各种工况示功图分析

典型示功图分析导言：抽油机井典型示功图是采油技术人员在多年的生产实践中总结出来的，具有一定特征的、大多数一看就可直接定性的示功图；典型示功图可作为生产现场初步判断抽油机井泵况的参考依据，也是综合分析实测示功图的第一步。因此，采油工人应对典型示功图有一定的了解。示功图定义：由载荷随位移的变化关系曲线所构成的封闭曲线图称为示功图。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。理论示功图定义：只考虑静载荷作用下的示功图称为理论示功图。典型示功图定义：指某一因素的影响十分明显，其形状代表了该因素影响下的基本特征的示功图。1、气体影响示功图2、充不满影响示功图3、漏失影响示功图7、带喷井影响示功图4、抽油杆断脱影响示功图5、出砂影响示功图8、活塞脱出工作筒示功图6、结蜡影响示功图9、活塞下行碰泵影响示功图10、油稠影响示功图目录典型示功图1、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1、气体影响示功图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'1、气体影响示功图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’1、气体影响示功图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2、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'2、充不满影响的示功图充不满程度越严重，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´3、漏失影响的示功图PSABD（1）排出部分漏失C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。3、漏失影响的示功图PSABD（1）排出部分漏失C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3、漏失影响的示功图（1）排出部分漏失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″S3、漏失影响的示功图（1）排出部分漏失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:''BCSB’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。3、漏失影响的示功图（1）排出部分漏失PABDCB’C’CSB’C’D’C'A'3、漏失影响的示功图（2）吸入部分漏失PSABDCD'下冲程开始后，由于吸入阀漏失，泵内压力不能及时提高而延缓了卸载过程，使排出阀不能及时打开。只有当柱塞速度大于漏失速度后，泵内压力提高到大于液柱压力，将排出阀打开而卸去液柱载荷（如图中D'点）。悬点以最小载荷继续下行，直到柱塞下行速度小于漏失速度的瞬间。（如图中A'点）泵内压力降低使排出阀提前关闭，悬点提前加载,到达下死点时，悬点载荷已增加到A″。3、漏失影响的示功图（2）吸入部分漏失PSABDCB’D'A″上冲程，吸入部分漏失不影响泵的工作，示功图形状与理论示功图形状相近。A'3、漏失影响的示功图（2）吸入部分漏失PSABDCB’D'A″由于吸入部分的漏失而造成排出阀打开滞后(DD')和提前关闭（AA′）。活塞的有效排出冲程为D'A'。''DAS这种情况下的泵效A'3、漏失影响的示功图（2）吸入部分漏失当吸入阀严重漏失时，排出阀一直不能打开，悬点不能卸载。示功图位于最大理论载荷线附近。因摩擦力的缘故，示功图成条带状（如右图所示）。3、漏失影响的示功图（3）油管漏失的示功图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）。PSABDC3、漏失影响的示功图（3）油管漏失的示功图'lhCLq通过示功图根据下式可计算出漏失位置：式中：－活塞全部面积上每米液柱重量kN/mL－漏失点距井口深度mh－漏失点距井口在图上的高度mmC－力比kN/mm'lqPSABDCh4、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：4、抽油杆断脱影响的示功图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'rq5、油层出砂影响的示功图油层出砂主要是因为地层胶接疏松或生产压差过大，在生产过程中使砂粒移动而成的。细小砂粒随着油流进入泵内，使柱塞在整个行程中或在某个区域，增加一个附加阻力。上冲程附加阻力使悬点载荷增加，下冲程附加阻力使悬点载荷减小。由于砂粒在各处分布的大小不同，影响的大小也不同，致使悬点载荷会在短时间内发生多次急剧变化，因此使示功图在载荷线上出现不规则的锯齿状尖峰，当出砂不严重时，示功图的整个形状仍与理论示功图形状近似。6、油井结蜡影响的示功图由于油井结蜡，使活塞在整个行程中或某个区域增加一个附加阻力，上冲程，附加阻力使悬点载荷增加；下冲程，附加阻力使悬点载荷减小，并且会出现振动载荷，反映在示功图上，上下载荷线上出现波浪型弯曲。（如右图所示）：7、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8、管式泵活塞脱出工作筒的示功图由于活塞下的过高，在上冲程中活塞会脱出工作筒，悬点突然卸载，因此卸载线急剧下降。另外由于突然卸载，引起活塞跳动，反映在示功图中，右下角为不规则波浪形曲线。9、活塞下行碰泵影响的示功图活塞下行碰泵影响的示功图如右图所示：主要特征是在左下角有一个环状图形。原因是由于活塞装置过低，当活塞下行接近下死点时，活塞与固定凡尔相碰撞，光杆负荷急剧降低，引起抽油杆柱剧烈振动，这时活塞又紧接着上行而引起的。同时由于振动引起游动凡尔和固定凡尔跳动，封闭不严，造成漏失使载荷减小。10、油稠影响示功图APSBDC稠油影响的示功图如右图所示：主要特点是：上下载荷线变化幅度大，而且原油粘度越大，幅度变化越大；示功图的四个角较理论示功图圆滑。形成原因：稠油因其粘度大，所以流动摩擦阻力增加，因此上行时光杆载荷增加，下行时光杆载荷减小。另外由于油稠使阀球的开启、关闭滞后现象明显，致使增载、减载迟缓，所以增载线和卸载线圆滑。