于游動凡爾關(guān)閉，作用在在上沖程中，由于游動凡爾關(guān)閉，作用在活塞活塞(husi)上的液柱引起的懸點載荷為：上的液柱引起的懸點載荷為：W1= ( fp fr ) i g L 下沖程中，由于游動凡爾打開，液柱載荷下沖程中，由于游動凡爾打開，液柱載荷通過固定凡爾作用在油管上，而不作用在懸通過固定凡爾作用在油管上，而不作用在懸點上。點上。 第3頁/共83頁第四頁，共84頁。（三）慣性載荷（三）慣性載荷 抽油機運轉(zhuǎn)時，驢頭帶著抽油桿柱和抽油機運轉(zhuǎn)時，驢頭帶著抽油桿柱和液柱做變速運動，因而產(chǎn)生抽油桿柱和液柱做變速運動，因而產(chǎn)生抽油桿柱和液柱的

4、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，則可以認為抽油桿柱和柱的彈性影響，則可以認為抽油桿柱和液柱各點的運動規(guī)律和懸點完全一致。液柱各點的運動規(guī)律和懸點完全一致。所以所以(suy)，產(chǎn)生的慣性力除與抽油桿，產(chǎn)生的慣性力除與抽油桿柱和液柱的質(zhì)量有關(guān)外，還與懸點加速柱和液柱的質(zhì)量有關(guān)外，還與懸點加速度的大小成正比，其方向與加速度方向度的大小成正比，其方向與加速度方向相反。相反。 第4頁/共83頁第五頁，共84頁。 上沖程中，前半沖程加速度方向與運動方向相同，上沖程中，前半沖程加速度方向與運動方向相同，即加速度向上，而慣性力向下，增加懸點載荷即加速度向上，而慣性力

5、向下，增加懸點載荷(zi h)；后半沖程加速度方向與運動方向相反，即加速度向；后半沖程加速度方向與運動方向相反，即加速度向下，慣性力向上，減小懸點載荷下，慣性力向上，減小懸點載荷(zi h)。 速度(sd)V加速度a慣性力Iu速度(sd)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第5頁/共83頁第六頁，共84頁。下沖程時情況下沖程時情況(qngkung)則剛好相則剛好相反。反。速度(sd)V加速度a慣性力Id速度(sd)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第6頁/共83頁第七頁，共84頁。 上沖程中懸點最大慣性載荷為上沖

6、程中懸點最大慣性載荷為Iu (為液柱加抽油為液柱加抽油桿柱在上沖程時引起的最大慣性載荷桿柱在上沖程時引起的最大慣性載荷)；下沖程懸；下沖程懸點最大慣性載荷點最大慣性載荷 Id (為下沖程抽油桿柱引起的最大為下沖程抽油桿柱引起的最大慣性載荷，液柱不隨懸點運動，無液柱慣性載荷慣性載荷，液柱不隨懸點運動，無液柱慣性載荷)。 但在實際中由于抽油桿柱和液柱的彈性，抽油桿但在實際中由于抽油桿柱和液柱的彈性，抽油桿和液柱各點的運動與懸點運動并不一致，所以和液柱各點的運動與懸點運動并不一致，所以(suy)，上述方法計算的慣性載荷將大于實際值。，上述方法計算的慣性載荷將大于實際值。 第7頁/共83頁第八頁，共8

7、4頁。（四）摩擦載荷（四）摩擦載荷 抽油機工作抽油機工作(gngzu)時，作用在懸點上時，作用在懸點上的摩擦載荷由五部分組成：的摩擦載荷由五部分組成：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，當泵徑不超、柱塞與襯套之間的摩擦力，當泵徑不超過過70毫米時，其值小于毫米時，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，除與抽油桿柱的長度和速度有關(guān)外，主要取決于液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，摩擦力方向向上，

8、是體的粘度。下沖程時，摩擦力方向向上，是稠油井抽油桿遇阻的主要原因，所以在抽汲稠油井抽油桿遇阻的主要原因，所以在抽汲高粘度液體時，不能采用快速抽汲方式，否高粘度液體時，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正常下行則將因下行阻力過大抽油桿柱無法正常下行。第8頁/共83頁第九頁，共84頁。 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、液體通過游動凡爾、液體通過游動凡爾(fn r)的摩擦力，除與的摩擦力，除與凡爾凡爾(fn r)結(jié)構(gòu)有關(guān)外，主要取決于液體粘度和結(jié)構(gòu)有關(guān)外，主要取決于液

9、體粘度和液流速度。在高粘度大產(chǎn)量井內(nèi)，液體通過游動液流速度。在高粘度大產(chǎn)量井內(nèi)，液體通過游動凡爾凡爾(fn r)產(chǎn)生的阻力往往是造成抽油桿柱下部產(chǎn)生的阻力往往是造成抽油桿柱下部彎曲的主要原因，對懸點載荷也會造成不可忽略彎曲的主要原因，對懸點載荷也會造成不可忽略的影響。的影響。 上沖程中作用在懸點上的摩擦載荷是由上沖程中作用在懸點上的摩擦載荷是由1、2、4三項組成，方向向下，增大懸點載荷，三項組成，方向向下，增大懸點載荷，用用Fu 表示表示(biosh)。下沖程中作用在懸點上。下沖程中作用在懸點上的摩擦載荷是由的摩擦載荷是由1、2、3、5四項組成，方向四項組成，方向向上，減小懸點載荷，用向上，減

10、小懸點載荷，用Fd 表示表示(biosh)。 第9頁/共83頁第十頁，共84頁。（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，如振動載荷、回壓及沉沒度都會除上述四種載荷外，如振動載荷、回壓及沉沒度都會影響到懸點載荷。影響到懸點載荷。 1、沉沒壓力（泵口壓力）及井口回壓對懸點載荷的影、沉沒壓力（泵口壓力）及井口回壓對懸點載荷的影響響上沖程中，在沉沒壓力作用下，井內(nèi)液體克服泵的入口上沖程中，在沉沒壓力作用下，井內(nèi)液體克服泵的入口設(shè)備的阻力進入泵內(nèi)，此時液流所具有的壓力叫吸入壓設(shè)備的阻力進入泵內(nèi)，此時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)生向上的載荷力

11、。此壓力作用在活塞底部而產(chǎn)生向上的載荷Pi 。下沖。下沖程中，固定凡爾關(guān)閉，沉沒壓力對懸點載荷沒有影響。程中，固定凡爾關(guān)閉，沉沒壓力對懸點載荷沒有影響。 液流在地面管線中的流動阻力所造成液流在地面管線中的流動阻力所造成(zo chn)的井的井口回壓對懸點將產(chǎn)生附加的載荷。其性質(zhì)與油管內(nèi)液體口回壓對懸點將產(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。上沖程中增加懸點載荷，用產(chǎn)生的載荷相同。上沖程中增加懸點載荷，用Pbu 表示表示；下沖程中減輕抽油桿柱重量，用；下沖程中減輕抽油桿柱重量，用Pbd 表示。表示。 第10頁/共83頁第十一頁，共84頁。2、振動載荷、振動載荷 抽油桿柱本身是一彈性體

12、，由于抽油桿抽油桿柱本身是一彈性體，由于抽油桿柱 變 速 運 動 和 液 柱 載 荷 周 期 性 地 作 用柱 變 速 運 動 和 液 柱 載 荷 周 期 性 地 作 用(zuyng)于抽油桿柱，從而引起抽油桿柱于抽油桿柱，從而引起抽油桿柱的 彈 性 振 動 ， 產(chǎn) 生 的 振 動 載 荷 亦 作 用的 彈 性 振 動 ， 產(chǎn) 生 的 振 動 載 荷 亦 作 用(zuyng)于懸點上。其數(shù)值與抽油桿柱的于懸點上。其數(shù)值與抽油桿柱的長度、載荷變化周期及抽油機結(jié)構(gòu)有關(guān)。用長度、載荷變化周期及抽油機結(jié)構(gòu)有關(guān)。用Pv 表示。表示。 另外，低沉沒度井內(nèi)，由于泵的充滿程度另外，低沉沒度井內(nèi)，由于泵的充滿程

13、度差，會發(fā)生活塞與泵內(nèi)液面的撞擊，產(chǎn)生較差，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，從而影響懸點載荷。但現(xiàn)時大的沖擊載荷，從而影響懸點載荷。但現(xiàn)時尚無法預(yù)計，故在計算懸點載荷時都不考慮尚無法預(yù)計，故在計算懸點載荷時都不考慮。 第11頁/共83頁第十二頁，共84頁。二、懸點最大和最小載荷計算公式二、懸點最大和最小載荷計算公式根據(jù)前面對懸點所承受的各種載荷的分析，抽油機根據(jù)前面對懸點所承受的各種載荷的分析，抽油機工作時，上下工作時，上下(shngxi)沖程懸點載荷的組成是不沖程懸點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)生在下同的，最大載荷發(fā)生在上沖程，最小載荷發(fā)生在下沖程，其

14、值如下：沖程，其值如下：Pmax = Wr + W1 + Iu + Pbu + Fu + Pv - Pi Pmin = Wr Id - Pbd Fd - Pv Pmax Pmin -懸點最大和最小載荷Wr Wr -上下沖程(chngchng)中作用在懸點上的抽油桿柱載荷W1 -作用在活塞上的液柱載荷；Iu Id -上下沖程(chngchng)中的最大慣性載荷；Pbu Pbd -上下沖程(chngchng)中井口回壓造成的懸點載荷；Fu Fd -上下沖程(chngchng)中最大摩擦載荷；Pv -振動載荷；Pi -上沖程(chngchng)中吸入壓力作用在活塞上產(chǎn)生的載荷。 第12頁/共83頁第

15、十三頁，共84頁。示功圖分析示功圖分析(fnx) 一、理論示功圖及其分析一、理論示功圖及其分析 1、靜載荷、靜載荷(zi h)作用下的理論示功圖作用下的理論示功圖 即認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，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的，凡爾的起落也是瞬時的。 3）抽油設(shè)備在工作過程中，不受砂、蠟、水、氣等因素的影響，認為進入泵內(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(chngz

16、)，泵能夠完全充滿 第13頁/共83頁第十四頁，共84頁。泵的工作過程泵的工作過程(guchng)和和載荷轉(zhuǎn)移情況載荷轉(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，從而引起(ynq)桿柱和管柱交替地桿柱和管柱交替地增載和減載，使桿柱和管柱發(fā)生交替增載和減載，使桿柱和管柱發(fā)生交替地伸長和縮短。地伸長和縮短。 第14頁/共83頁第十五頁，共84頁。當驢頭開始上行時，游動凡爾當驢頭開始上行時，游動凡爾(fn r)關(guān)閉，液柱重量作用在活塞上，使

17、抽油桿發(fā)生彈性伸長。因此，活塞沿未發(fā)生移動時，懸點已從位置關(guān)閉，液柱重量作用在活塞上，使抽油桿發(fā)生彈性伸長。因此，活塞沿未發(fā)生移動時，懸點已從位置A移動到位置移動到位置B，這一段距離即為抽油桿柱的伸長，這一段距離即為抽油桿柱的伸長r。 第15頁/共83頁第十六頁，共84頁。當懸點位置從當懸點位置從B移至移至B時，正是油管由于卸去載荷要縮短時，正是油管由于卸去載荷要縮短(sudun)的一段距離的一段距離t的過程。此時，活塞與泵筒之間沒有相對位移。這段縮短的過程。此時，活塞與泵筒之間沒有相對位移。這段縮短(sudun)的距離就使懸點增加的一段無效位移。即從位置的距離就使懸點增加的一段無效位移。即從

18、位置B移至位置移至位置B。所以，吸入凡爾是關(guān)閉的。所以，吸入凡爾是關(guān)閉的。 第16頁/共83頁第十七頁，共84頁。當驢頭從位置當驢頭從位置B移至位置移至位置C時，活塞才開始與泵筒發(fā)生相對位移時，活塞才開始與泵筒發(fā)生相對位移(wiy)，吸入凡爾開始打開吸入液體，一直到上死點，吸入凡爾開始打開吸入液體，一直到上死點C。由此看出：活塞有效移動距離（活塞沖程）比驢頭沖程小。由此看出：活塞有效移動距離（活塞沖程）比驢頭沖程小。（。（rt） 第17頁/共83頁第十八頁，共84頁。下沖程開始時，吸入凡爾立即關(guān)閉，液柱載荷由抽油桿柱轉(zhuǎn)移到油管上，使抽油桿縮短下沖程開始時，吸入凡爾立即關(guān)閉，液柱載荷由抽油桿柱轉(zhuǎn)

19、移到油管上，使抽油桿縮短r，而油管伸長，而油管伸長(shn chn)t。此時，只有驢頭下行。此時，只有驢頭下行rt距離之后，活塞才開始與泵筒發(fā)生相對位移。因此，下沖程活塞沖程仍比驢頭沖程小距離之后，活塞才開始與泵筒發(fā)生相對位移。因此，下沖程活塞沖程仍比驢頭沖程小。 第18頁/共83頁第十九頁，共84頁。沖程損失沖程損失在靜載荷下的計算公式在靜載荷下的計算公式rt =fp1Lfg/E（L1/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-活塞活塞

20、(husi)、抽油桿及油管金屬截面積，米、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 Lf-動液面深度，米動液面深度，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：活塞由上述公式可以看出：活塞(husi)截面積愈大，泵下得愈深，則沖程損截面積愈大，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失愈大。為了減小液柱載荷及沖程損失，提高泵效，通常

21、不能選用過大的泵，特別是深井中總是選用直徑較小的泵。當泵徑超過某一限度時（引起泵，特別是深井中總是選用直徑較小的泵。當泵徑超過某一限度時（引起的的S/2）之后，泵的實際排量不但不會因增大泵徑而增加，反爾會減?。┲?，泵的實際排量不但不會因增大泵徑而增加，反爾會減小。當。當S時，則活塞時，則活塞(husi)沖程等于零，使泵的實際排量等于零。沖程等于零，使泵的實際排量等于零。 第19頁/共83頁第二十頁，共84頁。 考慮慣性載荷時，當懸點上升到上死點考慮慣性載荷時，當懸點上升到上死點時，速度趨于零，但抽油桿柱有向下的（負時，速度趨于零，但抽油桿柱有向下的（負的）最大加速度和向上的最大慣性載荷，使的

22、）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，懸點到達上死點抽油桿減載而縮短。所以，懸點到達上死點后，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向上移動繼續(xù)上行，使活塞比靜載荷變形時向上移動一段距離一段距離。當懸點下行到下死點后，抽油桿。當懸點下行到下死點后，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向下多移動一段距離靜載荷變形時向下多移動一段距離。因此。因此增加增加(zngji)活塞沖程活塞沖程i=+。使沖程損。使沖程損失減小失減小i，增加，增加(zngji)泵效。增

23、加泵效。增加(zngji)慣性載荷可用快速抽汲的辦法來得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壞。到，但在生產(chǎn)會使抽油桿受力條件變壞。 第20頁/共83頁第二十一頁，共84頁。以懸點位移以懸點位移(wiy)為橫坐標，懸點載荷為縱坐標（見圖）。為橫坐標，懸點載荷為縱坐標（見圖）。 在下死點在下死點A處的懸點靜載荷為處的懸點靜載荷為Wr上沖程開始上沖程開始(kish)后液柱載荷后液柱載荷W1逐漸加在活塞上，并引起抽油桿和油管柱的變形，載荷加完后，停止變形（逐漸加在活塞上，并引起抽油桿和油管柱的變形，載荷加完后，停止變形（ =B B）。從）。從B點以后懸點以不變的靜載荷（點以

24、后懸點以不變的靜載荷（Wr+W1）上行至上死點）上行至上死點C。 第21頁/共83頁第二十二頁，共84頁。從上死點開始下行后，由于抽油桿柱和油管柱的彈性，液柱載荷從上死點開始下行后，由于抽油桿柱和油管柱的彈性，液柱載荷W1是逐漸地由活塞轉(zhuǎn)移到油管上，故懸點載荷逐漸卸載。在是逐漸地由活塞轉(zhuǎn)移到油管上，故懸點載荷逐漸卸載。在D點卸載完畢，懸點以固定的靜載荷點卸載完畢，懸點以固定的靜載荷Wr繼續(xù)繼續(xù)(jx)下行至下行至A點。點。 第22頁/共83頁第二十三頁，共84頁。 這樣，在靜載荷作用下的懸點理論示功圖為平這樣，在靜載荷作用下的懸點理論示功圖為平行四邊形行四邊形ABCD。ABC為上沖程的靜載變化

25、線。為上沖程的靜載變化線。AB為加載線，加載過程中，游動凡爾和固定凡爾同時處為加載線，加載過程中，游動凡爾和固定凡爾同時處于關(guān)閉狀態(tài)；由于在于關(guān)閉狀態(tài)；由于在B點加載完畢，變形點加載完畢，變形(bin xng)結(jié)束，結(jié)束，BB=，活塞與泵筒開始發(fā)生相對位移，固，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，在此過程中游動凡爾仍然處于關(guān)閉狀態(tài)，在此過程中游動凡爾仍然處于關(guān)閉狀態(tài)。CDA為下沖程靜載變化線。為下沖程靜載變化線。CD為卸載線，卸載過為卸載線，卸載過程中，游動凡爾和固定凡爾也同時處于關(guān)閉狀態(tài)。由程中，

26、游動凡爾和固定凡爾也同時處于關(guān)閉狀態(tài)。由于在于在D點卸載完畢，變形點卸載完畢，變形(bin xng)結(jié)束，結(jié)束，DD=，活塞開始與泵筒發(fā)生向下的相對位移，游動凡爾被，活塞開始與泵筒發(fā)生向下的相對位移，游動凡爾被頂開而開始排出液體。故頂開而開始排出液體。故DA為排出過程為排出過程DA=Sp，排，排出過程中固定凡爾仍然處于關(guān)閉狀態(tài)。出過程中固定凡爾仍然處于關(guān)閉狀態(tài)。 第23頁/共83頁第二十四頁，共84頁。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，是把慣性載荷疊考慮慣性載荷時，是把慣性載荷疊加在靜載荷上。如不考慮抽油桿柱和液加在靜載荷上。如不考慮抽油桿柱和液柱的彈

27、性對它們在光桿柱的彈性對它們在光桿(un n)上上引起的慣性載荷的影響，則作用在懸點引起的慣性載荷的影響，則作用在懸點上的慣性載荷的變化規(guī)律與懸點加速度上的慣性載荷的變化規(guī)律與懸點加速度的變化規(guī)律是一致的。的變化規(guī)律是一致的。第24頁/共83頁第二十五頁，共84頁。 在上沖程中，前半沖程有在上沖程中，前半沖程有一個由大變小的向下的慣性一個由大變小的向下的慣性載荷（增加懸點載荷）；后載荷（增加懸點載荷）；后半沖程作用在懸點上的有一半沖程作用在懸點上的有一個由小變大的向上的慣性載個由小變大的向上的慣性載荷（減小懸點載荷）。在下荷（減小懸點載荷）。在下沖程中，前半沖程作用在懸沖程中，前半沖程作用在懸

28、點的有一個由大變小的向上點的有一個由大變小的向上的慣性載荷（減小懸點載荷的慣性載荷（減小懸點載荷）；后半沖程則是有一個由）；后半沖程則是有一個由小變大的向下作用（增加懸小變大的向下作用（增加懸點載荷）的慣性載荷。因此點載荷）的慣性載荷。因此(ync)，由于慣性載荷的影，由于慣性載荷的影響使靜載荷的理論示功圖的響使靜載荷的理論示功圖的平行四邊形平行四邊形ABCD被扭轉(zhuǎn)成被扭轉(zhuǎn)成ABCD，如圖，如圖(2-24)。第25頁/共83頁第二十六頁，共84頁。 考慮振動時，則把抽油桿振動引起的懸點載荷疊加在四邊形考慮振動時，則把抽油桿振動引起的懸點載荷疊加在四邊形ABCD上。由于抽油桿柱的振動發(fā)生在粘性液

29、體中，所以為阻尼振動。疊加之后在上。由于抽油桿柱的振動發(fā)生在粘性液體中，所以為阻尼振動。疊加之后在 BC線和線和AD線上就出現(xiàn)逐漸線上就出現(xiàn)逐漸(zhjin)減弱的波浪線。減弱的波浪線。 第26頁/共83頁第二十七頁，共84頁。（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典型示功圖是指某一因素的影 響 十 分 明 顯 ， 其 形 狀影 響 十 分 明 顯 ， 其 形 狀(xngzhun)代表了該因素影響代表了該因素影響的基本特征。雖然在實際情況下的基本特征。雖然在實際情況下，有多種因素影響示功圖的形狀，有多種因素影響示功圖的形狀(xngzhun)，但總有其主要因，但總有其

30、主要因素 。 所 以 ， 示 功 圖 的 形 狀素 。 所 以 ， 示 功 圖 的 形 狀(xngzhun)也就反映著主要因也就反映著主要因素影響下的特征。素影響下的特征。 第27頁/共83頁第二十八頁，共84頁。 圖圖(2-25)為動載荷和摩擦為動載荷和摩擦(mc)載荷不大，充滿良好，漏失量較小的正常示功圖。載荷不大，充滿良好，漏失量較小的正常示功圖。 第28頁/共83頁第二十九頁，共84頁。圖圖(2-26)為稠油為稠油(chu yu)摩擦載荷較大的正常示功圖。摩擦載荷較大的正常示功圖。 第29頁/共83頁第三十頁，共84頁。正常正常(zhngchng)示功圖示功圖第30頁/共83頁第三十一

31、頁，共84頁。下面就分析不同因素下面就分析不同因素(yn s)影響下的典型示影響下的典型示功圖。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 由于在下沖程末余隙內(nèi)還殘存一定數(shù)量的溶解氣和壓縮氣，上沖程開始由于在下沖程末余隙內(nèi)還殘存一定數(shù)量的溶解氣和壓縮氣，上沖程開始(kish)后泵內(nèi)壓力因氣體的膨脹而不能很快降低，使吸入凡爾打開滯后后泵內(nèi)壓力因氣體的膨脹而不能很快降低，使吸入凡爾打開滯后(B點點)，加載變慢。余隙越大，殘存的氣量越多，泵口壓力越低，則吸入凡爾打開滯后的越多，即，加載變慢。余隙越大，殘存的氣量越多，泵口壓力越低，則吸入凡爾打開滯后的越多，即BB線越長。線越長。

32、 第31頁/共83頁第三十二頁，共84頁。 下沖程時，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（下沖程時，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（D點），卸載變慢（點），卸載變慢（CD）。泵的余隙越大，進入泵內(nèi)的氣量）。泵的余隙越大，進入泵內(nèi)的氣量(qling)越多，則越多，則DD線越長，示功圖的線越長，示功圖的“刀把刀把”越明顯。越明顯。 第32頁/共83頁第三十三頁，共84頁。氣體使泵效降低的數(shù)值氣體使泵效降低的數(shù)值(shz)可用下式來近似地計算：可用下式來近似地計算：g = DD/S 而充滿系數(shù)為：而充滿系數(shù)為： = AD/AD 當沉沒當沉沒(chnm)度太小，

33、供液不足，使液體不能充滿工作筒時的功圖如下所示。度太小，供液不足，使液體不能充滿工作筒時的功圖如下所示。 第33頁/共83頁第三十四頁，共84頁。 充不滿的圖形特點是下沖程懸點載荷充不滿的圖形特點是下沖程懸點載荷(zi h)不能立即減小，只有當活塞遇到液面時，則迅速卸載。所以卸載線較氣體影響的卸載線（圖不能立即減小，只有當活塞遇到液面時，則迅速卸載。所以卸載線較氣體影響的卸載線（圖2-27上的凸型弧線上的凸型弧線CD）陡而直。有時，當活塞碰到液面時，因振動載荷）陡而直。有時，當活塞碰到液面時，因振動載荷(zi h)線會出現(xiàn)波浪?？焖俪榧硶r往往因撞擊液面而發(fā)生較大的沖擊載荷線會出現(xiàn)波浪?？焖俪榧?/p>

34、時往往因撞擊液面而發(fā)生較大的沖擊載荷(zi h)使圖形變得很厲害。（如圖使圖形變得很厲害。（如圖2-29） 第34頁/共83頁第三十五頁，共84頁。 圖（圖（2-30）為受氣體影響的典型實測示功圖。，圖（）為受氣體影響的典型實測示功圖。，圖（2-32）為由于）為由于(yuy)稠油進泵阻力大來不及充滿的實測示功圖。稠油進泵阻力大來不及充滿的實測示功圖。 第35頁/共83頁第三十六頁，共84頁。 圖（圖（2-31）為液面低供液不足明顯）為液面低供液不足明顯(mngxin)充不滿的實測圖充不滿的實測圖第36頁/共83頁第三十七頁，共84頁。 圖（圖（2-32）為由于）為由于(yuy)稠油進泵阻力大來

35、不及充滿的實測示功圖。稠油進泵阻力大來不及充滿的實測示功圖。第37頁/共83頁第三十八頁，共84頁。板板64-28井受氣體井受氣體(qt)影響示功圖影響示功圖該井該井2000年為抽油井年為抽油井(yujng)，571505.71，動液面，動液面1348.2米，日產(chǎn)液米，日產(chǎn)液19.12，氣量，氣量1121，氣液比，氣液比58.63，泵效，泵效28.9%。第38頁/共83頁第三十九頁，共84頁。該井，該井，382597.83，動液面，動液面2622.33米，油壓米，油壓0.03，套壓，套壓2.2，日產(chǎn)液，日產(chǎn)液1.32，氣量，氣量(qling)35，氣液比，氣液比26.5，泵效，泵效4.8%。第

36、39頁/共83頁第四十頁，共84頁。2、泵漏失、泵漏失(lu sh)對示功圖對示功圖的影響的影響 （1）排出）排出(pi ch)部分的漏失部分的漏失 上沖程時，泵內(nèi)壓力降低，活塞兩端產(chǎn)生上沖程時，泵內(nèi)壓力降低，活塞兩端產(chǎn)生(chnshng)壓差，使活塞上面的液體經(jīng)排出部分的不嚴密處（凡爾及活塞與襯套的間隙）漏到活塞下部的工作筒內(nèi)，漏失速度隨活塞下面壓力的減小而增大。由于漏失到活塞下面的液體有向上的壓差，使活塞上面的液體經(jīng)排出部分的不嚴密處（凡爾及活塞與襯套的間隙）漏到活塞下部的工作筒內(nèi)，漏失速度隨活塞下面壓力的減小而增大。由于漏失到活塞下面的液體有向上的“頂托頂托”作用，所以懸點載荷不能及時上

37、升到最大值，使加載緩慢（圖作用，所以懸點載荷不能及時上升到最大值，使加載緩慢（圖2-33）。）。第40頁/共83頁第四十一頁，共84頁。隨著懸點運動的加快，隨著懸點運動的加快，“頂托頂托(dn tu)”作用相對減小，直到活塞上行速度大于漏失速度的瞬間，懸點載荷達到最大靜載荷（圖作用相對減小，直到活塞上行速度大于漏失速度的瞬間，懸點載荷達到最大靜載荷（圖2-33中的中的B點）點）第41頁/共83頁第四十二頁，共84頁。當活塞繼續(xù)上行到后半程時，因活塞速度又逐漸減慢。在活塞速度小于漏失速度瞬間（當活塞繼續(xù)上行到后半程時，因活塞速度又逐漸減慢。在活塞速度小于漏失速度瞬間（C點），又出現(xiàn)了漏失液體點）

38、，又出現(xiàn)了漏失液體(yt)的的“頂托頂托”作用，使懸點載荷提前卸載，到上死點時懸點載荷已降至作用，使懸點載荷提前卸載，到上死點時懸點載荷已降至C點。點。 第42頁/共83頁第四十三頁，共84頁。由于排出部分漏失的影響，吸入凡爾在由于排出部分漏失的影響，吸入凡爾在B點才打開，滯后了點才打開，滯后了BB這樣一段活塞行程；而在接近上沖程時又在這樣一段活塞行程；而在接近上沖程時又在C點提前點提前(tqin)關(guān)閉。這樣活塞的有效吸入行程關(guān)閉。這樣活塞的有效吸入行程SP=BC，在此情況下的泵效，在此情況下的泵效 = BC/S。 第43頁/共83頁第四十四頁，共84頁。當漏失量很大時，由于漏失液體對活塞的當

39、漏失量很大時，由于漏失液體對活塞的“頂托頂托”作用作用(zuyng)很大，上沖程載荷遠低于最大載荷，如圖（很大，上沖程載荷遠低于最大載荷，如圖（2-33）AC所示，吸入凡爾始終是關(guān)閉的，泵的排量等于零。所示，吸入凡爾始終是關(guān)閉的，泵的排量等于零。 第44頁/共83頁第四十五頁，共84頁。圖（圖（2-34）為游動凡爾）為游動凡爾(fn r)漏失時的實測圖。漏失時的實測圖。 第45頁/共83頁第四十六頁，共84頁。板板821井功圖井功圖該井，該井，382196.31，動液面，動液面1726.6米，油壓米，油壓0.25，套壓，套壓1.6，日產(chǎn)液，日產(chǎn)液4.43，氣量，氣量(qling)585，氣液比

40、，氣液比132，泵效，泵效16.5%。第46頁/共83頁第四十七頁，共84頁。該井，該井，382399.48，動液面，動液面1919.42米，油壓米，油壓0.2，套壓，套壓2.8，日產(chǎn)液，日產(chǎn)液11.1，氣量，氣量(qling)109，氣液比，氣液比9.8，泵效，泵效39.2%。第47頁/共83頁第四十八頁，共84頁。該井，該井，382292.39，動液面，動液面2139.5米，油壓米，油壓0.8，套壓，套壓3.0，日產(chǎn)液，日產(chǎn)液14.7，氣量，氣量(qling)504，氣液比，氣液比34.2，泵效，泵效37.6%。第48頁/共83頁第四十九頁，共84頁。（2）吸入部分）吸入部分(b fen)

41、漏失漏失下沖程開始后，由于吸入凡爾漏失使泵內(nèi)壓力不能及時提高，而延緩了卸載過程下沖程開始后，由于吸入凡爾漏失使泵內(nèi)壓力不能及時提高，而延緩了卸載過程(guchng)（圖（圖2-35的的CD線）。同時，也使排出凡爾不能及時打開。線）。同時，也使排出凡爾不能及時打開。第49頁/共83頁第五十頁，共84頁。當活塞速度大于漏失量速度后，泵內(nèi)壓力提高到大于液柱壓力，將排出凡爾打開而卸去液柱載荷。下沖程后半程中因活塞速度減小，當小于漏失速度時，泵內(nèi)壓力降低使排出凡爾提前當活塞速度大于漏失量速度后，泵內(nèi)壓力提高到大于液柱壓力，將排出凡爾打開而卸去液柱載荷。下沖程后半程中因活塞速度減小，當小于漏失速度時，泵內(nèi)

42、壓力降低使排出凡爾提前(tqin)關(guān)閉（關(guān)閉（A點），懸點提前點），懸點提前(tqin)加載。到下死點時，懸點載荷以增加到加載。到下死點時，懸點載荷以增加到A。 第50頁/共83頁第五十一頁，共84頁。由于吸入部分的漏失而造成排出凡爾打開由于吸入部分的漏失而造成排出凡爾打開(d ki)滯后（滯后（DD）和提前關(guān)閉（）和提前關(guān)閉（AA），活塞的有效排出沖程），活塞的有效排出沖程SP=DA。這種情況下的泵效。這種情況下的泵效=DA/S。 第51頁/共83頁第五十二頁，共84頁。該井，該井，571798.98，動液面，動液面1758，套壓，套壓5.0，篩管，篩管(shi un)2285，日產(chǎn)液，日產(chǎn)

43、液17.5，泵效，泵效24.1%。第52頁/共83頁第五十三頁，共84頁。當吸入凡爾嚴重當吸入凡爾嚴重(ynzhng)漏失時，排出凡爾一直不能打開，懸點不能卸載（圖漏失時，排出凡爾一直不能打開，懸點不能卸載（圖2-37）。）。 第53頁/共83頁第五十四頁，共84頁。吸入部分和排出部分同時漏失時的功圖是分別吸入部分和排出部分同時漏失時的功圖是分別(fnbi)漏失時的圖形的迭合，近似于橢圓形（圖漏失時的圖形的迭合，近似于橢圓形（圖2-38）。）。 第54頁/共83頁第五十五頁，共84頁。該井，該井，382498.43，動液面，動液面1802.01米，油壓米，油壓0.44，套壓，套壓1.2，日產(chǎn)液

44、，日產(chǎn)液4.01，氣量，氣量(qling)11，氣液比，氣液比2.74，泵效，泵效11.3%。第55頁/共83頁第五十六頁，共84頁。第56頁/共83頁第五十七頁，共84頁。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，抽汲具有一定自噴能力的抽油井，抽汲實際上只起誘噴和助噴作用。在抽汲過實際上只起誘噴和助噴作用。在抽汲過程中，游動程中，游動(yu dn)凡爾和固定凡爾凡爾和固定凡爾處于同時打開的狀態(tài)，液柱載荷基本加處于同時打開的狀態(tài)，液柱載荷基本加不到懸點。示功圖的位置和載荷變化的不到懸點。示功圖的位置和載荷變化的大小取決于噴勢的強弱及抽汲液體的粘大小取決于噴勢的強弱及抽汲液體

45、的粘度。度。 第57頁/共83頁第五十八頁，共84頁。圖（圖（2-40）和（）和（2-41）為不同）為不同(b tn)噴勢及不同噴勢及不同(b tn)粘度的帶噴井的實測示功圖。粘度的帶噴井的實測示功圖。 第58頁/共83頁第五十九頁，共84頁。該井，該井，571306.57，動液面超壓，油壓，動液面超壓，油壓2.0，套壓，套壓10.0，日產(chǎn)液，日產(chǎn)液86.4，氣量，氣量(qling)9197，氣液比，氣液比106，泵效，泵效147%。第59頁/共83頁第六十頁，共84頁。4、抽油桿斷脫、抽油桿斷脫 抽油桿斷脫后的懸點載荷實際上是斷脫點以上的抽油桿柱重量，只是抽油桿斷脫后的懸點載荷實際上是斷脫點

46、以上的抽油桿柱重量，只是(zhsh)由于摩擦力，才使上下載荷線不重合。圖形的位置取決于斷脫點的位置。（圖由于摩擦力，才使上下載荷線不重合。圖形的位置取決于斷脫點的位置。（圖2-42）為抽油桿柱在接近中部斷脫時的示功圖。）為抽油桿柱在接近中部斷脫時的示功圖。 第60頁/共83頁第六十一頁，共84頁。根據(jù)抽油桿重量根據(jù)抽油桿重量(zhngling)可大致估算桿斷脫的位置。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5.0/81621.643.0/4192.852.367.0/8223.83.071254.914.17第61頁/共83頁第六十二頁，共84頁。

47、2002年年6月月14日日產(chǎn)液為零，作業(yè)日日產(chǎn)液為零，作業(yè)(zuy)時發(fā)現(xiàn)第時發(fā)現(xiàn)第13根抽油桿斷。根抽油桿斷。第62頁/共83頁第六十三頁，共84頁。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日測的功圖都如下日測的功圖都如下(rxi)圖，在檢泵作業(yè)時發(fā)現(xiàn)圖，在檢泵作業(yè)時發(fā)現(xiàn)204根桿斷。根桿斷。第63頁/共83頁第六十四頁，共84頁。 桿斷脫位置比較桿斷脫位置比較(bjio)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，產(chǎn)量基本為零。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，產(chǎn)

48、量基本為零。該井為該井為2002年新投產(chǎn)年新投產(chǎn)(tuchn)井，井，5月份轉(zhuǎn)抽，月份轉(zhuǎn)抽， 441793.71，動液面，動液面1779.39，油壓，油壓0.35，套壓，套壓6.4，日產(chǎn)液，日產(chǎn)液20.2，泵效，泵效46.1%。第64頁/共83頁第六十五頁，共84頁。在在7月底和月底和8月初測功圖時出現(xiàn)如左圖情況。但日產(chǎn)液量為月初測功圖時出現(xiàn)如左圖情況。但日產(chǎn)液量為23方，泵效在方，泵效在55%左右，說明左右，說明(shumng)該井存在間噴現(xiàn)象。該井存在間噴現(xiàn)象。第65頁/共83頁第六十六頁，共84頁。5、活塞、活塞(husi)或抽油或抽油桿遇卡桿遇卡 活塞在泵筒內(nèi)被卡死在某一位置時，在抽汲

49、過程活塞在泵筒內(nèi)被卡死在某一位置時，在抽汲過程(guchng)中活塞無法移動而只有抽油桿的伸縮變形，圖形形狀與被卡位置有關(guān)。圖（中活塞無法移動而只有抽油桿的伸縮變形，圖形形狀與被卡位置有關(guān)。圖（2-39）為活塞卡在泵筒中部時的實測功圖。）為活塞卡在泵筒中部時的實測功圖。第66頁/共83頁第六十七頁，共84頁。上沖程中，懸點載荷先是緩慢增加，將被壓縮而彎曲的抽油桿拉直，達到卡死點位置后，抽抽桿受拉而伸長，懸點載荷以較大的比例增加。下沖程中，先是恢復(fù)彈性上沖程中，懸點載荷先是緩慢增加，將被壓縮而彎曲的抽油桿拉直，達到卡死點位置后，抽抽桿受拉而伸長，懸點載荷以較大的比例增加。下沖程中，先是恢復(fù)彈性(

50、tnxng)變形，到卡死點后，抽油桿被壓縮而發(fā)生彎曲。所以，在卡死點之前后懸點以不同的比例增載或減載，示功圖出現(xiàn)兩個斜率段。變形，到卡死點后，抽油桿被壓縮而發(fā)生彎曲。所以，在卡死點之前后懸點以不同的比例增載或減載，示功圖出現(xiàn)兩個斜率段。第67頁/共83頁第六十八頁，共84頁。第68頁/共83頁第六十九頁，共84頁。6、其它、其它(qt)情況情況 油井結(jié)蠟及出砂和活塞在泵筒中下入位置油井結(jié)蠟及出砂和活塞在泵筒中下入位置(wi zhi)不當，都會反映在示功圖上。不當，都會反映在示功圖上。 如圖（如圖（2-43）為出砂井，在正常）為出砂井，在正常(zhngchng)抽油時所測的示功圖。抽油時所測的示功圖。 第69頁/共83頁第七十頁，共84頁。如圖（如圖（2-44）為結(jié)蠟井，在正常）為結(jié)蠟井，在正常(zhngchng)抽油時所測的示功圖。抽油時所測的示功圖。 第70頁/共83頁第七十一頁，共84頁。該井，該井， 442097.75，動液面，動液面1300.42，套壓，套壓5.2，日產(chǎn)液，日產(chǎn)液20.84，泵效，泵效5