绘制解释抽油机井理论示功图
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解析抽油机井示功图
曲线，它是解释抽油泵（即深井泵）抽吸状况最为有效的手段。深井泵
的工作环境在井下，它的工作状态是看不到的。为了了解它真实的工作
情况，我们利用驴头悬点载荷的实时变化，通过动力仪把它变换成曲线
记录下来，一个冲程正好形成一个封闭的图形，这个图形就是示功图。
（二）示功图的形成过程
在理想条件下，示功图是一个垂直的矩形。它是在不考虑任何影响
下载时间：2010年7月9日
值得注意的是：自喷图与漏失图在图形上相似，两者的动液面都很 高（甚至在井口），但一量油就知道了前者产量高（泵效高），后者产量很 低或不出油；油管漏，与正常图形也很相仿，要准确地判断出来，一是看 液面——即油管漏肯定是动液面高，井口一憋压就会发现套压也随着油 压的升高而一点点地升高，还有一点更重要的是把该井本次测的示功图 与前一两次（正常）时测的示功图进行对比，结合量油及动液面就可以 较准确地分析该井目前的泵况如何。
应用技术
Ｃｈｉｎａ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｎｅｗ
解析抽油机井示功图
徐丽华徐丽琴马庆军 （辽河油田兴隆台采油厂辽宁盘锦１２４１２０）
中图分类号：ＴＥ３５文献标识码：Ａ文章编号：１００９—９１４Ｘ（２００９）５（ｂ）一００７７—０１
一、什么是抽油机井示功图
（一）抽油机井理论示功图定义 抽油机井示功图是描绘抽油机井驴头悬点载荷与光杆位移的关系
四、总结 示功图分析，看似简单，实际很复杂。在现实生产中，要想准确地对
其分析判定，单凭一张图形是远远不够的，还要结合油井的各种实时生 产数据进行综合分析，尽管实测示功图的表象千变万化，但是它的形成 原理都是大同小异的。只要我们在工作中细心观察、认真总结，一定会 学以致用的。
科技博览ｌ ７７
抽油机示功图信息解释
2020/2/8
理论示功图
从图中我们可以看出，A点为下死点，B点为上死点，斜线AB表示光杆负荷增 加的增载线，斜线CD表示光杆负荷减小的卸载线。
2020/2/8
理论示功图特征分析—无弹性形变的示功图
如果抽油杆是刚体（受力后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 有摩擦。若假定每一个部件的工作效率都是百分之百，则所测得的示 功图中应该是长方形的，如图所示该理论示功图的特征：ab//cd， bc//da。一般抽油井井深浅、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、长方形的实测示功图。
2020/2/8
左上图为受蜡影响、产量下降的示功图，上、下冲程的曲线呈不规则的“大牙齿 ”状
右上图为管线内堵塞或井口闸门没有开通时的示功图Βιβλιοθήκη 其特征为上行载荷增 加，曲线平行。
左下图的上、下行曲线呈凸状，是由于油稠，由于上、下冲程的行程中间速 度较快，阻力大所致。
右下图表示泵挂较深的井，冲数快造成图形倾斜，是由于动载增大，冲程损 2020/2/8 失增加。
左上图为泵固定阀漏失的示功图。示功图左下方呈圆形缺损；如果阀或阀座被严重
刺坏时，不出油，下行曲线呈图中虚线形状。 右上图为进油部位堵塞，示功图左下角多一面积，且下行曲线呈圆弧形，油井
不出油，井口检查为软性碰泵，不出油。 左下图是动力仪操作问题或是测试仪器有问题时所测得的图，左下部位呈三角
形缺损，其实油井生产正常。 右下图为防冲距太小，柱塞在下冲程近下死点处发生硬性碰泵。对于这类井应
2020/2/8
特征分析理论示功图—(动、静载＋弹性变形)示功图
这个图形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、d点偏低，P1 和P2是动载荷影响的值。
理论示功图
从图中我们可以看出，A点为下死点，B点为上死点，斜线AB表示光杆负荷增 加的增载线，斜线CD表示光杆负荷减小的卸载线。
2020/2/8
理论示功图特征分析—无弹性形变的示功图
如果抽油杆是刚体（受力后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 有摩擦。若假定每一个部件的工作效率都是百分之百，则所测得的示 功图中应该是长方形的，如图所示该理论示功图的特征：ab//cd， bc//da。一般抽油井井深浅、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、长方形的实测示功图。
2020/2/8
左上图为受蜡影响、产量下降的示功图，上、下冲程的曲线呈不规则的“大牙齿 ”状
右上图为管线内堵塞或井口闸门没有开通时的示功图Βιβλιοθήκη 其特征为上行载荷增 加，曲线平行。
左下图的上、下行曲线呈凸状，是由于油稠，由于上、下冲程的行程中间速 度较快，阻力大所致。
右下图表示泵挂较深的井，冲数快造成图形倾斜，是由于动载增大，冲程损 2020/2/8 失增加。
左上图为泵固定阀漏失的示功图。示功图左下方呈圆形缺损；如果阀或阀座被严重
刺坏时，不出油，下行曲线呈图中虚线形状。 右上图为进油部位堵塞，示功图左下角多一面积，且下行曲线呈圆弧形，油井
不出油，井口检查为软性碰泵，不出油。 左下图是动力仪操作问题或是测试仪器有问题时所测得的图，左下部位呈三角
形缺损，其实油井生产正常。 右下图为防冲距太小，柱塞在下冲程近下死点处发生硬性碰泵。对于这类井应
2020/2/8
特征分析理论示功图—(动、静载＋弹性变形)示功图
这个图形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、d点偏低，P1 和P2是动载荷影响的值。
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。
采油知识-示功图讲解
结蜡严重
典型示功图 采油工艺技术 采油工 采油地质工
固定阀被蜡堵死，使活塞下行 时不能即时接触到液面，游动 阀打不开，光杆不能卸载， 当活塞碰到液面，游动阀打开， 光杆开始卸载。
不 洗不通，电流：上电流正常，下电流比正常时要小。 开
活塞出泵筒
典型示功图 采油工艺技术 采油工 采油地质工
特征描述 ：下泵时由于防冲距过大 , 使上行程的后半行程活塞脱出工作筒 , 脱出工作筒后悬点立即卸载,因此,后半行程与下行程线基本重合并伴有振动。
右下角有耳朵，右上角缺，形如倒置“菜刀”。
措施制定：调防冲距
活塞与泵筒间隙漏失
典型示功图 采油工艺技术 采油工 采油地质工
特征描述 ：活塞与泵筒间隙漏失。由于活塞 与衬套之间磨损、间隙过大，造成漏失。 在 上行时液体从中漏失 ，光杆负载减小，使右 上角呈现斜坡， 缺少一块面积。
结蜡严重
典型示功图 采油工艺技术 采油工 采油地质工
特征描述 ：结蜡井，上下行程流动阻力增加。上行程 时，流动阻力的方向向下，使悬点载荷增加；下行程 时，流动阻力的方向向上，使悬点载荷减小。示功图 出现肥大，上、下行线均超过理论负荷线，且有波纹。
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
供液不足
液击问题
液击是在泵充不满时，柱塞下行以很高的速度撞击液面，使流体载荷突然由 杆柱转移到油管上，同时产生强烈的冲击波，破坏整个抽油系统。液击能够造成 杆柱过早疲劳失效，同时冲击力会使抽油泵的凡尔球和凡尔座过早损坏。还会使 柱塞与泵筒得不到润滑，加速其磨损.另外油管液击的冲击下会突然拉伸，使其 连接螺纹松动，发生漏失或断脱故障。
游动凡尔漏失
典型示功图 采油工艺技术 采油工 采油地质工
采油工程典型示功图分析
气体影响卸载慢， 泵内进气产量减 。 特征描述 ： 固定阀打不开 ，游动阀关不上。 图形呈圆弧形，无产量。
2、充不满影响的示功图
当沉没度过小或供液不 P
足使液体不能充满泵筒时，
均会影响示功图的形状。供
典型示功图分析
理论示功图
理论示功图就是认为光杆只承受抽油杆柱与活塞截面积以上液柱的静 载荷时，理论上所得到的示功图。
深井泵质量合格，工作正常。
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、
假 设
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。
条 抽油设备在工作中，不受砂、蜡、水、气等因素的影响，认为进
随着冲次的加快，惯性载荷和震动载荷也相应增加。
n=4
n=6
n=9
n=12
1、气体影响示功图
由于在下冲程末余
隙内还残存一定数量压缩 P
的溶解气，上冲程开始后 泵内压力因气体的膨胀而
B
B’
不能很快降低，加载变慢，
使吸入阀打开滞后
（B‘点）。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 为上冲 程柱塞有效冲程。
P 理论示功图
S活 S光
S λ
当活塞到达上死点，在转入下行程的瞬间，固定凡尔 关闭，游动凡尔打开，活塞上下连通。活塞上原所承受的 液柱重量又加在油管上。抽油杆卸掉了这一载荷，油管上 加上了这一载荷，于是二者又发生弹性变形，此时油管伸 长，抽油杆柱缩短，光杆下行，活塞相对于泵筒没有移动， 于是画出了CD斜线。它表示光杆上负荷减少的过程。称 为减载线。
膨胀状态，吸入和排出
阀处于关闭状态，出现
2、充不满影响的示功图
当沉没度过小或供液不 P
足使液体不能充满泵筒时，
均会影响示功图的形状。供
典型示功图分析
理论示功图
理论示功图就是认为光杆只承受抽油杆柱与活塞截面积以上液柱的静 载荷时，理论上所得到的示功图。
深井泵质量合格，工作正常。
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、
假 设
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。
条 抽油设备在工作中，不受砂、蜡、水、气等因素的影响，认为进
随着冲次的加快，惯性载荷和震动载荷也相应增加。
n=4
n=6
n=9
n=12
1、气体影响示功图
由于在下冲程末余
隙内还残存一定数量压缩 P
的溶解气，上冲程开始后 泵内压力因气体的膨胀而
B
B’
不能很快降低，加载变慢，
使吸入阀打开滞后
（B‘点）。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 为上冲 程柱塞有效冲程。
P 理论示功图
S活 S光
S λ
当活塞到达上死点，在转入下行程的瞬间，固定凡尔 关闭，游动凡尔打开，活塞上下连通。活塞上原所承受的 液柱重量又加在油管上。抽油杆卸掉了这一载荷，油管上 加上了这一载荷，于是二者又发生弹性变形，此时油管伸 长，抽油杆柱缩短，光杆下行，活塞相对于泵筒没有移动， 于是画出了CD斜线。它表示光杆上负荷减少的过程。称 为减载线。
膨胀状态，吸入和排出
阀处于关闭状态，出现
抽油井示功图图谱
抽油井示功图图谱1、考虑弹性的理论示功图2、冲程损失增载线越长，冲程损失越大，它与泵挂深度有关系。
3、考虑惯性和振动的理论示功图①实际上抽油杆是有弹性会“形变”的。
②ab 段为增载线（是受力后伸长）；bc 段为上行过程。
③cd 段为卸载线（卸载后缩短）；da 为下行过程④ab 和cd 都是倾斜着上下，与位移过程成线性的线段。
⑤理论示功图的特征：ab ∥cd 、bc ∥da3.2振动大后产生下倾现象。
冲数越快，动载也越大。
3.3地面平衡轻，下冲程平衡块向下运动，井下负荷轻，动载增大，下行程曲线阻尼特征较明显，振幅大；平衡重后与之相反。
3.4二级振动示功图图形抽油杆上、下运动时就会发生二级振动。
这种示功图图形在左下方和右上方(即在冲程：下死点和上死点处)经图形的右上方会有一个“结”出现。
这是抽油杆杆柱受力换向与杆柱弹性作用下造成的。
由于弹性振动传递快，而杆柱与油管和液体摩擦等因素造成滞后，影响曲线的形状而产生扭结。
冲次：4-6冲次：4-5 平衡轻示功图平衡轻示功图4、抽油机所承受最大载荷主要为抽油杆自重+液柱载荷+振动惯性载荷。
对同一口井杆柱自重与振动载荷是相同的，液体由于含气不同，井液密度不同，因此含气量越大，液柱载荷越小，相对最大悬点载荷越小，功图上下行程线相距越窄，功图面积越小。
反之越大。
功图a 相对密度为0.4 功图b 相对密度为0.6 功图c 相对密度为0.9 功图d 相对密度为1.1 4.15、抽喷理论功图由于抽喷井井液梯度小，上下行程距离短。
图形特征为近于水平状，很少有大的振动波，图形两端曲线近于平行(有增载和卸载特征)，喷势较大的井，两端还有圆形面积，属于抽油过程中接近上，下死点时速度慢，喷势容易顶开游动阀球，相当于阀常开，也给下行柱塞以托力而减载。
6、有气体影响的理论示功图含气井由于抽油泵筒内存在大量气体，抽油杆下行时没有立刻卸载，而是首先压缩泵筒内气体，造成缓慢卸载特征，下行曲线为凸圆弧曲线特征。
绘制解释抽油机井理论示功图
2 解释理论示 功图 解释示功图的上行载荷线（BC线）；解释示功图的 下行载荷线（DA线） 解释抽油杆柱重Wr；解释活塞截面积以上液柱重WL； 解释静载荷W静 ABCD面积）
10
未解释或者解释错误扣10分；解释不准确每项扣5分
10
未解释或者解释错误扣10分；解释不准确每项扣5分
10
未解释或者解释错误扣10分；解释不准确每项扣5分
理论示功图
绘制解释抽油机井理论示功图
操作步骤：
λ λ11
2、解释理论示功图：
解释示功图的冲程损失线 （λ 1、 λ 2）:
w ´ w ll w l´
W大
λ 1：（B1B线）表示悬点向上移动 柱塞未动的距离，包括抽油杆柱因 加载而伸长的值λ r和油管因卸载而
w ´ w ´ rr w r´
S S p S活 活
W大
w ´ w ´ r´ wrr
S p S 活 S活
S S光 S光
λ 2
理论示功图
W静= Wr´+ Wl´。
绘制解释抽油机井理论示功图
操作步骤：
λ λ λ11 w ´ w w ll l´
2、解释理论示功图：
解释示功图（ABCD面积）: 表示抽油机在一个冲程内所做的
W大
功。
解释活塞冲程（AD线）；解释光 杆冲程（AD1线）：
（5）油层供液能力充足，泵能完全充满。
绘制解释抽油机井理论示功图
λ λ1 w wll´ ´
操作步骤：
1、绘制辅助线：
W大
1）绘制载荷辅助线 2）绘制冲程辅助线 3）标注辅助线的名
w ´ wr r´
S Sp 活
S S光
称、符号。
λ 2
理论示功图
10
未解释或者解释错误扣10分；解释不准确每项扣5分
10
未解释或者解释错误扣10分；解释不准确每项扣5分
10
未解释或者解释错误扣10分；解释不准确每项扣5分
理论示功图
绘制解释抽油机井理论示功图
操作步骤：
λ λ11
2、解释理论示功图：
解释示功图的冲程损失线 （λ 1、 λ 2）:
w ´ w ll w l´
W大
λ 1：（B1B线）表示悬点向上移动 柱塞未动的距离，包括抽油杆柱因 加载而伸长的值λ r和油管因卸载而
w ´ w ´ rr w r´
S S p S活 活
W大
w ´ w ´ r´ wrr
S p S 活 S活
S S光 S光
λ 2
理论示功图
W静= Wr´+ Wl´。
绘制解释抽油机井理论示功图
操作步骤：
λ λ λ11 w ´ w w ll l´
2、解释理论示功图：
解释示功图（ABCD面积）: 表示抽油机在一个冲程内所做的
W大
功。
解释活塞冲程（AD线）；解释光 杆冲程（AD1线）：
（5）油层供液能力充足，泵能完全充满。
绘制解释抽油机井理论示功图
λ λ1 w wll´ ´
操作步骤：
1、绘制辅助线：
W大
1）绘制载荷辅助线 2）绘制冲程辅助线 3）标注辅助线的名
w ´ wr r´
S Sp 活
S S光
称、符号。
λ 2
理论示功图
抽油机井示功图..
泵的抽汲过程
2)下冲程 柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。泵
内压力增加，当泵内压力大于柱塞以上液柱压 力时，游动阀被顶开。 柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部， 使泵排出液体。 泵排出的条件： 泵内压力(排出压力)高于柱塞以上的液柱 压力。
B-下冲程
理论示功图
静载荷作用下的理论示功图 悬点所承受的载荷： (1)抽油杆柱载荷，Ｗr (2)作用在柱塞上的液柱载荷,W1 （3）沉没压力(泵口压力)与井口 回压在上冲程中造成的悬点载荷 方向相反,相互抵消。
理论示功图
实测示功图
解决的方法:
当抽油井“供液不足”时，我们应采取以下措施 1、加强注水,补充地层能量，从而提高油井地层 供液能力； 2、合理下调冲次； 3、根据地层供液，在作业时换小泵、加深泵挂 深度。 4、高压泵车洗井，解决近井地带堵塞。
典型示功图分析
4.油管漏失 图形特点∶开抽时泵功图图 形正常，停抽后上行线比前 面低一段载荷，功图面积明 显减小。 成因分析∶如果油管的丝扣 连接处未上紧，或因油管被 磨损，腐蚀而产生裂缝和孔 洞时，进入油管的液体会从 这些裂缝和孔洞及未上紧处 重新漏入油管套管间的环形 空间，导致油井减产。
油机悬点的往复运动通过抽油杆传递给井下 柱塞泵。
相同点
用抽油杆将地面动 力传递给井下泵
图
地面驱动螺杆泵采油：井口驱动头的旋
转运动通过抽油杆传递给井下螺杆泵。
游梁式抽油机井有杆泵采油是目前我国最广泛应用的 采油方式，大约有80%以上的油井采油采用该举升方式。
有杆泵采油
典型杆驱往复泵抽油系统 典型杆驱螺杆泵抽油系统
抽油装置示意图
主要内容
泵工作原理 理论示功图 典型示功图分析 总结
泵的工作原理
2)下冲程 柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。泵
内压力增加，当泵内压力大于柱塞以上液柱压 力时，游动阀被顶开。 柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部， 使泵排出液体。 泵排出的条件： 泵内压力(排出压力)高于柱塞以上的液柱 压力。
B-下冲程
理论示功图
静载荷作用下的理论示功图 悬点所承受的载荷： (1)抽油杆柱载荷，Ｗr (2)作用在柱塞上的液柱载荷,W1 （3）沉没压力(泵口压力)与井口 回压在上冲程中造成的悬点载荷 方向相反,相互抵消。
理论示功图
实测示功图
解决的方法:
当抽油井“供液不足”时，我们应采取以下措施 1、加强注水,补充地层能量，从而提高油井地层 供液能力； 2、合理下调冲次； 3、根据地层供液，在作业时换小泵、加深泵挂 深度。 4、高压泵车洗井，解决近井地带堵塞。
典型示功图分析
4.油管漏失 图形特点∶开抽时泵功图图 形正常，停抽后上行线比前 面低一段载荷，功图面积明 显减小。 成因分析∶如果油管的丝扣 连接处未上紧，或因油管被 磨损，腐蚀而产生裂缝和孔 洞时，进入油管的液体会从 这些裂缝和孔洞及未上紧处 重新漏入油管套管间的环形 空间，导致油井减产。
油机悬点的往复运动通过抽油杆传递给井下 柱塞泵。
相同点
用抽油杆将地面动 力传递给井下泵
图
地面驱动螺杆泵采油：井口驱动头的旋
转运动通过抽油杆传递给井下螺杆泵。
游梁式抽油机井有杆泵采油是目前我国最广泛应用的 采油方式，大约有80%以上的油井采油采用该举升方式。
有杆泵采油
典型杆驱往复泵抽油系统 典型杆驱螺杆泵抽油系统
抽油装置示意图
主要内容
泵工作原理 理论示功图 典型示功图分析 总结
泵的工作原理
绘制解释抽油机井理论示功图
泵功图
表示泵的工作状态和排量 随位移变化的关系，反映 了泵的工作效率和排量。
示功图的绘制方法
数据采集
采集抽油机井的工况和参数， 如载荷、位移、液柱压力等。
理论计算
根据抽油机井的工况和参数， 进行理论计算和分析，得出载 荷曲线、液柱压力曲线和泵功 图。
图形绘制
将计算结果绘制成图形，形成 理论示功图。
理论示功图在生产中的应用
01
理论示功图可以用于预测抽油机 井在不同工况下的性能表现，如 不同采油速度、不同泵挂深度等 。
02
通过比较理论预测与实际生产数 据，可以指导抽油机井的优化设 计和生产参数调整，提高采油效 率。
理论示功图在故障诊断中的作用
当抽油机井出现故障时，理论示功图 可以作为参考，帮助分析故障原因， 如气锁、砂卡等。
结合人工智能和大数据 开展多学科交叉研究， 加强国际合作与交流，
技术，实现对抽油机井 将抽油机井理论示功图 共同推动抽油机井理论
的实时监测和智能诊断， 的研究与机械工程、计 示功图研究的进步和应
进一步提高生产效率和 算机科学、数据科学等 用。
安全性。
领域相结合，推动相关
领域的技术创新和发展。
THANKS FOR WATCHING
作用
理论示功图可以用于分析抽油机井的工作状态和工况，了解泵的排量和效率， 预测泵的未来工作状况，为抽油机井的优化设计和生产管理提供依据。
示功图的基本组成
01
02
03
载荷曲线
表示抽油杆上所承受的载 荷随位移变化的关系，反 映了抽油杆的受力情况。
液柱压力曲线
表示液柱压力随位移变化 的关系，反映了液体对泵 的作用力。
绘制解释抽油机井理 论示功图
抽油机典型功图精品PPT课件
0.5
1
1.5
2
2.5 3 m
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。
泵的余隙越大，进入泵内的气量越多，示功图的“刀 把”形状越明显。
下步措施：控气
或加深泵挂
（3）、供液不足： 特点：其卸载线与气体影响的卸载线相比较，陡而直 下步措施：间开、优化生产参数或补充地层能量
供液不足
（4）、泵漏失对示功图的影响特点： 游动凡尔漏失： 上冲程悬点载荷不能及时上升到最大值，使加载变缓， 上冲程后半冲程悬点载荷提前卸载
（此时，不允许旋转光杆对扣）， 若失败，再进行作业检泵。
m
20
10 0
固定凡尔漏失示功图
kN
Hale Waihona Puke kN90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 80 70 60 50 40 30 20 10 0
严重漏失
轻微漏失
0.5
1
1.5
2
2.5 3 m
0.5
1
1.5
2
2.5 3 m
深井泵漏失，可以首先采取碰泵、洗井等措施，如 果没有效果，只有进行作业检泵；现场可以通过油 井憋压、测电流等方法判断泵的漏失情况。
固定阀漏失
下步措施：热洗，碰泵，泵漏严重检泵
（6）、其他示功图 油井出砂示功图
油井出砂
特点：出现锯齿状 下步措施：减小冲次,采取防砂措 施
活塞脱出工作筒示功图 防冲距过小，过大示功图
活塞脱出工作筒
防冲距过小下碰
下步措施：重新调防冲距
实测示功图
实测示功图
示功图
双失灵
泵挂1450米，液面0米，日产液0吨
抽喷
泵挂1450米，液面0米，日产液45吨
分析判断抽油机井典型示功图
8、受防冲距影响的分析： （1）、防冲距过小（碰泵）
当防冲距过小时，导致活塞“到 下死点时撞击固定凡尔罩”，即我们 通常所说的碰泵，使示功图在下死点 处出现一个“独立的”的“小圈闭”。 这是碰泵示功图的最明显的标志，如 右下图所示。
分析判断抽油机井典型示功图
深井泵的组成： ①、泵下装置，主要是滤网（现场又称为
“花管”）、砂锚、气锚等； ②、泵筒，包括固定凡尔总成和衬套等； ③、活塞，包括活塞上的防砂槽、游动凡尔
以及连接抽油杆的拉杆等。 ④、井下管柱的组成主要是管、杆、泵。
深井泵示意图
拉 杆
游动
防
凡尔
砂
槽
固定 凡尔
滤 网
2
《抽油机井管柱图》
6、深井泵漏失示功图： （8）、游动凡尔失灵
当游动凡尔失灵时，导致在游动 凡尔“在上冲程时完全不能关闭”， 使示功图在上冲程的“全过程”没有 明显增载的“圆弧”。这点是游动凡 尔失灵示功图的明显的标志，如右下 图所示。油井出现游动凡尔失灵时， 也应该先碰泵和洗井，若还无效，就 应上修作业。
游漏 游动凡尔漏失
泵挂1450米,液面500米,日产液1.2吨
游失灵
泵挂1450米，液面500米，日产液0
分析判断抽油机井典型示功图
6、深井泵漏失示功图： （10）、双凡尔漏失
当双凡尔同时出现漏失时，导致 固定凡尔和游动凡尔“在上、下冲程 时都不能正常关闭”，使示功图在上、 下冲程时出现增载线与卸载线同时变 缓的现象。这是双凡尔漏失示功图的 最明显的标志，如右下图所示
抽油机示功图分析
(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。
循环过程：下死点A加载完成B上 死点C卸载完成D下死点A
抽油杆和油管弹性伸缩示意图
(二)典型示功图分析
典型示功图：某一因素的影响十分明显，其形状代表了该 因素影响下的基本特征的示功图。
1.气体和充不满对示功图的影响 ①气体影响示功图
气锁
气体使泵效效降低的数值：
g
DD S
充满系数： AD
AD
有气体影：地层产液在上冲程末未充满泵筒的现象。
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。
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。
示功图分析
整改措施: （1）对地层能量不足的井，要选择合理地工作制度，如调小生产参数， 换小泵，也可采取间隙抽油的管理方式。 （2）根据油层实际条件，也可以采取压裂或酸化油层，提高油层供液 能力的方法。
抽油机井实测功图分析
kN kN
60 50 40 30 20 10
80 70 60 50 40
30
20 10 0.5 1 1.5 2 2.5 3 m 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 m
(1)如果抽油杆断脱位臵在距井口600m以内， 可以进行对扣操作，若失败，再进行作业检 泵。 （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 m 转光杆对扣），若失败，再进行作业检泵。
固定凡尔漏失示功图
kN 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 m 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 90 80 70 60 50 kN
解释分析－供液不足示功图
光杆载荷
B
B'
C
特点： 增载线与和卸载线 平行； 整个图形象菜刀形， 下冲程卸载线较陡 直。
P1 A P2 λ S
D'
SP
D
光杆位移
解释分析－断脱示功图
a）图形位臵：断脱示功图 一般位于下静载荷线以下， 连抽带喷示功图一般位于静 载荷线以上 b)图形宽窄：断脱示功图一 般很窄，有时甚至是“一条 线”，连抽带喷示功图一般 相对较宽
油井出砂实测功图分析
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
整改措施：（1）油层出砂造成轻微漏失 或卡泵，可以进行碰泵或大排量洗井， 将砂循环带出井筒，如果无效，再进行 作业检泵冲砂。 （2）对出砂井应选择合理的工作制度， 停机时应停在上死点的位臵。 （3）出砂井放套管气等操作时，必须平 稳操作，以防止油层受到振动，出砂井 一般不允许长时间停机。 （4）对因出砂造成光杆少部分下不去时， 可以采取上提解卡操作，活动1h左右后， 调好防冲距，就可恢复正常。
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绘制解释抽油机井理论示功图
λλλ1 1
wwwlll´´´
W大
wwwrrr´´´
SSS活活 p
λ2
理论示S光 SS光功图
操作步骤：
2、解释理论示功图：
解释抽油杆柱重Wr
；解释活塞截面积
以上液柱重WL；解 释静载荷W静：
Wr = fr rs L = qrL。 作用在柱塞上的液柱重量wl = (fpfr) L rl 式中rs——抽油杆材料的密度， kg/m3 qr——每米抽油杆柱在空气中的重 量，kg fp——柱塞截面积，m2 fr ——抽油杆截面积，m2 L——抽油杆长度，m rl——油水混合液密度， kg/m3
解释示功图的上 、下死点（A、C点）
5
解释示功图的增载线（AB线）；解释示功图的减 载线（CD线）
10
解释示功图的冲程损失线 （λ1、λ2）
10
2
解释理论示 解释示功图的上行载荷线（BC线）；解释示功图的
功图
下行载荷线（DA线）
10
解释抽油杆柱重Wr；解释活塞截面积以上液柱重WL；
解释静载荷W静
10
绘制解释抽油机井理论示功图
λλλ1 1
wwwlll´´´
W大
wwwrrr´´´
SSS活活 p
λ2
SSS光
理论示光功图
操作步骤：
2、解释理论示功图：
解释示功图的上行载荷线（BC线） ；解释示功图的下行载荷线（DA线 ）： BC线——表示泵的吸入过程，称上 载荷线，即为柱塞实际上行程的距 离。此时游动阀关闭，固定阀打开 吸液入泵。 DA线——表示泵的排油过程，称下 载荷线，即为柱塞实际下行程的距 离。此时游动阀打开，固定阀关闭 ，把泵内液体排入油管。
操作步骤：
2、解释理论示功图：
解释示功图的增载线（AB线）； 解释示功图的减载线（CD线）： AB线:表示悬点载荷增加的过程 ，叫增载线。此时柱塞未动，泵 的游动阀和固定阀均关闭。 CD线：表示悬点载荷减少过程， 叫卸载线。此时柱塞未动，泵的 游动阀和固定阀均关闭。
绘制解释抽油机井理论示功图
λλλ1 1
wwwlll´´´
W大
wwwrrr´´´
SSS活活 p
λ2
SSS光
理论示光功图
操作步骤：
2、解释理论示功图：
解释示功图的冲程损失线 （λ1、 λ2）: λ1：（B1B线）表示悬点向上移动 柱塞未动的距离，包括抽油杆柱因 加载而伸长的值λr和油管因卸载而 缩短的值λt, λ= λr+ λt. λ2：（D1D线）表示悬点向下移动 柱塞未动的距离，包括抽油杆柱因 卸载而缩短的值λr和油管因加载而 伸长的值λt, λ= λr+ λt.
ABCD面积）
10
未解释或者解释错误扣5分；解释不准确每项扣3分 未解释或者解释错误扣10分；解释不准确每项扣5分 未解释或者解释错误扣10分；解释不准确每项扣5分 未解释或者解释错误扣10分；解释不准确每项扣5分 未解释或者解释错误扣10分；解释不准确每项扣5分 未解释或者解释错误扣10分；解释不准确每项扣5分
序号 考核内容
评分要素
绘制载荷辅助线绘制Fra bibliotek1辅助线
绘制冲程辅助线
标注辅助线的名称、符号
配分
评分标准
10
未绘制或者绘制错扣10分；漏绘制一条扣5分；线条不直扣2 分。绘图不规范扣10分
10
未绘制或者绘制错扣10分；漏绘制一条扣5分；线条不平扣2 分
10
未标注扣10分；漏标注一处扣3分；标错符号一处扣3分
解释活塞冲程（AD线）；解释光杆冲程（AD1线）
10
未解释或者解释错误扣10分；解释不准确每项扣5分
3
卷面整洁 卷面清洁、无乱涂改
4
考核时限 在规定时间内完成操作
合计
5
卷面不整洁扣5分
从总分 中扣除
超时终止答卷
100
绘制解释抽油机井理论示功图
λλλ1 1
wwwlll´´´
W大
操作步骤：
2、解释理论示功图：
解释示功图（ABCD面
积）:
wwwrrr´´´
表示抽油机在一个冲
SSS活活 p
λ2 程内所做的功。
理论示S光 SS光功图
解释活塞冲程（AD线
）；解释光杆冲程（
AD1线）：
绘制解释抽油机井理论示功图
操作时间：20min
绘制解释抽油机井理论示功图
概念：理论示功图ABCD为平行四边形，它所圈闭的面积表
示抽油泵一个冲程内所做的功。图形中的任意一点均代表行程该 点驴头的负载值。在理想状况下，只考虑驴头所承受的静载荷引 起的抽油杆柱及油管柱弹性变形，而不考虑其它因素影响，所绘 制的示功图称理论示功图。
绘制解释抽油机井理论示功图
1）解释示功图的上 、下死点 （A、C点）： A点——下死点位置。游动阀 由开转关，光杆只承受抽油杆 柱在液体中的重力。 C点——上死点位置。固定阀 由开转关，光杆承受抽油杆柱 在液体中的重力和活塞以上液 柱重力。
绘制解释抽油机井理论示功图
λλ1
wwll´´ W大
wwrr´´ SS活p
λ2
SS光
理论示功图
绘制解释抽油机井理论示功图
λλ1 wwll´´
W大
wwrr´´
SSp活
λ2
SS
理论示光功图
操作步骤：
1、绘制辅助线： 1）绘制载荷辅助线 2）绘制冲程辅助线 3）标注辅助线的名 称、符号。
绘制解释抽油机井理论示功图
λλ1
wwll´´ W大
wwrr´´ SS活p
λ2
SS光
理论示功图
操作步骤：
2、解释理论示功图：
理论示功图主要有以下假设条件：
（1）深井泵的质量合格，油管没有漏失。 （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 、震动载荷、冲击载荷的影响，力的传递是瞬间的。 （3）抽油设备在抽油过程中，不受砂、蜡、气、水的影响。进入泵 内的液体是不可压缩的，阀的开、关是瞬间的。 （4）油井没有连抽带喷现象。 （5）油层供液能力充足，泵能完全充满。