应用示功图和电流变化分析抽油机故障

应用示功图和电流变化分析抽油机故障

摘要：正确分析诊断功图结果为油井正常生产提供可靠依据十分重要。抽油井

在正常生产过程中，上、下行电流是平稳的，示功图形状变化也不大，当这两个

动态参数发生异常时，很可能出现油井工况问题，此时，应采取相应措施进行处理，使油井生产恢复正常。文章分析了抽油机上、下行电流与示功图变化特点，

并结合实例，分析了抽油杆断脱、井卡等情况下上、下行电流与示功图的具体变化，指出实际操作中应两者结合判断，综合考虑，才能准确诊断油井工况。

关键词：抽油机；电流；示功图；故障诊断

前言

随着油田开发生产规模的扩大，有杆泵发挥着越来越重要的作用。保持油井

高产、稳产使抽油泵工况处于最佳状态，使机杆泵及地面设备协调、高效，发挥

功图的提示、监督、挖潜油井作用，必须正确使用功图这一工具。油田开发的最

小单元就是采油井，每口采油井的生产是否正常，关系到油田开发与生产的效果，如果采油井一旦出现了故障，生产就要受到影响，其产量就会降低，某些动态参

数就会发生一定的变化，只要在生产过程中及早地发现动态参数的变化，并加以

分析、判断，再根据具体故障采取具体措施才能使油井恢复正常生产。在动态参

数中，抽油机上、下行电流及示功图是反应油井工况异常最明显、最快捷的动态

参数。通过分析示功图，可以知道抽油机负荷的变化、泵的工作状况，各项参数

配合是否合理，是否受到砂、蜡、气、水的影响，油层供液能力是否充足，抽油

杆工作是否正常等，由示功图及时诊断抽油井工作状况，从而及时调整工作制度。重点介绍抽油机泵漏失、杆断脱和杆卡等几种常见情况。

1 抽油机上、下行电流与示功图变化特点

在生产过程中，通过所辖多口油井动态参数的分析，总结、归纳出抽油机上、下行电流、示功图的变化规律，经验证，利用这些动态参数判断油井工况具有良

好效果。

表1 抽油机上、下行电流、示功图变化规律表

2 应用实例与效果

利用抽油机上下行电流、示功图变化规律，对地面故障、井下故障等油井工况进行判断，及时采取措施恢复油井生产。

2.1 抽油机泵漏失判断

2.1.1 泵漏原因分析

抽油泵正常生产时，上冲程，抽油杆带动活塞向上运动，活塞上游动凡尔在油管内液柱

作用下而关闭，并排出活塞冲程一段液体。与此同时，泵筒内压力下降，在环形空间的液柱

压力作用下，固定凡尔打开，井内液体进入泵内，占据活塞所让出的空间；下冲程，抽油杆

带动活塞向下运动，泵筒液柱受压缩，压力增加，当此压力等于环空液柱压力时，固定凡尔

靠自重而关闭。活塞继续下行，泵内压力升高，当泵内压力超过油管内液柱压力时，泵内液

柱即顶开游动凡尔，并将载荷转移到油管内。泵漏失有三种情况：一是球座是否刺损或球磨损，二是凡尔球有杂物或其它硬物垫住，使球与球座密封不严，三是由于结蜡影响，使凡尔

不工作。第一种情况只能通过作业处理，第二、三种情况可以通过热洗处理，处理不好只能

作业处理。

2.1.2利用功图判断漏失类型

由于抽油泵工作环境十分恶劣，机械磨损或井下液体的腐蚀都会导致抽油泵漏失、失灵

等故障，泵漏失可分为游动凡尔漏失、固定凡尔漏失、双凡尔漏失。（1）游动凡尔漏。现象：量油产量下降、示功图增载缓慢、液面上升、上电流比正常时小，下电流正常，憋压时

上冲程压力上升缓慢。将驴头停在上死点稳压，游动凡尔漏失稳不住。（2）固定凡尔漏。

现象：量油产量下降、示功图卸载缓慢、液面上升、上电流正常，下电流正常，憋压时上冲

程压力上升，下冲程压力下降，压力憋得越高，上下冲程压力变化越大，将驴头停在下死点

稳压，固定凡尔漏失稳不住。（3）双凡尔漏。现象：量油产量下降，液面上升，增载卸载

都很缓慢，图形圆滑，漏失严重时的功图与断脱功图相似，憋泵压力上升，稳压稳不住。

2.2 抽油杆断脱。曾有一口井上行电流突然下降，下行电流突然上升，在示功图上，发现

示功图载荷明显减小，图形变窄，说明抽油井的井下负荷突然减小，从图形上分析该异常应

为断脱，后经作业证实，确为抽油杆断脱。原因分析采油井正常生产时悬点的最大载荷主要

由两个方面构成。一个是抽油杆自身重量，另一个是液体重量，当抽油杆断脱后，悬点的载

荷只有断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，反之就小一些。

当抽油杆上行程时，由于井下一端负荷小，靠平衡块就能将驴头拉起，电机做功小，因此电

流下降，下行时，由于井下负荷小，平衡块要靠电机做功才能将它举升上去，电机做功大，

所以电流上升。断脱的部位越靠上，抽油杆上部越轻，上行电流下降越多。

2.3井卡。某日，发现某井上、下行电流同时突然升高，经测试，发现示功图明显改变，从图形上分析该异常为井卡，经作业，查看核实为井卡。分析井卡后柱塞在泵筒无法移动只

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图会有两个斜率段，由于柱塞被卡，导致抽油泵不能抽出液体。

2.4 供液不足。泵供液不足主要是泵筒中液体不能充满，使游动凡尔不能及时打开，造

成这种情况的原因有多种，如地层能量下降，下泵深度不合理，出砂等。对于动液面高，供

液较好、出砂不严重的井突然减产时，需要考虑固定凡尔被卡死。对于砂面掩盖油层，污染

严重的需要及时冲砂，解堵。泵效下降要及时根据液面变化调整工作制度，必要时加深泵挂，或换小泵。在实际生产中，我们经常使用一个简易计算泵效的方法，公式如下：

3 结论与建议

（1）建议各井可加装远程监测，此技术应具备实时监测油井电流、载荷、示功图等多项参数，通过此技术，可及时判断油井生产情况，排除故障，实现降本增效。（2）当抽油井

的电流、示功图发生改变时，井下工况很可能发生了异常，单独应用上、下行电流或示功图

判断油井工况还具有局限性，两者应结合判断，有时同一现象可以由不同原因造成，应综合

参考其他参数变化进行判断，才能使工况诊断更准确。