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示功图基础知识抽油机井示功图，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示功图：是载荷随位移变化的封闭曲线。地面示功图：是表示悬点载荷随悬点位移变化的封闭曲线；减程比：以悬点位移为横坐标，图上冲程与实际冲程之比值称为减程比；力比：以悬点载荷为纵坐标，每毫米纵坐标表示的载荷称为力比。理论示功图：而人工绘制的悬点理论载荷随悬点位移变化的封闭曲线，称为理论示功图。实测示功图：若是用动力仪在悬点处测得的示功图，称为实测示功图。典型示功图：某一因素影响十分明显，其形状代表了该因素影响下的示功图基本特征的示功图，称为典型示功图。S—光杆冲程，mS活—活塞冲程，mP—光杆负荷，KNP’杆—抽油杆在液体中质量，KNP’液—柱塞以上液柱质量，KNP静—光杆承受最大静负荷，KNλ—冲程损失，mλ=λ1+λ2λ1—抽油杆伸缩长度，mλ2—油管伸缩长度，mA—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理论示功图考虑惯性载荷后，活塞冲程增大，因为在下死点时有一个向下的最大惯性力使抽油杆伸长，表现在上冲程时吸入过程线延长；在上死点时有一个向上的最大惯性力使抽油杆缩短，表现在下冲程时排出过程线延长考虑振动载荷时，示功图上出现波浪线，波幅不断减小，这是由于抽油杆柱的振动发生在粘性液体中，所以为阻尼运动PS考虑惯性载荷时的理论示功图ABCDD′B′C′A′下冲程时，前半冲程减小悬点载荷，后半冲程增加悬点载荷上冲程时，前半冲程增加悬点载荷，后半冲程减小悬点载荷典型示功图采油工艺技术采油工采油地质工一、正常示功图特征描述：图形的共同特点是与理论图形差异较小，近似为平行四边形。且增、减载线，上、下行程线均与理论线平行。由于设备振动而引起上、下负荷线有波纹。同时有些图形因泵挂较深、冲数较大产生的惯性力影响,使示功图沿着顺时针方向产生偏转,图形与基线有一夹角。二、气体影响示功图PSABD由于在下冲程末余隙内还残存一定数量压缩的溶解气，上冲程开始后泵内压力因气体的膨胀而不能很快降低，加载变慢，使吸入阀打开滞后（B'点）B’C残存的气量越多，泵口压力越低，则吸入阀打开滞后的越多，即BB'线越长B'C为上冲程柱塞有效冲程PSABD下冲程时，气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，卸载变慢，使排出阀滞后打开（D'）B’C泵的余隙越大，进入泵内的气量越多，则DD'线越长D'A为下冲程柱塞有效冲程D'PSABD而当进泵气量很大而沉没压力很低时，泵内气体处于反复压缩和膨胀状态，吸入和排出阀处于关闭状态，出现“气锁”现象。B’C如图中点画线所示：D’S气体使泵效降低的数值可使用下式近似计算:PABDB'CD'充满系数:'ADAD''DDgS式中：S—光杆冲程典型示功图采油工艺技术采油工采油地质工气体影响措施制定：油井：采取防气措施、压裂酸化、调小参数、换小泵、加深泵挂。连通水井：加强注水。特征描述：上行程：泵内气体膨胀，使泵内压力不能很快降低，造成固定阀推迟打开，增载缓慢。下行程：泵内气体被压缩，使泵内压力增加缓慢，游动阀推迟打开，卸载缓慢。图形右下角缺失，卸载线是一条圆弧，该圆弧圆心在下面。沉没度较低，泵效低于40%。典型示功图气体影响特征描述：固定阀打不开，游动阀关不上。图形呈圆弧形，无产量。气锁特征描述：左上角缺失一块，曲面朝右，右下角缺失。措施制定：洗井、采取防气措施、供液能力改善措施。游动凡尔关闭迟缓功图受气体影响三、充不满影响的示功图PSABD当沉没度过小或供液不足使液体不能充满工作筒时，均会影响示功图的形状。C供液不足不影响示功图的上冲程，与理论示功图相近。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，才迅速卸载，卸载线与增载线平行，卸载点较理论示功图卸载点左移（如图中D'点）D'充不满程度越严重，则卸载线越往左移。（如图中2、3线所示）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。123PSABDCD´典型示功图采油工艺技术采油工采油地质工供液不足措施制定：油井：制定合理的工作制度，调小参数，加深泵挂，换小泵径、压裂酸化连通水井：加强注水特征描述：上行程：示功图正常，只是泵筒未充满。下行程：由于泵筒未充满且液面低,开始悬点载荷不降低，只有当活塞碰到液面时才开始卸载，右下角缺失一部分，随抽油时间增长缺口增大。卸载线有一明显拐点，卸载线基本上与理论示功图的卸载线平行。下行程线与上行程线平行。示功图出现刀把现象,充满程度越差,刀把越长。这种井产量不高，泵效低于40%。供液不足液击问题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。气击问题气击同液击类似，只是产生的冲击较小，气击的危害非常类似于液击。油管漏失不是泵本身的问题，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荷值，(如右图所示）。PSABDC四、油管漏失的示功图典型示功图采油工艺技术采油工采油地质工油管漏失特征描述：油管漏失后,漏失点以上的液柱就会漏失到油套管环形空间，使悬点载荷达不到理论上的最大载荷。图形呈平行四边形，即与理论功图相似，但是实际载荷远低于理论载荷。漏失点越接近井口,实际的最大载荷线越接近理论最大载荷线。漏失部位越靠近泵口，图形越窄。主要是因油管未上紧或因腐蚀穿孔所造成的。典型示功图采油工艺技术采油工采油地质工油管漏失措施制定：采取检泵措施。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。典型示功图采油工艺技术采油工采油地质工五、油管断脱油管断脱现象：电流上冲程小，下冲程正常。正、反洗井均通，且上返时间短。下放光杆碰不着泵的固定凡尔。如果井内下有旁通开关或丢手管柱，泵下装有桶杆的井碰泵时，下放光杆超过防冲距后可能碰着泵，这类井可通过洗井来判别。注意：如果是油管上部断脱，功图可能类似于油管漏失功图，但断脱井产量变化大（突然性的）正反洗井，立即有反应，下放光杆碰不着泵的固定凡尔罩。特征描述：与抽油杆断脱功图类似，在最小理论负荷线以上，接近最小理论负荷线。措施制定：作业检泵处理典型示功图采油工艺技术采油工采油地质工油套串现象：热洗时在井口能听到刺水声音，洗井液返上时间短。蹩压时用2块压力表，一块装在油压表接头上，另一块装在套压表接头上，蹩压过程中油套压表同时波动并且油套压相等。特征描述：油套窜与油管上部漏失现象基本一致。措施制定：采取检泵措施。六、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。示功图的位置取决于断脱点的位置：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。如图所示：h'rhCLq由示功图可计算断脱点至井口的距离：式中L－断脱点距井口距离m－每米抽油杆在液体中重量KN/mh－示功图中线到横坐标的距离mmC－力比KN/mm'rq典型示功图采油工艺技术采油工采油地质工杆断脱特征描述：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”。典型示功图采油工艺技术采油工采油地质工杆断脱一般抽油杆断脱分为上部和下部断脱,断脱位置距井口越近,图形越偏低；若在活塞处断脱,在下理论负荷线附近,图形形状不全是棒形,有些井测出断脱图形是一根直线。典型示功图采油工艺技术采油工采油地质工杆断脱高冲次抽油杆断脱。抽油机在高冲次工作时，抽油杆运动产生惯性，使图形沿顺时针方向偏转，抽油杆断脱后仍有惯性影响，所测图形与正常井断脱图形不一致。典型示功图采油工艺技术采油工采油地质工杆断脱现象：抽油杆断脱后，产量突然大幅下降，甚至不出油。电流发生明显变化，电流上冲程小，下冲程大，越是上部断脱，上电流越小，下电流越大。蹩压不升，如果是底部断脱蹩压可能出现上冲程压力下降，下冲程压力上升的现象，变化值不变。热洗后抽蹩测功图，压力不升图形不变。洗井正洗不通。处理：上部杆断脱可以利用吊车打捞；带有对接器的井热洗后对接数次无效报作业；不带有对接器的井，确定断脱无误后申请作业。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、油稠带喷的示功图措施制定：调大参数正常生产或采取换大泵措施。典型示功图采油工艺技术采油工采油地质工油井带喷特征描述：油井具有一定的自喷能力，固定阀和游动阀都处于开启状态，抽汲只起助喷作用，液柱载荷基本上不作用在悬点上。示功图的位置及载荷的大小取决于喷势的大小。一般情况下，图形在上、下理论负荷线之间，油井自喷喷势越大，图形越偏低，有些图形与抽油杆断脱时的图形相似，但油井泵效高于60%。自喷图形与泵未下入泵筒图形也相似，但后者一般是在新下泵或检泵后所出现的问题，且产量也不相同。八、排出部分漏失漏失影响的示功图PSABDC上冲程时，泵内压力降低，柱塞两端产生压差，使柱塞上面的液体经过排出部分的不严密处（阀及柱塞与衬套的间隙）漏到柱塞下部的工作筒内，漏失速度随柱塞下面压力的减小而增大。由于漏失到柱塞下面的液体有向上的“顶托”作用，悬点载荷不能及时上升到最大值，使加载缓慢。PSABDC随着悬点运动的加快，“顶托”作用相对减小，直到柱塞上行速度大于漏失速度的瞬间，悬点载荷达到最大静载荷（如图中B'点）B’当柱塞继续上行到后半冲程时，因柱塞上行速度又逐渐减慢，在柱塞速度小于漏失速度瞬间（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PABDCB’C’C″S下冲程，排出部分漏失不影响泵的工作。因此，示功图形状与理论示功图相似。D’由于排出部分漏失的影响，吸入阀在B′点才打开，滞后了BB′这样一段柱塞冲程；漏失量越大，B′C′线越短。PABDCB’C’C″S而在接近上死点时又在C′点提前关闭。这样柱塞的有效吸入行程为B′C′。在此情况下的泵效:''BCSB’D’C’当漏失量很大时，由于漏失液对柱塞的“顶托”作用很大，上冲程载荷远低于最大载荷，如图中AC'所示，吸入阀始终是关闭的，泵的排量等于零。PABDCB’C’CSB’C’D’C'典型示功图采油工艺技术采油工采油地质工游动凡尔漏失当活塞上行程开始时，由于漏失，泵内压力下降缓慢，固定阀推迟打开，增载缓慢。当活塞移动速度大于漏失速度时，载荷达到最大值。当上行程快结束时活塞上行速度减慢，漏失速度大于活塞移动速度，漏失