抽油井示功图的分析及应用

1抽油井示功图的分析及应用摘要：在有杆泵采油过程中，用动力仪绘出示功图，定性地分析深井泵的工作情况，是了解井下抽油泵工作状况的重要手段。由于抽油井的生产状况很复杂，深井泵在井下工作的影响因素很多，不但受到“机、杆、泵”抽油设备的影响，而且直接受到变化着的“砂、蜡、气、水”的影响。尤其在定向井中，这种情况就更为突出。导致油井生产过程中所测的示功图形状复杂，解释差错率高，给及时分析井下抽油泵工作状况、掌握油井生产动态和组织下步生产带来了很多困难。因此，分析示功图时，即要全面了解油井的生产情况、设备状况和测试仪器的好坏程度，根据多方面的资料进行综合分析，同时，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，才能够作出正确判断。关键词：示功图；特征分析；计算机论断1．前言示功图用来反映深井泵工作情况好坏，它由专门的仪器测出，并画出坐标纸上。图上被封闭的线所围成的面积表示驴头在一次往复运动中抽油泵所作的功。示功图反映了抽油泵的工作情况，通过分析，可以了解油井动态及抽油装置的各项参数选择的是否合理。在实际工作中，为了便于分析，常常需要在实测示功图上绘制出理论示功图来进行比较。本文从理论示功图的特征分析入手，简单介绍示功图的多功能性，即对实测示功图作必要的处理后，可进行一系列定性和定量分析，提供诸如分析平衡效果、判知振动影响等。油井示功图它不仅能在不停产的情况下取得大量有用的数据，减化了井下直接测试工作，而且能随时监控采油动态，使之在最佳工作方式下生产。2．抽油机示功图综述2.1示功图概念示功图是由载荷随位移的变化关系曲线所构成的封闭曲线图。表示悬点载荷与位移关系的示功图称为地面示功图或光杆示功图。在实际工作中是以实测地面示功图作为分析深井泵工作状况的主要依据。2.2理论示功图的特征分析2为了能正确分析和解释示功图，常要绘制出理论示功图进行对比分析，而且实测示功图的解释都是以理论示功图为基础，因此，对理论示功图特征分析就显得尤为重要。没有弹性变形的理论示功假定：抽油杆是刚体，动力从地面传到柱塞上没有时间滞后，既没有伸缩和振动，也无摩擦，假定每一个部件的工作效率都是100%所测得的示功图。分析：图中a点是上冲程的始点。由于刚体没有弹性形变，则ab为即刻增载，泵柱塞的游动凡尔关闭，全部载荷由光杆承受。bc是上冲程过程，泵的游动凡尔关闭，固定凡尔打开是进油过程。cd即刻卸载，抽油杆下行时所画出da线是载荷不变的下冲程位移过程。该理论示功图的特征：ab平行于cd，bc平行于da，一般抽油机井在井深浅、小泵径、粗抽油杆及小冲数抽油条件下生产时，有可能出现类似的水平、长方形实测示功图。2.3示功图的影响因素分析从图2.7的对比中可以看出，实际产量与冲程损失是直接有关的。因此，要实现抽油井的长寿稳产，就应不断综合分析实测示功图，尽可能地减少冲程损失、减少气体影响和油管漏失，提高深井泵的质量和抽油参数优化组合，减少杆柱摩擦阻力，保证合理沉没度，调小防冲距，延长检泵周期。32.3.2冲程损失影响排出系数的示功图右图说明实测示功图在载荷发生变化时载荷变为动载荷加上附加载荷。计算充满系数和排出系数时和数值会发生变化，这是因为子项ad″ad′ad，冲程损失会影响排出系数，图2.10中可知泵效低，这种情况泵的充满系数可能相同，但排出系数是随着冲程损失的变大而减小，只有排出系数高才能表明抽油机井高产、高泵效。斜井示功图与直井示功图的区别：对定向井而言，其杆柱的受力情况及示功图与直井有所不同：定向井有杆泵抽油系统与直井的主要差别有两点：一是井身是空间三维曲线，从而系统的振动是三个振动系统的空间三维振动，垂直于井深轴线的横向振动对轴向振动有一定的影响；二是抽油杆与油管之间、油管与套管之间存图图22..77计计算算充充满满系系数数的的地地面面示示功功图图图图22..1100冲冲程程损损失失影影响响排排出出系系数数的的示示功功图图4在接触力和相应的磨擦力，对系统的轴向振动也有一定的影响。2.4实测地面示功图图例分析2.4.1泵工作正常时的实测示功图图2.11是抽油泵工作正常，同时受其它因素影响较小时所测的示功图，这类功图的共同特点是理论示功图差异不大，均为一近似的平行四边形。2.4.2泵漏失的实测示功图泵漏失是油井常见的故障之一。泵漏失包括固定凡尔漏失、游动凡尔漏失和双凡尔漏失三种情况。（一）固定凡尔漏失时的示功图该井出油不好，固定凡尔漏。固定凡尔漏失包括：固定凡尔与凡尔座配合不严、凡尔球被砂子刺坏或凡罩内积有砂、蜡等脏物，使凡尔球的起落失灵等原因造成的漏失。这类功图的特点是：增载线比卸载线陡，图形的左下角变圆，右上角变尖，而且漏失越严重，图形的左下角变得愈圆，左上角变得愈尖。图图22..1111泵泵工工作作正正常常时时的的示示功功图图图图22..1122固固定定凡凡尔尔漏漏失失的的示示功功图图5（二）游动凡尔漏失的示功图图2.13为实测游动凡尔漏失的示功图。排出部分漏失包括：排出阀球与阀座配合不严；活塞与泵的衬套配合不当；或长期磨损使间隙变大；阀尔罩内积有脏物、砂、蜡，使阀球起落失灵等原因造成的漏失。这类功图的特点是：卸载线与增载线陡，图形的左下角变尖，右上角变圆。当漏失特别严重时，增载线、卸载线和最大载荷线便构成了一条向下方弯曲的圆滑弧线。(三)双凡尔漏失如图2.14，该井泵挂1813m，冲程3m，冲次8次/min，含水54%，日产液16.5t,动液面516m，由于上下阀均漏失，泵效只有24%。这类功图的主要特点是：四角消失，中间粗；两头尖，形如梭状。2.4.3抽油杆断脱时的实测示功图抽油杆断脱时，光杆只承受断裂上部抽油杆在液体的重力，因而示功图形成长条，长条图形越向上，表示断脱位置越向下。抽油杆断脱时，产液量为零，如图2.15。实例：该井不出油，地面功图判断是抽油杆上部断。泵挂深度1489m，Ф38mm，冲程2.4m，冲数6次/min，动液面716m。图图22..1133游游动动凡凡尔尔漏漏失失时时的的示示功功图图62.4.4油井结蜡时的实测示功图结蜡严重的井,不论是深井或浅井,只要结蜡就有增载的特征,发现示功图有“结蜡”的宽度,示功图有此类特征时,热洗一般无效,应尽快检泵清蜡。如图2.16，该井泵挂深度725m，Ф44mm,冲程1.2m,冲数10次/min,动液面650m，日产液9m3，含水88%，有结蜡特征如图2.11。、2.4.6油管漏失时实测示功图该井产量明显减少、泵效低，用蹩压的方法证实蹩不起压力，而套管环空的动液面却在升高。井下泵功图在停抽后图形面积减小，减少的面积与正常功图时的面积是平行减少，最大载荷线下降，最小载荷线不变。1155330044556600图图22..1155抽抽油油杆杆断断脱脱时时的的实实测测示示功功图图11..5500..7722..2233..00KKNN图图22..1166油油井井结结蜡蜡时时的的实实测测示示功功图图7结论（1）由于目前我厂使用的示功仪厂家较多，不同的仪器所测的示功图形状也不尽相同。（2）由于影响抽油泵正常工作的因素很多,加之受定向井、低产、低渗、高油气比等原因的影响，使示功图的瞬时性很强，所以在解释示功图时，要全面了解油井情况（井下设备、管理制度、目前产量、动液面、沉没度、油气比及以往的生产情况等。），才能对泵的工作状况和生产不正常的原因做出判断。（3）在现场分析判断示功图时，应用叠加的方法，即根据该井平时生产过程中的特点，在理论示功图的基础上，与影响该井生产的主要因素进行叠加后判断泵况正常与否。（4）在计算机诊断技术的应用中，地面功图转化为井下功图时，输入的各项数据必须与单井实际相符，否则所测得的泵功图并不能真实反映该井的实际泵况。参考文献[1]吴非.双筒式小直径抽油泵深抽采油技术[J].特种油气藏，2006,(06).[2]何岩峰，吴晓东，韩国庆，等.示功图频谱分析新方法[J].石油学报，2008，(04).