抽油机井理论示功图

孙爱军河南油田第一采油厂2、理论示功图的形成学习目录4、理论示功图的绘制3、理论示功图载荷计算1、示功图有关概念工况分析培训班2、理论示功图的形成学习目录4、理论示功图的绘制3、理论示功图载荷计算1、示功图有关概念2020/1/193工况分析培训班（1）示功图：由专门的仪器测出，是描绘抽油机井驴头悬点载荷与光杆位移的关系曲线。封闭的曲线所围成的面积表示在一个冲程中抽油泵所作的功。用途：示功图反映了抽油泵的工作情况，通过分析，可以了解油井的生产动态及抽油装置的各项参数选择是否合理。1、示功图有关概念2020/1/194工况分析培训班（2）理论示功图：在理想情况下，只考虑悬点所承受的静载荷及由于静载荷引起的杆管弹性变形，而不考虑其他因素的影响，所绘制的示功图。1、示功图有关概念绘制理论示功图目的：与实测示功图比较，找出载荷变化差异，从而判断深井泵、抽油杆、油管的工作状况及油层的供液情况。2020/1/196工况分析培训班理论示功图假设条件：1、假设泵、管没有漏失，泵工作正常；2、油层供液能力充足，泵充满程度良好；3、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动载荷的影响；4、不考虑砂、蜡、气、稠油的影响；5、不考虑油井连抽带喷；6、认为进入泵内的液体是不可压缩的，阀是瞬时开闭的。7工况分析培训班（3）实测示功图：实测示功图是是在砂、蜡、气和惯性载荷、振动载荷等综合因素影响下，实际测得的示功图也称地面示功图。1、示功图有关概念2020/1/198工况分析培训班2020/1/199工况分析培训班2020/1/19采油工工况分析培训班102、理论示功图的形成学习目录4、理论示功图的绘制3、理论最大最小载荷计算1、示功图有关概念上游动阀上游动阀（连接抽油杆）固定阀罩固定阀固定阀球和座下游动阀（有锥度）活塞上的防砂槽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。油管此时只承受它与活塞之间环形截面上液柱的重量。2020/1/1913A点是下死点ABSW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，抽油杆就要伸长（细长的油管和抽油杆柱，本身是一个弹性体，在负荷变化时，就产生相应的变形，此变形的多少和负荷变化的多少成正比）此时，光杆虽然在上移，但活塞相应于泵筒来说，实际未动，这样，就画出了图中AB斜直线。AB线表示了光杆负载增加的过程，称为增载线。2020/1/1914ABSW当弹性变形完毕光杆带动活塞开始上行（B点），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，此时，光杆处所承受的负荷，仍和B点时一样没有变化，所以，画出一条直线BC。B点是固定凡尔打开点2020/1/1915ABSWC当活塞到达上死点（C点），在转入下行程的瞬间，固定凡尔关闭，活塞开始压缩泵筒中的液体。活塞挤压给液体一个作用力，这个力作用在油管上，使油管伸长；液体反过来又给活塞一个反作用力，使抽油杆柱开始减载，杆柱缩短，油管伸长、抽油杆缩短，使泵内压力不能及时升高。当杆管变形结束，泵内压力大于泵上油管内液柱压力，游动凡尔打开（D点），活塞上下连通。此时，由于油管伸长，抽油杆柱缩短，活塞相对于泵筒没有移动，于是画出了CD斜线。CD斜线表示了光杆上负荷减少的过程，称为减载线。2020/1/1916当弹性变形完毕，活塞开始下行，液体就通过游动凡尔向活塞以上转移，在液体向活塞以上转移的过程中，光杆上所受的负荷不变，所以画出一条和BC平行的直线DA。当光杆行到下死点，在下行程完毕又将开始的瞬间，游动凡尔关闭，负荷又发生转移，开始了一个新的往复，这样，就画成了一个封闭的曲线，我们叫它做示功图。2020/1/1917ABSWCDAB—增载线BC—活塞上行程线，最大载荷线ABC—驴头上行程线CD—减载线DA—活塞下行程线，最小载荷线CDA—驴头下行程线2020/1/1918工况分析培训班CBAS光S活DWr′W1′λW静SWλA点：下死点B点：悬点加载完毕，固定阀打开点C点：上死点D点：悬点卸载完毕，游动阀打开点2020/1/1919工况分析培训班CBAS光S活DWr′W1′λW静SWλS光----光杆冲程，米；S活----活塞行程，米；Wr′----抽油杆柱以上的在井筒内液体中的重量，KN；W1′----活塞截面液柱重量，KN；W静＝W杆﹢W液-----光杆承受的最大静负荷，KN；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。2020/1/1920工况分析培训班CBAS光S活DWr′W1′λW静SWλλ1λ2λ1λ22020/1/19采油工工况分析培训班212、理论示功图的形成学习目录4、理论示功图的绘制3、理论示功图载荷计算1、示功图有关概念理论示功图只考虑了悬点所承受的静载荷及冲程损失，而不考虑其他因素的影响。减程比：光杆冲程在图上的长度与光杆实际冲程长度之比，用“a”表示。a=S图/S实力比：实际悬点载荷与其在图上的长度之比，用“b”表示，单位KN/mmb＝W实/W图冲程损失：随着载荷的交替转移，使油管和抽油杆发生伸长缩短，因而使活塞实际冲程小于光杆冲程，这一差值即冲程损失。2020/1/1922工况分析培训班（1）抽油杆柱载荷：在上冲程中，游动阀关闭，抽油杆柱不受管内液体浮力的作用，所以上冲程中作用在悬点的抽油杆柱载荷为杆柱在空气中的重力。上冲程悬点承受载荷：抽油杆柱空气中重：Wr＝πd2/4×L×γ杆d—杆直径mγ—重度，单位:NWr＝q杆×Lqr—每米抽油杆空气中重，单位:N2020/1/1923工况分析培训班上冲程悬点承受载荷：在上冲程中，由于游动阀关闭，作用在柱塞上的液柱引起的悬点载荷为：（2）作用在柱塞上的液柱载荷活塞有效截面上液柱重：W1＝πD2/4×L×γ液－πd2/4×L×γ液=π（D2－d2）/4×L×γ液上冲程悬点承受载荷：Wr＋W1即悬点最大静载荷：W最大＝Wr＋W1W1＝q1×Lqr—活塞有效截面上每米液柱重，单位:N2020/1/1924工况分析培训班在下冲程中，游动阀打开后，油管内液体的浮力作用在抽油杆柱上。所以，下冲程中作用在悬点上的抽油杆柱的重力减去液体的浮力，即它在液体中的重力作用在悬点上的载荷。Wr′＝πd2/4×L×（γ杆－γ液）γ—重度，单位:N下冲程悬点承受载荷：最小静载荷：W最小＝Wr′3、理论示功图载荷的计算Wr′＝q′杆×Lqr—每米抽油杆液柱中重，N2020/1/1925工况分析培训班上行程：悬点最大静载荷：W最大＝Wr＋W1下行程：悬点最小静载荷：W最小＝Wr′上下行程中在杆柱和管柱之间相互转移的载荷：相互转移的载荷为上下冲程悬点承受的静载荷之差：W最大－W最小＝（Wr＋W1）－Wr′上下冲程载荷差值用W1′表示。2020/1/1926工况分析培训班上下冲程载荷差=Wr＋W1－Wr′＝πd2/4×L×γ杆＋π（D2－d2）/4×L×γ液－πd2/4×L×（γ杆－γ液）＝π（D2－d2）/4×L×γ液－πd2/4×L×γ液＝πD2/4×L×γ液令W1′＝πD2/4×L×γ液，简称转移载荷。由以上推导可知：Wr＋W1＝Wr′＋W1′2020/1/1927工况分析培训班空气中杆柱重泵上有效截面液柱重W最大＝Wr＋W1＝Wr′＋W1′3、理论示功图载荷的计算2020/1/1928工况分析培训班CBAS光S活DWr′W1′λW静SWλ杆柱在液柱中重杆柱在液柱中重泵截面上液柱重2020/1/19采油工工况分析培训班292、理论示功图的形成学习目录4、理论示功图的绘制3、理论最大最小载荷计算1、示功图有关概念1109.某井的实测示功图上，上冲程最高点到基线的距离为L=4㎝，动力仪力比为c=2kN/mm，抽油机型号为CYJ10-3-48B，求抽油机负载利用率(g取10m/s2)。1109.解：(1)悬点最大载荷Wmax=Lc=4×10×2=80（kN）(2)负载利用率η利=（W额/Wmax）×100%=×100%=80%答：该井抽油机负载利用率为80%。示功图显示，某井抽油杆断脱，该示功图中线距横坐标10㎜，动力仪力比为2kN/mm，抽油杆柱在液体中的重力为36.24N/m，试求抽油杆断脱点以上抽油杆的长度。解：L=hc/g杆=10×2000/36.24=551.88(m)答：断脱点以上抽油杆长551.88m。10某抽油机井示功图的下载荷线距基线12㎜，上载荷线距基线17㎜，动力仪力比为2.2kN/mm，试求该井液柱重。解：由示功图（驴头悬点载荷）组成内容可知：抽油机井井筒液柱重=（上载荷-下载荷）×动力仪力比即:WL=（17-12）×2.2=11.0(kN)CBAS光S活DWr′W1′λW静SW（1）建立坐标：以实测图的基线为横坐标S，表示冲程；通过实测图的最左端作纵坐标W，表示光杆上的负荷。（2）计算载荷及在图上高度：根据所测的油井参数，求出抽油杆在液体中重量Wr′和活塞截面上液柱载荷W1′。2020/1/1933工况分析培训班（3）然后根据力比计算出Wr′W1′在纵坐标上高度，分别以Wr′、W1′为高做横坐标平行线B1C和AD1。（4）求冲程损失及在图上长度：求出冲程损失λB1B=冲程损失×减程比＝λ×aB1C=光杆冲程长度×减程比＝S×a在B1C线上，取BC=B1C－B1B，确定B点，连接AB，过C点做AB平行线CD，则平行四边形ABCD就是所求理论示功图。2020/1/1934工况分析培训班BAD某抽油机井使用Ф70mm泵，21/2平式油管（内径62mm、外径73mm），Ф22mm单级抽油杆生产，泵深800米，冲程3.6米，冲次4次/分，日产液量90吨/天，原油含水80%，减程比1/45，动力仪力比1.26KN/mm，原油比重0.86，钢比重7.85，抽油杆、油管的弹性伸缩为0.8m，g=10m/s2，求该井理论示功图。绘制理论示功图示例：重力加速度：10米每二次方秒2020/1/1935工况分析培训班1、做直角坐标。以实测图的基线为横坐标，用s表示冲程，通过实测图的最左端做纵坐标，用W表示光杆负荷。SWOWS2020/1/1936工况分析培训班2、计算抽油杆在液体中重量Wr′和活塞截面上液柱载荷W1′Wr′＝πd2/4×L×（γ杆－γ液）×g这里的γ指比重，无因次量＝3.14×0.0222/4×800×（7.85－0.972）×10＝20.9（KN）W1′＝πD2/4×L×γ液×g＝3.14×0.072/4×800×0.972×10＝29.9（KN）没有g时单位是吨。与前面γ是重度不同。如钢重度=7.85×104N/m3g取10m/s22020/1/1937工况分析培训班0.86×(1-80%)+1×80%3、计算光杆负荷在纵坐标上的高度下冲程OA＝Wr′/b＝20.9/1.26＝16.6(mm)上冲程OB′＝(W1′＋Wr′)/b＝50.8/1.26＝40.3(mm)在纵坐标上分别以OA、OB为高，做纵坐标的平行线AD、BCSWOAB′DC2020/1/1938工况分析培训班4、计算冲程和冲程损失在图上长度，画出理论示功图光杆冲程图上长度：S光＝S实×a＝3600×1/45＝80(mm)冲程损失图上长度:λ＝冲程损失×a＝800×1/45＝18(mm)在B′C线上，取BC－B′C＝80－18＝62mm，B′B＝18mm连接AB，过C点做AB平行线CDSWOAB′DCB2020/1/1939工况分析培训班理论示功图解释，点、线、坐标、计算2020/1/1940工况分析培训班绘出理论示功图与实测示功图对比，进行分析