典型示功图分析

1、做直角坐标。以实测图的基线为横坐标，用s 表示冲程，通过实测图的最左端做纵坐标，用W表示 光杆负荷。
W
O
S
2、计算抽油杆在液体中重量Wr′和活塞截面上液柱载荷W1′
Wr′＝ πd2/4×H×（γ杆 －γ液）×g ＝ 3.14 × 0.0222/4 ×800×（7.85 －0.972）×10 ＝ 20.9（KN）
＝ π（D2－d2）/4×H×γ液－ πd2/4×H×γ液
＝ πD2/4×H×γ液 令W1′＝πD2/4×H×γ液，简称转移载荷。 由以上推导可知： Wr ＋ W1 ＝ Wr′＋ W1′
2、理论示功图最大最小载荷的计算 W最大＝ Wr ＋ W1 ＝ Wr′＋ W1′
空气中 杆柱重
泵上有效截 面液柱重
通过这四块的解剖分析，找出泵工作不正常的原因，提出 解决问题的措施。
• 实测示功图上最大、最小载荷的计算：
• W实大 = 力比×h • h—上行线最高点距基线的距离，mm • W实小 = 力比×h′ • h′－下行线最底点距基线的距离，mm • 计算光杆实际冲程： • S实 = S图 /减程比 如：1/15、1/30、1/45 • s图－实测功图最左端至最右端的距离mm
上冲程悬点承受载荷： Wr ＋
即悬点最大静载W荷1 ：W最大＝ Wr ＋ W1
2、理论示功图最大最小载荷的计算
下冲程悬点承受载荷：
在下冲程中，游动阀打开后，油管内液体的浮力 作用在抽油杆柱上。所以，下冲程中作用在悬点上 的抽油杆柱的重力减去液体的浮力，即它在液体中 的重力作用在悬点上的载荷。
Wr′＝πd2/4×H×（γ杆 －γ液） 单位:N
画出了图中AB斜直线。AB线表示了光杆负载
B
增加的过程，称为增载线。
A
当弹性变形完毕光杆带动活
塞开始上行（B点），固定凡尔
C
打开，液体进入泵筒并充满活塞
所让出的泵筒空间，此时，光杆
处所承受的负荷，仍和B点时一
样没有变化，所以，画出一条直线 NhomakorabeaC。B
A
B点是固定凡尔打开点
C D
B A
当活塞到达上死点，在转入下行程的瞬间， 固定凡尔关闭，活塞开始压缩泵筒中的液体。 活塞挤压给液体一个作用力，这个力作用在油 管上，使油管伸长；液体反过来又给活塞一个 反作用力，使抽油杆柱开始减载，杆柱缩短， 油管伸长、抽油杆缩短，使泵内压力不能及时 升高。当杆管变形结束，泵内压力大于泵上油 管内液柱压力，游动凡尔打开（D点），活塞 上下连通。此时，由于油管伸长，抽油杆柱缩 短，活塞相对于泵筒没有移动，于是画出了CD 斜线。CD斜线表示了光杆上负荷减少的过程， 称为减载线。
2015年5月
•典型示功图：
• 是指某一因素影响十分明显，其 形状代表了该因素影响下的基本特征。 在实际情况下，虽然有多种因素影响示 功图的形状，但总有其主要因素，则示 功图的形状也就反映着主要因素影响下 的特征。
•1、准备工作：实测示功图一组 •2、操作程序说明 •（1）根据数据画出最大、最小载荷线； •（2）对比分析10个示功图； •（3）就上述10个示功图提出措施。 •准备工作：1min（不计入考核时间） •正式笔试时间：20min
最小静载荷： W最小＝ Wr′
γ—重度，
2、理论示功图最大最小载荷的计算
上下冲程中在杆柱和管柱之间相互转移的载荷：
相互转移的载荷为上下冲程悬点承受的静载荷之 差：W最大－W最小＝（Wr ＋ W1）－ Wr′
Wr＋W1 － Wr′ ＝ πd2/4×H×γ 杆 ＋π （ D2 － d2 ）
/4×H×γ液 －πd2/4×H×（γ杆 －γ液）
•3、答题步骤： •（3）提出措施 20分 •分析原因（10分）； •提出措施（10分）
学习回顾
一、理论示功图
1、理论示功图的形成 2、最大最小载荷计算 3、理论示功图的绘制
1、理论示功图的形成
深井泵的活塞在做往复运动。活塞在最低
位置时，两个凡尔之间有一余隙，此余隙内充
满了液体。当活塞下行程快接近死点时，固定
C D
B A
当弹性变形完毕，活塞开始下行， 液体就通过游动凡尔向活塞以上转移， 在液体向活塞以上转移的过程中，光杆 上所受的负荷不变，所以画出一条和BC 平行的直线DA。
当光杆行到下死点，在下行程完毕 又将开始的瞬间，游动凡尔关闭，负荷 又发生转移，开始了一个新的往复，这 样，就画成了一个封闭的曲线，我们叫 它做示功图。
W
C
B′
A
D
O
S
4、计算冲程和冲程损失在图上长度，画出理论示功图
光杆冲程图上长度：S光＝ S实×a＝3600×1/45＝80(mm) 冲程损失图上长度:λ＝冲程损失×a＝1000×1/45＝18(mm) 在B′C线上，取BC－B′C＝80－18 ＝62mm，B′B＝18mm 连接AB，过C点做AB平行线CD
W1′＝πD2/4×H×γ液×g ＝ 3.14×0.072/4 ×800×0.972×10 ＝ 29.9（KN）
这里的γ指比重，无因次量
3、计算光杆负荷在纵坐标上的高度
下冲程 OA＝ Wr′/ b ＝ 20.9 / 1.26 ＝ 16.6(mm)
上冲程 OB′＝ (W1′＋ Wr′)/b＝50.8 /1.26 ＝40.3(mm) 在纵坐标上分别以OA、OB为高，做纵坐标的平行线AD、BC
3、典型示功图与实测示功图分析和解释
（1）深井泵工作正常时的示功图 在深井泵工作正常，同时受其它因素影响不大时测出的示功 图，如图所示。
这类图形的共同特点是和理论示功图的差异不大,均为一近 似的平均四边形.由于抽油设备的轻微振动引起了一些微小的波 纹外,其它因素的影响均在图上显示不明显。
砂、蜡、水、气对示功图的影响
W
B
B′
A O
C D
S
主要内容
二、示功图的测试与分析
1、分析示功图步骤 2、典型示功图与实测示功图分析和解释 3、分析实测示功图综合练习
1、分析示功图步骤
• 前面所说的理论示功图，是在六个假设条件之 下，仅仅只考虑了抽油杆柱承受静载荷时作出来的， 所以图形是很规则的平行四边形。而实测示功图， 是在砂、蜡、水、气和惯性载荷、振动载荷、冲击 载荷与摩擦阻力等因素的综合影响以下测出来的。 除上述因素外，有时还要受到断脱、漏失、碰泵、 设备故障、仪器故障的影响，因此，实测图形比理 论图形复杂很多。
A
量。
在下死点前后，抽油杆柱上多了一个活
塞截面以上液柱的重量，油管上少了一个活
塞截面以上液柱的重量。
这时，就要发生弹性变形，油管就要缩
短，抽油杆就要伸长（细长的油管和抽油杆
柱，本身是一个弹性体，在负荷变化时，就
产生相应的变形，此变形的多少和负荷变化
的多少成正比）此时，光杆虽然在上移，但
活塞相应于泵筒来说，实际未动，这样，就
（2）油井出砂对示功图的影响 油井出砂，对于抽油井来说，轻则增加
抽汲助力、磨损抽油设备，重则卡死固定凡 尔、卡死活塞，造成油井停产。活塞被卡死 的情况，将在以后介绍。
这里着重讨论以下四种情况。
实测示功图 活塞砂阻
a、活塞砂阻 细小的砂粒，随着液体进入
泵内，造成活塞在工作筒内遇 阻,使活塞在整个行程中或在 某个局部地区，增加了一个附 加阻力。
上冲程时，附加助力使光杆负荷增加，附加阻力使光杆 负荷减少并且由于砂子分布在泵筒内各处的多少不同，影响 的大小不同，致使光杆负荷在很短的时间内发生多次急剧的 变化。在这种情况下测出的示功图，其负荷线上呈现出不规 则的锯齿状尖峰，且在连续测图时尖峰是移动的。但这时油 井仍能出油。
B、固定凡尔卡死
泵在工作过程中，固定凡尔被卡死在凡尔座上，油井不出 液特点为：
•3、答题步骤：
•（1）画上、下载荷线 25分
• 根据油井生产数据绘制理论示功图 上、下载荷线（15分）；利用公式计算 （10分）。
•3、答题步骤： •（2）对比分析 55分 •与理论示功图比较差异（15分）； •判断分析泵的工作状况（40分） •正常、供液不足、气影响； •断脱、泵脱出、抽喷、碰泵 •稠油、结蜡、出砂
2、理论示功图载荷的计算
理论示功图只考虑了悬点所承受的静载荷及冲程损 失，而不考虑其他因素的影响。
减程比：光杆冲程在图上的长度与光杆实际冲程长 度之比，用“a”表示。
a = S图/S实
力比：实际悬点载荷与其在图上的长度之比，用“b” 表示，单位KN/mm
b ＝ P实/P图
上冲程悬点承受载荷：
（1）抽油杆柱载荷： 在上冲程中，游动阀关闭，抽油杆柱不受管内液
实测示功图的基本分析方法
左上角：主要分析游动凡尔的问题，缺损为凡尔关闭不及时， 多一块（长一个角）为出砂并卡泵现象。 右上角：主要分析光杆在上死点时活塞与工作筒的配合，游动 凡尔打开和固定凡尔关闭情况，少一块为活塞拔出工作筒，严 重漏失；多一块为在近上死点时有碰挂现象。 右下角：主要分析泵充满程度及气体影响情况。右上、下角都 多一块为衬套上部过紧或光杆盘根过紧，少一块为未充满，是 供液不足或气体影响。 左下角：分析光杆在下死点时出现问题，如：固定凡尔的漏失 情况等。
W
W1′ W静
Wr′
λ
B A
S活 S光
AB—增载线
C
BC—活塞上行程线，最大载荷线
D
CD—减载线
DA—活塞下行程线，最小载荷线
ABC—驴头上行程线
CDA—驴头下行程线
S
S光—光杆冲程 S活—活塞冲程
λ—冲程损失
Wr′—抽油杆在液体中重量 W1′—活塞截面上液柱载荷
冲程损失：随着载荷的交替转移，使油管和抽油杆发生伸长缩短， 因而使活塞实际冲程小于光杆冲程，这一差值即冲程损失。
将凡尔球卡死在凡尔罩内。特点如下：在上冲程时，由于活塞 运动受到砂子阻碍，光杆负荷忽大忽小，甚至光杆负荷普遍超 过最大理论负荷线。在下冲程时，由于固定凡尔球卡死在凡尔 罩内，失去了密封作用，从而造成严重漏失，光杆不能卸载， 直到活塞行至接近下死点，撞击了沉积的砂子或固定凡尔罩时， 光杆才突然卸载。由于碰击、振动，在图的左下方产生了一个 “尾巴”。