利用抽油机井示功图判断油管断脱方法研究
抽油机井示功图分析及应用
井的产液量为零。
实例：该井不出油，地面功图判断是抽油杆上部断。泵挂深度1489m， Ф 38mm,冲程2.4m,冲数6次/min,动液面716m.
第二部分 理论示功图的特征分析
2. 国内目前所用的理论示功图
（图2）
该理论经示功图是在理想条件 下绘制出来的：假定①油管无漏失、 泵工作正常。②油层供液能力充足， 泵能够完全充满。
图2 弹性抽油杆静载时的示功图
③光杆只承受抽油杆柱与活塞上液柱重量的静载荷，不考虑惯性力。 ④不考虑砂、蜡、稠油的影响。⑤不考虑油井连喷带抽。⑥认为进 入泵内的流体是不可压缩的，凡尔是瞬时开闭的。在这种条件下绘
部件的工作效率都是100%所测得的示功图。
第二部分 理论示功图的特征分析
分析：图中 a 点是上冲程的始点。 由于刚体没有弹性形变，则 ab 为即刻 增载，泵柱塞的游动凡尔关闭，全部 载荷由光杆承受。 bc 是上冲程过程，
泵的游动凡尔关闭，固定凡尔打开是
进油过程。 cd 即刻卸载，抽油杆下行时所画出da线是载荷不变的下冲程位移过 程。 该理论示功图的特征：ab平行于cd ，bc平行于da，一般抽油机井在 井深浅、小泵径、粗抽油杆及小冲数抽油条件下生产时，有可能出 现类似的水平、长方形实测示功图。
第一部分: 概 述 2、示功图概念：示功图是 由载荷随位移的变化关系曲线 所构成的封闭曲线图。表示悬
点载荷与位移关系的示功图称
为地面示功图或光杆示功图。 在实际工作中是以实测地面示
功图作为分析深井泵工作状况
的主要依据。
第二部分 理论示功图的特征分析 为了能正确分析和解释示功图，常要绘制出理论示 功图进行对比分析，而且实测示功图的解释都是以理论 示功图为基础，因此，对理论示功图特征分析就显得尤 为重要。 1.没有弹性变形的理论示功（图1） 假定：抽油杆是刚体，动力从地面传到柱塞上没有 时间滞后，既没有伸缩和振动，也无摩擦，假定每一个
抽油机示功图分析
喷势强、油稀带喷
喷势弱、油稠带喷
5.抽油杆断脱
抽油杆断脱
抽油杆柱的断脱位置可 根据下式来估算：
hC L
bqr g
抽油杆断脱后的悬点载荷实际上是断脱点以上的抽油杆 柱重量，只是由于摩擦力，才使上下载荷线不重合。图形的 位置取决于断脱点的位置。
6.其它情况
出砂井
结蜡井
管式泵活塞脱出工作筒
防冲距过小活塞碰 固定凡尔的示功图
由于泵筒内液柱
受压，压力增高，
活
而使固定阀关闭。
塞
活塞继续下行，
下
泵内压力继续升
行
高，当泵筒内压
力超过油管内液
柱压力时，游动
阀被顶开，液体
从泵筒内经空心
油层
活塞上行进入油
管。
二、地面示功图分析
地面示功图或光杆示功图：悬点载荷与位移关系的示功图。
(一)理论示功图及其分析
1.静载荷作用下的理论示功图
静载理论示功图
ABC为上冲程静载荷变化线。AB为 加载过程，加载过程中，游动凡 尔和固定凡尔处于关闭状态；在B 点加载完毕，变形结束，柱塞与 泵筒开始发生相对位移，固定凡 尔打开而吸入液体。BC为吸入过 程（BC=sP为泵的冲程），游动凡 尔处于关闭状态。
(一)理论示功图及其分析
静载理论示功图
CDA为下冲程静载荷变化线。CD 为卸载过程，游动凡尔和固定凡 尔处于关闭状态；在D点卸载完 毕，变形结束，柱塞与泵筒发生 向下相对位移，游动凡尔被顶开、 排出液体。DA为排出过程，固定 凡尔处于关闭状态。
抽 油 机 井 示 功 图 分 析
陈秀芳
一、常规管式泵工作原理
活 塞 上 行
油层
当活塞上行时， 游动阀受油管内 活塞以上液柱的 压力作用而关闭， 并排出活塞冲程 一段液体。固定 阀由于泵筒内压 力下降，被油套 环行空间液柱压 力顶开，井内液 体进入泵筒内， 充满活塞上行所 让出的空间。
抽油机井示功图诊断及分析
生气锁井应尽可能加深泵挂，增 大泵淹没度，大泵径长冲程机抽， 尤其是防冲距要调到最小，尽可 能减小余隙体积；下高效气锚和 防气泵，合理放套气，控制套压 生产，使之保持在较低值。
抽油机井示功图诊断及分析
第13页
功图与工况
气锁现象：属于气体影响特
殊现象，因为气体大量进入泵 筒，上冲程时气体膨胀，全部 占满柱塞让出容积，固定凡尔 打不开。下冲程时，气体压缩， 但压力仍低于游动凡尔上部压 力，游动凡尔也打不开，柱塞 运动只是对气体压缩和膨胀， 泵不排油，这种现象称为“气 锁”。处理？
上图能够看出13-283热洗前工图显著肥大第22页
功图与工况 10.抽油杆断脱
此图为抽油杆断或脱时示 功图．
若断脱发生在柱塞附近， 或是柱塞脱扣、阀球球 罩断落，图形位于杆重 载荷线位置（杆断位置 越高图形越靠下）
若断脱发生在光杆附近， 图形靠近于水平坐标线。
及时修井作业
抽油机井示功图诊断及分析
2月初我区13-375量油不出，经过工图判断杆上部断脱
第4页
功图与工况
2 弹性抽油杆静载时示功图
实际上金属是有弹性会‘形变”，因而增载过程 ab和卸载过程cd都不是直上直下，而是受力后伸长， 卸载后缩短。这一变形过程是因为抽油杆伸长和油 管缩短、抽油杆缩短和油管伸长所造成。下列图是 弹性抽油杆受静载时基本示功图。
抽油机井示功图诊断及分析
第5页
冲程损失
实际生产中抽油杆是要承受静载和
动载。因为抽油杆有惯性动载荷，柱塞 在泵筒内运动时有摩擦力，液体举升过 程中与管壁和杆柱有摩阻，抽油杆接箍 与油管内壁有摩擦，所以上冲程时a、b 点偏高，下冲程时c、d点偏低，P1和P2 是动载荷影响值。以下列图所表示。
抽油机井典型示功图分析201004
理论示功图 实测示功图
典型示功图分析
当抽油井“油管漏失”时，我们应采取 以下措施： 1、漏失不严重时可适当调快冲次（如果 因杆管偏磨造成的油管漏失则不可以调 快冲次）； 2、漏失严重的需要小修作业修复。
理论示功图 实测示功图
解决的方法:
当抽油井气体影响或已经气锁时，我们应采取 以下措施：
1、放掉套管气； 2、在套压闸门处安装“定压放气阀”。 “定压放气阀”可根据设定压力自动释放井底
气体，维持平稳的生产压差防止气体进入泵内 影响泵的正常生产。
典型示功图分析
3. 泵工作正常但供液不足 图型特征∶卸载线和加载线平行，越
生在粘性液体中，所以为阻 尼振动。叠加之后上下线出 A’
现逐渐减弱的波浪线。
A
B’
’
B
C
C’
D D’
S
考虑惯性和振动后的理论示功图
解决的方法:
在满足生产的条件下,尽量选 择低冲次.
总结
前面所讲的示功图分析，往往只能对系统的 工作状况做某些定性分析，而无法做出定量的判 断。在深井快速抽吸的条件下，由于泵的工作状 况（活塞负荷的变化）要通过上千米的抽油杆柱 传递到地面上，在传递过程中，因抽油杆柱的震 动等因素，使载荷的变化复杂化。
现在，通过数学方法将地面示功图转换成泵 示功图进行的分析诊断技术，可消除地面示功图 分析中许多不定因素，简化了解释工作，大大地 提高了抽油系统工况的分析水平。
思考题
1、理论示功图的概念. 2、掌握十三种典型示功图的特征、并能进 行成因分析并提出解决措施.
抽油机井抽油杆断脱判断及原因分析
ａ ｏ （ ２）
一
液体抽不下去 ，液面 自然上升。功图反映为一条与载荷线平行的
直线 ，位 置 在下 载荷 线 附近 。
２ ． ３ 经 验 法 判 断
杆 断 时 用 管 钳 转 动 封井 器 ，看钢 丝 绳 是 否 能 转 动 ，若 能 转
动 ，说明抽油机杆断 。根据杆的吃力情况可以判断杆断的大体位
置。
３ 实例 分 析
将公式 （ １） 代入公式 （ ２）中得 ：
７’
Ｐ ｏ ＝（
＋ ０ ． ５ ６ ２ ５ Ｐ ｍ 。 ） Ｓ Ｆ
（ ３）
３ １ 问题发 现
公式 （ ３） 即 为 计算 满 足 抽 油 杆 强度 所 允 许 的悬 点 最 大 载 荷
用下发生的疲劳破坏。统计现场抽油杆断脱井 情况，认为抽油杆 断脱不是在最大拉应 力下发生，而是在交变应力作用下发生的疲
劳 破 坏 。如 果在 最 大拉 应 力下 发 生破 坏 ，那 么 抽 油杆 的断 脱将 主
抽油杆 断脱后 ，驴头 的载 荷只有剩 余杆 的 自重 ，明显 减 小。当抽油杆上行程时由于井下一端负荷小 ，靠平衡块的重量即 可将驴头拉起 ，电机作功小电流下降 ；当抽油杆下行程时由于井
井 出现 的 杆 断 问题进 行 综合 判 断 ，分 析 问题 原 因 ，制 定有 效措 施 。 关键 词 抽 油机 井 抽 油杆
随着油田开采进入高含水后期 ，开采难度增加 ，机械强采
力度 进 一步 加 大 ，抽 油机 井 抽 油杆 断脱 事 故 的发 生频 率 也 随之 增 加 ，给 油 田 的正常 生 产管 理 带来 诸 多 困难 ，不 仅 维护 性 措施 工 作
示功图分析
4、油井没有连抽带喷现象 1、深井泵质量合格，工作正常 受到的摩擦力、惯性力、震动载荷与冲击载 水、气等因素的影响，认为进入泵内 5 、油井供液能力充足，泵能够完全充
荷等的影响，假设力在抽油杆柱中的传递是
满 的液体不可压缩
瞬间的，凡尔的起落也是瞬间的
理论示功图
A—驴头下死点位置 B—固定阀打开，游动阀关闭，活塞开始上行程 C—驴头上死点，活塞运行到最高点 D—固定阀关闭，游动阀打开，活塞开始下行程 S—光杆冲程 ， m S活—活塞冲程， m P—光杆负荷， KN P’杆—抽油杆在液体中质量， KN P’液—柱塞以上液柱质量， KN P静—光杆承受最大静负荷， KN λ—冲程损失，m λ= λ1+ λ2 λ1—抽油杆伸缩长度，m λ2—油管伸缩长度，m AB—增载线（游动凡尔关闭，仅光杆上行，抽油杆伸长，油管收缩）） BC—活塞上行程线，也是最大载荷线（吸入线，固定凡尔打开） CD—卸载线（固定凡尔关闭，仅光杆下行，抽油杆收缩，油管伸长） DA—活塞下行程线，也是最小载荷线（排出线，游动凡尔打开） ABC —驴头上行程线 CDA —驴头下行程线 0A—下冲程时光杆承受的最小静载荷 0B1—上冲程时光杆承受的最大静载荷
P B C
充不满程度越严重， 则卸载线越往左移。 （如图中2、3线所示）
3 2 1
A
D´
D
S
供液不足
典型示功图 采油工艺技术 采油工 采油地质工
特征描述 ：
上行程：示功图正常，只是泵筒未充满。
下行程：由于泵筒未充满且液面低,开始悬点载荷不降低，只有当活塞碰到液面时 才开始卸载，右下角缺失一部分，随抽油时间增长缺口增大。卸载线有一明显拐 点，卸载线基本上与理论示功图的卸载线平行。下行程线与上行程线平行。示功 图出现刀把现象,充满程度越差,刀把越长。这种井产量不高，泵效低于40%。 措施制定： 油井：制定合理的工作制度，调小参数，加深泵挂，换小泵径、压裂酸化 连通水井：加强注水
抽油机井实测功图分析
20
40
30
10
20
０
10
0
0.5 1 1.5 2 2.5 3 m
0.5
1
1.5
2
2.5 m3
双凡尔漏失不出实测功图
kN
80
70 60 50
40
30
20
10
0 0.5
1
1.5
22.5 3 mkN60504030
20
10
０
0.5
1
1.5
2
2.5 3
m
特点：没有增载线和卸载线，功图面积小，功图载荷照比原 载荷下降；产量下降或不出，液面上升。
1
1.5
2
2.5 3 m 0
0.5
1
1.5
2
2.5 3 m
气体影响实测示功图
典型案例（一）
抽油杆断脱示功图
kN 40
30
抽油杆底部断脱示功图
20
kN 40
30
抽油杆上部断脱示功图
20
10
10
0
0.5
1
1.5
2
2.5 3
m0
40 kN
0.5
1
1.5
2
2.5 m
30
20
抽油杆中部断脱示功图
10 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
是供液不足或气体影响。
左下角：分析光杆在下死点时出现的问题， 如固定阀的漏失情况等。
抽油机井实测功图分析
kN
kN
80
70 60 50
40 30 20 10 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 m
（完整word版）抽油机井常见故障的判断方法与分析步骤
（完整word版）抽油机井常见故障的判断方法与分析步骤二、抽油机井常见故障的判断方法与分析步骤抽油井在生产过程中经常发生一些故障，采油工人在巡回检查中必须及时发现，分析判断原因，及时采取相应的措施解除故障并及时观察效果，总结经验，以保证油井的正常生产。
(一)抽油井故障的判断1.利用示功图示功图是目前检查深井泵工作状态的有效方法。
根据对示功图的分析可判断砂、蜡、气等对深井泵的影响，能判断泵漏失、油管漏失、抽油杆的断脱、活塞与工作筒的配合状况，以及活塞被卡等故障。
应用示功图时还必须结合平时油井管理中积累的资料(如油井产量、动液面、砂面、含砂情况，抽油机运转中电流的变化及井下设备的工作期限等资料)进行综合分析。
2.试泵法这种方法是往油管中打入液体，根据泵压变化来判断抽油泵故障。
试泵方法有两种:一种方法是把活塞放在工作筒内试泵，若泵压下降或没有压力，则说明泵的吸入部分和排出部分均漏失。
另一种方法是把活塞拔出工作筒，打液试泵，如果没有压力或压力升不起来，则说明泵的吸入部分漏失严重。
3.井口呼吸观察法这种方法是把井口回压闸门、连通闸门都关上，打开放空闸门，用手堵住放空闸门出口，也可以在放空处蒙张薄纸片，这样凭手的感觉或纸片的活动情况，也就是观察抽油泵上、下"呼吸"情况来判断泵的故障。
一般可分为以下几种情况:(1)油井不出油且上行时出气，下行时吸气，说明固定阀严重漏失或进油部分堵塞。
(2)油井不出油，且上行时稍出气，随后又出现吸气现象，说明主要是游动阀漏失。
(3)上行程时出气大，下行程时出气小，这种现象说明抽油泵工作正常，只是油管内液面低，油液还未抽到井口。
4.井口憋压法憋压法是通过抽憋和停憋两种情况来分析和判断抽油泵的工作状况、油管漏失等。
该方法是目前油田现场普遍采用的一种方法。
具体操作方法是:抽油机运行中关闭回压闸门和连通闸门，然后在井口观察油管压力变化情况(最高憋到2.5MPa) ，从压力上升情况可以分析判断井下故障，称为抽憋(应注意压力超过2.5MPa时必须立即打开回压闸门)；当抽憋压力达到2.5MPa时停抽，再憋10～15min，观察压力的下降情况称为停憋，若压力不变或略有下降，说明没有漏失；若压力下降明显，说明有漏失，压力下降越快，说明漏失越严重。
抽油机井实测示功图分析及井下故障判断
图中的上冲程曲线呈阻尼曲线特征，左边波的幅度大，向右波幅减小； 图中的上冲程曲线呈阻尼曲线特征，左边波的幅度大，向右波幅减小；下 冲程振动曲线也是阻尼曲线，从右向左波幅变小， 下冲程阻尼曲线相平行， 冲程振动曲线也是阻尼曲线，从右向左波幅变小，上、下冲程阻尼曲线相平行， 波幅呈相反方向。 波幅呈相反方向。
这类的图形，是地面示功图，是一般浅井（油层供油充分，无气体影响， 这类的图形，是地面示功图，是一般浅井（油层供油充分，无气体影响，沉 没压力较高时） 常见的理想示功图。 没压力较高时）中，常见的理想示功图。
动、静载＋弹性形变的示功图 静载＋
下图是一般常见的地面示功图。实际生产中抽油杆是要承受静载和动载的。 下图是一般常见的地面示功图。实际生产中抽油杆是要承受静载和动载的。 由于抽油杆有惯性动载荷，柱塞在泵筒内运动时有摩擦力，液体举升过程中与管 由于抽油杆有惯性动载荷，柱塞在泵筒内运动时有摩擦力， 壁和杆柱有摩阻，抽油杆结箍与油管内壁有摩擦，所以上冲程时 、 点偏高 点偏高， 壁和杆柱有摩阻，抽油杆结箍与油管内壁有摩擦，所以上冲程时a、b点偏高， 下冲程时c、 点偏低 点偏低， 是动载荷影响的值。 下冲程时 、d点偏低，P1 和P2是动载荷影响的值。 是动载荷影响的值
二、典型示功图分析
1、正常的地面示功图 、
上图为正常的地面示功图，不受气体、油稠、结蜡、 上图为正常的地面示功图，不受气体、油稠、结蜡、供液差等因素影 充满系数100 ％，实际泵效能达到70%，特征为近似平行四边形，受振 ％，实际泵效能达到70%，特征为近似平行四边形， 实际泵效能达到70% 响，充满系数 动载荷影响上下冲程行程线有波动。 动载荷影响上下冲程行程线有波动。
1、
作图时所用公式： 作图时所用公式：
抽油机井常见故障的判断方法与分析步骤
二、抽油机井常见故障的判断方法与分析步骤抽油井在生产过程中经常发生一些故障，采油工人在巡回检查中必须及时发现，分析判断原因，及时采取相应的措施解除故障并及时观察效果，总结经验，以保证油井的正常生产。
(一)抽油井故障的判断1.利用示功图示功图是目前检查深井泵工作状态的有效方法。
根据对示功图的分析可判断砂、蜡、气等对深井泵的影响，能判断泵漏失、油管漏失、抽油杆的断脱、活塞与工作筒的配合状况，以及活塞被卡等故障。
应用示功图时还必须结合平时油井管理中积累的资料(如油井产量、动液面、砂面、含砂情况，抽油机运转中电流的变化及井下设备的工作期限等资料)进行综合分析。
2.试泵法这种方法是往油管中打入液体，根据泵压变化来判断抽油泵故障。
试泵方法有两种:一种方法是把活塞放在工作筒内试泵，若泵压下降或没有压力，则说明泵的吸入部分和排出部分均漏失。
另一种方法是把活塞拔出工作筒，打液试泵，如果没有压力或压力升不起来，则说明泵的吸入部分漏失严重。
3.井口呼吸观察法这种方法是把井口回压闸门、连通闸门都关上，打开放空闸门，用手堵住放空闸门出口，也可以在放空处蒙张薄纸片，这样凭手的感觉或纸片的活动情况，也就是观察抽油泵上、下"呼吸"情况来判断泵的故障。
一般可分为以下几种情况:(1)油井不出油且上行时出气，下行时吸气，说明固定阀严重漏失或进油部分堵塞。
(2)油井不出油，且上行时稍出气，随后又出现吸气现象，说明主要是游动阀漏失。
(3)上行程时出气大，下行程时出气小，这种现象说明抽油泵工作正常，只是油管内液面低，油液还未抽到井口。
4.井口憋压法憋压法是通过抽憋和停憋两种情况来分析和判断抽油泵的工作状况、油管漏失等。
该方法是目前油田现场普遍采用的一种方法。
具体操作方法是:抽油机运行中关闭回压闸门和连通闸门，然后在井口观察油管压力变化情况(最高憋到2.5MPa) ，从压力上升情况可以分析判断井下故障，称为抽憋(应注意压力超过2.5MPa时必须立即打开回压闸门)；当抽憋压力达到2.5MPa时停抽，再憋10～15min，观察压力的下降情况称为停憋，若压力不变或略有下降，说明没有漏失；若压力下降明显，说明有漏失，压力下降越快，说明漏失越严重。
抽油机井示功图诊断及分析
突然 卸载
功图与工况
8、刮碰现象
8.1下碰泵 此图为防冲距太小， 柱塞在下冲程近下死点处 发生硬性碰泵的示功图。 对于这类井应该及时 停抽，重对防冲距，避免 长时间碰泵而撞掉泵筒发 生落井事故。 上 下碰泵的油井计量结果 也会存在误差。因为碰泵 过程中会有漏失产生。
功图与工况
8.2 光杆打驴头
图形特征：功图在上死点位置处 有一个向下耷拉的“小尾巴”。 成因：在上冲程中，由于井口装 置、井口、光杆不对中，或者光 杆过长（碰到驴头），就容易在 靠近上死点的位置处，光杆受到 一个额外的侧向力，在功图上得 到明显的反应，在上死点位置出 现一个向下耷拉的“小尾巴”。 管理：做到管、杆、井口对中、 同心，选用合适长度的光杆，避 免光杆打驴头。
功图与工况
由于动载荷的影响，示功图的上、下行程不是水平 的，但只要bc//da,而且ab//cd，就是泵工作正常。否则就 是泵出现了问题。 上图中所示的行程线与水平线之间的夹角α越大，说 明动载越大，另外冲数越快，动载也越大。
功图与工况
二、标准地面示功图及生产实例
1. 泵工作正常
此图为最理想的地 面示功图(无气，多水， 供液充足的正常示功图)， 充满系数100％，特征为 平行。 对这类油井需加强开 采，以求最大产量，发挥 出井筒的应有产能水平。
该井需要作业换泵。
功图与工况
15.游动阀尔卡住常 开、柱塞未进工 作筒
此图为游动阀球卡死，张 开着，或是修井作业时 柱塞没有下入泵筒，相 当于抽油杆上下往复运 动，均为不出油。 对于该类示功图的井，必 须及时作业换泵。
游动凡尔卡住常开 抽油杆下部断脱 油管严重漏失
功图与工况
13. 柱塞遇卡（卡在工作筒） 此图为斜形向上的“黄瓜状’ 示功图，属于柱塞卡死在 泵筒内不动，上、下冲程 只是拉伸杆柱。
浅析抽油机示功图的原理分析及应用
浅析抽油机示功图的原理分析及应用摘要：抽油机的示功图能够有效的反应抽油机深井泵、抽油杆、抽油管的工作状况，及杆、管、泵之间的相互配合是否合理。
抽油机井示功图是用来对抽油机井井下深井泵故障诊断的重要方法之一。
抽油机井示功图时检验抽油机井的工作状态，对抽油机井的生产动态进行分析的一种行之有效的手段。
学习掌握抽油机井示功图的原理、分析能够准确的判断出抽油机井深井泵的工况，及时处理抽油机井出现的问题，达到降本增耗的效果。
关键词：抽油机井；示功图；分析；原理1、抽油机示功图的作用1.1检验杆、管、泵的工作状况。
1.2检验机采井的工作参数是否合理。
1.3间接计算出机采井的产液量。
2、抽油机井理论示功图测绘制原理2.1理论示功图绘制的条件2.1.1油井供液能力充足，泵能够完全充满。
2.1.2油井没有连抽带喷现象2.1.3深井泵质量合格，工作正常。
2.1.4不考虑活塞在上、下冲程中，抽油杆柱所受到的摩擦力、惯性力、震动载荷与冲击载荷等的影响，假设力在抽油杆柱中的传递是瞬间的，凡尔的起落也是瞬间的。
2.1.5抽油设备在工作中，不受砂、蜡、水、气等因素的影响，认为进入泵内的液体不可压缩2.2理论示功图的绘制：机采井深井泵由泵桶、活塞、游动阀尔、固定阀尔等组成。
当抽油机上行运动时：抽油机的驴头带动光杆、抽油杆、向上运动，此时由于游动阀尔闭合。
驴头悬点要承受活塞截面以上液体及抽油杆柱的的重量抽油杆发生弹性伸长（图1中的A-B段的形成）；当驴头悬点的力量克服油管内液体重力、光杆、抽油杆柱的重力时，活塞开始向上移动泵桶内形成负压，固定阀尔在泵桶内外压差的作用下打开。
井筒中的液体随活塞上行排出井筒。
地层的油流进入泵桶。
（图1中B-C段的形成）抽油机下行运动时：抽油机的驴头到达上死点后，抽油机驴头开始向下运动，同时带动光杆、抽油杆、向下运动，此时由于游动阀尔、固定阀尔闭合。
驴头悬点只承受抽油杆柱在活塞截面以上液体中的重量抽油杆发生弹性伸缩短（图1中的C-D段的形成）；当驴头悬点的力量被油管内液体托举达到极限时，活塞开始向下移动泵桶内混合液开始压缩，固定阀尔在泵桶内压缩力的作用下关闭，游动阀尔打开。
浅析抽油机电流、示功图变化诊断油井故障
２ １ ０ ２年第 ３期 ・ 石油科 技论坛 ２ ３
反之 就小一 些 。当抽油杆 上行 程时 ，由于井 下一端 负
原 因分析 ：井 卡后柱 塞在泵 简无法 移动 只有抽油 杆 的伸 缩变形 ，上 冲程 中悬 点载荷 先是缓 慢增 加 ，将 被压 缩 而弯 曲 的抽油 杆柱 拉 直 ，到达 卡死 点 位 置后 ， 抽油杆 柱 因受 拉而伸 长 ，悬 点载 荷大 幅度增加 ，下 冲 程 中先是恢 复弹性变形 ，到卡死 点 （ ６ 图 Ａ点 ） 后抽 油 杆 柱被 压缩而 发生弯 曲 ，所 以在卡 死点 的前后 段示功
点 以上 剩余 杆 的 自重 ，当然要 比原 来小 ，只是 由于抽 油杆 与井筒 中液 体摩擦 力 的作 用 ，才使 上下 载荷线 不
重 合 ，摩 擦 力大 上 下载 荷 线之 间 的差 就 相对 大 一些 ，
２２ 抽 油 杆 断 脱 －
２１年７ １ ０１ 月 ９日０ ： 发现某井上 、下行 电流 、示 ０５ ０ 功 图有 明显 改变 ，从 曲线 看 出上行 电流突然 下 降 ，下
，
赠
口
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图 ２ 井 口 温 度 变 化 图
２ －０ －１ ７ ５ ０１ １ ５ ９０ ：８
图 １ 某 井 皮带 断故 障上 、下 行 电流变 化 图
一
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至 ４ ０
ｒ ，， —— — —— —一
／＿ 、
妪
抽油井功图诊断与分析
W72-191井2008年10月6日诊断诊 断正常，最大载荷86.8KN,日产液30吨, 液面井口。
W72-191井2008年11月11日诊断 断脱，最大载荷25.3KN,日产液0吨,套 压1MPa,液面288米。2008年11月13 日上作业发现第63根抽油杆本体断。
抽油杆断脱后的悬载荷 实际上是断脱点以上抽油杆柱重量，只是 由于磨擦力的存在，才使上下载荷不重合，图形的位置取决于断脱的 位置。功图特征为黄瓜条形状。
W179-5打水前后功图变化
W179-5打水前测试的功图
W179-5打水2方后20分钟测试的功图
活塞部分脱出工作筒的典型特征为提前卸在载，主要原因是活 塞在上现成最后的过程中活塞脱出工作筒，提前卸载。W138-22 井2007年10月5日诊断为活塞部分脱出工作筒，最大载荷78.9KN， 套压2MPa，液面1922m，日产液2.2吨为增载线右上有一凸出尾巴，这是因为光杆上余多 时，在上行程最大时挂驴头振动所致。NW33-66井2008年8月12 日诊断为上挂，最大载荷90KN。
并通过连续跟踪打水前后的功图变化来确定有效沉没度的实际范围。
W269-7打水前后功图变化
W269-7打水前测试的功图 W269-7打水1方后15分钟后测试的功图
W269-7再打水2方后10分钟后测试的功图 W269-7再打水2方后15分钟后测试的功图
W269-7打水1方后28分钟后测试的功图
W269-7再打水2方后20分钟后测试的功图
11、下碰
下碰功图特征为卸载线左下角有凸出尾巴，同时在增载线上有凹 性上，这是抽油杆受压缩短的现象。W79-19井2008年2月3日诊 断为碰泵，最大载荷87.1KN，上提防冲距后正常。
12、上部油管漏
油井故障分析之：油杆断脱分析
三原因分析
3.2、井下座封器的影响
当生产管柱有封隔器时,靠生产管柱的自重进行座 封,使管柱产生弯曲,在生产过程中弯曲段油管与 抽油杆产生磨损,从而降低了抽油杆的寿命。
01
3.3 高含水率的影响 产出液含水越高,偏磨越严重。原因是产出液含水率低时,管杆摩擦面 处于良好的油润滑状态,动摩擦因数较小,磨损较轻;当产出液含水高 时,管杆摩擦处于水润滑状态,动摩擦因数大大增加,加快了管杆磨损。
油井故障分析之抽油杆断 脱
二零零七年五月
葡北采油工区
一．实例分析
二．诊断方法
1
三．断脱原因
四．预防措施
2
提
纲
一 、实例分析
1、一般井：神242井油 杆断脱
2007年4月18日发现该 井不出液，停机时配重 箱在下死点，并撞击枕 木，功图显示泵不工作。
实例分析
一般在断脱后液 面随时间的推移 略有增加，但该 井由于处于刚刚 调参后不久，故 在液面上不能体 现。
(2)热影响区
在锻造过程中，由于沿纵向的非均匀加热使抽油杆产生 热塑性变形，从而在热影响区段产生纵向的高残余拉应力 和金相组织粗大 。
三、原因分析
2、机械损伤的影响
在运输、储存过程中可能受到人为的机械损伤 ： 杆体表面被擦伤或碰伤而出现凹坑、刻痕 这些表面缺陷就会因局部应力集中而形成疲劳源，导致
疲劳断裂 当处于腐蚀环境中，这些凹坑和刻痕还会加快腐蚀的速
02 原因分析
原因分析
四．液击现象： 供液能力差的油井产生的液击，大大加快了抽油杆 的疲劳损坏。
三、原因分析
五．预紧力不足的影响
当预紧力不足时，抽油杆外螺纹接头不仅 受到较高的应力幅度的作用，而且由于外 螺纹接头在接箍中摇动还要受到弯曲应力， 就可能发生早期断脱。
分析抽油机井实测示功图
管式泵的结构特点
只有一个工作筒 泵筒连接在油管的下端 固定凡尔安装在泵筒的下端 柱塞连接在抽油杆的下端 在相同油管直径下允许的下泵 直径较杆式泵大 起下泵麻烦
柱塞 游动凡尔 工作筒
固定凡尔
抽 油 泵 的 工 作 原 理
游
梁
P
式
抽
油
O
S
机
抽
油
泵
采
油
过
程
P
O
S
P
O
S
P
O
S
P
O
S
P
O
S
P
30
20
kN
整改措施:
(1)如果抽油杆断脱位置在距井口 600m以内，可以进行对扣操作， 若失败，再进行作业检泵。
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 m
（2）如果判断为脱节器脱落, 可以直 接下放抽油杆, 与脱节器对接（此时, 不允许旋转光杆对扣）, 若失败, 再进 行作业检泵。可以定量计算断脱部的深 度。L/L断=h/h断
抽油井 在生产过 程中，油 套管环形 空间中的 动面深度
沉没度:
深井泵 固定凡尔 与动液面
动
液
泵
面
深
沉 没 度
实例一、
泵径56mm, 泵深1500m, 正常生产 时日产液量44m3, 产油7吨, 在1月中
L
旬开始液量缓慢下降, 到7月8日液量 24m3, 产油3吨, 液面由正常时的 答12: 2该0井m产到液目缓前慢4下26降m，。液面上升，功图
的比凡 特
左卸尔 点
下 角 变 圆 。
载 线 陡 ； 示 功 图
） 漏 失 ， 增 载 线
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利用抽油机井示功图判断油管断脱方法研究
X
李守庆
(大庆油田第一采油厂第一油矿,黑龙江大庆 163111)
摘 要:利用示功图并结合现场憋泵及产量核实数据,可以用来判断油管断脱,当抽油机井现场憋泵表现为油压不起压力,核实产量无液(抽喷井除外)等异常现象,且验证的示功图有较大的上下载荷差,即交变载荷较大,示功图显示近似泵凡尔正常,则可以判断油管发生断脱,断脱部位与上载荷或交变载荷大小有关,上载荷或交变载荷越大,油管断的部位越靠近上部,反之相反。
通过现场应用表明该方法具有较高的准确性。
关键词:示功图;抽油机井;管断脱;憋泵
中图分类号:T E358+.4 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)14—0110—04 在抽油机井泵况诊断方面,利用示功图判断杆断脱,泵漏失等问题从理论分析到现场应用已非常成熟。
但示功图所包含的信息远不止这些,应用潜力有待于进一步挖掘。
例如有一些很特殊的示功图按教科书上的理论无法解释,但能在现场测出这样的示功图必有其内在原因。
对于无法正常解释的特殊示功图,可通过现场憋泵及量油情况结合作业监督结果反向推演找出原因。
本文就是通过这种方法提出了利用示功图判断油管断脱的方法,现场应用表明该方法具有较高的准确性。
1 问题提出的背景及原因分析1.1 问题提出的背景
B1-25-E19井2010年4月28日发生异常,核实产量无液,现场憋泵不起压,2010年4月29日验-09、G 104、G 106井区等3个油藏。
4 认识与结论
通过综合分析得出以下几点认识:安塞油田长10油层组地层水矿化度较低,砂层电阻率较高。
油层判别过程中,要注意目的层砂顶海拔的对比,物性相对较差,受海拔影响仍可定为油层或油水层。
安塞长1012-2层出油下限:油水区R T ≥378m 、△t ≥210Ls /m 、5≥7.7%、S ≥42%;油区R T ≥2158m 、△t ≥90Ls /m 、5≥8.4%、S ≥50%。
通过电阻率—声波时差交汇法在一定程度上可以预测油井的单井产能,但受技术手段制约,误差比较大。
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..2011291:11211.
:2012-04-21
证示功图(如图1),验证功图显示和正常时的示功图对比无论是载荷还是图形变化不是很大,只是气体影响消失了,因此根据验证的示功图可以判断该井不是杆断脱,示功图显示井下抽油泵的固定和游动凡尔没有漏的迹象。
但是从现场憋泵情况看,憋泵时油压不起压力和量油无液的情况又象是杆断,现场憋泵及核实产量情况与验证示功图显示的泵情况相
互矛盾,所以,对于这口井的异常现象一时难已做出准确铁结论,最后决定对该井进行检泵作业来寻找异常原因。
2010年5月9日该井检泵作业,起抽油杆时连同活塞一起提出,杆没有断,活塞变形。
起油管时发现油管挂断,下打捞锚起出油管,
全井油管变形。
图3 异常后管杆图
图是北5井异常前后的示功图,从
图中可以看到该井正常示功图的最大载荷是66.91KN,最小载荷8.09KN,交变载荷58.82KN 。
异常后最大载荷60.58KN ,最小载荷6.77KN ,交变载荷53.81KN 。
异常前后最大最小载荷和交变载荷变化不大,只是图形有些变化,异常后气体影响消失。
异常后的示功图形状与油管挂断说明了什么呢?分析认为主要是油管内的抽油杆与油管壁产生的摩擦力造成了示功图形状。
该井的人工井底深度是1229.1m,油管长度是1027.34m ,抽油杆长度是1031.33m ,泵径是U 5。
检泵作业杆时抽油杆没有断脱,所以当油管掉入井底时还有一部分抽油杆在油管内。
经计算可得有3长度的抽油管在油管内,由于整个油管掉入人工井底时油管受墩弯曲产生了变形(作
21-2-E 197mm 829.2m
业监督已证实),抽油杆上下运动时在油管内壁多处摩擦而产生了较大的摩擦力,反映到是示功图上就产生了上下载荷,如图(3)所示油管内的杆管摩擦情况。
以上分析可以可知,当油管发生断脱而抽油杆没有断脱时,会有一部分油油杆留在油管内,因油管掉入人工井底后受墩弯曲产生了变形,所以抽油杆上下运动时在油管内壁多处摩擦而产生了较大的摩擦力,所以测试的示功图会有较大的上载荷和较小的下载荷。
上下载荷大小受油管断脱的位置影响,油管断点越靠近上部处,抽油杆留在油管的长度越长,摩擦点越多,则摩擦力越大,表现在示功图上则上载荷越大,下载荷越小,交变载荷越大,示功图显示近似泵况正常;反之油管断脱点越往下,由于抽油管留在油管的长度短,摩擦点少,则摩擦力越小,上下载荷差越小,功图显示近似泵漏或杆断。
通过以上分析可以确定利用抽油机井示功图判断油管断的方法:如果抽油机井表现为现场憋泵不起压力,核实产量无液(抽喷井除外)等异常现象,且验证的示功图有较大的上下载荷差,即交变载荷较大,示功图显示近似泵况正常,则可以判断油管断脱,上载荷和交变载荷越大,油管断的部位越靠近上部,反之相反。
2 现场应用情况
根据抽油机井示功图判断油管断脱的方法,我们通过后来的现场应用取得了较好的效果,管断判断准确率达到了100%。
例1:G101-29井,2010年5月30日发现异常,核实产量无液,现场憋泵不起压,5月31日验证功图(如图4)显示,与正常示功图对比,显示泵凡尔工作正常,气体影响消失,其中上载荷77.92KN,下载荷11.3KN,交变载荷达到了66.62KN,所有迹象与油管断相吻合,可判断油管断脱,且断脱部分在上部。
2010年6月4日该井进行检泵作业,作业时抽油杆连同活塞全部起出,起油管时发现第1#油管公扣断,下打捞锚起出油管,经检查全井油管弯曲,现场
监督结合符合作业前的判断结合。
例2:B 1-D 26-SE 32井2010年5月26日发现异常,核实产量无液,现场憋泵不起压,5月27日验证功图(如图7)显示,与正常示功图对比,图形变窄,气体影响消失,其中上载荷55.2KN,下载荷8.8KN,交变载荷较大,达到了43.4KN,所以可以肯定不是杆断的图,有一定的液柱负荷,所有迹象与油管断脱
相吻合,可判断油管断脱,且断脱部分在上部。
2010年7月25日该井进行检泵作业,作业时抽油杆连同活塞全部起出,起油管时发现油管挂短接公扣断,下打捞锚起出油管,经检查全井油管弯曲,现场监督结
合符合作业前的判断结论。
3 结论
利用示功图并结合现场憋泵及产量核实数
据,可以用来判断油管断脱。
如果抽油机井现场憋泵表现为油压不起压力,核实产量无液(抽喷井除外)等异常现象,且验证的示功图有较大上载荷和交变载荷,示功图显示近似泵凡尔正常,则可以判断油管断脱。
油管断脱部位与上载荷和交变载荷大小有
关,上载荷和交变载荷越大,油管断脱的部位越靠近
上部,反之相反。
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