绘制并解释理论示功图
示功图(1)
7、计算抽油机悬点（驴头）最大、最小载荷
• 抽油机在抽汲中悬点除抽油杆和液柱重量，还有惯性载荷、振动载荷、摩檫载 荷等，同时井下沉没压力井口回压对悬点载荷也有影响，要准确计算悬点载荷 是比较困难的。一般按以下简便公式计算： • 最大载荷： PI最大＝P′液＋P杆（b＋Sn2/1440） PI最小＝P杆（b－Sn2/1440） (只考虑液柱和抽油杆重量及抽油杆惯性载荷) • 最小载荷： PII最大＝(P′液＋P杆)（1＋Sn2/1790） PII最小＝P杆（b－Sn2/1790） （考虑液柱的惯性载荷）具体选用应与实测结果对比后确定。 式中：P′液――作用在活塞整个截面积上的液柱重量（千克）； P杆――抽油杆在空气中的重量（千克）； b---------抽油杆柱在液体中减轻重量系数；b＝（1－r液/r钢）r钢为钢的相对密度；r液 为抽汲液体的相对密度；式中P′液＝Fr液L r液――抽汲液重度（N/m3） L―――下泵深度（m） F―――活塞截面积（m2） • 如果沉没压力与井口的回压的差别很大，需要考虑时则： P′液＝F（r液L折液＋P回） L折液――折算动液面深度（套压等于零时，为实测深度）； P回――井口回压（Pa）
实测示功图分析与典型示功图特征 （规律）
实测示功图的特征
• 示功图的特征： 任何事物都有其一定的规律和特殊性 可循，示功图也不列外，测试仪器在正常的情况下其测 出的同一类问题的不同油井的图形形状都是基本相似的。 不相似也只是载荷的大小与图形大小而已，是有它的规 律可循的，这就是所谓的典型示功图，因为深井泵出现 同一类问题的本身它都超越不出泵必然发生的工况范围， 这一共性是产生图形相似的必然结果。因此基于这一点 为了加深判断分析将其编成“口诀”的形式以便加深记 忆和理解。
绘制并解释理论示功图
P
B’ P’液 A
λ B
S活 C
P’杆
D S活 S光
D’ λ
0
S
例题：
某井采用Φ62mm的油管为（f管为 11.9cm2）,Φ19mm的抽油杆(f 杆为 2.85cm 2），泵径为38mm，下泵深度 800m，冲程1.5m，原油密度860kg/m3， 力比为810N/mm ，减程比为1:30，绘制 出该井的理论示功图。负 荷 Nhomakorabea(
P
0
S
(
)
第二步：计算抽油杆柱在该井液体中的重量与 活塞以上液柱重量 解： 查表知：q'杆=2.05kg/m=20.09N/m； q'液=0.97kg/m=9.506N/m， 则：P'杆＝ q'杆L＝20.09*800=16072N P'液＝ q'液（L－H沉） ≈q'液L ＝9.506*800 ＝7604.8N
理论示功图的绘制
理论示功图的概念
是在理想的状况下， 是在理想的状况下，只考虑驴头所 承受的静载荷引起抽油机杆柱及油管柱 弹性变形，而不考虑其它因素影响， 弹性变形，而不考虑其它因素影响，所 绘制的示功图。 绘制的示功图。
一、理论示功图的解释
当液体载荷全部传递到悬点之后（即抽油杆和油 AB线称加载线，表示悬点上行时，游动凡尔关闭, B’B相当于活塞与泵筒发生相对位移之前，悬点上 当卸载完毕后（D点），活塞与泵筒发生相对位移。 CD线称卸载线，表示下冲程开始后，固定凡尔关 管的弹性变形结束后的B点）加载完毕。悬点以不 液柱载荷由活塞传递到悬点的过程， 行的距离（ B’B ＝λ）， 悬点以不变的载荷P小至下死点A。 闭，液体载荷由悬点转移到油管上的过程。 变的载荷P大上行到上死点C，BC＝S活。
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
示功图分析
图1
图2
图中的二条虚线，是分析用的最大和最小理论载荷 线。图1为稀油井的泵正常工作的示功图。图2为稠油 井的泵正常工作的示功图。此图形的特点是：上载荷 线高于最大理论载荷线，下载荷线低于最小理论载荷 线，四个角比较园滑。
二、供液能力差的示功图
B1 WL
λ
Sp
B C
λ
A Wr D D1
Sp
S
这样，在静载荷作用下悬点理论示功图为平行四边形ABCD。曲线所圈 闭面积的大小表示泵做功的多少。ABC为上冲程的静载荷变化线，AB为加 载线，在加载过程中游动凡尔和固定凡尔同时处于关闭状态；在B点以后加 载完毕，变形也就结束，活塞与泵筒开始发生相对位移，同时固定凡尔打开， 液体进入泵筒并充满活塞所让出的泵筒空间。BC是吸入过程（活塞冲程用 Sp表示），BC＝Sp，在此过程中游动凡尔一直处在关闭状态。CDA为下冲 程静载荷变化线。CD为卸载线，在卸载过程中，游动凡尔和固定凡尔同时 处于关闭状态，在D点以后，卸载完毕；变形结束时，活塞开始与泵筒发生 向下的相对位移，游动凡尔被顶开而开始排液。DA＝Sp为排出过程，在排 出过程中，固定凡尔一直处于关闭状态。
2007年3月
内容提要
一、抽油泵的工作原理 二、理论示功图绘制
三、典型示功图分析
一、抽油泵的工作原理 二、理论示功图绘制
三、典型示功图分析
抽油泵分类
管式泵
1、油管
2、锁紧卡
杆式泵
1、油管
2、锁紧卡
3、活塞
4、游动凡尔 5、工作筒 6、固定凡尔
3、活塞
4、游动凡尔 5、工作筒 6、固定凡尔
泵的工作原理
套管 油管 抽油杆
示功图-分析
示 功 图 分 析 专 题通过理论示功图、典型示功图的学习，能够判断实测示功图，以了解油层的生产能力和设备的工作状况，从而进一步制定合理的技术措施。
一、理论示功图的绘制与解释 理论示功图：是认为抽油泵不受任何外界因素影响，泵能够完全充满，光杆仅承受静载荷不考虑惯性力时所绘制的示功图。
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。
二、典型示功图分析所谓典型示功图是指某一因素十分明显，其示功图形状代表了该因素影响下的基本特征，因此典型示功图分析是示功图分析的基础。
1、泵工作正常的示功图（图1）：这类示功图与理论示功图差异不大，为一近似的平行四边形，除了抽油设备的轻微振动引起一些微小波纹外，其它因素的影响不明显。
图1 图2 2、惯性载荷影响较大的示功图（图2） ：由于下泵深度，光杆负荷大，抽汲速度快等原因在抽油过程中产生较大的惯性载荷，在上冲程时，因惯性力向下，悬点载荷受惯性影响较大，上死点A 上升到A ＇，AA ＇即是惯性力的影响增加的悬点载荷，直到B ＇点才增载完毕，在下冲程时，因惯性力向上使悬点载荷减少，下死点由C 降低到C ＇，直到D ＇才卸载完毕，这样一来使整个示功图较理论示功图沿顺时针方向偏转于一个角度，活塞冲程由S 活增大到S 活＇。
3、气体影响的示功图（图3）：由于在下冲程未余隙内还残存一定数量的气体，上冲程开始后，泵内压力因气体膨胀而不能很快降低，使固定凡尔滞后打开，卸载变慢，示功图右下角呈“刀把形”。
泵余隙越大，气量越多“刀把”越明显。
图3 图44、充不满泵筒的示功图（图4）：沉没度太小，供液不足，液体不能充满泵筒。
其特点是下冲程中悬点载荷不能立即变小，只有当活塞接触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、间隙漏失（图5）：排出部分漏失的示功图：上冲程时泵内压力降低，活塞两端产生压差使活塞上央的液体经排出部分不严密的地方漏到活塞下部的工作筒内，由于漏失到活塞下部的液体向上的顶托，悬点载荷不能及时上升到最大值，使加载缓慢，直到活塞上行速度大于漏失速度时悬点载荷才达到最大。
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(1)
• a——气体溶解系数，m3/(m3.MPa), • P沉——柱塞上行时的泵内压力，即泵的沉没
压力，MPa;(不考虑泵阀阻力）； • W——含水百分数。
有关名词解释
• 游动阀：装在抽油泵柱塞上随柱塞作往复运动可将泵内液体排出的单向球阀。 • 固定阀：随泵筒固定在油管柱上，井内流体可通过它进入泵内的单向阀。 • 阀罩：深井泵阀用于限制阀球运动范围的部件。 • 防冲踞：为防止深井泵工作过程中柱塞与固定阀发生碰撞，在下泵时将柱塞座于固定
统称。
• 惯性载荷：由于抽油杆柱和油管中的液柱随悬点作变速运动所产生的惯性力在悬点上 引起的载荷。
• 抽油杆柱的振动：在抽油过程中，液柱载荷周期性作用在抽油杆柱上引起抽油杆柱的 纵向振动。
• 抽油杆柱的固有频率：抽油过程中抽油杆柱自身振动的频率。其值等于钢中声速除以4 倍的杆柱长度。NO=C/4L
示功图的解释和绘制
• 什么叫示功图？理论示功图？ （1）、示功图：示功图是用动力仪测出能够反应出深井泵在上下一个冲程 中工作情况好坏的图形，其图上被封闭的面积表示深井泵在一次往复运动 中泵所作的功，所以叫示功图。 （2）、示功图：抽油机井示功图的纵坐标表示光杆载荷，横坐标为光杆位 移行程，柱塞在上下一个冲程中动力仪相应画出一个载荷与光杆位移的函 数关系曲线，即示功图。可概括的认为是单位时间内深井泵活塞所作的功， 即排液的多少。
• 光杆功率：抽油机光杆提升井液和克服井下损耗所需的功率。 • 有效功率：用于有效举升井液体的功率，其值等于抽油井的产液量与有效举升高度的
乘积。 • 地面抽油装置效率：光杆功率与抽油装置电机输入功率比值的百分数。 • 抽油井系统效率：举升液体的有效功率与抽油机电机输入功率比值的百分数。 • 抽油参数优选：根据油井流入动态（IPR）和设备能力，确定合理的下泵深度、泵径、
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。
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。
理论、典型示功图讲解稿
理论示功图
实测示功图
典型示功图分析
7.凡尔漏失 （1）固定阀（吸入部分）漏失 图形特征∶两下角缺失 下冲程开始后，由于固定阀漏失，泵内 压力不能及时提高而延缓了卸载过程， 同时使游动阀不能及时打开。当柱塞速 度大于漏失速度后，泵内压力提高到大 于液柱压力，将排出阀打开而卸去液柱 载荷，下冲程后半冲程中因柱塞速度减 小，当小于漏失速度时，泵内压力降低 使排出阀提前关闭，悬点提前加载（当 吸入阀严重漏失时，排除阀一直不能打 开，悬点不能卸载）。 成因分析∶由于固定凡尔与凡尔座配合 不严，凡尔座锥体装配不紧，凡尔罩内 落入脏物或结蜡而卡住凡尔球等原因， 都会造成深井泵的吸入部分漏失。
理论示功图
实测示功图
典型示功图分析
3. 泵工作正常但供液不足 图型特征∶卸载线和加载线平行，越左 移说明充满越不好，也就是供液能力越 差，形成的图形为“刀把”形。 成因分析： 深井泵的工作制度或抽汲参数组合不合 理，泵的排出能力大于油层的供液能力， 造成沉没度太小，液体充满不了泵筒。
理论示功图
实测示功图
实测示功图
典型示功图分析
14.泵工作正常但油稠 图形特点∶上负荷线高于最 大理论负荷线，下负荷线低 于最小理论负荷线，图形肥 胖，四个角是圆滑的。 成因分析∶油稠，使摩擦等 附加阻力变大，造成上负荷 线偏高，下负荷线偏低。同 时，使得凡尔开关比正常时 滞后，凡尔和凡尔座配合不 严密，造成较大漏失。
理论示功图
实测示功图
典型示功图分析
9 .连抽带喷井的示功图 图形特征∶游动阀和固定阀同时打开， 液柱载荷基本上加不到悬点，示功图 的位置和载荷变化大小取决于喷势的 强弱及抽汲液体的黏度。油井连喷带 抽，在柱塞上冲程时，由于游动凡尔 下部压力较大，致使游动凡尔不能关 闭或关闭不严密，载荷升到游动凡尔 载荷线，当下冲程时，由于固定凡尔 下部压力较大，致使固定阀也不能关 闭或关闭不严，载荷将不到固定凡尔 载荷线。图形特征为近于水平状，很 少有振动波。图形两端有一段曲线近 于平行。 成因分析∶刚由自喷转抽油，油井能 量较高，井筒内动液面较高，且有气 体在做功的井常为这样的图。
解释抽油机井理论示功图
序号
考核
内容
评分要素
配分
评分标准
检测
结果
扣分
得分
备注
1
绘制ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
辅助线
绘制载荷辅助线
10
绘制冲程辅助线
lO
标注辅助线的名称、符号
5
序号
考核
内容
评分要素
配分
评分标准
检测
结果
扣分
得分
备注
2
解释
理论
示功图
解释示功图的上、F死点
(A、B点)
10
未解释或者解释错误不得分；解
释不准确扣5分
解释示功图的增载线(4B
WL；解释静载荷W静
10
未解释或者解释错误不得分；解
释不准确扣5分
解释示功图(口ABCD面积)
10
未解释或者解释错误不得分；解
释不准确扣5分
解释活塞冲程(AD)；解释
光杆冲程(AD1、)
10
未解释或者解释错误不得分；解
释不准确扣5分
3
书写答卷
卷面清洁、无乱涂改
5
卷面脏、乱不得分
4
考核时限
在规定时间内完成操作
到时停止操作
合计
100
考伴员：核分员：年月日
点)；解释示功图的减载线
(CD点)
10
未解释或者解释错误不得分；解
释不准确扣5分
解释示功图的冲程损失线
(λ1、λ2)
10
未解释或者解释错误不得分；解
释不准确扣5分
解释示功图的上行载荷线
(BC点)；解释示功图的下
行载荷线(DA点)
10
绘制解释抽油机井理论示功图(课堂PPT)
绘制解释抽油机井理论示功图
操作时间：20min
序号 考核内容
评分要素
绘制载荷辅助线
绘制
1
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
W静= Wr´+ Wl´。
8
绘制解释抽油机井理论示功图
λλλ11 wwwlll´´
W大
wwwrrr´´´
SSS活活p
λ2
SSS光光
理论示功图
操作步骤：
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 功。 解释活塞冲程（AD线）；解释光 杆冲程（AD1线）： AD线—柱塞在下行程移动的距离。 AD1线—表示驴头悬点在上、下行 程中所移动的距离，即光杆冲程
7
绘制解释抽油机井理论示功图
λλλ11 wwwlll´´
W大
wwwrrr´´´
SSS活活p
λ2
SSS光光
理论示功图
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
解释理论示功图
一、 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AB —增载线 BC —活塞上行程线，最大载荷线• 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 光—光杆冲程 S 活—活塞冲程 λ—冲程损失 λ1—抽油杆的伸缩长度 λ2—油管在井中的伸缩长度 （米）• P 杆—抽油杆在液体中重量 P 液—活塞截面上液柱载荷• P 静—光杆（驴头）承受的最大负荷（千克）。
了解理解理论示功图的概念：P309页：二、解释理论示功图A 点——A 点表示抽油机驴头处于下死点的位置，从A 点开始，光杆开始上行，但活塞还未运动的瞬间，光杆加载；AB ——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，抽油杆因增载而伸长（λ1），油管因卸载而缩短（λ2） ；当活塞运动到B 点时，液柱重全部由抽油杆承受，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，就画出了图中AB 斜直线，AB 线表示了光杆载荷增加的过程，称为增载线。
BB ’—— 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，抽油杆因增载而伸长（λ1），油管因卸载而缩短（λ2） ；油管和抽油杆发生伸长和缩短，因而使活塞实际冲程小于光杆冲程，B ’B 的长度表示抽油杆柱伸长和油管柱缩短值，这一差值即为上冲程损失。
BC ——当弹性变形完毕，光杆带动活塞开始上行（由B 点开始），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BC ，为上行载荷线。
CD ——当活塞到达上死点后，开始下行时，固定凡尔关闭，原来由抽油杆承受的液柱重量从C 点开始传到油管上，这一过程到D 点结束抽油杆因卸载而缩短（λ1），油管因增载而伸长（λ2） ；当活塞运动到D 点时，液柱重全部由油管承受，此时，光杆虽然在下移，但活塞相应于泵筒来说，实际未动，这样，就画出了图中CD 斜直线，CD 线表示了光杆载荷卸载的过程，称为卸载线。
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。
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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
绘制理论示功图_图文
（二）、生产测井资料录取的条件
1、 注水井吸水剖面 1）、使用仪器：参数组合仪或者参数（gl/ccltinp/flow）给组合仪（仪
器外径38m）。 2）、解决问题：确定注水井各层吸水量及吸水厚度。 3）、监督内容：重点是测试仪器组合方式、测井方式是否与方案一致
、井口油（套）压、注水量、测试曲线现场回放等。 4）、测井要求：要求到达井场的道路畅测试井正常注水，井口阀门齐
套破、套漏位置。 3）、监督内容：重点是测井方式、测试起始深度、
使用仪器、测试原始曲线回放等。 4）、测井要求：测井前必须进行通井（通井境内外
不小于115mm）和洗井，井场必须有修井车配合 施工，在测井通知单说明通井深度及所用通井规 的尺寸，以及该井最大井斜位置。
（二）、生产测井资料录取条件
3、 油井产出剖面 1）、使用仪器：：流量含水层测试仪（25mm有）
ccl/nyd/fow和五数(tccl/nvdtow/cmp/spt)。 2）、解决问题：确定采油井各层产液量和产水量。 3）、监督内容：重点是测试仪器组合方式、测井方
式是否与方案一致、井口油（套）压、注水量、 测试曲线现场回放等。 4）、测井要求：到达井场道貌岸然路通畅，所测的 井正常生产，必须案卷安装有偏心井口，并且转 动灵活，井口设备防益装置，井下没有任何工具 附件（音标、分隔器等）。
1）绘制直角坐标系 2）分别求出P大和P小 P大=P杆+P液=F杆Lρ杆g +（F活-F杆）Lρ液g P小=P`杆= F杆Lρ杆g - F杆Lρ液g = F杆Lg（ ρ杆-ρ液） ρ液= ρwfw+ ρo(1-fw) 3）求出冲程损失 =(P液L/E)（1/F杆+1/F管） E=2.1x105MPa
（二）、生产测井资料录取的条件
理论示功图
理论示功图的绘制与分析一、理论示功图的绘制1、以实测示功图的基线为横坐标，表示冲程。
P通过实测功图的最左端作纵坐标，表示光杆上的负荷。
2、根据所测井的参数，计算出P杆（抽油杆在液体中的重量）和P液（活塞以上液柱重量）。
3、将P杆、P液分别除以力比后，即计算出P杆和P液在纵坐标上的位置，分别以其高做横坐标的平等线，使图中B′C=AD′=S光（光杆冲程长度）。
用此长度再乘以减程比，即为在图上的距离。
4、求出λ（冲程损失）以及在图上的长度。
λ=λ1+λ2=P液×L/E（1/f杆+1/f管）E=2.1×106kg/cm2用计算出来的冲程损失的数值乘以减程比，即是图上距离。
5、在图上画出AB线和CD线，则平行四边形ABCD即为理论示功图。
二、理论示功图的解释（1）标出上、下死点的位置。
（2）标出并计算悬点最大、最小载荷和作用于活塞面积上的液柱载荷。
（3）标出增载线、卸载线和上、下负荷线。
（4）标出增载终止点、卸载终止点。
（5）标出并计算光杆冲程、活塞冲程和冲程损失。
（6）标出抽油泵做功面积。
具体解释：在抽油机理论示功图中，A点表示抽油机驴头处在下死点位置，此时固定阀关闭，游动阀打开，光杆只承受抽油杆柱在井内液体中的重量。
当光杆开始上行时，游动阀立即关闭，活塞以上液柱重量从油管转移到抽油杆上。
这时，抽油杆柱因增载伸长，油管柱因减载缩短，活塞相对泵筒来说没有运动，B′B线长度表示抽油柱伸长和油管柱缩短值——即冲程损失。
AB线表示光杆负荷增加的过程，称为增载线。
因为在活塞运动之前，光杆负荷的增加与抽油杆柱的伸长成正比，所以增载线呈斜直线上升，到B点增载完，活塞开始上行，固定阀打开，井内液体进入泵筒。
活塞上行到C 点即上死点，光杆负荷为抽油杆柱在液体中的重量与活塞以上的液柱重量之和，并保持不变。
因此，BC线是一水平直线，称为上行负荷线。
当抽油机驴头从上死点C开始下行时，固定阀关闭，游动阀打开，活塞以上液柱重量从抽油杆上转移到油管柱上。
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。
示功图的分析和解释
典型与实测功图的分析
气体对示功图的影响
1、气体使泵的充满系数降低
典型与实测功图的分析
气体对示功图的影响
2、 凡尔“气锁”，泵不排油
典型与实测功图的分析
油井见水对示功图的影响
油中含水上升，原油的比重增高， 使悬绳器处的负荷增加。同时，油 水同出，使原油乳化，使原油粘度 增大，当抽油杆柱上下运动时，它 和原油的摩擦力就大大增加。上行 程时负荷偏大，造成上负荷线高出 理论上负荷线；下行程时，负荷偏 低，造成下负荷线低于理论下负荷线，
理论示功图的绘制和解释
理论示功图的绘制过程
4、当弹性变形完毕光杆带 动活塞由D处开始下行，液 体通过游动凡尔向活塞以上 转移，下行过程中光杆处所 承受的载荷仍和D处一样， 即画出一条与BC平行的直线 DA。这样就画出一个封闭的 泵的示功图。
理论示功图的绘制和解释
理论示功图的绘制过程
理论示功图的绘制和解释
理论示功图的绘制和解释
理论示功图的绘制过程
2、当弹性变形完毕光 杆带动活塞由B处开始 上行，固定凡尔打开， 液体进入泵筒并充满 活塞所让出的空间， 此时，光杆处所承受 的载荷仍和B处一样， 即画出BC直线。
理论示功图的绘制和解释
理论示功图的绘制过程
3、当活塞到达上死点C转入下 冲程的瞬间，固定凡尔关闭游 动凡尔打开，活塞上下连通， 活塞上所承受的液柱重量又转 移到油管上，抽油杆卸掉了这 一载荷，油管加上了这一载荷， 分别缩短和伸长，光杆虽然下 行，但活塞相对于泵体来说， 实际未动，这样，就画出了示 功图中的CD斜直线，即光杆负 荷减少的过程，称为减载线。
典型与实测功图的分析
油井结蜡对示功图的影响
4、滤砂器及其附件被蜡 堵死
由于滤砂器等附件结蜡， 增大了油流阻力，缩小了 进油孔道，甚至部分造成 堵塞，使深井泵充满不好， 泵效降低。在研究这类图 形时，应该结合该井原油 含蜡资料和动液面资料进 行综合分析，以便把由于 地层能量不足，充满不好 的示功图和它区别开来。
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D’
19.8
o
S
50
第四步：求出冲程损失在图上的长度，并画出 理论示功图。
λ=P'液L/E (1/ f杆+1/ f管) = 7604.8*800/2.1*107(1/2.85+1/11.9) =0.126m =126mm
冲程损失在图上的长度B'B=126/30=4.2mm
P 4λ.2
S活
B’
B
C
P'杆＝ q'杆L P '液＝ q '液（L－H沉）=q液L
P’杆—抽油杆柱在井内液体中的重量，牛顿；P’液—活塞以 上液柱重量，牛顿；q’杆—每米抽油杆在液体中的重量，牛 顿/米； q’液—活塞以上每米液柱重量，牛顿/米；H沉—沉 没度，米。 L—抽油杆长度，米 （现场常用泵挂深度代 替）。
P
B’ P’液
第三步：计算光杆负荷上在纵坐标上的长度
下冲程：OA＝ P'杆/力比＝16072/810=19.8mm 上冲程：OB’= （P'液+P'杆)/力比
＝（7604.8＋ 16072 ）/810 ＝ 9.4＋19.8 ＝29.2mm
光杆冲程在图上的长度为AD' =1500/30=50mm
P
B’
C
9.4
A
已知： f管＝11.9cm2 ， f 杆＝2.85cm 2， 泵径为38mm，L=800m，S光=1.5m， ρ油＝860kg/m3 ， E=2.1*107N/cm2， 力比：810N/mm，减程比为：1:30。
第一步：作直角坐标系，以实测图的基线为横坐标表 示冲程；通过实测图的最左端坐纵坐标，表示光杆上 的负荷。
Pλ
S活
B’
B
C
P二、理论示功图的绘制方法
1、以实测图的基线为横坐标表示冲程；通过实测图的 最左端坐纵坐标，表示光杆上的负荷。
负P
荷
()
0
S (冲程)
2、根据该井的抽汲参数，求出P’杆、P’液。然后根据 P’杆、P’液实测时支点的力比(驴头负荷/驴头负荷在图上的长 度)，计算出P’杆和P’液在图上的位置。分别以P’杆、P’液为高 作横坐标的平行线，使B’C=AD’=S光，最左端到最右端的长度 为S光（减程比＝冲程在图上的长度/光杆实际冲程）。
2.30
2.06
2.05 2.04
7/8
22
3.80
3.07
2.75
2.73 2.72
1
25
4.91
4.17
3.74
3.71 3.70
各种泵径在不同原油相对密度的液柱重量
抽油泵直径 mm
活塞以上每米液柱重量，kg/m
在相对密度 在相对密度 在相对密度 0.80的原油中 0.86的原油中 0.90的原油中
P’杆 A
0
S光
C
D’
S
3、求出λ及其在示功图上的长度（根据减程比来 画）。 在图上画出AB线和CD线，则平行四边形ABCD即 为绘制的理论示功图。
λ= λ1+ λ2= P '液L/Ef杆+ P '液L/Ef管 = P '液L/E (1/ f杆+1/ f管)
λ—冲程损失，米； λ1 —抽油杆伸缩长度， 米；λ2 —油管柱伸缩长度，米； E —弹性系数， 2.1×1011牛/米； f杆—抽油杆截面积，平方米； f管—油管环形截面积，平方米。
9.4
A 19.8
D’
D 4λ.2
o
S
S活
50
抽油杆在空气和不同相对密度原油中的重度
公称直径 直径
mm
mm
5/8
16
截面积 cm2
2.00
在空气中
1.64
抽油杆密度,kg/m
在相对密度 在相对密度
0.8的原油
0.86的原油 中
中
在相对密 度0.9的 原油中
1.47
1.46 1.45
3/4
19
2.85
28
0.49
0.53
0.56
32
0.64
0.69
0.72
38
0.91
0.97
1.02
44
1.22
1.31
1.37
56
1.97
2.12
2.22
70
3.08
3.31
3.46
理论示功图的绘制
理论示功图的概念
是在理想的状况下，只考虑驴头所 承受的静载荷引起抽油机杆柱及油管柱 弹性变形，而不考虑其它因素影响，所 绘制的示功图。
一、理论示功图的解释
A液B行当管变当悬C闭B’DB的点柱液的卸线，线相载体弹载载 以称距液称当荷 载 性 完加荷 不离卸体于由 荷 变 毕P载变（载载活大线的活 全 形 后荷线上塞B，’塞 部 结 （载由，行B与表传 传 束荷D表悬到＝泵点示P递递后示点上λ筒小）悬到到的转下至死）发，点B悬悬冲移下点生，活点上点点程到死C相塞），行的之开油点对与加B时过后管始AC位泵载。＝，程（后上移筒完S游，即，的活之发毕。动抽固过前生。凡油定程，相悬尔杆凡。悬对点关和尔点位以闭油关上移不,。
Pλ
S活
B’
B
C
P’液
P’杆 A
0
D
D’
λ
S活
S
S光
例题：
某井采用Φ62mm的油管为（f管为 11.9cm2）,Φ19mm的抽油杆(f 杆为 2.85cm 2），泵径为38mm，下泵深度 800m，冲程1.5m，原油密度860kg/m3， 力比为810N/mm ，减程比为1:30，绘制 出该井的理论示功图。
负P
荷
()
0
S (冲程)
第二步：计算抽油杆柱在该井液体中的重量与 活塞以上液柱重量
解： 查表知：q'杆=2.05kg/m=20.09N/m； q'液=0.97kg/m=9.506N/m，
则：P'杆＝ q'杆L＝20.09*800=16072N P'液＝ q'液（L－H沉） ≈q'液L ＝9.506*800 ＝7604.8N