典型示功图应用与分析讲解

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① 抽油机故障 ② 泵的制造质量、泵的安装质量 ③ 示功仪故障
(四Байду номын сангаас示功图影响因素分析:
实测示功图的分析: 根据影响示功图的诸多因素,全面掌握
油井生产动态、静态资料、设备、仪器的状 况,依据实测示功图的形状,与典型示功图 对比,综合分析,解释出影响示功图的主要 因素,判断抽油泵的工作状况。(十五种)
理论示功图
S光----光杆冲程,米; S活----活塞行程,米; P杆----抽油杆柱在井筒内液体中的重量,Kg; P液----活塞以上的液柱重量,Kg;
P静=P杆﹢P液-----光杆承受的最大静负荷,Kg; λ 1----抽油杆伸缩长度,米; λ 2----油管伸缩长度,米; λ =λ 1﹢λ 2----冲程损失,米。
下冲程的后半冲程,因活塞移动速度减少(慢),当小 于漏失速度时,泵筒内的压力降低,使游动凡尔提前关闭 (A′点),悬点载荷上升(提前加载),到达下死点时,悬点 载荷已增载加到A"。
固定凡尔漏失图形特点:
1、卸载线的倾角比泵正常工作 时小,即:∠ BCD′小于∠ BCD 2、左下角和右下角圆滑,漏失 量越大,其圆滑程度越厉害。 3、增载线比卸载线陡
(4)气体影响下的示功图:
气锁现象:属于气体影响的特殊现象,由于气体大
量进入泵筒,上冲程时气体膨胀,全部
占满柱塞让出的容积,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,
所以这种情况下双凡尔均打不开,柱塞
运动对气体压缩和膨胀,泵不排油,这
种现象称为“气锁”。
气体
典型示功图应用与分析
采油一厂地质研究所 二零一零年九月
典型示功图分析
(一)示功图概念 (二)测试仪器 (三)示功图的影响因素 (四)影响因素分析 (五)实测示功图案例
(一) 示功图概念:
1、示功图名词解释 2、理论示功图的五种假设 3、理论示功图
1、示功图概念
示功图的定义:
示功图:是光杆载荷随位移的变化,被封闭的线 段所围成的面积,即抽油机的驴头在一次往复运 动中所做的功,故称为示功图。 理论示功图:认为光杆只承受抽油杆柱与活塞截 面积以上液柱的静载荷,图形为平行四边形。 实测示功图:是在砂、蜡、气和惯性载荷、振动 载荷等综合因素影响下,实际测得的示功图也称 地面示功图。
由于振动载荷的方向具有对称性,反映在示功图上 的振动载荷也是按上、下冲程对称的。
惯性、振动载荷影响的整改措施:
惯性载荷的整改措施: A:减少泵挂深度,以减轻光杆负荷。 B:降低抽油机的抽汲参数
振动载荷的整改措施:
降低抽油机的抽汲参数,减少惯性力。
(4)气体影响下的示功图:
在活塞上行时,由于气体产生膨胀,使光杆载荷不能很快 的增加到最大理论值。因此,增载过程变慢。直到B1点时, 增载才结束,固定凡尔才打开。
(5)供液不足泵筒充不满影响的示功图:
由于供液能力不足,沉没度太小,在抽
汲过程中液体不能充满泵筒,下冲程时,悬
点载荷不能立即卸载,只有当活塞接触液面
时,才迅速卸载,减
载线与理论示功图的
减载线基本平行,卸
载线陡而直,示功图
D`
呈“刀把形”。
气体影响与泵筒充不满示功图区别:
两者区别: 泵充不满:下冲程的悬点载荷不能立即卸载,只
吸入部分(固定凡尔)漏失示功图特点是:卸载线倾角 要比正常时小,图形右上尖,左下圆,增载线比卸载线陡。
C---游动和固定同时漏失的示功图:
当游动阀和固定阀 同时存在漏失,但均未 达到完全失效时,油井 仍在出油,在上冲程中,
双凡尔漏失
泵主要是游动阀漏失的影响;在 下冲程中,主要是受固定阀漏失 的影响,示功图呈近似的椭圆形。
惯性载荷增加最大载荷,同时减少最小载荷,冲程损失减少, 有利于泵效的提高,但是,抽油杆受力条件变坏,容易引起抽油杆 折断现象。
(3)振动载荷影响的示功图:
振动载荷图形扭转了一个角度,呈不规则的平行四边形。
变化原因: 液柱载荷周期性作用在抽
油杆上,载荷线发生波动,当 上冲程结束后,液体由静止到 运动,液柱的载荷突然作用于 抽油杆下端,引起抽油杆振动, 在下冲程,由于抽油杆柱突然卸载也会发生类似现象。
P
产情况综合分析、判定。
B
C
L
A 0
D
S
管漏与泵漏示功图鉴别方法:
在实际生产中,当管柱漏失不 严重时,实测示功图往往与正常时 测得示功图区别不大,可通过井口 蹩压的方式,确认漏失状况;当管 柱漏失严重时,实测示功图多呈条 带状,与杆断脱的示功图相似。
8、油井连抽带喷影响的示功图:
具有一定自喷能力的油井,抽油泵的抽汲 实际上只起到诱喷作用,在抽汲过程中,固定 凡尔和游动凡尔处于同时打开状态,液柱载荷 基本加不到悬点(驴头)上。故此,示功图图形 大多数为一长条形,处在最大和最小理论符合 线之间,图形位置和载荷大小取决于喷势的强 弱。
有当活塞遇到液面后才迅速卸载,卸载线陡而直,并 且有时因振振动载荷的影响常出现波浪线;而气体影 响示功图,卸载线较圆滑向下凹。
(6)凡尔漏失时影响的示功图:
泵的凡尔漏失通常包括上冲程时游动凡尔漏失;下冲程 时固定凡尔漏失,实际上,往往两者同时存在漏失,其严重 程度可能有所不同,为了便于说明其漏失特征,特分别进行 讨论。 A:游动凡尔漏失--发生在上冲程 B:固定凡尔漏失--发生在下冲程
理论示功图
AB段:加载线 B点:悬点加载完毕,载荷增加到固定阀打开 BC段:上静载线 CD段:卸载线 D点:悬点卸载完毕,载荷减小到游动阀打开 DA段:下静载线
AB线称加载线,表示悬点上行时,游动凡尔关闭, 液柱载荷由活塞传递到悬点的过程。
B1B相当于活塞与泵筒发生相对位移之前,悬点上行的距离
即:B1B= λ
当液体载荷全部传递到悬点之后(即抽油杆和油管的弹性 变形结束后的B点)加载完毕,悬点以不变的载荷P静上行到上
点C,BC=S活, P静=P杆+P液。
CD线称卸载线,表示下冲程开始后,固定凡尔关闭,液体 载荷由悬点转移到油管上的过程。
当卸载完毕后(D点),活塞与泵筒发生相对位移,悬点以 不变的载荷P小(即P杆)至下死点A,DD1相当于活塞与泵 筒发生位移之前,悬点下移的距离(即冲程损失),DD1=B1B。
在活塞下行时,泵内气体受到压缩,泵内气体的体积逐渐 缩小,而泵筒内的压力逐渐增大,直到大于活塞上部的液柱压 力时,游动凡尔才能打开;严重时出现“气锁” 现象。
(4)气体影响下的示功图:
油井气油比越高,圆弧的曲率半径越大,表明 油套管环空内有泡沫段存在,沉没压力偏小,充满 不好。
对受气体影响较大的井或易发生气锁的井应尽 可能加深泵挂,增大泵的沉没度,采用大泵径长冲 程生产,特别是防冲距要调到最小,尽量减小余隙 体积;下气锚和防气泵,合理控制套管气,使之保 持在较低值。
①砂子、结垢等,造成凡尔或凡尔座磨损变形;碰泵时造成 凡尔座破裂、变形。 ②砂子、腊 、垢块等沉积在凡尔座上 ③凡尔罩内沉积有砂腊等,造成凡尔球卡,不能及时落下或 根本落不下来。 ----凡尔因某种原因,失去控制进油的能力,称之为失灵。
A---游动漏失时影响的示功图:
上冲程开始时,活塞上部的 液体漏到活塞下面的工作筒内, 由于漏液向上的顶托,悬点载 荷增载滞后,增载线向后延伸, 较正常平缓。
即:∠ DAB′小于∠ DAB,漏失量越大,
则:左下角越尖,右上角越圆滑。
②左上角和右上角圆滑,漏失量越大,
则圆滑程度越厉害。 ③卸载线比增载线陡
游动凡尔漏失
总之,排出部分漏失时的特点是增载线变缓,
卸载线提前,卸载线变陡;图形特点是左下尖、
右上圆,漏失越大增载线的倾角越小。
游动凡尔关闭迟缓:
上冲程开始时,由 于泵的游动阀与阀球罩 之间的间隙太小,或凡 尔座有砂、垢块等造成 游动凡尔处于敞开状态, 载荷线加载迟缓。 图形特点:示功图左上 角呈方形缺损。
12、活塞遇卡影响的示功图:
抽油机在运行过程中,上行时,抽油杆柱先 把被压弯的抽油杆柱拉直,悬点载荷先是缓慢增 加,然后,抽油杆柱受拉弹性伸长,悬点载荷急 剧升高且远远高于最大理论载荷线;下行时,先 是抽油杆柱恢复弹性变形,然后抽油杆柱被压缩 而发生弯曲,悬点载荷急 剧下降,载荷远远低于最 小理论载荷线,且接近基 线,示功图上先急剧卸载 后缓慢卸载,示功图呈现 两个斜率段。
10、活塞脱出泵工作筒影响的示功图:
由于深井泵的防冲距过大,在上冲程 时,随着活塞与泵筒套接触工作面长度的 减少,活塞以上的液体从活塞与泵套间隙 中漏失到活塞以下,到A点开始,活塞全 部脱出驴头载荷迅 速下降,引起抽油 杆的强烈振动,卸 载线呈不规则波浪 曲线。
11、防冲距过小影响的示功图:
由于深井泵的防冲距过小,在抽油 机下行过程中,当活塞运行到下死点 位置时,活塞撞击固定凡尔罩而使示 功图左下角多出一点或显示打扭,这 一类图形中左上角 是不缺的,图形显 示基本完好。
B---固定漏失时影响的示功图:
下冲程开始后,由于固定阀的漏 失,泵筒内的压力不能及时升高,泵 腔内的液体从固定阀不严处漏到井内, 延缓了减载过程(如图中的CD′线), 同时也使排出阀(游动凡尔)不能及时 打开,当活塞速度大于漏失速度时, 泵内压力上升(增加)到足以把游动凡 尔顶开时,减载结束(如图中D′点)。
12、抽油杆遇卡影响的示功图:
光杆负荷在加载前后的变化
13、油井结蜡影响的示功图:
(1)泵工作正常时的示功图:
所谓泵的工作正常,指的是泵工 作参数选用合理,泵的工作能力与油 层供油能力基本相适应,其图形接近 理论示功图,其泵 效一般在60%以上。
(2)惯性载荷影响的示功图:
惯性载荷使图形扭转了一个角度,呈不规则的平行四边形。 变化原因:
当泵深深、冲次快时,产生惯性载荷。 在上冲程时:因惯性力向下,悬点 载荷增加,下死点由A增至A′,直到B′ 点才增载完毕。 在下冲程时:因惯性力向上,悬点 载荷减少,上死点由C降至C′,直到D′ 点才卸载完毕,使整个图形较理论图形沿顺时针方向偏转一个角度。
当活塞上行速度大于漏失速度时,悬点载荷达 到最大静载荷值(B′点),此时吸入阀打开液体进 入泵筒;在活塞上行到后半程,当上行速度小于液 体漏失速度时(C′点),又出现漏失液体的顶托作 用,悬点提前卸载,泵筒内的压力增加,固定阀关 闭,活塞到达上死点,悬载荷降至C"点。
游动凡尔漏失图形特点:
①增载线的倾角比泵工作正常时小,
示功图的形成
管式泵结构示意图
游动凡尔 固定凡尔
理论示功图
五种假设条件:
①深井泵质量合格,工作正常; ②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、振动载荷与冲击载荷等的影响, 假设力在抽油杆柱中传递是瞬时的,凡尔的起落也 是瞬时的; ③抽油设备在工作过程中,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; ④油井没有连抽带喷现象; ⑤油层供油能力充足,泵筒能够完全充满。
(二)测试仪器及示功图
SG5-Ⅲ型存储示功仪
实测示功图
1.载荷传感器 2.位移传感器 3.打压杆 4.控制面板 5.显示屏
Max:最大载荷(KN) Min:最小载荷(KN) S:测试冲程(米) N:测试冲次(次/分钟)
(三) 示功图影响因素:
1、砂、蜡、气、稠油 2、漏失(泵、油管)、遇卡(阻)、断脱(管、杆、凡尔罩) 3、惯性载荷、振动载荷、冲击载荷、摩擦阻力 4、设备问题:
7、油管漏失影响的示功图:
由于油管漏失不是深井泵装置本身造成的, 所以,测示功图形状不会发生变异,与泵工作 正常时的示功图基本一样,只有当漏失严重(油 井不产液)时,实测示功图的最大载荷线要低于 最大理论载荷线;L的长度相当于漏失处至井口 这段液柱在光杆出所产生的负荷,即:油管漏 失点越深L值越大,判定方法将根据现场实际生
当油井自喷能力 很强时,活塞受油流 上喷的冲力很大,大 大减轻驴头的负荷, 所测得的示功图接近最小理论负荷线。
9、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 点以上抽油杆柱在液体中的重量,只是由 于摩擦力的存在,才使上下冲程的载荷不 重合。
示功图的特点:图形呈长条形,其位 置的高低取决于断脱点的位置,断脱点越 靠上,示功图越靠下,即: 断点位置 图形越接近最小理论负荷线, 其图形同连抽带喷(喷势强) 的示功图相似,在分析时要 结合产量等其它油井资料综 合分析考虑。
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