液面和功图分析
利用功图法测算动液面2011
2011-06-11 08:01:52 2楼油井的动液面参数直接反映了地层的供液情况及井下供排关系, 是进行采油工艺适应性评价和优化的关键数据之一[ 1- 3] 。
动液面测试传统的方法是利用声波进行测试, 但是, 这种方法有两方面的缺点, 一是回声的技术受井筒的情况制约产生误差; 二是不能实时在线测量。
文献[ 3- 4] 通过地面功图推算动液面, 但是由于悬点载荷的确定比较复杂和繁琐, 而且在计算过程中忽略了一些阻力因素, 也存在误差。
有杆泵主要由泵简、柱塞、游动阀( T V) 、固定阀( SV) 等组成。
把地面示功图或悬点载荷与时间的关系用计算机进行数学处理之后, 由于消除了抽油杆柱的变形、杆柱的粘滞阻力、振动和惯性等的影响, 将会得到形状简单而又能真实反映泵工作状况的井下泵示功图[ 8- 9] 。
井下泵相对于悬点受力简单、动载荷的影响小。
泵工作工程中, 泵筒内压力p ( t ) 随柱塞运动方向的改变, 由吸入压力p i 升至排出压力p o 或由p o 降至p i , 柱塞完成卸载或加载: 当SV 开启后, 液体经SV 孔吸入泵腔, 此时p ( t ) = p i , 柱塞加载完成, 泵载保持不变; 当TV 开启后, 液体经T V 孔排出泵腔, 此时p ( t ) = p o , 柱塞卸载完成, 泵载保持不变,当SV、T V 均处于关闭状态时, p i< p ( t ) < p o 。
如果忽略柱塞与液体的惯性力, 则作用于柱塞上的平衡方程应是: Fp ( t) = p p ( f p - f r ) - p ( t ) f p + Wp f ( 1)其中, Fp ( t ) ! ! ! 泵的载荷, N; p p ! ! ! 游动阀上部的压力, Pa; p ( t ) ! ! ! 泵筒内压力, Pa; Wp ! ! ! 柱塞重量, N; f ! ! ! 柱塞与泵筒间的摩擦阻力, N ; f p、f r ! ! ! 柱塞、抽油杆的截面积, m2。
示功图分析
基本知识
活塞冲程（有效冲程） 光杆冲程
冲程m
冲程损失：抽油杆及油管弹性伸长与缩短所致。
基本知识
增载线
示功图分析
最大负荷线
最小负荷线
卸载线
注：正常示功图，增载线与卸载线相平行， 最大负荷线与最小负荷线相平行。
示功图分析
基本知识
下静载线：又称固定凡尔漏 失线，驴头停在接近下死点 位置测试，逐步上升为固定 凡尔漏失。
如此循环往复，抽油泵就不断地把地层 流体吸入泵内，并排出地面。
抽油泵的工作原理
冲程
上冲程
下冲程
活塞运动 抽吸泵筒，造成吸油条件 压缩泵筒，造成排油条件
游动阀 关
开
固定阀 开
关
液体运动 泵筒进油，井口排油
油管进油，泵筒排油
液柱载荷 作用在活塞上（抽油杆承载） 作用在固定阀上（油管承载）
负荷KN
示功图分析
N实际冲次≠
4L泵深
或
5100×60 ≈奇数 4LN
注：5100m/s为声音在钢中的传播速度 60为1min=60s
示功图分析---典型示功图分析
二、具有惯性影响的正常示功图
侧真147A井 09.8.14
真192井 2009.8.12
示功图分析---典型示功图分析
三、游动凡尔关闭迟缓
图形特征：左上方缺一块
多出现于作业后
曹54 2011.9.1
示功图分析---典型示功图分析
八、泵脱出工作筒
沙26-5 2009.9.18
沙26-5 2009.8.12
示功图分析---典型示功图分析
九、泵漏失
特征： 1.右上方缺一角 2.产量下降
原因： 衬套磨损严重或结蜡严重阻力 增大引起
典型示功图分析(最全)
A'
（如图中A ’点）。
精选ppt
C
D' D S
41
3、漏失影响的示功图
2、固定阀漏失
泵内压力降低使游 动阀提前关闭，悬点提 前加载，到达下死点时， 悬点载荷已增加到 A″。 上冲程，固定阀漏失不 影响泵的工作，示功图 形状与理论示功图形状 相近。
P B’ B
A″ A
A'
精选ppt
C
D' D S
42
1、游动阀漏失
当柱塞继续上行到后半冲 P
程时，因柱塞上行速度又逐渐
减慢，在柱塞速度小于漏失速
B
B’
度瞬间（如图中C‘点），又
出现了液体的“顶托”作用，
使悬点负荷提前卸载。到上死
点时悬点载荷已降至C″点。
下冲程，游动阀的漏失不影响
泵的工作。因此，示功图形状 A
与理论示功图相似。
精选ppt
C’ C C″
A
精选ppt
3 21
D´
C
D S
32
2、充不满影响的示功图
图形右下缺一块， 增载正常卸载慢。
精选ppt
33
2、充不满影响的示功图
泵充不满的危害
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。另外油管在液击的冲 击下会突然拉伸，使其连接螺纹松动，发生漏失或断脱故障。
向上的“顶托”作用，悬点 载荷不能及时上升到最大值，
A
使加载缓慢。
精选ppt
典型示功图分析(全)
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、 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。 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。 油井没有连抽带喷现象。 油井供液能力充足，泵能够完全充满 。
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
B
C
D'
D
S
2、充不满影响的示功图
P
有时，当柱塞碰到液面 时，由于振动，最小载荷线 会出现波浪线。充不满程度 越严重，则卸载线越往左移。
B
C3Βιβλιοθήκη 21AD´
D
S
2、充不满影响的示功图
图形右下缺一块， 增载正常卸载慢。
示功图分析
一、示功图的相关概念
•深井泵的工作原理：
当活塞下行时，由于泵筒内液柱受 压，压力增高，而使固定凡尔关闭。当 泵筒内压力超过油管内液柱压力时，游 动凡尔被顶开，液体从泵筒内经过空心 活塞上行进入油管。
游 动 凡 尔
泵
筒 内 液 体 进
固 定 凡 尔
二、选择： 1、当活塞上行时，游动凡尔受油管内活塞以上液柱的压力而（
）。 泵筒内压力( )，固定凡尔被油套环形空间液柱压力顶开，井内液体 进入泵筒内，充满活塞上行所让出的空间。 A、(关闭) B、(被顶开) C 、(上升） D 、(下降) ）。
2、活塞实际冲程（ ）光杆冲程，这一差值即为（
A、(大于) B、(小于) C 、(冲程损失） D 、(弹性损失) 3、当活塞开始上行时，游动凡尔关闭，液柱重量由油管上传给抽油杆， 抽油杆因增载而（ ），油管因卸载而（ ）。 A、(伸长) B、(增大) C 、(缩短） D 、(减小)
蜡析出点时，蜡就从原油中析出。蜡刚从原油中析出的温度称为初始结晶 温度或析蜡点。
油管结蜡后，缩小了油管孔径，增加了油流阻力，油流入井内的阻力
增加，大量原油留在地下变成了“死油”，就会降低采收率。
三、典型示功图分析
3、油井结蜡对示功图的影响
影响油井结蜡的因素有哪些？
（1）含蜡：含蜡量高的原油容易结蜡。 （2）温度：温度低，蜡就从原油中析出，温度下降越快，结蜡越严重。
A点为下死点
S（米）
λ2
S活
二、理论示功图的形成
增、卸载荷阶段，正好是形成抽油杆增 长、油管缩短和抽油杆缩短、油管增长的阶 段。所以，这是增、卸载过程中在图上表现
为斜线段的原因。
示功图的绘制与分析
示功图的绘制与分析摘要:截止到09年底～大港油田采油五厂共有生产井536口～其中电泵井33口～占6.16%～螺杆泵井44口～占8.21%～自喷井18口～占3.36%～抽油机井441口～占82.3%。
从这些数据就可能看出～抽油机井采油是我们油田目前应用最广泛的一种机械采油方式。
油田生产往往是在野外进行～地理位置分散～自然环境恶劣～井下工况复杂～造成抽油机井的故障诊断不及时和故障处理不及时～严重影响油田的产量和经济效益。
因此～抽油机的故障诊断一直是油田生产领域的一个难题。
及时分析抽油机工况～给出可靠边的故障诊断结果和建议～对提高油田生产效率和经济效益有着及其重要的意义。
抽油泵是抽油机井的重要组成之一～其工作状况的好坏～将直接影响到抽油井系统效率的高低。
为此～我们做为采油工～就需要经常对其进行分析～以便采取相应的措施～以保证泵正常工作。
但由于抽油泵的工作环境在井下～它的工作状态咱们是看不到的～同时～它在工作中还会受到制造质量～安装质量、砂、蜡、水、气、稠油等多种因素的影响～为了了解泵真实的工作情况～我们可以通过悬点载荷的变化对其进行分析～最常用的方法是通过动力仪将泵的工作过程变换成曲线记录下来～正好可以形成一个封闭的图形～这个图形我们就叫它为示功图。
关键词:示功图抽油机广泛分析工作环境因素图形主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曲线,是解释抽油泵抽吸状况最有效的手段。
主要包括示功图的相关知识、理论示功图的绘制及典型示功图的分析三个部分，此次课程的主要目的是使学习者能够掌握理论示功图绘制方法，并通过典型示功图的特征对其进行正确的判断，为分析抽油泵的抽吸状况提供参考依据。
首先，我们先来看第一部分示功图的相关知识。
换句话说，咱们分析示功图最终目的是为了了解抽油泵的抽吸状况，那么无论是在绘制也好，分析示功图也好，我们首先必须了解抽油泵是如何工作的,我们先来看一下什么是抽油泵,抽油泵也称深井泵，它是有杆泵机械采油的一种专用设备。
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
典型示功图具体分析(2)
典型示功图具体分析1．泵工作正常时的示功图和理论示功图的差异不大，均为一近似的平行四边形，除了由于抽油机设备的轻微振动引起的一些微小波纹外，其它因素影响在图上显示不明显。
2．气体影响时的示功图由点到面在下冲程末余隙内还存在一定数量的溶解气和压缩气，上冲程开始后泵内压力因气体的膨胀而不能很快降低，使吸入凡尔打开滞后，加载变慢，余隙越大，残存的气量越多，泵进口压力越低，则吸入凡尔打开滞后的越多。
特点：下冲程时，气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，使排出凡尔滞后打开，卸载变慢，泵的余隙越大，进入泵内的气量越多，卸载线越长“示功图”的刀把越明显。
3．气锁现象时的示功图是指大量气体进入泵内后，引起游动凡尔、固定凡尔均失效，活塞对气体起压缩和膨胀的作用，泵排不出油。
4．供液不足时的示功图沉没度小，供油不足，使液体不能充满工作筒。
下冲程中悬点载荷不能立即减小，只有当活塞遇到液面时，才迅速卸载，所以，卸载线较气体影响的卸载线陡而直。
5．油井出砂时的示功图油井大量出砂，油流携带着砂子冲刺，载荷受砂卡原因呈不规则毛刺现象；致使工作筒、活塞、凡尔等磨损，导致泵效降低，严重时固定凡尔或游动凡尔砂卡或砂埋，直接影响泵效。
6．油井结蜡时的示功图由于活塞上行时，泵内压力下降，在泵的入口处及泵内极易结蜡，使油流阻力增大，光杆负荷增大，引起凡尔失灵或卡死凡尔、活塞，堵死油管等现象。
7．抽油杆断脱时的示功图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载荷线不重合。
8．连抽带喷时的示功图具有一定自喷能力的抽油井，抽汲实际上只起诱喷和助喷作用。
特点：在抽汲过程中，游动凡尔和固定凡尔处于同时打开状态，液柱载荷基本上加不到悬点，示功图的位置和载荷变化的大小取决于喷势的强弱及抽汲流体的粘度。
9．固定凡尔漏失时的示功图固定凡尔球和凡尔座配合不严，凡尔座锥体装配不紧，凡尔罩内落入脏物或蜡卡着凡尔球等而造成的漏失，典型表现为加载和减载缓慢，呈弧形，减载更严重。
动液面的计算与识别(精)
如留某井示功图（如图3）和液面资料（见附图2），示功图
为刀把形，属典型的供液不足，而实测的液面却只有149m，资料明 显有误，第二天重测，液面在1381m。 这样的情况还很多，如从示功图分析：抽油杆脱落、活塞未进入工 作筒或卡死，有漏失的示功图，液面一般较浅，沉没度较高等。
录纸带上的距离，mm
N L
——油管接箍数
m
——平均油管长度，m
例题三
实测液面曲线如下图所示，油管平均长度 为9.6米，试计算液面深度。
S液 L =176mm
e
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
S箍 L接＝56mm
解: 由公式
Le L NL L接
176 12 9.6 可得 L 56 352 m
（a）有偶然干扰的曲线
（3）回音标淹没记录曲线 图（c）
产生原因： 井内无音标或油层供液能力 强，抽油参数不当，音标被液 （c）液面重复反射 面淹没。 （4）回音标重复反射曲线 图（d） （d）回音标重复反射 产生原因： 回音标离井口过近。
（e）游离泡沫液面影响记录曲线 （b）仪器自激液面曲线
2.不合格液面曲线原因分析
1、井口装置要密封，防止声弹能量在井口处损失。因为声波信号在油套环
形空间内传播，损耗很大，测试声源信号随着深度的增加而逐渐衰减，如果能量在 井口处损失过大，液面波很难反射上来。 （1）套管闸门开关应自如，现场测试中经常有另一侧套管闸门关不严的现象， 造成能量损失。
（2）在没有套管闸门的井应装好卡箍和堵头防止漏气。不允许使用棉纱及
声和气体发声两种方式，微音器将感受的声压转换成电压信号输
出给井深记录仪，不同型号的井口连接器根据需要和井深记录仪 配套使用。套管压力的测量是通过安装在井口连接器上的压力传
液面和功图分析课件
电力系统中液面和功图的监测与分析
总结词
了解电力系统中液面和功图监测与分析的原理及实际 应用。
详细描述
在电力系统中，液面和功图的监测与分析是非常重要的 环节。通过对液面和功图的监测和分析，可以及时发现 和解决电力设备运行中的问题，保证电力系统的稳定和 安全。具体来说，液面监测可以及时发现和处理电力设 备的泄漏、堵塞等问题，而功图分析则可以了解电力设 备的运行状态、负荷情况等。在实际应用中，电力系统 中使用的液面和功图监测设备和技术也是非常先进的， 如高精度传感器、远程监控系统等。
06
结论与展望
课程总结与体会
01
02
03
04
掌握液面和功图分析的基本概 念和方法
理解液面和功图在工业生产中 的应用和重要性
学习如何通过实验数据和图形 进行液面和功图分析
了解液面和功图分析的最新研 究成果和技术动态
研究展望及发展趋势
进一步深入研究液面和功图分析的机 理和规律
加强与国际学术界的交流与合作，推 动液面和功图分析技术的发展
系统建模
根据能量平衡原理，建立系统的数学模型，通过数学模型对系统性能进行模拟和 预测。
功图优化及应用
优化目标
功图优化的目标是通过调整系统参数，提高系统性能和效率，降低能源消耗和成本。
应用领域
功图分析广泛应用于液压和气压系统的设计、调试、维护和故障诊断等领域。通过对实际运行中的功 图进行分析，可以评估系统的性能和效率，找出潜在的问题和瓶颈，优化系统的设计和运行。
化工生产过程中的液面和压力控制
总结词
了解化工生产过程中的液面和压力控制原理及实际应用。
详细描述
化工生产过程中，液面和压力控制是非常关键的环节。 通过对液面和压力的监测和控制，可以确保化工生产的 安全和稳定。具体来说，液面控制可以保证化工生产的 原料供给和产品生成，而压力控制则可以防止化工设备 的超压或真空状态，避免发生爆炸或污染等事故。在实 际应用中，化工生产过程中使用的液面和压力控制设备 和技术也是非常先进的，如智能传感器、自动控制系统 等。
油田常用示功图分析
谢谢
THANKS
靠性。
案例三：数字示功图在设备维护中的价值
背景介绍
数字示功图技术的发展为油田设备维 护提供了新的解决方案。
技术优势
数字示功图能够精确反映设备的工作 状态和性能变化，为故障诊断和预测 提供可靠依据。
应用场景
在设备维护过程中，通过数字示功图 分析，确定设备的维修需求和更换周 期，降低维修成本。
实施效果
制出相应的示功图。
常规示功图具有简单、直观的特 点，能够反映油井的产能和生产 状态，是油田生产管理中常用的
工具之一。
常规示功图的缺点在于测量精度 不高，容易受到人为因素的影响， 且无法实现远程监控和实时监测。
智能示功图
智能示功图是一种基于传感器和自动化技术的油田示功图，通过安装传感器和数据采集系统，自动测 量和记录油井的相关参数，绘制出相应的示功图。
油田生产动态监测
03
通过持续监测示功图的变化，可以了解油田的生产动态，为生
产决策提供依据。
油田设备维护
设备故障预警
通过对示功图的分析，可以发现设备异常变化趋势，及时进行预 警和维护。
设备定期维护计划制定
根据示功图分析结果，可以制定设备的定期维护计划，确保设备正 常运行。
设备性能评估
示功图可以反映设备的性能状况，通过分析可以评估设备的性能指 标，为设备更新或改造提供依据。
油田常用示功图分析
目录
CONTENTS
• 引言 • 油田常用示功图介绍 • 示功图分析方法 • 示功图分析应用场景 • 示功图分析的挑战与展望 • 案例分享
01 引言
CHAPTER
目的和背景
抽油机井示功图..
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
示功图的分析和解释
示功图的分析和解释前言抽油机井采油是目前油田开发中普遍应用的方式，抽油机井的管理水平的好坏，关系到油田整体经济效益的高低。
要做好抽油机井的生产管理工作，必须取准取全各项生产资料，制定抽油机井合理的工作制度，不断进行分析，适应不断变化的油藏动态，加强并提高抽油机井的日常管理水平。
分析和解释示功图，就是直接了解深井泵工作状况好坏的一个主要手段，不但深井泵工作中的一切异常现象可以在示功图上比较直观的反映出来，而且，还可以结合有关资料，来分析判断油井工作制度是否合理，抽油设备与油层和原油性质是否适应，还可以通过“示功图法”对低产、低能井制定出合理的开关井时间，减少设备的磨损和电能的浪费等。
由于抽油井的情况复杂，在生产过程中，深井泵不但要受到抽油设备制造质量和安装质量的影响，而且要受到油层中的砂、蜡、气等多种因素的影响。
致使实测示功图形状多变，各不相同。
尤其是在深井上，这种情况就更为突出。
因此，在分析示功图时，既要全面地了解油井的生产情况、设备状况和测试仪器的好坏程度，根据多方面的资料综合分析，又要善于从各种因素中，找出引起示功图变异的主要因素，这样，才能做出正确的判断。
一、示功图的基础知识1、示功图的概念：示功图的概念：反映深井泵工作状况好坏，由专门的仪器测出，画在坐标图上，被封闭的线段所围成的面积表示驴头在一次往复运动中抽油机所做的功，称为示功图。
动力仪力比：示功图上每毫米横坐标长度所代表的负荷值。
减程比：示功图上每毫米横坐标长度所代表的位移值。
2、计算驴头最大负荷、最小负荷计算公式：(1)根据油井生产资料,绘制该井理论示功图.(2)根据油井生产参数,计算并画出驴头最大负荷、最小负荷在图中理论负荷线上的位置。
两种较简便的计算公式：①最大载荷：P1大＝P液/＋P杆[b＋sn2/1440]P2大＝P液/＋P杆[b＋sn2/1790]②最小载荷：P1小＝P杆[b－sn2/1440]P2小＝P杆[b－sn2/1790]式中：P1大------悬点最大载荷（第一种计算方法）；P2大------悬点最大载荷（第二种计算方法）；P1小------悬点最小载荷（第一种计算方法）；P2小------悬点最小载荷（第二种计算方法）；P液/------作用在活塞整个截面积上的液柱质量，kg；P液＝Fγ液×L，如果井口回压与沉没压力接近，便可忽略它们对悬点载荷的影响；P杆------抽油杆在空气中的质量，kg；B-------考虑抽油杆柱在液体中的减轻质量系数，b＝[1－γ液/γ钢]；γ液-------抽汲液的相对密度；γ钢-------钢的相对密度；S--------抽油机光杆冲程，m；n--------抽油机冲次，次/min；F--------活塞截面积，m2；L--------下泵深度，m；在现场分析抽油井示功图时，可利用示功图计算：P大＝力比×h; P小＝力比×h/式中：力比-------所用动力仪的力比，N/mm；P大、P小-------悬点的最大载荷和最小载荷；h-------上行线最高点距基线的距离，mm；h/-------下行线最低点距基线的距离，mm；两种计算公式的区别：第一套公式是把抽油井悬点运动看做曲柄滑块机构的滑块运动，并取曲柄旋转半径与连杆长度的区别为1/4，它只考虑了液柱和抽油杆质量以及抽油机杆柱的惯性载荷。
液面和功图分析
油管接箍法
这是同一口井的同一条测试曲线，只是计算时选取的平均管长相差 0.1米，造成了液面计算结果差了3.64米。 选取节箍平均管长9.6米，计算的音速为349.09m/s，液面深349.09米 选取节箍平均管长9.5米，计算的音速为345.45m/s，液面深345.45米
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测试仪器的组成
液 面 测 试 仪
ห้องสมุดไป่ตู้
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（三）液面仪测试流程
1、上井前的准备
上井前要对测试动液面的综合仪进行检查： （1）检查仪器是否充足电、是否工作正常； （2）检查井口连接器是否正常； （3）检查相应的连接线是否完好。
2、现场操作方法
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A. 装好井口连接器，将井口连接器的阀门打开，用勾扳手将井口装置拧紧。 B. 用液面测试电缆将井口连接器与主机连接好。 C. 对有套压的井进行测试时，将井口阀门缓慢打开，避免对声弹的井口装置 的微音器产生瞬间冲击，将井口连接器的阀门排空后关闭。 D. 打开电源，观察综合仪的显示菜单是否显示在“测试”位置。 E.“测试”功能，根据气井情况合理选择低频、宽频或高频，输入井号、日期 后再根据当地地理情况合理调节AB增益，进行曲线采集。 F. 测试曲线资料完成后，测试结束并确认资料合格，关闭主机电源，断开测 试连线，整理好工具和电缆，结束此井测试。
声源与反射物之间距离。
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动液面测试的原理、方法
回声仪记录曲线示意图
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（二）测试仪器的组成
测试仪器主要由综合仪主机、载荷位移传感器组合、井口连接器组 成。 综合仪主机（即ZJU-2综合记录仪）主要由CPU板、滤波放大板、超 低温显示器、键盘、无线通讯模块、高能电池组等组成。综合仪主机具 有测试、查询及删除、仪器设置、仪器标定等功能，与PC机相连还可进 行数据通讯。 载荷位移传感器组合由载荷传感器、位移传感器、无线通讯模块和 信号处理电路等组成，用于测试抽油机的载荷、位移等参数。传感器组 合有三种型号供用户选择。卸载式载荷位移传感器组合测试精度较高 （1%F·S）；不卸载液压式有两种安装尺寸，适用不同的抽油机；固定 式载荷传感器长期装置井上，接插上位移传感器即可进行功图测试，一 台主机可对接多台载荷传感器。 井口连接器由连接组件、击发装置、微音器和压力传感器组成，用 于测试抽油机液面深度和套管压力。
抽油机井实测示功图分析及井下故障判断
举例：某井62毫米油管 毫米油管， 毫米泵 泵深800米， 毫米泵， 举例：某井 毫米油管，56毫米泵，泵深 米 7/8英寸抽油杆 ， 冲程 米 ， 原油密度 英寸抽油杆， 英寸抽油杆 冲程3米 原油密度0.95， 含水 ， 80%，示功图力比 毫米， ，示功图力比2000牛/毫米，减程比 ：60，作 牛 毫米 减程比1： ， 该井理论示功图。 该井理论示功图。 解：f杆=3.8 cm2，g杆=27.3 N/m；设m、n分别为 ； 、 分别为 力比和减程比。 力比和减程比 。 则 m=2000， n=1/60。 由已知条件 ， 。 得D=0.056m，S光=3000 mm，L=800m，f管=11.657 ， ， ， cm2 ， f 活 =5.62/4*3.14-3.8=20.82 cm2 ， ρ=950*0.2+1000*0.8=990 kg/m3 ， P 杆 =g 杆 * L=800*27.3=21840N ， P 液 = （ F 活 - f 杆 ） Lρ= （20.82-3.8）800*990*10=13480N ）
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。
实际上金属是有弹性，会“形变”的，因而使增载过程和卸载过程都不是直 实际上金属是有弹性， 形变” 上直下，而是受力后伸长，卸载后缩短，都是倾斜着上下， 上直下，而是受力后伸长，卸载后缩短，都是倾斜着上下，与位移过程成线性的 线段。这一变形过程是由于抽油杆伸长和油管缩短、 线段。这一变形过程是由于抽油杆伸长和油管缩短、抽油杆缩短和油管伸长所造 成的。 成的。
抽油井功图诊断与分析
一、光杆地面理论示功图
14、λ：由于抽油杆与油管弹性变形造成的总的冲程损失。 15、S活：活塞冲程，即抽油泵活塞有效移动距离。 16、S：地面冲程，即光杆冲程。 17、P液：作用在柱塞上的液柱重量。 18：P杆：抽油杆柱在液体中的重量。 19：P静：驴头在上冲程承受的最大静载荷。
井下泵功图
将光杆地面示功图经过计算机处理得到井下泵功图，它消除了抽油杆的 变形、粘滞阻尼、振动和惯性载荷等影响，真实反映了泵的工作状况，井下 泵功图很容易判断出有杆抽油系统存在的问题。阻尼系数、地面功图、抽油 杆、冲次的准确性，对泵功图影响较大。
油井结蜡的特征为与正常载荷相比，最大载荷变大，最小载 荷变小,功图变肥，电流上升。
8、泵卡
泵卡的功图特征为斜向上的黄瓜条，主要是因为活塞卡后，抽油 杆只有弹性伸长。WX139井2008年9月17日诊断为泵卡，最大载 荷102.6KN。2008年9月19日作业发现活塞卡死在泵筒内。
9、泵部分脱出工作筒
一、光杆地面理论示功图
7、 CD：下冲程的卸载线。卸载过程，游动凡尔与固定凡尔同时处于关闭状态。 8、 DA：活塞下冲程线，为深井泵的排出过程。该过程固定凡尔处于关闭状态， 游动凡尔被顶开排出液体。 9、 ABC：上冲程静载变化线。 10、CDA：下冲程静载变化线。 11、面积ABCD：深井泵在一个冲程内所做的功。 12、λ1：抽油杆伸缩造成的冲程损失。 13、λ2：油管伸缩造成的冲程损失。
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
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。
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动液面测试的原理、方法
回声仪记录曲线示意图
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（二）测试仪器的组成
测试仪器主要由综合仪主机、载荷位移传感器组合、井口连接器组 成。
综合仪主机（即ZJU-2综合记录仪）主要由CPU板、滤波放大板、超 低温显示器、键盘、无线通讯模块、高能电池组等组成。综合仪主机具 有测试、查询及删除、仪器设置、仪器标定等功能，与PC机相连还可进 行数据通讯。
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（1）回音标法
回音标是套接在油管上的柱状短节，它的直径 大于油管，遮住油套环形空间间隙的50--70％，长 度为0．3--0．5米，用它来阻碍声音的直线传播， 使声音返回到井口并记录下来，便于准确地计算液 面深度。新井完井时或作业后，需要将音标下入的 准确位置做好记录。以便计算液面深度时采用（修 井监督的重要性）。假定油、套管环形空间传播速 度为一恒定值作为计算的基础，回音标位置下入深 度越接近实际液面，计算精度就越高，其计算公式 为：
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回音标法
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这是同 一条曲 线，只 是定位 音标的 位置稍 微移动 一点， 造成液 面深度 差了5.4 米，音 速相差 6.8m/s
（稳压）。
现场发现问题
• 同一口井，不同时间测试的音标形状也不尽相同，形状的差别就极易 产生定位位置的偏差，如下图：这是同一口井不同时间的测试曲线， 仪器的灵敏度有些差别，音标的形状差异很大，定位时就可能产生误 差。下图是同一井口不同时间测定的井口音标图。
• 但是我公司由于所选购的油管都不是同一规格的长度， 所以无法用此方法做到精确测量，因此在此只是做简答 的介绍
载荷位移传感器组合由载荷传感器、位移传感器、无线通讯模块和 信号处理电路等组成，用于测试抽油机的载荷、位移等参数。传感器组 合有三种型号供用户选择。卸载式载荷位移传感器组合测试精度较高 （1%F·S）；不卸载液压式有两种安装尺寸，适用不同的抽油机；固定 式载荷传感器长期装置井上，接插上位移传感器即可进行功图测试，一 台主机可对接多台载荷传感器。
井口连接器由连接组件、击发装置、微音器和压力传感器组成，用 于测试抽油机液面深度和套管压力。
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测试仪器的组成
液 面 测 试 仪
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（三）液面仪测试流程
1、上井前的准备
上井前要对测试动液面的综合仪进行检查： （1）检查仪器是否充足电、是否工作正常； （2）检查井口连接器是否正常； （3）检查相应的连接线是否完好。
（一）工作原理
利用回声仪来监测液面是目前最常用的方法。其基本原理是：安装 在井口上的测试仪器发出声波，声波沿油、套环形空间向井底传播， 遇到回音标、油管接箍和液面等发生反射。反射波传到井口被微音 器所接收，并将反射脉冲转化成电信号，电信号经放大、转换、运 算、显示和存储等处理，测出声波传播速度和反射时间，即可测出 声源与反射物之间距离。
有些井没有安装音标，无法采用此方法计算液面深度。 由检泵等原因造成作业后音标位置可能有所改变，需要及时记录更新， 否则计算时就会产生很大误差。 音标位置下入的深度普遍较浅，一般在几十米至一百米左右，当液面 较深时，计算精度无法保证。理想的音标位置应该在液面深度的9/10， 一般情况下应保证在2/3处，由于煤层气井这种需要排水降压解吸出气 的特点，不可能将音标下深，淹没在水下就没有意义了。 不同测试设备对音标信号的测试波形的差异很大，有些设备不能很好 的测出音标，造成计算精度无法保证。 对于音标信号测试很清晰的曲线，在人工计算时由于定位位置原因， 也会产生很大误差。
综合以上各种状况，采用音标法，液面的计算精度只 能达到5%左右（对排采起到参考作用）。
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（2）油管接箍法
• 接箍法是国内普遍采用的液面深度计算方法，当井内没 有安装回音标或回音标被液面淹没时，就需要用油管接 箍来推算液面深度。在油管长度比较规范时，用此方法 求得音速所计算的液面深度比较准确。
液面与功图
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Hale Waihona Puke 授课提纲液面测试的原理、方法 功图的测试与原理 示功图的分析和解释
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液面测试的原理、方法
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动液面测试的原理、方法
动液面的测定方法
动液面即煤层气井正常运行过程中测得的油套管环形空间中的液面深 度，用从煤层底板至液面的高度来表示。煤层气井动液面深度的测量 目前在国内主要有两种方式，一种是安装井下电子压力计；另一种是 采用回声测深仪。
• De = Ds (Le / Ls) • 式中De ------液面深度，m； • Ds ------音标下入深度，m； • Ls -----自井口波峰至音标间测量其曲线上的距离； • Le -----自井口波峰至液面波峰间测量曲线上的距离。
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回音标法
这种计算方法在现场具体操作使用过程中存在的问题主要表现在以 下几个方面：
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（四）测试资料的处理及计算方法
煤层气井和油井的动液面深度测试采用的都是声波 反射原理，利用测试仪采集完曲线波形后，必须对波 形进行分析计算才能得出动液面深度。目前国内各煤 层气区块普遍使用的方法是：接箍法和音标法。
我公司所有煤层气井基本都下有回音标，因此，音 标法是我公司目前采用的主要测试方法。
2、现场操作方法
A. 装好井口连接器，将井口连接器的阀门打开，用勾扳手将井口装置拧紧。 B. 用液面测试电缆将井口连接器与主机连接好。 C. 对有套压的井进行测试时，将井口阀门缓慢打开，避免对声弹的井口装置 的微音器产生瞬间冲击，将井口连接器的阀门排空后关闭。 D. 打开电源，观察综合仪的显示菜单是否显示在“测试”位置。 E.“测试”功能，根据气井情况合理选择低频、宽频或高频，输入井号、日期 后再根据当地地理情况合理调节AB增益，进行曲线采集。 F. 测试曲线资料完成后，测试结束并确认资料合格，关闭主机电源，断开测 试连线，整理好工具和电缆，结束此井测试。