绘制理论示功图
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示功图的分析和解释
油井结蜡对示功图的影响
2、油管和油杆结蜡 油管和油杆结蜡，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。它的特点是： 光杆上行时，由于结蜡所引起的 附加阻力，使负荷在整个上冲程 中都超过了最大理论值；光杆下 行时，又由于结蜡阻碍，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。
于是图形就变宽。这类图形和抽油杆与油 管内壁结蜡造成出油管道截面变小阻力增 大的图形近似。其区别是蜡卡图形不规则， 上下负荷线波动较大；而这类图形较规则， 上下负荷线波动不大。
漏失对示功图的影响
1、吸入部分漏失在示功图上的表现 当光杆从上死点开始下行时，固定凡尔关闭、活塞 开始挤压泵筒中的液体，使液体压力增高，当压力超 过油套管环形空间液柱在凡尔座处形成的压力后，泵 筒中的液体就从吸入部分的不严密处漏入井中。活塞 的运动速度是变化的，活塞离开上死点下行运动速度 越来越快，当漏失速度小于活塞挤压液体的速度时， 泵筒中的压力就增高，当此压力施加给游动凡尔的力 大于油管中液柱压力时，游动凡尔就打开，泵筒中的 油开始流向游动凡尔上边，卸载过程完毕。
抽油泵工作正常时的示功图
随着冲数的 增加，惯性 载荷和振动 载荷也相应 的增加使图 形波动和偏 转的更加厉 害。
油井出砂对示功图的影响
1、活塞砂阻： 当沙粒进入泵内，活 塞在行程中增加了一个 附加阻力，上冲程中使 光杆负荷增加，下冲程 减少，并且由于砂子在 泵中分布不均，致使影 响大小不同，光杆负荷 在很短时间内发生多次 急剧变化，这时功图表 现为负荷线上呈现不规 则的锯齿状尖峰，且在 连续测图时尖峰是移动 的。
抽油泵工作正常时的示功图
1、浅井泵工作 正常时的示功图：
除了由于抽油 设备轻微振动引 起一些微小的波 纹外，没有其他 因素的影响
示功图(1)
液 液 液 1 2 杆 管 杆 管
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。
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。
二、机械采油(功图、液面)
3、液面曲线的识别
典型液面曲线记录图如下图所示：
Ls Le
Ls表示电磁笔从井口波到音标反射波在记录纸带上所走的距 离，单位mm。 Le表示电磁笔从井口波到液面反射波在记录纸带上所走的距 离, 单位mm。
3、液面曲线的识别
(2)
波形A为井口波，波形B，C分别为回音标、液面 反射波形。b、c、d…为油管接箍波形。
冲程损失在图上的长度B'B=DD'=126/30=4.2（mm）
P 4.2 λ
B’
S活
B
9.4
A 19.8 D λ 4.2
C
D’
o
S活
S
50
抽油杆在空气和不同相对密度原油中的重量
公称直径 in
直径 mm
截面积 cm2
抽油杆密度,kg/m
在空气中 在相对密度 在相对密度 0.86的原油 0.8的原油 中 中 在相对密 度0.9的 原油中
例题二
某井的动液面测试资料如下图所示，查该井作业 油管记录如表1，计算液面深度。
表1 某井作业油管数据
油管序号
油管长度，m
1～10 11～20 21～30 31～40 41～50 51～60 61～70 71～80 81
95.41 96.45 96.06 96.49 95.65 96.35 96.42 96.02 9.64
L N L
式中： N ——油管接箍数
L ——平均油管长度，m
2、利用油管接箍数计算液面深度
油管接箍波峰在液面曲线上只反映一部分。
现场上，由于井筒条件、仪器、操作水平等多方面因素影 响，井筒中液面以上的接箍并不明显地全部反映在曲线上，如 图所示，针对此情况可在曲线上选出不少于10个分辨明显、连 续均匀的接箍波进行计算。
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
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
深井泵工作正常时所测得的示功图，其特征接近 平行四边形。
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
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
理论示功图
理论示功图的分析
当光杆从下死点向上运动时， （1）当光杆从下死点向上运动时，游动阀关 液柱重力由油管转移到抽油杆柱上， 闭，液柱重力由油管转移到抽油杆柱上，使 抽油杆柱发生弹性伸长，与此同时， 抽油杆柱发生弹性伸长，与此同时，油管柱 由于卸去了液注重力而会发生弹性缩短， 由于卸去了液注重力而会发生弹性缩短，此 柱塞与泵筒之间并未发生相对运动， 时，柱塞与泵筒之间并未发生相对运动，固 定阀仍然是关闭的。这样， 定阀仍然是关闭的。这样，就画出了示功图 中的AB AB线 AB线表示了光杆负载增加过程 线表示了光杆负载增加过程， 中的AB线。AB线表示了光杆负载增加过程， 称为增载线。 称为增载线。
理想状况条件： 理想状况条件： 深井泵质量合格，工作正常。 （1）深井泵质量合格，工作正常。 不考虑抽油杆所受的摩擦力、 （ 2 ） 不考虑抽油杆所受的摩擦力 、 惯性 振动载荷和冲击载荷的影响。 力、振动载荷和冲击载荷的影响。假设力 在抽油杆中的传递是瞬时的， 在抽油杆中的传递是瞬时的，阀的起落也 是瞬时的。 是瞬时的。 抽油设备在工作过程中，不受砂、 （ 3 ） 抽油设备在工作过程中 ， 不受砂 、 气等因素的影响。 蜡、水、气等因素的影响。认为进入泵的 液体不可压缩。 液体不可压缩。 油井没有连抽带喷现象。 （4）油井没有连抽带喷现象。 油层供油能力充足， （ 5 ） 油层供油能力充足 ， 泵能够完全充 满。
BC
p A
B
C
O
S
总之， （5）总之，液体载荷以它固有的顺序从油管 柱转移到抽油杆柱， 柱转移到抽油杆柱，又由抽油杆柱转移到油 管柱， 管柱，结果使柱塞冲程比光杆冲程少行了一 段距离，即产生了冲程损失， 段距离，即产生了冲程损失，使理论示功图 成为平行四边形。图中，横坐标S 成为平行四边形。图中，横坐标S表示光杆移 动距离；纵坐标P表示光杆负荷； 动距离；纵坐标P表示光杆负荷；圈闭面积 ABCD表示泵做功的多少 表示泵做功的多少。 ABCD表示泵做功的多少。
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。
第2讲 理论示功图
一、理论示功图特征分析
4 （动、静载＋弹性＋振动）示功图 静载＋弹性＋振动）
图2—4的上冲程曲 线呈阻尼曲线特征， 线呈阻尼曲线特征，左 边波的幅度大，向右波 边波的幅度大，向右波 幅减小； 幅减小；下冲程振动曲 线也是阻尼曲线， 线也是阻尼曲线，从右 向左波幅变小， 向左波幅变小，上、下 冲程阻尼曲线相平行， 冲程阻尼曲线相平行， 波幅呈相反方向。 波幅呈相反方向。
图2-7表示柱塞的有效行程可以在图中上冲程曲 线段上量出， 线段上量出，而泵的充满部分可以在下冲程曲线中 量得，则时地面示功图定量分析得基础。 量得，则时地面示功图定量分析得基础。
一、理论示功图特征分析
7 计算充满系数的地面示功图
一、理论示功图特征分析
7 计算充满系数的地面示功图
此类图形在抽油井中最常见，泵况正常， 此类图形在抽油井中最常见，泵况正常， 抽油参数基本合适，若气小，沉没度低时， 抽油参数基本合适，若气小，沉没度低时，下 行符合CDEA曲线，若气多、低沉没度时， CDEA曲线 行符合CDEA曲线，若气多、低沉没度时，下行 CEA虚线曲线 虚线曲线。 是CEA虚线曲线。
一、理论示功图特征分析
2 弹性抽油杆静载时示功图 实际上金属是有弹性会‘形变” 实际上金属是有弹性会‘形变”的，因而使增 载过程ab和卸栽过程cd都不是直上直下的， ab和卸栽过程cd都不是直上直下的 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。 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、 杆伸长和油管缩短、抽油杆缩短和油管伸长所造成 是弹性抽油杆受静载时的基本示功图。 的。图2-2是弹性抽油杆受静载时的基本示功图。
Hale Waihona Puke 一、理论示功图特征分析 3（动、静载＋弹性形变）示功图 （ 静载＋弹性形变）
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。
绘制解释抽油机井理论示功图(课堂PPT)
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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
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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
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W大
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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
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操作时间：20min
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绘制载荷辅助线
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1
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绘制冲程辅助线
标注辅助线的名称、符号
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W静= Wr´+ Wl´。
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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
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绘制解释抽油机井理论示功图
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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
示功图理论
有杆泵采油•掌握油气井举升系统的工作原理与影响因素，能够正确选择、设计举升方式•游梁式抽油机悬点运动规律及载荷计算。
•抽油机平衡原理及平衡计算。
•抽油机曲柄轴扭矩曲线绘制，最大扭矩计算及电机功率计算。
•影响泵效的因素及提高泵效的措施。
•有杆泵采油系统的选择设计方法。
•抽油井生产系统分析方法。
有杆泵采油包括游梁式有杆泵采油和地面驱动螺杆泵采油两种方法。
其中游梁式有杆泵采油方法以其结构简单、适应性强和寿命长等特点，成为目前最主要的机械采油方法。
本章将系统地介绍其基本原理、系统设计以及系统分析等内容。
地面驱动螺杆泵采油方法习惯上不列为有杆泵采油，因此其内容将在下一章中介绍。
第一节系统组成及泵的工作原理图10-1 有杆泵采釉井的系统组成2—泵筒,3-g®s址一»出品吕一抽油杆；6—油管；7—套管孑S—三13—曲辅；1址一裱速胳15-动力机（电动机）抽油泵工况分析抽油泵工作状况的好坏， 直接影响抽油井的系统效率，因此，需要经常进行分析， 以采取相应的措施。
分析抽油泵工作状况常用地面实测示功图，即悬点载荷同悬点位移之间的关系曲线图，它实际上直由于抽油井的情况较为复杂，在生产过程中，深井泵将 受到制造质量、安装质量，以及砂、蜡、水、气、稠油和腐 蚀等多种因素的影响，所以，实测示功图的形状很不规则。
为了正确分析和解释示功图，常需要以理论示功图及典型示 功图为基础，进而分析和解释实测示图。
一、 理论示功图分析静载荷作用的理论示功图为一平行四边形， 如图10- 17 所示。
一一「为上冲程静载变化线，其中 丄-为加载线。
加生相对位移，固定阀开始打开液体进泵，故 丄］为吸入过程，并且 ''Z_J 为卸载线。
卸载过程中，游动阀和固定阀均处于关闭状态,此时活塞与泵筒开始发生相对位移，游动阀被顶开，泵开始排液,故DA 为排出过程，并且 '_'2•惯性和振动载荷作用的理论示功图考虑惯性载荷的理论示功图是将惯性载荷叠加在静载荷上, 功图被扭曲一个角度，并且变为不规则四边形」】L 丄‘，如图10- 181.静载荷作用的理论示功图载过程中，游动阀和固定阀均处于关闭状态, 丄「点加载结束，因此 1,此时活塞与泵筒开始发 丄」为下冲程静载变化线，其中到丄点卸载结束，因此.结果因惯性载荷的影响使静载荷理论示 图10-1T 静载荷理论示功團图10-20排壮部分漏实 的理论示功图m 10-21吸入部分漏关 的理论示功图当考虑振动载荷时，则将由抽油杆振动引起的悬点载荷叠加在四边形 的振动发生在粘性液体中，为阻尼振动，因此振动载荷的影响将逐渐减弱。
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
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4）求出OA，0B`， OA=P小/力比 OB`=P大/力比 5）求出B`B，BC B`B=冲程损失.减程比 BC=SP.减程比 6）求做平行四边形ABCD。
7)油井液体密度 油井液体密度 ρ=（1-ƒW）·ρO＋ƒW·ρW （ ƒ ） ＋
减程比： ① 减程比：光杆冲程在图上的长度与光杆冲 程实际的长度的比值。 1/30，1/15，1/45。 程实际的长度的比值。如1/30，1/15，1/45。 图上1毫米代表光杆实际冲程是多少毫米。 图上1毫米代表光杆实际冲程是多少毫米。 ②力比：示功图上一毫米代表驴头实际负荷是 力比： 多少千牛。 多少千牛。kN/mm ③CY-611型水动力仪Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ支点负荷范围 CY-611型水动力仪Ⅰ 型水动力仪 的比例关系为1/0.75/0.53 的比例关系为1/0.75/0.53
理论示功图的绘制
一、理论示功图：在理想状态下，只考虑静载荷和杆管 理论示功图：在理想状态下， 的弹性变形量。 的弹性变形量。 步骤： 、建立坐标系； 、计算； 、找出A、 、 二、步骤：1、建立坐标系；2、计算；3、找出 、B、 C、D点。 、 点 Pr= ƒrLρrɡ Pr´= ƒrLρrɡ- ƒrLρLɡ PL= （ƒΡ- ƒr） LρLɡ PL ´= ƒΡLρLɡ P最大静=ƒrLρrɡ+（ƒΡ- ƒr） LρLɡ ɡ+（ P最小静= ƒrLρrɡ- ƒrLρLɡ
图2 弹性抽油杆静载时的示功图
连接ABCD得平行∽ABC 得平行 连接
理论示功图的绘制方法：
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
2．液面的计算 ．
测得动液面曲线后， 测得动液面曲线后 ， 就可根据此曲线算出动 液面深度． 液面深度． 某井测得的动液面曲线如图2--41所示．其中， 所示． 某井测得的动液面曲线如图 所示 其中， A波是井口放炮时记录下来的脉冲信号；C 波是井口放炮时记录下来的脉冲信号； 波是井口放炮时记录下来的脉冲信号 波是液面反射波（ 波是液面反射波 （ 因井无回音标所以曲线 无音波B） 无音波 ）；1、2、3、4、5、6—n是油管 、 、 、 、 、 是油管 接箍波； 液是井口波到液面反射波在记录 接箍波；S液是井口波到液面反射波在记录 带上反映的距离（ 箍是n根油箍 带上反映的距离 （ mm） ； S箍是 根油箍 ） 箍是 长度反映在记录带上的距离(毫米 毫米)。 长度反映在记录带上的距离 毫米 。
4、某井下泵深度L=800ｍ,冲程为S=2.1ｍ,原 某井下泵深度L=800ｍ 冲程为S=2.1ｍ L=800 S=2.1 油密度为860 860㎏ 原油含水率为40% 40%， 油密度为860㎏/ｍ3,原油含水率为40%，抽 油杆分别是CYJ 22㎜ 36%） 油杆分别是CYJ Φ22㎜（36%）及 CYJ 19㎜ 64%） 抽油泵是CYB 38㎜ Φ19㎜（64%）,抽油泵是CYB Φ38㎜ ，使 62㎜金属油管。 力比为810N/ 810N/㎜ 用Φ62㎜金属油管。(力比为810N/㎜，减 程比为1 45)绘制示功图 绘制示功图。 程比为1：45)绘制示功图。
二、动液面的测量和计算
油井正常生产过程中，油套环形空间的液面深度。 静液面深度:当油井关井时所测的液面深度. 动液面深度:当油井正常生产时所测的液面深度. 沉没度：泵沉没在动液面以下的深度。 沉没度的大小与油井产液量、气油比、原油粘度、含水泵 的进口设备有关。一般气油比小于80米3/吨。油井管理上 连续放套管气时，沉没度应保持在50米以上；气油比大于 80米 3/吨，控制套管压力时，沉没度应保持在150米以上 。根据国内一些油田的经验，对油稠、含水高、产量大的 油井，沉没度应保持在200～300米。沉没度主要是为了满 足进泵压力，提高泵的充满度。但提高沉没度并不是越大 越好，而有一个合理界限，应因井制宜。 为了解油井的供液能力，掌握生产动态，测试抽油机井的 液面是一项经常性的工作，现场大多采用CJ--I型双频道回 声探测仪．
S液 n根油管长 H液 = n S箍 n
H液 =
S液 2V 0
420
当有回音标时的液面计算
动液面深度可由下式计算： H液=L2H1/L1 H1—— 已知井口至回音标深度(米)； H液——井口至液面深度(米)； L1——记录曲线上井口波到音标波长度(毫米)； L2-------记录曲线上井口波至液面波长度(毫米)。
2、某井下泵深度L=800ｍ,冲程为S=2.1ｍ, 、某井下泵深度L=800ｍ 冲程为S=2.1ｍ L=800 S=2.1 原油密度为860 860㎏ 原油含水率为40% 40%， 原油密度为860㎏/ｍ3,原油含水率为40%， 杆截面积为2.85 2.85× 杆截面积为2.85×10-4㎡,泵截面积为 2.463× 62㎜ 2.463×10-3㎡，Φ62㎜ 油管金属截面积 力比为810N/ 810N/㎜ 为11.9 × 10-4㎡。(力比为810N/㎜，减 程比为1 45)， 程比为1：45)，绘制示功图
示功图计算
3、某井下泵深度L=800ｍ,冲程为S=2.4ｍ,原油密 、某井下泵深度L=800ｍ 冲程为S=2.4ｍ L=800 S=2.4 度为860 ｍ 原油含水率为40% 抽油杆是CYJ 860㎏ 40%， 度为860㎏/ｍ3,原油含水率为40%，抽油杆是CYJ Φ19㎜,抽油泵是 抽油泵是 ㎜ 抽油泵是CYB Φ56㎜ ，使用 ㎜ 使用Φ62㎜金属 ㎜ 油管。 力比为 力比为810N/㎜，减程比为 ：45)绘制示 油管。(力比为 ㎜ 减程比为1： 绘制示 功图。 功图。
抽油杆断脱点计算
抽油杆断脱后的悬点载荷实际上是断脱点以上的抽油杆在液体中 的重量。只是由于摩擦力，才使上下载荷线不重合， 的重量。只是由于摩擦力，才使上下载荷线不重合，图形的位置 取决于断脱点的位置。 取决于断脱点的位置。 抽油杆断脱位置的计算公式： 抽油杆断脱位置的计算公式：
hc L = g杆
断脱点以上抽油杆的长度， 式中 L---断脱点以上抽油杆的长度，m 断脱点以上抽油杆的长度 h---示功图中线到横坐标的距离，mm 示功图中线到横坐标的距离， 示功图中线到横坐标的距离 g杆—每米抽油杆在液体中的重量，KN/m 每米抽油杆在液体中的重量， 每米抽油杆在液体中的重量 C—所用动力仪 力比 （ 力比 = 驴头负荷 / 负荷在图上的高度 ） 所用动力仪力比 所用动力仪 力比（ 力比= 驴头负荷/ 负荷在图上的高度） KN/mm
现场上，由于井筒条件、仪器、操作水平等多方面因素影响， 井筒中液面以上的接箍并不明显地全部反映在曲线上。因此 在曲线上选出连续、均匀的n个左右的接箍波（不低于5个） 在油管记录上找到每根油管长度，按下式计算： 若在高频记录曲线上找不出均匀、连续的（5个以上）波峰， 就用低频记录曲线计算，但低频无音标记录波，无法计算音 速．根据现场经验，声音在油套环空之间气体介质中的传播 速度大于在空气中的传播速度，一般为420米／秒左右，在记 录纸走纸速度为V0时，用下式计算（长庆的传播速度比较小 原因是套管气比较大） H液--液面深度，m； vo--~走纸速度，m／s
1 资料的分析
资料的分析
液面曲线质量验收要求 1)每条液面曲线必须有高低两个频道记录的波形．波形清楚，连贯易 每条液面曲线必须有高低两个频道记录的波形． 每条液面曲线必须有高低两个频道记录的波形 波形清楚， 分辨． 分辨． 2)两条曲线上的井口波、音标波 未下回音标无此波 、液面波应分别对 两条曲线上的井口波、 未下回音标无此波)、 两条曲线上的井口波 音标波(未下回音标无此波 应重合，井用A、 ， 标注解释 接箍波形清楚能分辨。 标注解释． 应重合，井用 、B，C标注解释．接箍波形清楚能分辨。 3)对液面较浅的井 对液面较浅的井(500米以内 应有二次液面波的反映记录，对液面较 米以内)应有二次液面波的反映记录 对液面较浅的井 米以内 应有二次液面波的反映记录， 深的井应有 井口、音标和液面三个波峰的完整曲线． 井口、音标和液面三个波峰的完整曲线． 4)曲线记录的液面波峰明显，幅度不小于 毫米，测不出液面波的必 曲线记录的液面波峰明显， 毫米， 曲线记录的液面波峰明显 幅度不小于10毫米 须重复测两条。 须重复测两条。 5)接箍波记录曲线上，井口波宽度不大于 毫米．曲线波上第 个波出 接箍波记录曲线上， 毫米． 接箍波记录曲线上 井口波宽度不大于5毫米 曲线波上第—个波出 现的记录长度不大于15毫米 漏解深度不超过10米 一根油管 毫米， 一根油管)． 现的记录长度不大于 毫米，漏解深度不超过 米(一根油管 ． 6)每条曲线上必须标注井号、仪器号、档位、油套压，测试日期． 每条曲线上必须标注井号、仪器号、档位、油套压，测试日期． 每条曲线上必须标注井号
解释理论示功图
驴头到达下始点； 点 驴头到达上 一、点：A点—驴头到达下始点；C点—驴头到达上 点 驴头到达下始点 始点； 点柱塞开始运行点 增载线的结束点） 点柱塞开始运行点（ 始点；B点柱塞开始运行点（增载线的结束点）D 点柱塞开始运行点（减载线的结束点） 点柱塞开始运行点（减载线的结束点） 线加载线； 线卸载线 线卸载线； 二、线：AB线加载线；CD线卸载线；ABC线驴头 线加载线 线驴头 上冲程线；CDA线驴头下冲程线 B´C=AD´ 线驴头下冲程线； 上冲程线；CDA线驴头下冲程线；B´C=AD´光 杆位移； 活塞的位移； ´ 杆位移；BC=AD活塞的位移；B´B=D´D冲程损 活塞的位移 ´ 冲程损 失。 围成的面积S 三、面：ABCD围成的面积 ABCD表示泵的做功情况 围成的面积 面积计算S 面积计算 ABCD=AB´×AD ´ 功的计算P 功的计算 L ´×(S -λ)
二、生产测井资料 录取条件和测试过程
（一）、生产测井的内容