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。第二套公式与第一套公式的区别在于，把抽油机的悬点看作简谐运动，并考虑了液柱的惯性载荷。具体油田上选用哪一套公式，应与实测结果对比后确

定。

3、测试示功图的仪器

利用示功仪测取示功图，是了解抽油机井下管、杆、泵工作状况的主要手段，示功仪分为机械式和电子式两种，机械示功仪只能绘制示功图（CY611型，目前已基本淘汰）；电子式示功仪（SGT-2000、SG5-Ⅱ、SG5-Ⅲ）除能绘制示功图外，还可以打印出图形上各点数据，目前已发展到与计算机连接或无线电发射进行信息传输，这些都为示功图的解释应用提供了更为准确的资料。深井泵在井下的工作状况比较复杂，因此，实测示功图也是千变万化的，但是，仍然有变化规律。

4、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，叫做理论示功图。它是在下述五种假设条件下绘制出来的，即：1、深井泵质量合格，工作正常；2、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、振动载荷与冲击载荷等的影响，假设力在抽油杆柱中传递是瞬时的，凡尔的起落也是瞬时的；3、抽油设备在工作过程中，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；4、油井没有连抽带喷现象；5、油层供油能力充足，泵能够完全充满。

理想条件下泵的工作过程和负荷的转移情况

绘制理论示功图的假设条件又称为理想条件，在理想条件下，泵的工作过程和相应的示功图曲线见图1。

图中横坐标表示按比例记录的光杆移动的距离；纵坐标表示按比例记录的光杆上的负荷；曲线圈闭面积的大小表示了泵做功的多少。

在绘制理论示功图之前，必须首先算出有关的基本数据再求出光杆静负荷在纵坐标上的高度及抽油杆、油管的伸缩长度在横坐标上的相应长度，最后，在直角坐标内作出平行四边形，就是所求的理论示功图。深井泵的活塞在做往复运动。活塞在最低位置时，两个凡尔之间有一余隙，此余隙内充满了液体。当活塞下行程快接近死点时，固定凡尔关闭着，游动凡尔打开着，此时，活塞上下液体连通，光杆上只承受抽油杆柱在油中的重量；油管承受了全部液柱重量。当活塞到达下死点开始上行程的瞬间，游动凡尔立即关闭，使活塞上下不连通。活塞要推动其上的液柱向上移动，这个液柱的重量就加在活塞上，并经过抽油杆加在光杆上（光杆此时还承受抽油杆柱在油中的重量）。油管此时只承受它与活塞之间环形截面上液柱的重量。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