示功图的分析和解释.

示功图的分析和解释理论示功图即理论上所得到的示功图，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。理论示功图的绘制条件1、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承受的摩擦力、惯性力、震动载荷与冲击载荷等的影响；力在抽油杆柱中的传递是瞬时的，凡尔的起落也是瞬时的。3、设备不受砂、蜡、水、气等因素的影响，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。1、活塞在下死点开始上行的瞬间，上凡尔立即关闭，光杆上多了一个活塞截面积以上液柱的重量，油管上少了一个活塞截面积以上液柱的重量，抽油杆和油管就要发生弹性变形，分别伸长和缩短，此时，光杆虽然上移，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AB斜直线，即光杆负荷增加的过程，称为增载线。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。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。理论示功图的绘制过程理论示功图的绘制过程理论示功图的绘制过程图中的横坐标表示光杆移动的距离；纵坐标表示光杆上的负荷；曲线圈闭面积的大小表示泵做功的多少。抽油杆在井内液体中的重量：p杆=q杆L活塞以上液柱的重量：p液=q液(L-L沉)p液=q液L液式中：P杆----抽油杆在液体中的重量q杆----每米抽油杆在液体中的重量p液----活塞以上液柱的重量q液---活塞以上每米液柱的重量L-----泵深L沉----沉没度L液---液面深度理论示功图的绘制过程冲程损失：S=S杆+S管=P液L/EF杆+P液L/EF管=P液L/E（1/F杆+1/F管）式中：S杆――抽油杆柱伸缩长度S管――油管伸缩长度F杆――抽油杆截面积F管――油管截面积E――钢的弹性系数理论示功图的绘制过程在分析实测功图时，要在实测功图上绘出最大和最小理论负荷线，为了简化分析工作增载和减载线一般都省略了。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2、深井泵工作正常时的示功图：除了由于抽油设备振动引起了较大的波纹外，还因为井深，抽油杆柱受到了较大的惯性力影响和力在抽油杆柱中的传递滞后影响，使图形延着顺时针方向产生了一定程度的偏移。抽油泵工作正常时的示功图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。2、固定凡尔卡死在凡尔座上：它的特点是：上冲程游动凡尔关闭，固定凡尔不能打开，液体不能进泵筒，下冲程时由于泵内无液柱，游动凡尔不能打开，光杆不能卸载，图形表现为下负荷线接近最大理论值，整个图形也位于其附近，且由于细砂作用图形上出现锯齿状尖锋。油井出砂对示功图的影响油井出砂对示功图的影响3、固定凡尔卡死在凡尔罩上：特点是：在上冲程时由于砂子的作用，光感负荷忽大忽小且普遍超过最大理论负荷线；下冲程时，由于固定凡尔严重漏失，光杆不能卸载，直到活塞行近下死点，撞击了沉积的砂子或固定凡尔罩时，才突然卸载，图形表现为：最小负荷线接近理论最大负荷线，且由于碰击、振动，在图的左下角产生了一个“尾巴”。油井出砂对示功图的影响砂子使固定、游动凡尔失灵：由于凡尔球起落失灵，上冲程光杆负荷不能增加到最大理论值，下冲程光杆负荷不能减少到最小理论值，深井泵停止排油，整个图形为位于两条理论负荷线直接的“海参”状图形。油井结蜡对示功图的影响1、凡尔结蜡：由于受结蜡影响，上下凡尔不能灵活、及时地开关，从而引起漏失，并且由于油管内壁和抽油杆结蜡，增大了油流阻力，当活塞上行时，光杆负荷增加，超过了最大理论值，下行时负荷不稳定，在图上呈现出波浪起伏的变化。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。3、固定凡尔被蜡卡死在上冲程时，由于固定凡尔卡死，井中有结蜡影响，使抽油杆的运动受到了阻碍，所以最大负荷超过了理论值，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。直到接触工作筒内液面，光杆才开始卸载。所以实测图的最小负荷线接近于最大理论负荷线，直到下死点时，负荷才降到最小理论值。油井结蜡对示功图的影响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。气体对示功图的影响在活塞上行时，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，融解在石油中的气体分离产生膨胀，使光杆载荷不能很快的增加到最大理论值，增荷过程变慢，增荷线斜率变小。当活塞下行时，泵内气体的体积逐渐缩小，而压力相应的逐渐增大，直到被压缩的气体压力大于活塞上面的液柱压力时，游动凡尔才能打开。光杆卸载较正常卸载缓慢，减载线较增载线平缓，成为一条向右下方弯曲的弧线。气体压力大，光杆卸载快，弧线曲率小，反之，则曲率大。气体对示功图的影响1、气体使泵的充满系数降低气体对示功图的影响2、凡尔“气锁”，泵不排油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，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。当活塞运动过中点后，运动速度逐渐减慢，漏失速度又和活塞挤油的速度相等，游动凡尔又随即关闭。此后，漏失速度又大于活塞的挤油速度，于是泵筒内液体压力开始下降，油管中液柱之一部分重量就逐渐转到抽油杆上。于是，光杆负荷增加。当活塞开始上冲程后，光杆负荷就急剧增加，很快达到最大理论值。漏失对示功图的影响漏失对示功图的影响图中增载线的特点是：（1）增载线比卸载线陡；（2）示功图的左下角变圆。而且，漏失愈厉害，越要变得圆。漏失对示功图的影响严重漏失时测得的示功图，由于吸入部分严重漏失，活塞下行时工作筒中的液体随即从吸入部分漏掉，不能承担光杆负荷，致使光杆负荷卸不掉，始终加在悬绳器处。所以图形呈窄条状，且接近理论上负荷线。漏失对示功图的影响2、排出部分漏失对示功图的影响当光杆开始上冲程时，活塞下面的液体压力逐渐下降，活塞上下之间随即产生压力差，使活塞上部的液体经排出部分的不严密处而漏到活塞下面的工作筒内。由于活塞的抽汲作用，使得活塞下面的压力越来越低时，上下之间压力差就越来越大，漏失也就越来越严重。此时光杆负荷不能及时上升到最大值，固定凡尔打开延迟，增载线滞后，活塞运动过中点后，速度越来越慢，漏失速度越来越大于活塞运动速度，使光杆未达到上死点提前卸载，使功图右上角变得圆滑。功图特点是：增载线倾角比正常时小，且为一弧线，卸载线比增载线陡，右上角圆滑。漏失对示功图的影响功图特点是：增载线倾角比正常时小，且为一弧线，卸载线比增载线陡，右上角圆滑。漏失对示功图的影响游动漏失不严重油井仍出油时的实测示功图游动漏失严重油井不出油时的实测示功图漏失对示功图的影响漏失对示功图的影响游动凡尔根本不起作用，凡尔球被卡死在凡尔罩里测得的示功图漏失对示功图的影响3、上下凡尔都漏失时的示功图理论试功图：两种漏失同时存在，油井还在出油，会使示功图四角变为圆角。漏失对示功图的影响实测示功图稠油对示功图的影响图形的特点是：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；四个角圆滑。主要是由于油稠使摩擦等附加阻力变大，凡尔关闭滞后并且密封不严造成漏失。供液不足对示功图的影响造成供液不足原因有两种：①泵的排出能力大于地层的供液能力，造成沉没度太小，泵不能充满；②砂、蜡堵塞了部分进油孔道，致使液面升高，液体来不及在泵的进油时间里充满泵筒。表现在功图上为：当活塞进入下冲程后，光杆负荷不是立即减小，而是向下运动一段距离，接触到液面后才减小，这段距离相当于泵筒中的充满高度。充满愈不好，卸载线越偏左。供液不足对示功图的影响油井连抽带喷时的示功图上冲程时，由于油流有自喷能力，顶着活塞往上跑，造成游动凡尔被顶开或关闭不严，使光杆上的负荷大大减轻，达不到最大载荷；下冲程时，由于自喷，固定凡尔座不严，使上下凡尔都处于开启状态，造成光杆负荷没有什么变化，高于最小理论负荷线。当油井自喷能力强或泵径较大而自喷能力较弱时，活塞受油流上喷的冲力很大，可大大减轻光杆的负荷，使功图低于最小理论负荷线。油井连抽带喷时的示功图连抽带喷时的示功图与抽油杆断脱时的很相似，要正确区分，必须运用综合分析方法。抽油设备的技术状况对示功图的影响1、活塞装置过高：泵的类型不同，在功图上的反映也不同。管式泵活塞装置过高：管式泵活塞是由抽油杆放入泵的工作筒中的，当活塞装置高时，就使得有效冲程减少，抽油机上行接近上死点时，活塞可能部分或全部脱出工作筒，漏失量急剧增加，造成急剧减载。理论功图实测功图抽油设备的技术状况对示功图的影响从实测功图上看，在c点之前，活塞还未脱出工作筒，但活塞的有效工作长度已经很小，活塞以上的部分液体已从活塞与工作筒之间的环形间隙中漏到活塞以下，使上负荷逐渐卸载；当活塞运动过c点，开始部分脱出工作筒，漏失量急剧增长，载荷亦急剧下降，一直降到最低理论负荷线。由于活塞脱出工作筒时突然卸载，引起了活塞的跳动，功图上表现出不规则的波状曲线。抽油设备的技术状况对示功图的影响下图是浅井中测得的活塞部分脱出工作筒时的功图，由于井浅，泵的漏失量小，活塞脱出工作筒前漏失不明显、振动波纹小。抽油设备的技术状况对示功图的影响在现场，由于作业过程中抽油杆数据错误，造成活塞未下入工作筒，油井根本不出油时的功图抽油设备的技术状况对示功图的影响⑵杆式泵活塞装置过高：杆式泵活塞是连同内工作筒在一起，由抽油杆放入外工作筒中，由卡簧和锥形座定位的。当活塞位置调节的过高时，同样使有效冲程减少，在接近上死点时，导致活塞与泵体碰撞（严重的能将活塞和内工作筒从卡簧和锥形座中拔