示功图的分析和解释
采油工程典型示功图分析详解课件
01
03
本研究还针对示功图分析中存在的问题和难点，提出 了相应的解决方案和改进措施，为提高示功图分析的
准确性和可靠性提供了技术支持。
04
通过对比分析不同类型示功图的特征差异，本研究揭 示了不同采油工程条件下示功图的变化规律，为优化 采油工程方案提供了理论依据。
对未来研究的展望
随着采油工程技术的不断发展和进步，示功图分 析技术也需要不断更新和完善。未来研究可以进 一步探索新的示功图分析方法和模型，提高分析 的精度和可靠性。
采油工程典型示功图分析详 解课件
contents
目录
• 引言 • 典型示功图分析 • 示功图分析方法 • 采油工程中示功图的应用 • 结论
01
引言
目的和背景
01
了解采油工程中示功图的应用场景和重要性
02
掌握示功图的基本概念、原理和分类
03
提高对采油工程中示功图的认识和理解，为实际应 用提供指导
03
油井工况监测
通过示功图分析，实时监 测油井的工作状况，包括 载荷变化、抽油杆位移等 。
故障诊断
利用示功图数据，判断油 井是否存在故障，如抽油 杆断脱、泵漏失等。
生产优化
根据示功图分析结果，优 化油井的生产参数，提高 采油效率和产量。
示功图在采油工程中的重要性
保障生产安全
通过示功图分析，及时发 现并解决油井故障，避免 生产事故的发生。
提高采收率
通过对示功图数据的分析 ，优化采油工艺和生产参 数，提高原油采收率。
降低生产成本
通过准确的示功图分析， 减少不必要的维修和生产 调整，降低生产成本。
提高示功图应用效果的建议
加强技术培训
提高采油工程师对示功图分析的技能和水平，确 保分析结果的准确性。
《示功图诊断》PPT课件
范
地
减产
面 示
必需换泵 衬套上部“拉槽〞时功 图
功 此图是泵的缸套被磨坏、“拉槽〞， 图 上，下曲线呈对称性缺损面积。
规
应下放长度
范 地 面 示
脱出点
减产
管式泵或整筒泵
柱塞上行程脱出任务筒时功图
功 图
此图阐明柱塞在上行过程中脱出 任务筒，需求下放光杆，对小防
冲距。
规
范
不出油
地
必需换泵
面
衬套间隙大，各节不“对中〞时功图
cd线为卸载线，da线是下 冲程过程，a点是下冲程 死点
1 没有弹性形变的实际示功图
该实际示功图的特征： ab // cd, bc // da.
普通抽油井井深浅、小泵径，粗抽油杆及 小冲数抽油条件下消费时，有能够出现类似的 程度、长方形的示功图。
一、实际示功图特征分析
2 弹性抽油杆静载时示功图
实践上金属是有弹性会‘形变〞的 ，因此使增载过程ab和卸栽过程cd 都不是直上直下的，而是受力后伸 长，卸载后缩短。这一交形过程是 由于抽油杆伸长和油管缩短、抽油 杆缩短和油管伸长所呵斥的。以下
3 〔动、静载＋弹性形变〕示功图
由于动载荷的影响，示功图的上、下行程 不是程度的，但只需bc//da,而且ab//cd，就是泵 任务正常。否那么就是泵出现了问题。
图2-3中所示的行程线与程度线之间的夹角 α越大，阐明动载越大，另外冲数越快，动载 也越大。
二、规范地面示功图
规
范
地
面
充溢系数100％的正常功图
3 〔动、静载＋弹性形变〕示功图
实践消费中抽油杆是要接受静载和动载的 。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，抽油杆接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。如图2-3所示。
示功图分析
特征分析理论示功图—(动 静载＋弹性变形 示功图 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。 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， 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， 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、 点偏高 下冲程时c、 点偏低 点偏高， 点偏低， 是动载荷影响的值。 冲程时 、b点偏高，下冲程时 、d点偏低，P1 和P2是动载荷影响的值。 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。
理论示功图特征分析— 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 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， ，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， 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： 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 。一般抽油井井深浅、小泵径、 生产时，有可能出现类似的水平、长方形的实测示功图。 生产时，有可能出现类似的水平、长方形的实测示功图。
示功图分析专题
授课目的
示功图
吸入部分和排出部分都漏失时的示功图
排出部分和吸入部分同时漏失时的理论示功图
排出部分和吸入部分同时漏失
吸入部分和排出部分都漏失时的示功图
广9-7
广12-2
供液能力差对示功图的影响
广平8 (2007.7.5)
供液能力差时的理论示功图 广2-8 (2007.1.22)
供液能力差对示功图的影响
周16平1
11月15日 液面1568m, 分析为管漏
油管断对示功图的影响
起压0.2MPA--15个冲程-0.2MPA 液25-0吨，沉没度41905米 起出第83根φ62mm油管 脱扣，共有2根油管扣坏， 20根杆体偏磨，另有10 根接箍偏磨；
油管断对示功图的影响
该井抽蹩20冲 程,0.4MPa不变 产量0，沉没度井口 第54根油管公扣断
λ = λ1 + λ 2 =
(
一、理论示功图的绘制和解释
当采用二级抽油杆柱时： 当采用二级抽油杆柱时：
P杆=q杆1L1+q杆2L2
p液 L1 L L λ＝ ( + 2 + ) E f 杆1 f杆 2 f管
当采用二级油管柱时： 当采用二级油管柱时：
p液 L L管1 L管2 λ＝ ( + + ) E L杆 f管1 f管2
一、理论示功图的绘制和解释
S光——光杆冲程，米； S活——活塞行程，米； P杆——抽油杆柱在井液体中的重量，
公斤；
P液——活塞以上的液柱重量，公斤； P静= P杆+P液——光杆承受的最大静
负荷，公斤；
λ1——抽油杆伸缩长度，米； λ2——油管伸缩长度，米； λ=λ1+λ2——冲程损失，米。
二、典型与实测示功图的分析和解释
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。
示功图分析
抽油机井示功图，实际上就是抽油机井在一个完整冲程中的光杆 负荷图，示功图是目前检查抽油泵工作状况的有效方法之一。利用示 功图，能够直接反映出光杆的最大、最小负荷和冲程损失。根据对示 功图的分析，可以掌握泵的工作状态，判断砂、蜡、气等对抽油泵的 影响、判断泵漏失、油管漏失、抽油杆断脱等井下故障
由示功图可计算断脱点至井口的 距离：
L h C qr'
式中 L －断脱点距井口距离 m
qr'－每米抽油杆在液体中重量 KN/m
h －示功图中线到横坐标的距离 mm C －力比 KN/mm
h
杆断脱
典型示功图 采油工艺技术 采油工 采油地质工
特征描述 ：抽油杆断脱后 , 上行程悬点载荷为断脱点以上抽油杆柱的重力, 下冲程的悬点载荷为断脱点以上抽油杆柱在液体中的重力。 因此示功图位 于理论最小载荷线的下方，图形呈“黄瓜状”。
油管漏失
典型示功图 采油工艺技术 采油工 采油地质工
现象：这类井产液量逐渐下降，液面逐渐上升，电流上冲程小，下冲程正常，抽蹩压力上升，稳压稳不住，热 洗后图形逐渐增大，但实际负荷仍小于上理论负荷。 注意：油管下部漏失且漏失量大(一般为油管本体有较大漏洞或裂缝)，油井不出油，现场憋不起压力，示功图 最大、最小载荷线相接近，类似断脱现象。
七、带喷井的示功图
对于具有一定自喷能力的抽油井，抽汲实际上只起诱喷和助喷的作用。在抽汲过程中，游动阀和固 定阀处于同时打开的状态，液柱载荷基本加不到悬点。示功图的位置和载荷变化的大小取决于喷势的强 弱及抽汲液体的粘度。
喷势强、油稀带喷的示功图
喷势弱、油稠带喷的示功图
油井带喷
典型示功图 采油工艺技术 采油工 采油地质工
C
示功图分析课件PPT
3
案例三
在航空航天领域，示功图分析用于研究飞行器动 力系统的工作状态，确保飞行安全。
实践经验分享
经验一
01
在实践过程中，要注重数据采集的质量和准确性，这是示功图
分析的基础。
经验二
02
对于复杂的问题，需要综合运用多种分析方法和技术，以获得
更准确的结论。
经验三
03
与专业人士进行交流和合作，可以获得更多的经验和启示，促
示功图分析课件
目录
• 示功图概述 • 示功图分析方法 • 常见示功图解读 • 示功图分析实践 • 示功图发展趋势与展望
01
示功图概述
定义与意义
定义
示功图是表示抽油机井的工作状况的一种图形，通过实测示功图，可以了解油 井的工作状况，分析其产生的原因，并采取相应的措施来改善油井的工作状况。
意义
示功图是油田生产管理中重要的分析手段，通过对示功图的解读和分析，可以 及时发现油井存在的问题，预测油井的生产动态，为油田生产提供科学依据。
未来，示功图技术将与大数据、 云计算等技术深度融合，为工 业互联网的发展提供有力支持。
谢谢观看
进个人和团队成长。
实践中的挑战与解决方案
挑战一
数据采集过程中可能存在误差和干扰，影响分析结果的准 确性。解决方案：采用高精度的传感器和设备，加强数据 预处理和校验。
挑战二
示功图分析涉及到多个学科领域，需要具备广泛的知识储 备和实践经验。解决方案：不断学习和积累相关知识，参 加专业培训和交流活动。
挑战三
越野行驶示功图
越野行驶中需要大功率输出时，应选择合适的挡位和转速，避免发 动机过载或功率不足。
04
示功图分析实践
实际应用案例
示功图分析与应用
碰泵左下有圆圈， 及时上调防冲距。
8、油稠影响示功图 P B C
稠油影响的示功图主要特点是： 上下载荷线变化幅度大，而且原油粘 度越大，幅度变化越大；示功图的四 个角较理论示功图圆滑。形成原因： 稠油因其粘度大，所以流动摩擦阻力 增加，因此上行时光杆载荷增加，下 行时光杆载荷减小。另外由于油稠使 阀球的开启、关闭滞后现象明显，致 使增载、减载迟缓，所以增载线和卸 载线圆滑。
现象：产量下降，液面上升，上电流正常，下电流稍大。抽蹩时上 冲程压力上升，下冲程压力下降。
3.2、固定阀漏失
泵效40%，电流11/16，判断为固定凡尔漏失
4、抽油杆断脱影响示功图
抽油杆断脱后的悬点载荷 实际上是断脱点以上的抽油杆 柱在液体中的重量，悬点载荷 不变，只是由于摩擦，使上下 载荷线不重合，成条带状。示 功图的位臵取决于断脱点的位 臵：断脱点离井口越近，示功 图越接近横坐标；断脱点离井 口越远，示功图越接近最小理 论载荷线。
7、柱塞下行碰泵影响示功图
活塞下行碰泵影响的示功图 主要特征是在左下角有一个环状 图形。原因是由于防冲距过小， 当活塞下行接近下死点时，活塞 与固定凡尔相碰撞，光杆负荷急 剧降低，引起抽油杆柱剧烈振动， 这时活塞又紧接着上行而引起的。 同时由于振动引起游动凡尔和固 定凡尔跳动，封闭不严，造成漏 失使载荷减小。
P 理论示功图
S
S活 S光 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。
理论示功图的名词解释
理论示功图的名词解释理论示功图是指某一机械装置或发动机在工作过程中所产生的功率输出和扭矩输出的关系图表。
它能够直观地反映出装置的性能和工作特点，是工程设计、机械制造以及技术研究中相当重要的工具。
一、理论示功图的构成理论示功图通常由两个坐标轴组成，横轴表示转速或工况点，纵轴表示功率或扭矩。
此外，不同装置可能还会有不同的标注或单位。
例如，在内燃机中，横轴一般表示转速（单位为转/分钟），纵轴表示功率（单位为千瓦）或扭矩（单位为牛·米）。
二、理论示功图的应用1. 了解设备性能：理论示功图可以帮助用户更好地了解机械装置的性能和特点。
通过分析示功图，可以得知设备在不同工况下的工作状态、最大输出功率或扭矩等信息。
这对于设备选型、性能评估以及工艺优化具有重要意义。
2. 设计和改进：理论示功图也是工程设计和改进的重要依据。
通过绘制和分析理论示功图，设计师可以优化设备的结构和参数，以提高其性能和工作效率。
例如，在内燃机中，传统的四冲程燃烧过程所对应的理论示功图可以用来分析和改进进、排气系统的设计，以增加燃烧效率。
3. 故障诊断与维修：理论示功图也可以用于故障诊断和设备维修。
通过与实际测量得到的示功图进行比较，可以发现设备工作状态的异常或问题。
这有助于快速定位故障原因，并采取相应的维修措施。
三、常见装置的理论示功图解释1. 内燃机：在内燃机中，理论示功图描述了气缸内燃烧过程所产生的功率输出和扭矩输出。
一般情况下，内燃机的理论示功图可以分为四个阶段：进气、压缩、爆发和排气。
在进气阶段，活塞向下运动，进气门打开，气缸中燃烧物质被吸入；在压缩阶段，活塞向上运动，气缸中的燃烧物质被压缩；在爆发阶段，点火系统引发燃烧，燃烧物质迅速膨胀，推动活塞向下运动；在排气阶段，活塞再次向上运动，排气门打开，燃烧物质被排出。
2. 汽车变速器：在汽车变速器中，理论示功图描述了不同挡位下输出功率和扭矩的变化关系。
一般来说，随着挡位的增加，输出功率逐渐增大，但同时扭矩逐渐降低。
示功图分析
示功图分析目前生产油井多是抽油机井，泵挂1000-2200米之间，想要真正对油井的生产有有个深入、细致的了解，必须采取很多手段，如：测示功图、动液面、电流、量油等。
抽油机井的管理水平，关系到油田的整体经济效益。
要做好抽油机井的管理工作，必须取全取准各项生产资料，并作出正确的分析，制定抽油机井的合理工作制度，采取切实有效的合理措施，加强和提高抽油机井的日常管理水平。
示功图的测试是对抽油机井的管、杆、泵的工作状况的很好的诊断。
通过对负荷和图形的变化，正确的示功图分析，可以判断油井的工作制度是否合理，影响泵效和不出油的原因，确定合理的采油工艺措施和检泵周期。
一．示功图的测试基准示功图：1.基准示功图的意义：就是分析模板。
在油井新的状态下建立的基准示功图对以后的采油管理和测试会起到很大的作用，通过载荷的变化可以观察摩擦力的变化和液面的变化，对井筒和地层精细管理起到很大的作用，特别是在目前高含水阶段的采油生产。
基准示功图还可以指导动液面的测试。
动液面的准确测试是目前的局级技术难题。
动液面是油套环空的，油套环空很小，只要有很小的东西就会阻碍声波的传播，液面的确定不能光看液面曲线，必须与示功图对比分析。
基准示功图最重要的作用是资料的互相验证，保证了所出资料的准确率，同时也提高测试人员的工作水平。
精准的资料保证了技术人员的分析地准确，采取措施对症。
2．如何建立基准示功图油井作业后待生产正常测得合格的示功图和动液面做为基准，以后的示功图和动液面与其对比。
一般是在作业5-7天后测得示功图和动液面作为基准。
在作业后建基准示功图的原因是：作业后管杆泵都经过清洗和更换，管柱深度都会发生变化，油井的生产状态与以前发生了变化，主要是摩擦力变化，因为示功图反映的是力的变化，所以作业对示功图的影响很大，故在作业后建立基准示功图。
还有作业后测得的动液面也是最准确地，所以在建立基准示功图的同时建立同步的动液面。
按这个要求做的，既保证了资料准确率，也杜绝了不准确的资料真分析的事情发生，同时也提高了相关各岗位人员的工作能力。
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。
《典型示功图分析》课件
理论解析
对示功图进行理论解析， 推导相关参数和性能指标 ，为实际应用提供理论依 据。
实际分析方法
数据采集
通过传感器和测量设备采 集发动机的示功图数据， 确保数据的准确性和可靠 性。
数据分析
对采集的示功图数据进行 处理和分析，提取相关参 数和性能指标，评估发动 机的性能。
结果验证
将实际分析结果与理论分 析结果进行对比和验证， 确保分析的准确性和可靠 性。
拓展示功图分析的应用范 围，将其应用于更多领域 的发动机性能诊断中。
ABCD
开发更加智能、自动化的 示功图分析系统，减少人 工干预，提高工作效率。
加强示功图分析与其他诊 断技术的结合，形成更加 全面、系统的发动机性能 诊断方案。
THANKS
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案例三：泵示功图分析
总结词
泵示功图分析是评估泵性能的重要手段，通过分析示功图可以获取泵的流量、扬程和效率等参数，进 而评估泵的运行状态和性能。
详细描述
泵示功图分析主要通过测量泵的出口压力、流量和曲轴转角等参数，绘制出示功图，进而分析泵的扬 程、功率和效率等参数。通过对这些参数的分析，可以评估泵的流量、扬程、功率和效率等方面。
示功图定义
示功图定义
示功图是一种表示内燃机气缸压力与曲轴转角关系的图形， 通常以曲轴转角为横坐标，气缸压力为纵坐标。通过示功图 可以了解内燃机的工作过程、燃烧状况、气体压力变化和能 量转换等情况。
示功图的获取方法
示功图可以通过各种传感器和测量设备获得，如压力传感器 、曲轴角位移传感器等。这些传感器将气缸内的压力和曲轴 的转角信号传输给数据采集系统，经过处理后得到示功图。
典型示功图分析
xx年xx月xx日
• 引言 • 典型示功图介绍 • 典型示功图分析方法 • 典型示功图应用案例 • 结论与展望
示功图分析讲解
压力传感器：电阻应变式、压电石英式、电容式、电感式。
曲轴转角传感器：磁电式、光电式。
1、电阻应变式示功装置 1）工作原理：利用电阻应变式压力传感器把被测压力转
换成应变片的电阻值，通过应变仪把电阻值的变化转换 并放大成所需的电压或电流信号送往显示记录装置。
电阻应变式压力传感器 应变仪 显示记录装置。
弹簧比例M：表示缸内压力每 变 化 1MPa 时 弹 簧 的 变 形 量 （mm），单位为mm／MPa。
弹簧比例M选择：根据小活塞 标号和柴油机缸内最高爆发 压接近力示pz，功使图所纸测高取度的的示最功大高图 度。
示功纸规格：高度50mm/60mm
如测p-V示功图可选用1/5小活 塞，并根据缸内最高爆发压 力pz=8.0MPa，可选用
一、机械示功器
1、结构与工作原理
组成及作用：
压力感受机构：小活 塞及活塞杆、示功 弹簧；感受气缸气 体力变化并以位移 输出。
转筒机构：绳索、转 筒；反映气缸内活 塞位移。
记录机构：杠杆、记 录机构；平行放大 小活塞的位移并记 录在示功纸上。
示功弹簧：螺旋弹簧式、柱形弹簧式（中速机）。
工作原理：机械位移方法测量缸内压力及活塞位移，绘出 气缸内压力随活塞位移变化图形，即p-V示功图。
2） 结构 ：应变片7粘贴在应 变筒4外壁，应变筒由薄壁 （0.2～0.3mm）合金钢制成， 下端焊有很薄的悬链薄膜5。 此薄膜既薄又柔软，只传递 压力而不产生弹力。
丁烯橡胶套管6保证应变片良 好绝缘，同时也起到阻尼作 用，消减应变筒的高频振动。
调整垫片3可保证安装时应变 筒有适当的预紧力。
应变筒轴向压缩应变和横向拉 伸应变组成电桥两臂，两个 应变片组成测量臂并起温度 补偿作用，使测量精度提高。
典型示功图详解大全
B h
L h C ql'
式中 ：
q
' l
－活塞全部面积上每米液柱重量
kN/m
A
L －漏失点距井口深度 m
h －漏失点距井口在图上的高度 mm
C －力比 kN/mm
C
D S
4、抽油杆断脱影响的示功图
抽油杆断脱后的悬点载荷实际 上是断脱点以上的抽油杆柱在液 体中的重量，悬点载荷不变，只 是由于摩擦，使上下载荷线不重 合，成条带状。
称为示功图。 表示悬点载荷与位移关系的示功图称为地面示功图
或光杆示功图。 理论示功图定义：
只考虑静载荷作用下的示功图称为理论示功图。 典型示功图定义：
指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。
典
型 示
目
功录
图
1、气体影响示功图 2、充不满影响示功图 3、漏失影响示功图 4、抽油杆断脱影响示功图 5、出砂影响示功图 6、结蜡影响示功图 7、带喷井影响示功图 8、活塞脱出工作筒示功图 9、活塞下行碰泵影响示功图 10、油稠影响示功图
3、漏失影响的示功图
（3）油管漏失的示功图 P
油管漏失不是泵本身的问
B
题，所以示功图形状与理论
示功图形状相近，只是由于
进入油管的液体会从漏失处
漏入油管、套管的环形空间，
使作用于悬点上的液柱载荷
减小，不能达到最大理论载 A
荷值，(如右图所示）。
C
D S
3、漏失影响的示功图
（3）油管漏失的示功图
P
通过示功图根据下式可计 算出漏失位置：
相近。
下冲程由于泵筒中液体充
不满，悬点载荷不能立即减
小，只有当柱塞遇到液面时，
理论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。
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PB
C
理论示功图
A
DS
S活
λ
S光
于是画成一个封闭的曲线，即为示功图。
25
PB
理论示功图
A
S活 S光
C
DS λ
光杆从下死点又开始新的上行
26
油管缩短和
抽油杆伸长
光
B
杆
所
受
负A 荷
光杆冲程 活塞冲程 活塞截面以 上液柱重量
抽油杆在油中的重量
C
D
抽油杆缩短 和油管伸长
光杆冲程
27
理论示功图是在五个假设条件之下，仅仅考虑了 抽油杆柱承受静载荷时作出来的，所以功图是规则的 平行四边形。而实测功图是在砂、蜡、气、水和惯性 载荷、震动载荷、冲击载荷与摩擦阻力等因素的综合 影响之下测出来的，除此之外，还要受到漏失、断脱、 碰泵、设备故障、仪器故障的影响，因此实测功图比 理论功图复杂的多。
光杆上行时，由于结蜡所引起的附加 阻力，使负荷在整个冲程中都超过了 最大理论值；光杆下行时，由于结蜡 阻碍，负荷立即减小，当到达结蜡严 重部位，负荷就很快降到最小理论值 以下。所以，整个实测功图比理论示 功图显得肥胖。
35
3.3、固定凡尔被蜡卡死
在上冲程时，由于固定凡尔卡死，井中有蜡影响， 使抽油杆的运动受到了阻碍，所以，实测示功图的最大 负荷线超过了理论值，并有波浪式的变化。当活塞下行 时，由于活塞接触不到工作筒内的液面，游动凡尔打不 开，光杆不能卸载。直到接触到工作筒内液面，光杆才 开始卸载。所以，实测功图的最小负荷线接近于最大理 论负荷线，直到下死点时，负荷才降到理论值。
示功图的分析和解释
1
第一部分、理论示功图 的绘制及泵的工作过程
2
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。
假
234、、 、不抽 油考油 井虑设没活备有塞在连在上工抽、作带下中喷冲，现程不象中受，抽砂油、杆蜡柱、所
设 条 件
受水 51、、到、油的深气井摩井等擦供泵因力液质素、能量惯的力合性影充力格响足、，，震，工认动泵作为载能正荷进够常与入完冲泵全击内载充 荷满等的影响，假设力在抽油杆柱中的传递是 的液体不可压缩
3.1、凡尔结蜡
游动凡尔和固定凡尔结蜡，凡尔不能灵活 地及时打开，从而引起漏失。并且，由于杆管 结蜡，增大油流阻力。所以，当活塞上行时， 光杆负荷增加，超过了最大理论值，下行时， 光杆负荷不稳定，功图呈现出波浪起伏的变化。
34
3.2、油管和抽油杆结蜡
油管和抽油杆结蜡，会缩小油流通道，增大油流阻力，增大光 杆负荷，严重时，可将油管全部堵死，迫使油井停产。
A
S活 S光
C
DS λ
光杆和活塞都在上行
10
P
B
理论示功图
A
S活 S光
C
DS λ
光杆和活塞都在上行
11
P
B
理论示功图
A
S活 S光
C
DS λ
光杆和活塞都在上行
12
P
B
理论示功图
A
S活 S光
C
DS λ
光杆和活塞都在上行
13
P
B
C
理论示功图
A
DS
S活
λ
S光
当弹性变形完毕光杆带动活塞开始上行，固定凡尔打 开，液体进入泵筒并充满活塞所让出的泵筒空间，此时， 光杆出所承受的负载，仍和B点时一样没变化，所以画 出一条直线BC。
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。
15
P
B
理论示功图
A
S活 S光
C
D S
λ
光杆和活塞都在下行
16
P
B
理论示功图
A
S活 S光
C
D S
λ
光杆和活塞都在下行
17
P
B
理论示功图
A
S活 S光
C
D S
λ
光杆和活塞都在下行
18
P
B
理论示功图
A
S活 S光
C
D S
λ
光杆和活塞都在下行
4
P
B
理论示功图
A
S活 S光
C
DS λ
光杆和活塞都在上行
5
P
B
C
理论示功图
A
D
S
S活
λ
S光
光杆和活塞都在上行
6
P
B
理论示功图
A
S活 S光
C
DS λ
光杆和活塞都在上行
7
P
B
理论示功图
A
S活 S光
C
DS λ
光杆和活塞都在上行
8
P
B
理论示功图
A
S活 S光
C
DS λ
光杆和活塞都在上行
9
P
B
理论示功图
28
第二部分典型与实测 示功图的分析和解释
29
实测正常功图的特点是和理论示功图的差异 不大，均为近似的平行四边形。
沉没度104 泵效35.5
30
但是由于抽油设备的震动、油井深度使抽油杆柱受到 较大的惯性力，以及冲次的加快，惯性载荷及震动载荷增 加，使图形波动和偏转得更加厉害。一般来说，功图中上 下波形的平均线平行，左右曲线平行，所不同的是：上下 负荷与基线不平行，成一个夹角。
19
P
B
理论示功图
A
S活 S光
C
D S
λ
光杆和活塞都在下行
20
PB
C
理论示功图
A
DS
S活
λ
S光
光杆和活塞都在下行
21
P
B
理论示功图
A
S活 S光
C
D S
λ
光杆和活塞都在下行
22
P
B
理论示功图
A
S活 S光
C
D S
λ
光杆和活塞都在下行
23
PB
C
理论示功图
A
DS
S活
λ
S光
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，此过程中，光杆所受的 负荷不变，于是画出直线DA。
瞬间的，凡尔的起落也是瞬间的
3
P
B
C
理论示功图
A
DS
S活
λ
S光
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。 此时光杆虽然在上移，但活塞相对于泵筒来说，实际未动， 这样就画出示功图中的AB斜直线，它表示光杆负载增加的 过程，称为增载线。
31
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
32
对于抽油井来说，油井结蜡可以增加光杆 负荷，引起凡尔失灵、活塞卡死、堵死油管。 因此，研究油井结蜡对于维持油井正常生产， 具有较大的实际意义。由于结蜡部位不同，影 响的严重程度不同，现分为以下几种情况进行 分析。
33
14
上 游 动 凡 尔 打 开
下 游 动 凡 尔 打 开
固定凡 尔关闭
PB
C
理论示功图
DS
S活
λ
S光
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
36
实测蜡影响示功图
37
活塞上行时，油气混合物 进入泵内，并且随着活塞 继续向上运动，泵内压力 降低，溶解在石油中的气 体大量分离出来，同时气 体产生膨胀，使光杆载荷
不能很快地增加到最大理论值。因此，增载过程变慢， 直到B1点时，增荷才结束，固定凡尔才打开。所以，增 载线AB1较AB的斜率小。