典型示功圖分析

典型示功圖分析本文檔共62頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分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。假設(shè)條件深井泵質(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。本文檔共62頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分PSS活S光理論示功圖λ

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，油管縮短，抽油桿伸長。此時(shí)光桿雖然在上移，但活塞相對于泵筒來說，實(shí)際未動，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。本文檔共62頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分PSS活S光理論示功圖λ本文檔共62頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分PSS活S光理論示功圖本文檔共62頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分PSS活S光理論示功圖λ本文檔共62頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分PSS活S光理論示功圖λ本文檔共62頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分PSS活S光理論示功圖λ本文檔共62頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分PSS活S光理論示功圖λ本文檔共62頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分PSS活S光理論示功圖λ本文檔共62頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分PSS活S光理論示功圖λ

當(dāng)彈性變形完畢光桿帶動活塞開始上行，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。本文檔共62頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分PSS活S光理論示功圖λ

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，抽油桿柱縮短，光桿下行，活塞相對于泵筒沒有移動，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。本文檔共62頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分PSS活S光理論示功圖λ本文檔共62頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分PSS活S光理論示功圖λ本文檔共62頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分PSS活S光理論示功圖λ本文檔共62頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分PSS活S光理論示功圖λ本文檔共62頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分PSS活S光理論示功圖λ本文檔共62頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分PSS活S光理論示功圖λ本文檔共62頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分PSS活S光理論示功圖λ本文檔共62頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分PSS活S光理論示功圖λ本文檔共62頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分PSS活S光理論示功圖λ

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。本文檔共62頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分A—驢頭下死點(diǎn)位置B—固定閥打開，游動閥關(guān)閉，活塞開始上行程C—驢頭上死點(diǎn)，活塞運(yùn)行到最高點(diǎn)D—固定閥關(guān)閉，游動閥打開，活塞開始下行程S—光桿沖程，mS活—活塞沖程，mP—光桿負(fù)荷，KNP’桿—抽油桿在液體中質(zhì)量，KNP’液—柱塞以上液柱質(zhì)量，KNP靜—光桿承受最大靜負(fù)荷，KNλ—沖程損失，mλ=λ1+

λ2λ1—抽油桿伸縮長度，mλ2—油管伸縮長度，mAB—增載線（游動凡爾關(guān)閉，僅光桿上行，抽油桿伸長，油管收縮））BC—活塞上行程線，也是最大載荷線（吸入線，固定凡爾打開）CD—卸載線（固定凡爾關(guān)閉，僅光桿下行，抽油桿收縮，油管伸長）DA—活塞下行程線，也是最小載荷線（排出線，游動凡爾打開）ABC—驢頭上行程線CDA—驢頭下行程線0A—下沖程時(shí)光桿承受的最小靜載荷0B1—上沖程時(shí)光桿承受的最大靜載荷本文檔共62頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分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)測示功圖不可能像理論示功圖一樣完美，它是在砂、蠟、氣、水和慣性載荷、震動載荷、沖擊載荷與摩擦阻力等因素的綜合影響之下測出來的，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)，這樣才能對出現(xiàn)的不正?，F(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，有針對性的處理各種問題。本文檔共62頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分典型示功圖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、玻璃鋼桿示功圖本文檔共62頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分

實(shí)測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、油井深度使抽油桿柱受到較大的慣性力，以及沖次的加快，慣性載荷及震動載荷增加，使圖形波動和偏轉(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。本文檔共62頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分隨著沖次的加快，慣性載荷和震動載荷也相應(yīng)增加。n=4n=6n=9n=12本文檔共62頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分1、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BB’線越長。B‘C為上沖程柱塞有效沖程。B’C

本文檔共62頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分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。D’A為下沖程柱塞有效沖程。B’CD'本文檔共62頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分1、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。B’CD’氣鎖是深井泵活塞在上下沖程中只對氣體進(jìn)行壓縮和膨脹，固定閥和游動閥不能正常光比和打開，并且油井不出有的現(xiàn)象。對此類油井要恢復(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。本文檔共62頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分1、氣體影響示功圖特征描述：固定閥打不開，游動閥關(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。本文檔共62頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分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'本文檔共62頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分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，最小載荷線會出現(xiàn)波浪線。充不滿程度越嚴(yán)重，則卸載線越往左移。123PSABDCD′本文檔共62頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分2、充不滿影響的示功圖圖形右下缺一塊，增載正常卸載慢。本文檔共62頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分

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)沖擊力會使抽油泵的凡爾球和凡爾座過早損壞。還會使柱塞與泵筒得不到潤滑，加速其磨損。另外油管在液擊的沖擊下會突然拉伸，使其連接螺紋松動，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本文檔共62頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分3、漏失影響的示功圖PSABD1、游動閥漏失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。本文檔共62頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分3、漏失影響的示功圖PSABD

1、游動閥漏失C

隨著懸點(diǎn)運(yùn)動的加快，“頂托”作用相對減小，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’本文檔共62頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分

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、游動閥漏失PABDCB’C’C″S

D’本文檔共62頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分

由于游動閥漏失的影響，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B′C′。漏失量越大，B′C′線越短。

PABDCB’C’C″S3、漏失影響的示功圖1、游動閥漏失

B’D’C’本文檔共62頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分

當(dāng)漏失量很大時(shí)，由于漏失液對柱塞的“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、游動閥漏失PABDCB’C’C"SB’C’D’C"'本文檔共62頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分3、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。現(xiàn)象：產(chǎn)量下降，液面上升，載荷減小，上電流比正常時(shí)小，下電流正常。抽蹩時(shí)，上沖程壓力上升緩慢。本文檔共62頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分A'3、漏失影響的示功圖2、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)）。

本文檔共62頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分

泵內(nèi)壓力降低使游動閥提前關(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、固定閥漏失PSABDCB’D'A″A'本文檔共62頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分3、漏失影響的示功圖2、固定閥漏失PSABDCB’D'A″

由于吸入部分的漏失而造成游動閥打開滯后(DD')和提前關(guān)閉（AA′）?；钊挠行懦鰶_程為D'A'。A'本文檔共62頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分3、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、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。本文檔共62頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分3、漏失影響的示功圖3、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。本文檔共62頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分3、漏失影響的示功圖

4、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。PSABDC本文檔共62頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分3、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，容易隱藏不好辨，負(fù)荷降低產(chǎn)液減。本文檔共62頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分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。本文檔共62頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分4、抽油桿斷脫影響的示功圖

躍14-26第189根19mm桿油桿斷躍2154井檢泵第199根19mm桿桿斷圖形近于水平狀，井口無液載荷降，電流變化失平衡。本文檔共62頁；當(dāng)前第49頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分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，在生產(chǎn)過程中使砂粒移動而成的。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。本文檔共62頁；當(dāng)前第50頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分5、油層出砂影響的示功圖

砂卡出現(xiàn)鋸齒狀，波峰尖小變化快，本文檔共62頁；當(dāng)前第51頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分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，并且會出現(xiàn)振動載荷，反映在示功圖上，上下載荷線上出現(xiàn)波浪型彎曲。本文檔共62頁；當(dāng)前第52頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分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)對稱又圓滑，熱洗加藥快清蠟。本文檔共62頁；當(dāng)前第53頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分7、帶噴井的示功圖

對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的強(qiáng)弱及抽汲液體的粘度。噴勢強(qiáng)、油稀帶噴的示功圖

噴勢弱、油稠帶噴的示功圖本文檔共62頁；當(dāng)前第54頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分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，反映在示功圖中，右下角為不規(guī)則波浪形曲線。本文檔共62頁；當(dāng)前第55頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分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。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。本文檔共62頁；當(dāng)前第56頁；編輯于星期一\11點(diǎn)1分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，這時(shí)活塞