示功图(1)

液 液 液 1 2 杆 管 杆 管
7、计算抽油机悬点（驴头）最大、最小载荷
• 抽油机在抽汲中悬点除抽油杆和液柱重量，还有惯性载荷、振动载荷、摩檫载 荷等，同时井下沉没压力井口回压对悬点载荷也有影响，要准确计算悬点载荷 是比较困难的。一般按以下简便公式计算： • 最大载荷： PI最大＝P′液＋P杆（b＋Sn2/1440） PI最小＝P杆（b－Sn2/1440） (只考虑液柱和抽油杆重量及抽油杆惯性载荷) • 最小载荷： PII最大＝(P′液＋P杆)（1＋Sn2/1790） PII最小＝P杆（b－Sn2/1790） （考虑液柱的惯性载荷）具体选用应与实测结果对比后确定。 式中：P′液――作用在活塞整个截面积上的液柱重量（千克）； P杆――抽油杆在空气中的重量（千克）； b---------抽油杆柱在液体中减轻重量系数；b＝（1－r液/r钢）r钢为钢的相对密度；r液 为抽汲液体的相对密度；式中P′液＝Fr液L r液――抽汲液重度（N/m3） L―――下泵深度（m） F―――活塞截面积（m2） • 如果沉没压力与井口的回压的差别很大，需要考虑时则： P′液＝F（r液L折液＋P回） L折液――折算动液面深度（套压等于零时，为实测深度）； P回――井口回压（Pa）
实测示功图分析与典型示功图特征 （规律）
实测示功图的特征
• 示功图的特征： 任何事物都有其一定的规律和特殊性 可循，示功图也不列外，测试仪器在正常的情况下其测 出的同一类问题的不同油井的图形形状都是基本相似的。 不相似也只是载荷的大小与图形大小而已，是有它的规 律可循的，这就是所谓的典型示功图，因为深井泵出现 同一类问题的本身它都超越不出泵必然发生的工况范围， 这一共性是产生图形相似的必然结果。因此基于这一点 为了加深判断分析将其编成“口诀”的形式以便加深记 忆和理解。
S光――光杆冲程(m), P杆――抽油杆在井内液体中的重 量（KN）, S活――活塞行程(m), P液――活 塞以上的液柱重量（KN）, P静――光杆承受的最大静负荷 （KN）， λ1――抽油杆伸缩长度 (m)， λ2――油管伸缩长度（m）, λ―― 冲程损失（m）, AB――增载线， CD――卸载线， BC――活塞上行 程线， AD――活塞下行程线。
防冲踞：为防止深井泵工作过程中柱塞与固定阀发生碰撞，在下泵时将柱塞座于固定 阀上，再上提抽油杆柱的距离。其值必须大于杆柱自重伸长与冲程损失之和。 余隙空间：深井泵柱塞在下死点位置时，固定阀与游动阀之间的泵内容积。
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抽空：抽汲参数过大，油井供液不足使泵排不出液的现象。
柱塞配合间隙：柱塞外径与泵筒内径（或衬套）之间的配合间隙。 冲程损失：深井泵工作时，由于抽油杆柱和油管的弹性伸缩而引起的光杆冲程与柱 塞冲程之差。 泵漏失：进入泵内或排出泵外的液体重新漏入井筒或泵内的现象，主要发生在柱塞与 泵筒间隙处及固定阀、游动阀的阀球与阀座之间。 充满系数:实际进入泵筒的液体与柱塞自下死点运动到上死点泵筒所让出的容积之比。 动载荷：抽油杆柱随悬点做变速运动所引起的惯性载荷和抽油杆柱振动引起的振动载 荷的统称。 静载荷：抽油机在运动过程中，作用在抽油泵活塞上的液柱与抽油杆柱引起的载荷的 统称。
2、没有弹性变形的理论示功图
如果抽油杆假设是没有弹性伸长和缩短的物 体，那么动力从地面传递到柱塞上没有时间 滞后，既没有伸缩和振动，也没有摩檫阻力， 没有管杆柱的形变则AB增载线和CD卸载线 都是直上直下的，上冲程和下冲程的位移曲 线也是水平的，即为井下泵的柱塞行程， AC＝DA＝地面光杆冲程，图形的特征： AB∥CD,BC∥DA。这样的图在实测示功图 中很少见到，一般在浅井（井深200m左 右）,小泵径（32－28mm），粗抽油杆或一 级组合的抽油杆小冲次的情况下出现。它是 示功图的基础理论图，诊断仪测试时的理论 井下功图与其基本相似。因为诊断仪测试后 计算程序中消除了抽油杆柱和管柱弹性变形 影响，而产生出长方形的井下泵功图。其目 的是同时可与地面动载功图对比更易查出影 响泵况的原因。这样的图形泵冲满程度100 ％，冲满系数100%。实际排量与理论排量 相等。塔河油田没有此类图形。
6、为什么要绘制理论示功图？
• 理论示功图是在泵不受任何干扰理想条件下绘制出来的。目的 是用理论示功图与实测的功图进行对比，以便从中找出负载变化 的差异，来以此判断深井泵的工况是否正常。在实测示功图上绘 制理论示功图的方法如下： 以实测图的基线为横座标（S光），以实测图的最左端（下死点） 作纵座标，即P最大光杆负荷。 根据所测井的抽油参数(泵径、泵深、抽油杆直径、下深、液体 相对密度等)，计算求出P杆、P液在图上的高度，并以其高度做 横座标的水平线，使B1C＝AD1＝S光 求出λ在图上的长度后在图上就可画出AB线和CD线。则ABCD 平形四边形即为该井理论示功图。
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惯性载荷：由于抽油杆柱和油管中的液柱随悬点作变速运动所产生的惯性力在悬点上 引起的载荷。 抽油杆柱的振动：在抽油过程中，液柱载荷周期性作用在抽油杆柱上引起抽油杆柱的 纵向振动。 抽油杆柱的固有频率：抽油过程中抽油杆柱自身振动的频率。其值等于钢中声速除以4 倍的杆柱长度。NO=C/4L 振动载荷：它是由于液柱载荷周期性地作用在抽油杆柱上，使抽油杆柱发生弹性振动 而在悬点产生的附加载荷。 最大光杆载荷：光杆在上冲程时所承受的峰值载荷。 最小光杆载荷：光杆在下冲程时所承受的最小载荷。 静载荷扭矩：由光杆载荷减去游梁不平衡力所得到的纯光杆载荷在曲柄轴上所产生的 负载扭矩。 最大扭矩：作用在曲柄轴上静扭矩的最大值，等于纯光杆载荷扭矩与曲柄平衡扭矩之 差的最大值。 光杆功率：抽油机光杆提升井液和克服井下损耗所需的功率。 有效功率：用于有效举升井液体的功率，其值等于抽油井的产液量与有效举升高度的 乘积。 地面抽油装置效率：光杆功率与抽油装置电机输入功率比值的百分数。 抽油井系统效率：举升液体的有效功率与抽油机电机输入功率比值的百分数。 抽油参数优选：根据油井流入动态（IPR）和设备能力，确定合理的下泵深度、泵径、 冲程、冲次和抽油杆组合的技术。
P A′ B
柱塞有效冲程 C D A 充满部分 光杆冲程 S E 多气时
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有关名词解释
• • 游动阀：装在抽油泵柱塞上随柱塞作往复运动可将泵内液体排出的单向球阀。 固定阀：随泵筒固定在油管柱上，井内流体可通过它进入泵内的单向阀。
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阀罩：深井泵阀用于限制阀球运动范围的部件。
3、静载、弹性变形的理论示功图
在实际生产中抽油杆要承受动载荷、 静载荷和惯性载荷的影响。动载荷受 （惯性载荷、抽油杆运动时的振动和 柱塞与泵筒的摩檫、液体粘滞力、接 箍与油管的硬摩擦、冲数较高等）因 素影响，使原本正常的图形按顺时针 方向发生偏转，动载的大小与上下行 程线与水平线的夹角成正比。井深、 油稠、冲次快、回压高都可使动载增 大，但只要ab∥cd且bc∥ad说明泵工 作正常。这样的图形在塔河油田、特 别是西达里压地区比较多见。
1、弹性抽油杆理论示功图
图中：P静(最大)――光杆（驴头）承受 的最大负荷（KN）; P杆――抽油杆在液体中的重量（KN）; P液――抽油泵活塞以上液柱重量 （KN）; λ―――冲程损失（m）; λ1――抽油杆伸缩长度（m）; λ2――油管在井中伸缩长度（m） AB为抽油机上行加载线（增载线）， BC为活塞上行冲程线，CD为抽油机下 行卸载线(减载线)，ABCD所圈闭的面积 为深井泵做功的面积。S光光杆行程， 数值上代表地面实际冲程。
• 充满系数=AE/BC 排出系数=AE/A’C =充满部分/光杆冲程 排出系数是随着冲程损失的变大而减小，因 此只有排出系数高才代表机抽井泵效高。油 井气液比大的150m3/m3,如果沉没度低于 500m时，排出系数在0.3-0.4,气锁时小于0.2 或不出。如DK5、TK115等井就比较严重。 n充满=（1/1+V气）×100% V气——随1m3液体进入泵内的气体体积， m3; V气=（G0-ap沉）（1-W）/0.1（p沉+1) G0——通过油管到达井口的流体气油比， m3/m3; a——气体溶解系数，m3/(m3.MPa), P沉——柱塞上行时的泵内压力，即泵的沉没 压力，MPa;(不考虑泵阀阻力）； W——含水百分数。
8、泵的充满系数和排出系数概念
• 充满系数：当活塞上行时，进入抽油泵工作筒的液体 体积与活塞上行时所让出体积的比值，为抽油泵充满系 数。 计算充满系数有两种方法： 用直尺量出有效冲程和活塞冲程在图上的长度， 便可计算。 通过有效冲程长度和活塞冲程长度及减程比的关 系计算。
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计算充满、排出系数的地面功图
示功图的解释和绘制
• 什么叫示功图？理论示功图？ （1）、示功图：示功图是用动力仪测出能够反应出深井泵在上下一个冲程 中工作情况好坏的图形，其图上被封闭的面积表示深井泵在一次往复运动 中泵所作的功，所以叫示功图。 （2）、示功图：抽油机井示功图的纵坐标表示光杆载荷，横坐标为光杆位 移行程，柱塞在上下一个冲程中动力仪相应画出一个载荷与光杆位移的函 数关系曲线，即示功图。可概括的认为是单位时间内深井泵活塞所作的功， 即排液的多少。 理论示功图：所谓理论示功图是假设认为深井泵在理想情况下绘制的图形，即泵 满足以下条件绘制的： 1、 认为泵及油管没有漏失，泵工作正常。 2、油层供液能力充足，泵充满程度好。 3、不考虑动载荷（摩檫阻力、惯性载荷、震动载荷、冲击载荷等）影响。 4、抽油泵不受砂、蜡、气、稠油影响，认为进入泵的液体是不可压缩的。 5、假设泵阀是瞬时关闭打开的，不连抽带喷。 • 所以理论示功图是驴头只承受抽油杆柱和活塞截面以上的液柱静载荷时的 理论上得到的示功图。理论示功图具有平行四边形的特征，充满程度100％。
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6、绘制理论示功图
• 作图计算所用公式： P杆＝q′杆×L P液＝q液×（L－I） 力比换算：OB1＝P静/力比 OA＝P杆/力比 B1B＝λ×减程比＋ P L P L P L 1 1 ＝ ＋ ＝ ＋ ＝ ＋ Ef Ef E f f • 式中： P杆――抽油杆柱在井内液体中的重量（KN）; P液――活塞以上的液柱重量（KN）; q′――每米抽油杆在不同液体中的重量(KN/m),可查表； q液――活塞以上每米液柱重量（KN/m）; f杆――抽油杆截面积(cm2); f管――油管环状金属截面积（cm2） L ――抽油杆长度（m）,I――沉没度（m）,一般不考虑； λ1――抽油杆伸长缩短长度（m）; λ2――油管杆伸长缩短长度（m）; λ ――弹性变性，即冲程损失（m）; E―――弹性模量，钢的弹性模量E＝2100000Kg/cm2＝ 2100000×9.8N/cm2;