1、有杆抽油系统工况分析,胜采培校：卞海霞 2008.05,目 录,一、油井工况分析的意义和根本目标 二、油井工况分析的基本步骤与要求三、抽油机井工况分析方法（一）工况分析常用生产数据和资料（二）工况控制图的分析及应用（三）抽油机井生产工况分析,一、油井工况分析的意义和根本目标,油井工况分析是一项综合分析、判断油井生产状况好坏的工作方法和手段，在取全取准油水井各类生产（包括地质、工程）资料基础上，为了保证油井在良好工况条件下正常、高效生产，必须随时或定期开展油井工况分析工作。,1、确保正常生产井能够持续高效生产； 2、及时发现异常井并制定相应的治理措施加以治理，使之转为正常、高效生产。 3、对潜力
2、井及时制定科学合理的调整和挖潜措施，充分发挥每口油井的生产能力。,通过油井工况分析要达到以下三个工作目标：,二、油井工况分析的基本步骤与要求,（一）准备：收集资料与整理，先易后难理思绪。（二）开展分析：1、生产数据对比与核实；2、现场判断与分析；3、寻找矛盾，分析原因；4、提出措施加以实施；5、效果跟踪与评价。,（三）分析的技术要求：1、资料真实、准确、齐全；2、现场判断及时、全面；3、寻找问题要有准确性，分析问题要有可靠性；4、效果跟踪与评价要及时、准确。,（一）工况分析常用生产数据和资料,三、抽油机井工况分析方法,1、日常生产数据资料：日产液量、日产油量、含水、气油比、套压、回压、井口温度
3、等；,2、产出液物性资料：含砂量、含蜡量、凝固点、矿化度；,3、管柱等资料：管柱图、工作制度、泵效、泵挂深度、动液面、沉没度（流压）、静液面（静压）；,4、日常管理资料：上下行电流、示功图、热洗周期、作业监督描述资料；,5、井组相关资料：对应的注水井配注量、实际注水量、调配动态变化等数据资料。,（二）工况控制图的分析及应用,1、 抽油机井工况动态控制图,参数偏大(A)区,断脱漏失(D)区,合理(B)区,待落实(C)区,参数偏小(E)区,抽油机井工况动态控制图，是反映一口井或一个开发区块抽油机井供液与排液协调关系的宏观动态分析图。,（1）合理(及优良)区：泵效与流压协调、参数合理、泵况好，应加强
4、管理确保油井长寿和稳产,（2）参数偏大（供液不足）区：流压低、泵效低、地层条件差，应当压裂、酸化或调整配注及调小参数，协调供排关系,（3）参数偏小（潜力）区：流压高、泵效高，可重点挖潜增效,（4）断脱漏失区：流压高、泵效低，打捞或检泵,（5）待落实区：流压、泵效不协调，可能是计量和资料不准确，应当重新计量并核对资料,2、抽油机井工况图制作依据,1）泵效横坐标为泵效，纵坐标为泵入口压力，计算方法如下： 泵效：= Q实/ Q理100； 式中：某井深井泵泵效，；Q实该井实际日产液量，t/d；Q理该井理论日产液量，t/d。Q理FSNt液/1000； 式中：F活塞截面，m；S光杆冲程，m；N冲次，次/
5、min；t日生产时间，min (连续抽油井24h，间歇抽油井按实际生产时间计算理论排量)；液井筒混合液密度，kg/m3。,B,C,A,D,E,2、抽油机井工况图制作依据,天然气柱,油柱,三相流,流压,动液面,泵挂,油层中部,套压,泡沫段,静液面（Ls或Hs）：对应于油藏压力。,动液面（Lf或Hf）：对应于井底压力流压。,生产压差：与静液面和动液面之差相对应的压力差。,沉没度hs：根据气油比和原油进泵压力损失而定。,2）泵入口压力 泵入口压力计算公式： P入口（H泵一H动）/100+P套； 式中： P入口泵入口压力，MPa； H泵泵挂深度，m； H动动液面深度，m。 P套 油井套压，MPa。 混
6、合液相对密度,3）工矿分界线制作依据 图中7个区域之间有8条界线，各线的意义如下： a线是供液能力界线，泵入口压力低于该值会出现供液不足； b线是最低自喷压力线， 泵入口压力高于该值，油井会连抽带喷； c线是合理泵效线，泵效低于该值，泵的工况不正常； d线是漏失线， 泵效低于该值，则存在管柱漏失； e线为不同压力下理论泵效下限值； f线为不同压力下理论泵效上限值； g、h线为进一步评价油井工况所做的曲线， g线为在e线基础上泵效增加上限与下限之间泵效差值的1/3所得到的曲线， h线为在g线基础上泵效增加上限与下限之间泵效差值的1/3所得到的曲线。,2、抽油机井工况图制作依据,B,C,A,D,E
7、,特征：沉没度偏小，沉没压力小于2.0Mpa，泵效低于35%，地层能量差，流压低，功图显示供液不足或气体严重影响。原因分析：抽汲量大于地层供给量，地层条件差（低渗透或注水跟不上）或抽汲参数偏大引起的 。治理措施：可通过地层补孔、注采调配、酸化、防砂等措施增加地层能量；如果抽油机有加载空间，可加深泵挂；如果没有加载空间，也可通过调小地面参数或间开来改善工况。,1）供液不足区,3、抽油机井工况特征分析及治理措施,B,C,A,D,E,特征：在相应入口压力下其泵效较低，压力在2.0-5.5Mpa之间，泵效不足40，压力大于5.5Mpa时泵效不足55，表现为供液较充足，但泵效达不到相应水平，产液量较正常
8、时下降，动液面上升，示功图显示泵或管漏。原因分析：由于排液管柱存在漏失，排液量小于地层供液量，井液积存与井筒，使得动液面较高，相应入口压力下其泵效则较低。治理措施：检泵作业优化工况落到合格区，针对存在的偏磨、出砂等因素导致的漏失，可通过应用挡砂、治沙、防偏磨工艺有效改善工况。,3、抽油机井工况特征分析及治理措施,2）漏失区,B,C,A,D,E,特征：沉没度较大，入口压力大于5.5Mpa，泵效大于55，表现为供液能力好，泵效也较高，部分井可达到抽带喷，泵效超过100。原因分析：虽然排液管柱工作正常，泵效较高，但地层能量充足，供液情况好，供大于排。 治理措施：如地面参数有较大余量，设备有足够的加载
9、能力，可上调地面参数，加大冲程和冲次；或采取改大泵加大提液能力；如果设备没有足够的加载余量，可考虑更换大机上调参数或待作业时上提泵挂，降低沉没度。,3、潜力区,3、抽油机井工况特征分析及治理措施,B,C,A,D,E,特征：相应入口压力下泵效偏高，流压泵效不协调。原因分析： 理论分析是不应出现的，主要是液量或动液面资料不准导致的。治理措施：进一步核实液量、液面资料，如液面是否有泡沫段的影响。,4、待落实区,3、抽油机井工况特征分析及治理措施,B,C,A,D,E,特征：在相应入口压力下泵效较高，表现为泵效与流压协调，参数合理 ，泵况好， 根据泵效高低细分为合格、优良、优秀区。该区域是油井工况改善的
10、目标区域,这部分井应加强单井目标管理，维持合理工况，确保油井正常生产。,5、合理区,3、抽油机井工况特征分析及治理措施,B,C,A,D,E,某井使用的抽油机型号为CYJ12-4.2-73HB，生产参数为56mm泵，冲程4.2m，冲次5次/分，泵深1100m，动液面245m，套压0.5MPa，日产液量63.4吨/日，含水93.5 ，原油密度0.925g/cm3 ，测试抽油机最大载荷81.5KN， 有两口水井为其双向注水，井组注采比1.25，请评价该井所处的工况区域，并针对问题提出下步建议。,井例：,1、计算泵效、 P入口液= 水含水+ 油含油=1 0000.935+0.925 1000 （1-0
11、.935）=995kg/m3 ；Q理FSNt 液/1000=（0.056/2） （0.056/2） 3.14 4.2 5 24 60 995/1000= 74.1t/d；泵效= Q实/ Q理100=63.4/74.1 100=85.6%；P入口（H泵一H动） 液/100+P套=（1100-245）0.995/100+0.5=9.01MPa。,井例：,2、油井工矿评价、分析根据计算的出的泵效和入口压力，找到在工矿图中如红五角星所处位置，为潜力区，结合该井为双向注水，井组注采比1.25，注水能量充足，生产参数偏小，与地质结合论证该单元是否可以提液，若允许提液，从目前使用的地面抽油设备分析，还有加载
12、空间，冲程已为最大，冲次也不宜再调大，则下步改下70泵提液增油，若不允许提液，则维护作业时上提泵挂，减小沉没度 。,B,C,A,D,E,4、抽油井动态控制图的现场应用,（1）根据统计数据将所有井点入各自的区间，C区和D区井的百分比数应当小于10%，否则应当采取措施调整。（2）计算上图率、各区间内井数的比数、（CD）百分比：上图率上图井数/总井数;区间井比数各区井数/上图井数；（CD）百分比C区比数D区比数。,4、抽油井动态控制图的现场应用,（3）对各区间油井生产工况进行判断并提出合理措施：在工况控制图中，对油井只是宏观的区分，且只是对井数、井号的区分，而没有对异常井和潜力井进行分析评定。因此，
13、根据工况控制图，要及时对断脱漏失区和待落实区等油井个体（即单井）泵况进行认真判断分析，并提出合理的治理措施。只有在泵况正常的情况下才能进一步分析注采协调的合理性和参数匹配的合理性等方面内容，并最终将工作落实到对异常井的及时治理和潜力井的挖潜上来。,5、泵况分析,分析泵况是否正常，应首先从流压和泵效入手，根据它们的数值大小、相互关系和随时间的变化关系，来分析是否可能存在泵况问题。对于目前数值来说，工况图已把井点进行了大致分类，如果该井处于工况图的断脱漏失区，多数油井示功图也不是正常图形。,（1）属于断脱漏失区的示功图非正常井,抽油机井的单井分析应首先分析泵况，以下四种井需进行重点泵况分析：,对于
14、随时间变化关系来说，如果流压上升（沉没度 增加），泵效和产液量下降，则同样意味着可能是泵 况变差，应把泵况诊断清楚。,（2）流压上升而产液量下降的井,（3）断脱漏失区中功图正常充满程度良好的井,除前述两种情况外，对于示功图属于正常图形，但若该井落入断脱漏失区，也应该进行原因分析。示功图图形属于正常，只能说明泵本身是好的，具有正常的进液特点，这样的井流压高、泵效低的原因可能来自以下几个方面：,、管柱上部漏失如果管柱上部漏失，而泵的状态完好，则井液被举升到井口附近时有一部分从漏失孔道处流回到油套管环空中去。对于泵来说，其受力关系没有质的变化，所以示功图仍然是正常抽油的图形。,、计量方面问题如果计量
15、方面存在问题，比如分离器故障，分离器规格和油井产液量水平相差太大，量油工的操作有问题或计算有误，计量设备或相关集油设施检修估产偏差等，这些都可能造成产液量数据与实际泵抽情况不符，从而使井点进入断脱漏失区。,、其他问题除计量自身的问题外，其他凡是与井筒举液至计量接收之间所出现的问题也都将影响产量数据，如地面管线穿孔等。,抽油机井结蜡表现在生产测试数据上就是上冲程载荷增大，下冲程载荷减小。由于上冲程载荷增加，上电流亦增加，而下冲程载荷变小，举升平衡块作功须增加，下电流也增加。抽油泵结蜡，会使泵阀关闭不严引起漏失，产液量和泵效降低，而流压相应升高。由于热洗后结蜡将被解除或缓解，因此通过对几个热洗周期
16、之内的上述生产数据的变化规律分析，可了解到结蜡的状况，从而确定合理的热洗周期或其他清防蜡方式的应用与调整。,（4）分析蜡影响情况及热洗周期的合理性,6、油井供液潜力分析,在泵况问题搞清后，要进行油井供液潜力分析，分析的切入点是流压和泵效。在泵况正常的前提下，如果流压高（沉没度大），泵效低，说明油井供液潜力大，但供排关系失调，油井有挖潜能力应及时安排合理挖潜；如果流压低（沉没度小），泵效低，说明油井供液能力差，应当及时采取调参等措施平衡供排关系，提高油井流压（沉没度）和泵效，同时要根据油层静压的高低，考虑强化注采平衡和压力平衡方案的制定与实施。,7、含水分析,对油井的单井分析，要分析含水的变化，
17、通过分层数据和测试资料，以及油井连通情况和相关水井的注水情况，找到含水变化的原因，以便采取有效措施控制含水，把举升设备与能耗有效地用来举油而不是进行水的注入采出循环。,（三）抽油机井生产工况分析,及时准确地了解有杆泵抽油系统(包括地面设备、井下工具和抽油井本身)的工作情况，明确油井生产所存在的问题，是抽油机井动态工况管理工作的重要内容，也是油井各项措施安排的依据。只有对油井生产状况作出可靠的认定，才有可能提出合理的治理措施。,四、抽油机井工况分析,在完成油井工况控制图分区宏观分析基础上，下一步就是主要围绕油井产液量、含水率、泵效等直接反应油井生产情况变化的生产数据，综合其他资料、数据开展抽油机
18、井工况分析工作。当然，对于异常井的随时判断、分析是不能局限于工况控制图基础之上，而应当随时进行。,1、示功图分析口诀落实泵况,功图虽只四条线，横程竖载不简单； 理论功图正四方，实际功图向右偏； 右上尖，左下圆，固定凡尔未座严； 右上圆，左下尖，游动凡尔空中悬； 气体影响卸载缓，供液不足刀把弯； 自喷杆断油管漏，一条黄瓜横下边； 泵遇砂卡狼牙棒，油稠蜡重肥而圆； 横线外凸泵筒弯，上挂下碰戴耳环； 上右下左黄瓜悬，定是柱塞卡筒间； 苦学攻克识图关，管好油井定不难。,示功图分析是油井生产工况分析的基础,2、液量变化分析,落实回压与流程，流程冻堵、穿孔、闸门损坏则及时处理，恢复油井产量； 现场憋压落实
19、井筒状况，测示功图与液面，是否与憋压情况一致： 是杆断（脱）井，有必要则碰泵进一步落实，并结合油井历史作业监督描述资料和该井检泵周期的长短，确定捞杆扶停或维护上作； 是管漏，要结合功图与液面回升的变化情况落实判断，并根据产液量变化大小合理安排上作；是泵漏的油井，要结合功图与液面回升的变化情况落实判断，先安排洗井或碰泵，再考虑维护作业；上挂下碰的情况则要及时调整油井防冲距恢复正常生产；,（1）产液量降低加密量化，核实产量，确定产液量是否发生变化：,筛管堵塞造成油井供液不足的油井，要进一步落实液面和油井沉没度，以确定是底部筛管或尾管堵塞，先安排洗井再考虑维护作业； 是气体影响的油井，要落实套压，合
20、理释放套压和下调冲次，不能达到预期效果则适当下调防冲距或安排洗井处理； 是油层原因造成供液不足的油井，一方面要及时优化调整油井生产参数，提高油井沉没度，提高泵效。另一方面，要分清是因作业污染导致供液能力差，还是油层本身能量不足造成的。对于前者要及时采取酸化解堵等工艺措施消除污染恢复产能；对于后者则要采取相应的能量补充措施尽快恢复地层能量，提高油井产能，例如压裂、注采井网完善与调整、注水井调配等。,是水井调配结果的影响，导致油井产液量降低，要落实清楚对应注水井的调配情况，并及时合理调整注水量； 结蜡井，要根据热洗周期，及时对比油井上下行电流和功图、载荷变化加以判断，并确定是否应该进行热洗或采取其
21、他清防蜡措施；而对于热洗周期制定不合理的油井则应及时调整制定合理的热洗周期； 出砂井，则要根据油井液量降低的多少结合动液面、功图的变化，判断是砂埋油层还是出砂导致泵漏，以采取作业或洗井、碰泵等不同措施； 结垢井，则要及时落实近期添加阻垢剂管理是否正常，不正常则要安排碰泵或酸洗等措施排除结垢造成的泵漏问题，措施不见效则及时安排作业维护，并做好管杆泵结垢状况作业监督描述，开作后及时恢复加药管理工作。,验证含水率是否上升、测液面落实是否回升，然后落实水井找原因，并及时合理调整注水量； 如果是注采调整方案实施的结果，那么在井组中注水井按照方案调整注水量而对应油井开始见效后，则应考虑及时调整油井挖潜措施
22、，例如调参或改变举升方式等，但都应以控水稳油为评价标准；,（2）产液量升高加密量化，核实产量，确定产液量是否发生变化：,井组内是否有工艺措施施工井，如果受工艺施工井的干扰则要及时将情况逐级反应，确保该井正常生产和工艺施工井的措施质量； 井组内或边邻井是否有停产井，尤其要注意非井组内的边邻井的干扰与影响，为井组对应关系的确定或井组重新划分，以及下一步措施治理提供依据。 对于出砂井，液量突然增加，要在上述分析基础上及时查找原因，并合理调整产液量，以防造成油井出砂导致躺井。,（2）产液量升高加密量化，核实产量，确定产液量是否发生变化：,（3）含水率发生变化,落实调参措施是否制定合理，是否因放大生产压
23、差而导致含水率迅速上升； 根据油井连通情况和相关水井的注水情况，落实是否存在油井干扰或注水井调配导致含水率上升，并采取相应措施；,（3）含水率发生变化,含水率上升很快的井，如果分层情况清楚，已找到问题所在且井筒条件允许，应考虑堵水措施或根据注采系统情况采取注水井调整配注量措施。 对于含水率下降的油井，一方面要重点加密对含水资料的落实，一方面也要从参数调整、注水调整、井间干扰等方面注意分析与对比，明确含水率下降原因。,五、抽油井液面测试与分析,采油指数：,折算液面：把在一定套压下测得的液面折算成套管压力为零时的液面，即：,？,五、抽油井液面测试与分析,（二）动液面的测试与计算,测动液面，可以了解
24、油井的供液能力，确定下泵深度； 根据动液面位置，可以计算井底流压，判断油田注水效果； 根据动液面变化，判断油井的工作制度与地层能量的匹配情况 结合示功图和油井生产资料可以分析深井泵的工作状况,、测试仪器,五、抽油井液面测试与分析,动液面测试原理是利用声波在气体介质中传播时，遇到障碍物就会发生反射的原理.,、测试原理,3、液面曲线的识别,五、抽油井液面测试与分析,波形B是声波脉冲由井口传播至回音标，又反射到井口记录下的脉冲信号。,波形C是声波脉冲由井口传播到液面，再由液面反射到井口记录下的脉冲信号。,波形A是在井口记录下来的声波脉冲发生器发出的脉冲信号。,3、液面曲线的识别,五、抽油井液面测试与
25、分析,3、液面曲线的识别,Ls表示电磁笔从井口波到音标反射波在记录纸带上所走的距离，单位mm。,Le表示电磁笔从井口波到液面反射波在记录纸带上所走的距离, 单位mm。,五、抽油井液面测试与分析,波形A为井口波，波形B，C分别为回音标、液面反射波形。b、c、d为油管接箍波形。,3、液面曲线的识别,井口波,液面波,接箍波,五、抽油井液面测试与分析,4、液面计算方法,五、抽油井液面测试与分析,（1）利用回音标计算液面深度,五、抽油井液面测试与分析,五、抽油井液面测试与分析,五、抽油井液面测试与分析,五、抽油井液面测试与分析,五、抽油井液面测试与分析,（2）利用油管接箍数计算液面深度,油管接箍波自井口
26、到液面波之间反射明显，能分辩每个油管接箍波峰。如下图所示：,a、以井口波峰为起点，至液面波峰起始点为终点，用专用卡规测量出油管根数，查阅作业记录，计算出液面深度。,b、用油管平均长度计算,五、抽油井液面测试与分析,某井的动液面测试资料如下图所示，查该井作业油管记录如表1，计算液面深度。,五、抽油井液面测试与分析,表1 某井作业油管数据,油管序号,油管长度，m,五、抽油井液面测试与分析,解：,液面深度,用专用卡规测量动液面曲线资料，从井口波到液面波共81根油管，通过查阅作业记录，可得,答：该井动液面深度为778.5米。,五、抽油井液面测试与分析,2、利用油管接箍数计算液面深度,油管接箍波峰在液面
27、曲线上只反映一部分。,现场上，由于井筒条件、仪器、操作水平等多方面因素影响，井筒中液面以上的接箍并不明显地全部反映在曲线上，如图所示，针对此情况可在曲线上选出不少于10个分辨明显、连续均匀的接箍波进行计算。,五、抽油井液面测试与分析,计算公式,式中：,N根油管接箍长度反映在记录纸带上的距离，mm,五、抽油井液面测试与分析,五、抽油井液面测试与分析,解:,由公式,可得,答：测得液面深度352米。,五、抽油井液面测试与分析,（3）利用声速计算液面深度,若在高频记录曲线上找不出均匀、连续的（10个以上）接箍波，在低频记录曲线上也没有音标波，但是能够反映出液面波，曲线如图所示。,五、抽油井液面测试与分
28、析,计算公式,五、抽油井液面测试与分析,某井测得动液面曲线如下图，试计算动液面深度。,五、抽油井液面测试与分析,解：,由公式,答：动液面深度为369.6米。,五、抽油井液面测试与分析,（三）液面曲线的应用： 1、确定抽油泵的沉没度，根据抽油井的下泵深度和动液面深度就可以计算出泵的沉没度： 2、计算油层中部的流动压力； 3、计算油层中部的静压； 4、利用动液面与示功图综合分析深井泵工作状态； 5、对于注水开发油田，根据油井液面的变化，能够判断油井是否见到注水效果，为了调整注水层段注水量和抽汲参数提供依据； 6、根据液面曲线计算出的动液面、静液面深度是单井动态分析和井组动态分析不可缺少的资料。,五
29、、抽油井液面测试与分析,作业,1、某井抽油泵下入深度为1500m，音标深度为300m，液面曲线显示从井口波到音标反射波距离为180mm，从井口波到液面反射波距离为300mm，试求动液面深度和抽油泵沉没度。,2、某井测得动液面曲线记录显示，从井口波到音标反射波距离为175mm，10根油管接箍波的长度为50mm，油管平均长度为9.6m,求动液面深度。,六、抽油井下泵深度计算,例题1：某井油层中部深度2000m，油层静压10MPa，原油相对密度0.86，气油比20m3/t，含水3，合理生产压差6MPa，沉没度为60m，求下泵深度为多少？,答：下泵深度为1597m。,六、抽油井下泵深度计算,例题2：某
30、井静压17.89MPa，产液指数为10.6t/dMPa，油层中部深度2053m，套压为0，原油相对密度0.86，产液量75t/d，沉没度为320m，求下泵深度为多少？,答：下泵深度为1116m。,六、抽油井下泵深度计算,例题3：某井油层中部深度2000m，静压10MPa，控制套压为1MPa，原油相对密度0.86，合理生产压差为6MPa，沉没度确定为160m，求下泵深度为多少？,答：下泵深度为1811m。,六、抽油井下泵深度计算,例题4：某井油层中部深度1147.4m，预测结果：地层压力10.75MPa，流动压力为6.03MPa，生产压差为4.72MPa，套压为0.98MPa，原油相对密度0.8
31、6，产液量为126m3/d，含水36，流饱压差为0.98MPa，沉没度确定为200m，求下泵深度为多少？,答：下泵深度为792.7m。,三、示功图测试及分析,在理想的状况下，只考虑悬点所承受的静载荷及由于静载荷引起抽油机杆柱及油管柱弹性变形，而不考虑其它因素影响，所绘制的悬点负荷与位移之间的关系曲线，称为理论示功图。,（一）理论示功图的绘制,理想状态：1、深井泵质量合格、工作可靠2、抽油杆除静载荷外，不受其他各种载荷的影响，阀起落是瞬时的；3、抽油设备在生产过程中不受砂、蜡、气、水等影响；4、抽油井无连抽带喷现象5、油层供液能力充足，泵能够完全充满。,三、示功图测试及分析,补充概念： 减程比：
32、光杆冲程在图上的长度与实际冲程长度之比。力比：实际悬点载荷与其在图上的长度之比。单位,三、示功图测试及分析,1、理论示功图的解释,A点驴头下死点,C点驴头上死点,B点加载完毕，游动阀关闭，固定阀打开，活塞开始上行程。,D点卸载完毕，固定阀关闭，游动阀打开，活塞开始下行程。,三、示功图测试及分析,AB线增载线，表示悬点上行时，活塞与泵筒无相对运动；,1、理论示功图的解释,BC线活塞上行程线，也是最大载荷线；,CD线卸载线，表示悬点下行时，活塞与泵筒无相对运动；,DA线活塞下行程线，也是最小载荷线；,三、示功图测试及分析,1、理论示功图的解释,ABC线驴头上冲程线；,CDA线驴头下冲程线；,S光杆
33、冲程； Sp 活塞冲程； 冲程损失。,三、示功图测试及分析,（1）建立直角坐标系，横坐标表示冲程，纵坐标表示光杆负荷。,2、理论示功图的绘制,三、示功图测试及分析,（2）根据油井的抽汲参数，利用下式求出Wr 、 Wl 。Wr qrLWl ql LWr抽油杆柱在井内液体中的重量，牛顿；qr每米抽油杆在液体中的重量，牛顿/米；Wl活塞以上液柱重量，牛顿；ql 活塞以上每米液柱重量，牛顿/米；L抽油杆长度，米。根据实测时支点的力比， Wr 、 Wl分别除以力比计算出Wr杆和Wl在图上的位置。再以Wr 、 Wl为高，作横坐标的平行线。根据减程比计算出光杆冲程在横坐标上的长度S光，S光减程比光杆实际冲程
34、，使BC=AD=S光。,2、理论示功图的绘制,三、示功图测试及分析,C,D,2、理论示功图的绘制,三、示功图测试及分析,2、理论示功图的绘制,（3）根据下式求出。, 弹性变形引起的冲程损失，米； 1 抽油杆伸缩长度，米；2 油管柱伸缩长度，米；E 弹性系数，2.11011牛顿/米2； fr 抽油杆截面积，平方米；ft 油管环形截面积，平方米。,将乘以减程比计算出其在示功图上的长度。在图中截取BBDD,连结AB和CD，则平行四边形ABCD即为绘制的理论示功图。,三、示功图测试及分析,Wl,Wr,三、示功图测试及分析,例题：某井采用62mm的油管（f管为11.66cm2）,19mm的抽油杆(f杆为
35、2.85cm2），泵径为38mm，下泵深度为800m，冲程1.5m，原油密度为860kg/m3，力比为810N/mm，减程比为1:30，绘制出该井的理论示功图。,三、示功图测试及分析,第一步：建立直角坐标系，横坐标表示冲程，纵坐标表示光杆负荷。,三、示功图测试及分析,第二步：计算抽油杆柱在该井液体中的重量与活塞以上液柱重量。,查表知：qr=2.05kg/m=20.09（N/m）,则： Wr qrL20.0980016072（N)Wl ql L9.5068007604.8(N),ql =0.97kg/m=9.506（N/m）,解：,三、示功图测试及分析,下冲程：OA Wr /力比16072/81
36、0=19.8（mm）上冲程：OB= （ Wl + Wr )/力比（7604.8 16072 ）/810 9.419.829.2（mm）,光杆冲程在图上的长度为AD =1500/30=50（mm）,第三步：计算光杆负荷在纵坐标上的长度。,三、示功图测试及分析,三、示功图测试及分析,冲程损失在图上的长度BB=DD=126/30=4.2（mm）,第四步：求出冲程损失在图上的长度，并画出 理论示功图。,三、示功图测试及分析,在相对密 度0.9的 原油中,抽油杆在空气和不同相对密度原油中的重量,三、示功图测试及分析,各种泵径在不同原油相对密度的液柱重量,三、示功图测试及分析,抽油机井典型示功图是指在理论
37、示功图的基础上，只考虑某一因素影响下的载荷随位移的变化关系曲线。典型示功图可作为生产现场判断抽油机泵工况的参考依据，也是综合分析实测示功图的第一步。因此，采油工作者应掌握分析典型示功图的能力。,（二）典型实测示功图分析,三、示功图测试及分析,三、示功图测试及分析,1、泵工作正常的示功图,特点：近似平行四边形,P,S,A,B,D,C,o,有振动载荷影响时：近似平行四边形，上下载荷线为逐渐减弱的波浪线。,三、示功图测试及分析,P,S,A,B,D,C,o,考虑惯性载荷时，是把惯性载荷叠加在静载荷上。,示功图特点：平行四边形会顺时针旋转一个角度，惯性力越大，旋转角度越大。,形成原因：惯性载荷在上冲程前
38、半冲程增加悬点载荷，后半冲程减小悬点载荷。在下冲程前半冲程减小悬点载荷，后半冲程增加悬点载荷。,三、示功图测试及分析,2、气体影响示功图,P,S,A,B,D,由于在下冲程末余隙内还残存一定数量的溶解气和压缩气，上冲程开始后泵内压力因气体的膨胀而不能很快降低，加载变慢，使吸入阀打开滞后（B点）,C,残存的气量越多，泵口压力越低，则吸入阀打开滞后的越多，即B B线越长。,B C 线为上冲程柱塞有效冲程。,o,三、示功图测试及分析,2、气体影响示功图,P,S,A,B,D,下冲程时，气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，卸载变慢，使排出阀滞后打开（ 图中D 点）。,B,C,泵的余隙越大，进入泵内的气量越多
39、，则DD 线越长。,D A线为下冲程柱塞有效冲程。,o,特点：增载、卸载缓慢,三、示功图测试及分析,2、气体影响示功图,而当进泵气量很大而沉没压力很低时，泵内气体处于反复压缩和膨胀状态，吸入和排出阀处于关闭状态，出现“气锁”现象。如图中点画线所示：,P,S,A,B,D,B,C,o,采取措施：合理控制套管气；加深泵挂；加装防气装置；减小防冲距，缩小余隙容积。,三、示功图测试及分析,2、气体影响示功图,气体使泵效降低的数值可使用下式近似计算:,充满系数:,式中：S光杆冲程,P,S,A,B,D,B ,C,o,三、示功图测试及分析,3、充不满影响的示功图,P,S,A,B,D,当沉没度过小或供液不足使液
40、体不能充满工作筒时，均会影响示功图的形状。,C,特点：卸载线平行左移，液面越低，左移距离越大。,下冲程由于泵筒中液体充不满，悬点载荷不能立即减小，只有当柱塞遇到液面时，才迅速卸载，卸载线与增载线平行，卸载点较理论示功图卸载点左移（如图中D 点）,o,1,三、示功图测试及分析,3、充不满影响的示功图,充不满程度越严重，则卸载线越往左移。（如右图2、3所示）,有时，当柱塞碰到液面时，产生振动，最小载荷线会出现波浪线。,1,2,3,P,S,A,B,D,C,o,措施：加深泵挂；采取合理的抽汲措施；调整对应注水井注水量；采取压裂、酸化等增产措施；采取间歇抽油方式。,三、示功图测试及分析,4、漏失影响的示
41、功图,P,S,A,B,D,（1）排出部分漏失,C,上冲程时，泵内压力降低，柱塞两端产生压差，使柱塞上面的液体经过排出部分的不严密处（阀及柱塞与衬套的间隙）漏到柱塞下部的工作筒内，漏失速度随柱塞下面压力的减小而增大。由于漏失到柱塞下面的液体有向上的“顶托”作用，悬点载荷不能及时上升到最大值，使加载缓慢。,o,三、示功图测试及分析,4、漏失影响的示功图,P,S,A,B,D,（1）排出部分漏失,C,随着悬点运动的加快，“顶托”作用相对减小，直到柱塞上行速度大于漏失速度的瞬间，悬点载荷达到最大载荷（如图中B点）,o,三、示功图测试及分析,当柱塞继续上行到后半冲程时，因柱塞上行速度又逐渐减慢，在柱塞速度
42、小于漏失速度瞬间（如图中C点），又出现了液体的“顶托”作用，使悬点负荷提前卸载。,到上死点时悬点载荷已降至C点。,4、漏失影响的示功图,（1）排出部分漏失,P,A,B,D,C,S,下冲程，排出部分漏失不影响泵的工作。因此，示功图形状与理论示功图相似。,D,o,三、示功图测试及分析,由于排出部分漏失的影响，吸入阀在B点才打开，滞后了BB这样一段柱塞冲程；,漏失量越大， BC线越短。,P,A,B,D,C,S,4、漏失影响的示功图,（1）排出部分漏失,而在接近上死点时又在C点提前关闭。这样柱塞的有效吸入行程为BC。,在此情况下的泵效:,D,o,三、示功图测试及分析,当漏失量很大时，由于漏失液对柱塞的
43、“顶托”作用很大，上冲程载荷远低于最大载荷，如图中AC“所示，吸入阀始终是关闭的，泵的排量等于零。,4、漏失影响的示功图,（1）排出部分漏失,P,A,B,D,C,S,D,o,特点：卸载提前，增载缓慢。左下角变尖，右上角变圆，为一向上的拱形。,三、示功图测试及分析,4、漏失影响的示功图,（2）吸入部分漏失,P,S,A,B,D,C,下冲程开始后，由于吸入阀漏失，泵内压力不能及时提高而延缓了卸载过程，使排出阀不能及时打开。只有当柱塞速度大于漏失速度后，泵内压力提高到大于液柱压力，将排出阀打开而卸去液柱载荷（如图中D 点） 。,悬点以最小载荷继续下行，直到柱塞下行速度小于漏失速度的瞬间 （如图中A 点
44、） 。,o,三、示功图测试及分析,泵内压力降低使排出阀提前关闭，悬点提前加载,到达下死点时，悬点载荷已增加到 A。,4、漏失影响的示功图,（2）吸入部分漏失,P,S,A,B,D,C,上冲程，吸入部分漏失不影响泵的工作，示功图形状与理论示功图形状相近。,O,特点：增载提前，卸载缓慢。右上角变尖，左下角变圆，为一向下的拱形。,三、示功图测试及分析,4、漏失影响的示功图,（2）吸入部分漏失,P,S,A,B,D,C,由于吸入部分的漏失而造成排出阀打开滞后(DD )和提前关闭（AA）。,活塞的有效排出冲程为D A 。,o,S光,在此情况下的泵效计算公式为：,三、示功图测试及分析,4、漏失影响的示功图,（
45、2）吸入部分漏失,当吸入阀严重漏失时，排出阀一直不能打开，悬点不能卸载。示功图位于最大理论载荷线附近。由于摩擦力的存在，示功图成条带状（如右图所示）。,三、示功图测试及分析,4、漏失影响的示功图,（3）双凡尔漏失的示功图,双凡尔漏失即吸入部分与排出部分同时漏失，它的示功图是吸入部分与排出部分分别漏失时的示功图叠加，近似于椭圆形，位于最大理论载荷线和最小理论载荷线之间。,特点：四角圆滑，两头尖。,左下尖，右上圆 上下左右两相反 凡尔失效靠反线 双漏图形变椭圆 双球失效靠下线,三、示功图测试及分析,4、漏失影响的示功图,（4）油管漏失的示功图,油管漏失不是泵本身的问题，所以示功图形状与理论示功图形
46、状相近，只是由于进入油管的液体会从漏失处漏入油管、套管的环形空间，使作用于悬点上的液柱载荷减小，不能达到最大理论载荷值，(如右图所示）。,P,S,A,B,D,C,o,措施：热洗；碰泵；作业检管、检泵,三、示功图测试及分析,4、漏失影响的示功图,（4）油管漏失的示功图,h,P,S,A,B,D,C,o,三、示功图测试及分析,5、抽油杆断脱影响的示功图,抽油杆断脱后的悬点载荷实际上是断脱点以上的抽油杆柱在液体中的重量，悬点载荷不变，只是由于摩擦力的存在，使上下载荷线不重合，成条带状。,三、示功图测试及分析,示功图的位置取决于断脱点的位置：断脱点离井口越近，示功图越接近横坐标(基线)，如右图（1）所示
47、；断脱点离井口越远，示功图越接近最小理论载荷线，如图（2）所示。,（1）,（2）,5、抽油杆断脱影响的示功图,措施：对扣；作业检杆,三、示功图测试及分析,h,由此示功图可计算断脱点至井口的距离：,式中 L 断脱点距井口距离,m 每米抽油杆在液体中重量,KN/mh 示功图中线到横坐标的距离,mmC 力比,KN/mm,5、抽油杆断脱影响的示功图,三、示功图测试及分析,6、油层出砂影响的示功图,油层出砂主要是因为地层胶接疏松或生产压差过大，在生产过程中使砂粒移动而成的。细小砂粒随着油流进入泵内，使柱塞在整个行程中或在某个区域，增加一个附加阻力。上冲程附加阻力使悬点载荷增加，下冲程附加阻力使悬点载荷减
48、小。由于砂粒在各处分布的大小不同，影响的大小也不同，致使悬点载荷会在短时间内发生多次急剧变化。,特点：载荷线上出现不规则锯齿状尖峰，图形仍为一类似平行四边形,措施：作业冲砂；选择合理的工作制度；下防砂装置；人工井壁防砂。,三、示功图测试及分析,7、油井结蜡影响的示功图,由于油井结蜡，使活塞在整个行程中或某个区域增加一个附加阻力，上冲程，附加阻力使悬点载荷增加；下冲程，附加阻力使悬点载荷减小，并且会出现振动载荷,特点：示功图超出上下理论载荷线范围，且在上下载荷线上出现波状弯曲。,措施：定期加防蜡剂；定期热洗；下防蜡装置；装井口掺水流程；玻璃油管或涂料油管防蜡,三、示功图测试及分析,8、带喷井的示功图,对于具有一定自喷能力的抽油井，抽汲实际上只起诱喷和助喷的作用。在抽汲过程中，游动阀和固定阀处于同时打开的状态，液柱载荷基本加不到悬点。示功图的位置和载荷变化的大小取决于喷势的强弱及抽汲液体的粘度。,
