理论示功图的分析和解释

示功图的分析和解释

前言

抽油机井采油是目前油田开发中普遍应用的方式，抽油机井的管理水平的好坏，关系到油田整体经济效益的高低。要做好抽油机井的生产管理工作，必须取准取全各项生产资料，制定抽油机井合理的工作制度，不断进行分析，适应不断变化的油藏动态，加强并提高抽油机井的日常管理水平。

分析和解释示功图，就是直接了解深井泵工作状况好坏的一个主要手段，不但深井泵工作中的一切异常现象可以在示功图上比较直观的反映出来，而且，还可以结合有关资料，来分析判断油井工作制度是否合理，抽油设备与油层和原油性质是否适应，还可以通过“示功图法”对低产、低能井制定出合理的开关井时间，减少设备的磨损和电能的浪费等。

由于抽油井的情况复杂，在生产过程中，深井泵不但要受到抽油设备制造质量和安装质量的影响，而且要受到油层中的砂、蜡、气等多种因素的影响。致使实测示功图形状多变，各不相同。尤其是在深井上，这种情况就更为突出。因此，在分析示功图时，既要全面地了解油井的生产情况、设备状况和测试仪器的好坏程度，根据多方面的资料综合分析，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，才能做出正确的判断。

一、示功图的基础知识

1、示功图的概念：

示功图的概念：反映深井泵工作状况好坏，由专门的仪器测出，画在坐标图上，被封闭的线段所围成的面积表示驴头在一次往复运动中抽油机所做的功，称为示功图。

动力仪力比：示功图上每毫米横坐标长度所代表的负荷值。

减程比：示功图上每毫米横坐标长度所代表的位移值。

2、计算驴头最大负荷、最小负荷

计算公式：

(1)根据油井生产资料,绘制该井理论示功图.

(2)根据油井生产参数,计算并画出驴头最大负荷、最小负荷在图中理论负荷线上的位置。

两种较简便的计算公式：

①最大载荷：

P1大＝P液/＋P杆[b＋sn2/1440]

P2大＝P液/＋P杆[b＋sn2/1790]

②最小载荷：

P1小＝P杆[b－sn2/1440]

P2小＝P杆[b－sn2/1790]

式中：

P1大------悬点最大载荷（第一种计算方法）；

P2大------悬点最大载荷（第二种计算方法）；

P1小------悬点最小载荷（第一种计算方法）；

P2小------悬点最小载荷（第二种计算方法）；

P液/------作用在活塞整个截面积上的液柱质量，kg；

P液＝Fγ液×L，如果井口回压与沉没压力接近，便可忽略它们对悬点载荷的影响；

P杆------抽油杆在空气中的质量，kg；

B-------考虑抽油杆柱在液体中的减轻质量系数，

b＝[1－γ液/γ钢]；γ液-------抽汲液的相对密度；

γ钢-------钢的相对密度；

S--------抽油机光杆冲程，

m；n--------抽油机冲次，次/min；

F--------活塞截面积，m2；

L--------下泵深度，m；

在现场分析抽油井示功图时，可利用示功图计算：

P大＝力比×h; P小＝力比×h/

式中：力比-------所用动力仪的力比，N/mm；

P大、P小-------悬点的最大载荷和最小载荷；

h-------上行线最高点距基线的距离，mm；

h/-------下行线最低点距基线的距离，mm；

两种计算公式的区别：第一套公式是把抽油井悬点运动看做曲柄滑块机构的滑块运动，并取曲柄旋转半径与连杆长度的区别为1/4，它只考虑了液柱和抽油杆质量以及抽油机杆柱的惯性载荷。第二套公式与第一套公式的区别在于，把抽油机的悬点看作简谐运动，并考虑了液柱的惯性载荷。具体油田上选用哪一套公式，应与实测结果对比后确

定。

3、测试示功图的仪器

利用示功仪测取示功图，是了解抽油机井下管、杆、泵工作状况的主要手段，示功仪分为机械式和电子式两种，机械示功仪只能绘制示功图（CY611型，目前已基本淘汰）；电子式示功仪（SGT-2000、SG5-Ⅱ、SG5-Ⅲ）除能绘制示功图外，还可以打印出图形上各点数据，目前已发展到与计算机连接或无线电发射进行信息传输，这些都为示功图的解释应用提供了更为准确的资料。深井泵在井下的工作状况比较复杂，因此，实测示功图也是千变万化的，但是，仍然有变化规律。

4、理论示功图

理论示功图:就是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时，理论上所得到的示功图，叫做理论示功图。它是在下述五种假设条件下绘制出来的，即：1、深井泵质量合格，工作正常；2、不考虑活塞在上、下冲程中，抽油杆柱所受到的摩擦力、惯性力、振动载荷与冲击载荷等的影响，假设力在抽油杆柱中传递是瞬时的，凡尔的起落也是瞬时的；3、抽油设备在工作过程中，不受砂、蜡、水、气等因素的影响，认为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。

理想条件下泵的工作过程和负荷的转移情况

绘制理论示功图的假设条件又称为理想条件，在理想条件下，泵的工作过程和相应的示功图曲线见图1。

图中横坐标表示按比例记录的光杆移动的距离；纵坐标表示按比例记录的光杆上的负荷；曲线圈闭面积的大小表示了泵做功的多少。

在绘制理论示功图之前，必须首先算出有关的基本数据再求出光杆静负荷在纵坐标上的高度及抽油杆、油管的伸缩长度在横坐标上的相应长度，最后，在直角坐标内作出平行四边形，就是所求的理论示功图。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（光杆此时还承受抽油杆柱在油中的重量）。油管此时只承受它与活塞之间环形截面上液柱的重量。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。

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。

当活塞到达上死点，在转入下行程的瞬间，固定凡尔关闭，游动凡尔打开，活塞上下连通。活塞上原所承受的液柱重量又加在油管上。抽油杆卸掉了这一载荷，油管上加上了这一载荷，于是，这二者又发生弹性变形，此时，油管伸长，抽油杆柱缩短，光杆下行，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。

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DC。

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。

示功图表示了光杆受力情况和位置的关系，也就是泵的工作状况和位置的关系。理想条件下的示功图具有平行四边形的模样。

二、实测示功图的基本分析方法

所谓理论示功图是比较规则的平行四边形，而实测示功图，由于多种因素的影响（如：砂、蜡、气、粘度），图形变化很复杂，各不相同。因此，要正确的分析抽油机油井的生产情况，就必须全面地掌握油井的动态、静态资料以及设备的状况，结合示功图的变化找出油井的主要的问题，采取适当的措施，提高油井产量和泵效。

由于实测示功图受各种因素的影响图形变化千奇百怪，各不相同，为了便于分析实测示功图，将图形分割成四块，进行分析对比，找出问题。正常示功图这四块图形是完整无缺的，而且上下负荷线与基线基本平行，增载线与卸载线平行，斜率一致。有惯性影响的正常图形与上图基本一致，所不同的上、下负荷线与基线基本不平行，有一夹角，图形按顺时针偏转一个角度，冲次越大夹角越大。

左上角：主要分析游动凡尔的问题，缺损为凡尔关闭不及时，多一块（长一个角）为出砂并卡泵现象。

右上角：主要分析光杆在上死点时活塞与工作筒的配合，游动凡尔打开和固定凡尔关闭情况，少一块为活塞拔出工作筒，严重漏失；多一块为在近上死点时有碰挂现象。

右下角：主要分析泵充满程度及气体影响情况。右上、下角都多一块为衬套上部过紧或光杆盘根过紧，少一块为未充满，是供液不足或气体影响。

左下角：分析光杆在下死点时出现问题，如：固定凡尔的漏失情况等。

通过这四块的解剖分析，找出泵工作不正常的原因，提出解

决问题的措施。

三、典型示功图与实测示功图的分析和解释

前面所说的理论示功图，是在五个假设条件之下，仅仅只考虑了抽油杆柱承受静载荷时作出来的，所以图形是很规则的平行四边形。而实测示功图，是在砂、蜡、水、气和惯性载荷、振动载荷、冲击载荷与摩擦阻力等因素的综合影响以下测出来的。除上述因素外，有时还要受到漏失（管拄、泵）、断脱、碰泵、设备故障、仪器故障的影响，因此，实测图形比理论图形复杂很多。为了便于分析，先介绍只受单一因素影响的典型示功图，作为分析实测示功图的基础；然后，再把典型图与实测图结合起来对比分析。

1、深井泵工作正常时的示功图在深井泵工作正常，同时受其它因素影响不大时测出的示功图，如图所示。

以上图是泵工作正常的实测示功图

这类图形的共同特点是和理论示功图的差异不大,均为一近似的平均四边形.由于抽油设备的轻微振动引起了一些微小的波纹外,其它因素的影响均在图上显示不明显。

2、油井出砂对示功图的影响油井出砂，对于抽油井来说，轻则增加抽汲助力、磨损抽油设备，重则卡死固定凡尔、卡死活塞，造成

油井停产。活塞被卡死的情况，将在以后介绍。这里着重讨论以下四种情况。

（1）活塞砂阻

由于砂层胶结疏松或生产压差过大，在开采过程中，可能引起油层出砂。细小的砂粒，将随着液体进入泵内，造成活塞在工作筒内遇阻（如图2--1）,使活塞在整个行程中或在某个局部地区，增加了一个附加阻力。上冲程时，附加助力使光杆负荷增加，附加阻力使光杆负荷减少并且由于砂子分布在泵筒内各处的多少不同，影响的大小不同，致使光杆负荷在很短的时间内发生多次急剧的变化。在这种情况下测出的示功图，其负荷线上呈现出不规则的锯齿状尖峰，且在连续测图时尖峰是移动的。但这时油井仍能出油。

活塞砂阻

（2）固定凡尔卡死

深井泵在工作过程中，固定凡尔被卡死在凡尔座上，油井不出液(如图2-2).它的特点为：①在上冲程时，游动凡尔关闭，固定凡尔不能

打开，井中的液体不能被汲入工作筒②在下冲程时，由于工作筒内无液柱，游动凡尔打不开，光杆不能卸载，故下负荷线接近于最大理论值。同时，因为油中的细砂阻碍活塞的运动，所以，在下负荷线上出现了不少的锯齿状尖峰。整个图形位于最大理论负荷线附近。

（3）固定凡尔卡死在凡尔罩上

在油井大量出砂的情况下，砂子在固定凡尔球与凡尔座之间，将凡尔球卡死在凡尔罩内。（如图）.其特点如下：在上冲程时，由于活塞运动受到砂子的阻碍，光杆负荷忽大忽小，变化频繁，甚至光杆负荷普遍超过最大理论负荷线。在下冲程时，由于固定凡尔球卡死在凡尔罩上，失去了密封的作用，从而造成严重漏失，光杆不能卸载，直到活赛行至接近下死点，撞击了沉积的砂子或固定凡尔罩时，光杆才突然卸载。因此，实测图的最大负荷线，接近理论示功图的最大负荷线。并且，由于碰击、振动，在图的左下角产生一个“尾巴”。

（4）砂子使固定凡尔、游动凡尔失灵

在油井出砂严重，井内砂面较高时下泵生产。井内的大量细砂，随着油流进入泵内，不但使工作筒、活塞、固定凡尔和游动凡尔同时都受到冲击、磨损，造成漏失，而且可能使凡尔球起、落失灵，深井泵停止排油(如图2-4)所示。其特点如下：上冲程，光杆负荷不能增加到最大理论值，下冲程，光杆负荷又不能降低到最小理论值。整个图形位于两条理论负荷线之间，好像一条全身长满毛刺的“海参”。

（如图2-4）

3、油井结蜡对示功图的影响

由于石油中大都不同程度的含有蜡。当温度降低到蜡的初始结晶温度时，溶解在石油中的蜡就会凝析出来，粘附在油管、抽油杆、深井泵等井下设备上。油井结蜡可以增大光杆负荷，引起凡尔失灵或卡死凡尔，卡死活塞，堵死油管。因此，研究油井结蜡对示功图的影响，从而了解泵工作的情况，对于维持油井正常生产，是有实际意义的。由于结蜡部位的不同，影响的严重程度不同，现分为以下几种情况进行分析。

①凡尔结蜡(如图3-1)所示。由于游动凡尔和固定凡尔同时都受到结蜡影响，不能灵活的及时的开关，从而引起漏失。并且，由于油管内壁结蜡和抽油杆结蜡，增加了油流阻力。所以，当活塞上行时，光杆负荷增加，超过了最大理论值。下行时，光杆负荷不稳定，在图上呈现出波浪起伏的变化。

如图

3--1

②油管和抽油杆结蜡

油管和抽油杆结蜡，会缩小油流通道，增大油流阻力，增大光杆负荷；严重时，可以将油管全部堵死。油井不出液。如图3-2所示。其特点如下：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，负荷立即减少，当达到结蜡严重部位，负荷就很快降到最小理论值以下。所以，整个实测图比理论示功图肥胖。

油管和抽油杆结蜡实测示功图

③固定凡尔被蜡卡死如图3-3所示，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，实测示功图的最大负荷线超过了理论值，并有波浪式的变化。其特点如下：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。直到活塞运动到E 点时，才接触工作筒内的液面，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。

③固定凡尔被蜡卡死

④游动凡尔凡尔被蜡卡死

4、气体对示功图的影响

由于石油是聚集在一定地质构造中的油、气混合物。所以，在抽油过程中，总有或多或少的气体进入泵内。为了说明受气体影响的示功图的特征，先分析理想的理论示功图。如图4所示。

C

A D1D R

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，溶解在石油中的气体大量分离出来；同时由于气体产生膨胀，使光杆载荷不能很快的增加到最大理论值。因此，增载过程变慢。直到B1点时，增载才结束，固定凡尔才打开。所以，增载线AB1较AB的斜率小。

在活塞下行时，泵内气体受到压缩。其变化情况基本以下规律，即：“一定质量的气体，在温度不变时，它的体积跟压强成反比”。所以，随着活塞向下运动，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。

从图上CD1线的变化情况来看，由于活塞压缩气体的作用，光杆载荷较正常卸载缓慢，到了D1点时，游动凡尔被打开。光杆载荷才降到最小理论值。因此，减载线CD1较增载线AB1平缓，成为一条向右下方弯曲的弧线。弧线曲率的大小，随着进入泵内气体压力的大小而变化。气体压力大，光杆卸载快，弧线曲率小。反之，则曲率大。

曲率中心位于弧线的右下方。这条弧线，就是受气体影响的示功图的显著特征。

①泵受到气体影响的实测示功图

②凡尔“气锁”，泵不出液。

所谓凡尔“气锁”是指大量气体进入泵内后，引起游动凡尔、固定凡尔均失灵，活塞仅对气体起压缩或膨胀作用，泵不出液。气锁现象，在下述两种情况下可能出现。

A、当泵的排量大于油井在该泵挂深度的供油能力时，在抽油过程中，动液面逐渐降低，直至动液面降低到泵的进口附近，大量套管气进入泵内。在整个上冲程中，泵内气体膨胀，固定凡尔打不开；在整个下冲程中，由于工作筒内无液面，活塞只是压缩泵内的气体，即使活塞行至下死点，泵内气体压力仍然小于活塞截面积以上的液柱压力。所以游动凡尔打不开，泵不出油。

B、在油气比很高的抽油井中，有时因为在上冲程时，由于原油内的大量游离气进入泵内，并随着活塞向上运动而膨胀，占据了活塞所让出来的泵筒体积。在下冲程开始后，泵内气体受到活塞压缩，其压力逐渐增高，直到活塞行至下死点，泵内气体压力仍然小于活塞截面积以上的液柱压力，所以游动凡尔打不开，光杆负荷降不到最小理论值。但是，紧接着第二个行程的上冲程又开始了，泵内被压缩的气体膨胀，其压力逐渐降低。当活塞到达上死点，泵内气体压力降低到和沉没压力相同时，第二个行程的下冲程又开始了，所以，固定凡尔打不开。因此，在这种情况下，游动凡尔和固定凡尔均打不开，活塞仅对气体起压缩和膨胀的作用，泵不出油。整个图形靠近最大理论负荷线，减载线平缓，仍然具有上述气体影响的特征。

5、漏失对示功图的影响

（1）吸入部分漏失在示功图上的表现

由于固定凡尔与凡尔座配合不严，凡尔座锥体装配不紧，凡尔罩

内落入赃物或结蜡而卡住凡尔球等原因，都会造成深井泵地吸入部分漏失。

a.砂子经常和凡尔、凡尔座摩擦，使凡尔磨损变形，凡尔座被刺怀，造成二者配合不紧密。

b.砂子、蜡等沉降在凡尔座上，使凡尔球不能严密的座在凡尔座上。

c.凡尔罩内积有砂、蜡，造成凡尔球卡在凡尔罩内不能及时落下或根本落不下来。

图5所示。是固定凡尔漏失的示功图。

（1）吸入部分漏失在示功图上的表现

图1是固定凡尔漏失不严重时的图形，图2是固定凡尔漏失严重时的图形。

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.活塞挤压给液体一个作用力,使液体压力增高,液体反过来又给活塞一个反作用力,使光杆减载。当泵筒中的液体的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。

A

我们知道,活塞运动的速度是变化的.当活塞从上死点到下死点时,其速度是从零到最快(驴头在水平位置时),又从最快到零;从下死点到上死点运动时,速度同样是从零到最快，然后又降到零。

活塞离开上死点C下行,当运动速度越来越快，使得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加在游动凡尔上的力时，游动凡尔就打开，泵筒中的油开始流向游动凡尔上边,卸栽过程完毕。

图中的CD1曲线，就是表示上述卸栽过程的曲线。卸载过程始于C 点，终于D1点。把CD1曲线和理论示功图的卸载线CD相比较，可看出二者的区别。

1）理论卸载线为一直线段，而吸入部分漏失时的卸载线为一向上凹的曲线，其倾角（∠CD1D）比理论卸载线的倾角要小，且漏失愈大、倾角越比理论卸载线倾角小。

2）由于吸入部分漏失、使卸载时间延长，延长的时间相当于活塞走完DD1这段直线所需的时间。卸载时间延迟的结果使得图形右上角变尖、右下角变圆。而且漏失越严重，右上角变得越尖，右下角变得越圆。

图中D1点是游动凡尔打开的一点。这时，卸载过程已经完毕，光杆上的负荷等于理论最小负荷。D1A1直线表示泵筒中液体向游动凡尔以上转移的过程。在这一段的活塞运动中，泵筒中的液体仍然由固定凡尔不严处向井筒中漏失，但在示功图上表现不出来。

活塞运动过中点后，运动速度逐渐减慢，当到A1点时，漏失速度又

典型示功图具体分析

典型示功图具体分析 1．泵工作正常时的示功图 和理论示功图的差异不大，均为一近似的平行四边形，除 了由于抽油机设备的轻微振动引起的一些微小波纹外，其它因 素影响在图上显示不明显。 2．气体影响时的示功图 由点到面在下冲程末余隙内还存在一定数量的溶解气和压缩 气，上冲程开始后泵内压力因气体的膨胀而不能很快降低，使吸入 凡尔打开滞后，加载变慢，余隙越大，残存的气量越多，泵进口压 力越低，则吸入凡尔打开滞后的越多。 特点： 下冲程时，气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，使排出凡尔滞后打开，卸载变慢，泵的余隙 越大，进入泵内的气量越多，卸载线越长“示功图”的刀把越明显。 3．气锁现象时的示功图 是指大量气体进入泵内后，引起游动凡尔、固定凡尔均失效，活 塞对气体起压缩和膨胀的作用，泵排不出油。 4．供液不足时的示功图 沉没度小，供油不足，使液体不能充满工作筒。 下冲程中悬点载荷不能立即减小，只有当活塞遇到液面时，才 迅速卸载，所以，卸载线较气体影响的卸载线陡而直。 5．油井出砂时的示功图 油井大量出砂，油流携带着砂子冲刺，载荷受砂卡原因呈不规则 毛刺现象；致使工作筒、活塞、凡尔等磨损，导致泵效降低，严重时 固定凡尔或游动凡尔砂卡或砂埋，直接影响泵效。 6．油井结蜡时的示功图 由于活塞上行时，泵内压力下降，在泵的入口处及泵内极易结 蜡，使油流阻力增大，光杆负荷增大，引起凡尔失灵或卡死凡尔、 活塞，堵死油管等现象。

7．抽油杆断脱时的示功图 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重 量，只是由于摩擦力才使载荷线不重合。 8．连抽带喷时的示功图 具有一定自喷能力的抽油井，抽汲实际上只起诱喷和助喷作用。 特点： 在抽汲过程中，游动凡尔和固定凡尔处于同时打开状态，液柱载荷 基本上加不到悬点，示功图的位置和载荷变化的大小取决于喷势的强弱 及抽汲流体的粘度。 9．固定凡尔漏失时的示功图 固定凡尔球和凡尔座配合不严，凡尔座锥体装配不紧，凡尔罩内落 入脏物或蜡卡着凡尔球等而造成的漏失，典型表现为加载和减载缓慢， 呈弧形，减载更严重。 10．游动凡尔漏失时的示功图 游动凡尔漏失时，活塞上冲程的有效冲程长度将减少，而下冲程 有效冲程长度将增加，漏失越严重，上冲程的有效冲程长度的减少和 下冲程长度的增加越厉害。 特点： 增载线的倾角比泵工作正常时为小，既左上角圆滑，漏失量越大，其圆滑程度愈厉害，增载线成为一圆弧线，卸载线比增载线陡。 11．双凡尔漏失时的示功图 在上冲程过程中，游动凡尔漏失起主导作用，使图形左上角和 右上角变圆，但负荷线能达到理论上负荷线。 在下冲程过程中，固定凡尔漏失起主导作用，使图形左下角和 右下角变圆，但下负荷线能降到理论下负荷线处，所以，示功图变 成两头尖圆。 12．油管漏失时的示功图 油管的丝扣连接未上紧，油管被磨损、腐蚀而产生破裂和孔洞时进入油管中的液体就会从这些裂缝、孔洞及未上紧处重新漏入油套环行空间。

示功图分析原理

1、泵工作正常时的示功图 所谓泵的工作正常，指的是泵工作参数选用合理，使泵的生产能力与油层供油能力基本相适应。其图形特点：接近理论示功图，近似的平行四边形。这类井其泵效一般在60%以上。 图中虚线是人为根据油井抽汲参数绘制的理论负载线，上边一条为最大理论负载线，下边一条为最小理论负载线。现场常常把增载线和减载线省略了。 2、惯性载荷影响的示功图 在惯性载荷的作用下，示功图不仅扭转了一个角度，而且冲程损失减少了，有利于提高泵效。示功图基本上与理论示功图形状相符。影响的原因是：由于下泵深度大，光杆负荷大，抽汲速度快等原因在抽油过程中产生较大的惯性载荷。在上冲程时，因惯性力向下，悬点载荷受惯性影响很大，下死点A上升到A′，AA′即是惯性力的影响增加的悬点载荷，直到B′点才增载完毕；在下冲程时因惯性力向上使悬点载荷减小，下死点由C降低到C′，直到D′才卸载完毕。这样一来使整个示功图较理论示功图沿顺时针方向偏转一个角度，活塞冲程由S活增大到S′活，实际上，惯性载荷的存在将增加最大载荷和减少最小载荷，从而使抽油杆受力条件变坏，容易引起抽油杆折断现象。 整改措施： 1、减小泵挂深度，以减轻光杆负荷。 2、降低抽油机的抽汲参数，减小惯性力。 3、振动载荷影响的示功图 分析理论示功图可知，液柱载荷是周期性作用在活塞上。当上冲程变化结束后，液体由静止到运动，液柱的载荷突然作用于抽油杆下端，于是引起抽油杆柱的振动。在下冲程，由于抽油杆柱突然卸载也会发生类似现象。 振动载荷的影响是由抽油机抽汲参数过快，使抽油杆柱突然发生载荷变化而引起的振动，而使载荷线发生波动。 整改措施： 降低抽油机的抽汲参数，减小惯性力。 4、泵受气体影响的示功图 由于在下冲程末余隙容积内还残存一定数量的气体，上冲程开始后，泵内压力因气体膨胀而不能很快降低，使固定凡尔打开滞后，增载变慢，下冲程时气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，使游动凡尔打开滞后，卸载变慢。 其图形特点：卸载线过程缓慢，卸载线CDˊ向右下方变曲的弧线，增载过程也变慢，增载线较理论的增载线平缓。DDˊ线越长，泵受气体

抽油机井典型示功图分析

抽油机井典型示功图分析 学习目的：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，大多数具有一定的特征，一看就可直接定性的示功图。把这些具有典型图形特征的例子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。通过对本节的学习，使分析者能以此为参考，对具有典型特征的示功图做出准确的定性判断。 一、准备工作 1、准备具有典型特征的示功图若干； 2、纸，笔，尺，计算器。 二、操作步骤 1、把给定的示功图逐一过一遍，按所理解的先初步给示功图定性定类。 第一类：图形较大，除去某一个角外就近似于平行四边形的示功图——即抽油泵是在工作的示功图； 第二类是图形上下幅度很小，两侧较尖的示功图——即抽油泵基本不工作的示功图； 第三类示功图：特征不明显的示功图——即最难直接定性的示功图。 2、按定类详细分析判断。 三、实测示功图分析解释 为了便于分析，我们先从图形受单一因素影响的典型示功图着手。所谓典型示功图：就是指某一个因素的影响十分明显，其形状代表了该因素影响下示功图的基本特征。然后把典型示功图与实测示功图对比分析，以阐明分析方法和各类图形的特征。最后提出相应的整改措施。用对比相面法把实测示功图与理论示功图形状进行对比，看图形变化，分析泵的工作状况。 1、泵工作正常时的示功图 所谓泵的工作正常，指的是泵工作参数选用合理，使泵的生产能力与油层供油能力基本相适应。其图形特点：接近理论示功图，近似的平行四边形。这类井其泵效一般在60%以上。

图中虚线是人为根据油井抽汲参数绘制的理论负载线，上边一条为最大理论负载线，下边一条为最小理论负载线。现场常常把增载线和减载线省略了。 2、惯性载荷影响的示功图 在惯性载荷的作用下，示功图不仅扭转了一个角度，而且冲程损失减少了，有利于提高泵效。示功图基本上与理论示功图形状相符。影响的原因是：由于下泵深度大，光杆负荷大，抽汲速度快等原因在抽油过程中产生较大的惯性载荷。在上冲程时，因惯性力向下，悬点载荷受惯性影响很大，下死点A上升到A′，AA′即是惯性力的影响增加的悬点载荷，直到B′点才增载完毕；在下冲程时因惯性力向上使悬点载荷减小，下死点由C降低到C′，直到D′才卸载完毕。这样一来使整个示功图较理论示功图沿顺时针方向偏转一个角度，活塞冲程由S活增大到S′活，实际上，惯性载荷的存在将增加最大载荷和减少最小载荷，从而使抽油杆受力条件变坏，容易引起抽油杆折断现象。 整改措施： 1、减小泵挂深度，以减轻光杆负荷。 2、降低抽油机的抽汲参数，减小惯性力。 3、振动载荷影响的示功图 分析理论示功图可知，液柱载荷是周期性作用在活塞上。当上冲程变化结束后，液体由静止到运动，液柱的载荷突然作用于抽油杆下端，于是引起抽油杆柱的振动。在下冲程，由于抽油杆柱突然卸载也会发生类似现象。 振动载荷的影响是由抽油机抽汲参数过快，使抽油杆柱突然发生载荷变化而引起的振动，而使载荷线发生波动。 整改措施： 降低抽油机的抽汲参数，减小惯性力。 4、泵受气体影响的示功图

典型示功图分析及解决措施讲义

幻灯片1 幻灯片2 幻灯片3 各位观众大家好，如果您刚刚打 开电视机，现在正为您直播的是 《典型示功图分析及解决措施》， 我是主持人韩伟，和大家开个小 玩笑。 很高兴认识大家，今天这堂课我 们将学习因为单一因素影响而形 成的典型示功图的分析及解决措 施。 通过这次课程，将使大家能够快 速准确的分析判断生产中党见示 功图，并提出相应解决措施。

幻灯片4 众所周知，示功图是日党管理中 一项必不可少的动态资料，通过 示功图，我们可以判断深井泵及 地层的工作状况。 然而抽油井在生产过程中使深井 泵受到：制造质量、安装质量以 及砂、蜡、水气、稠油和腐蚀等 多种因素影响，因此出现了各种 各样的示功图。今天我们主要学 习由某种单一因素影响形成的典 型示功图。 在讲解前我们先来熟悉一个概 念：弹性变形。 幻灯片5 弹性变形指材料在受到外力作用 时产生变形或尺寸的变化，而且 能够恢复的变形叫做弹性变形。 弹性变形的重要特征是其可逆 性，即受力作用后产生变形，卸 除载荷后，变形消失。 生产中抽油杆柱所承受的弹性变 形主要是：轴向拉伸变形和轴向 压缩变形。 幻灯片6 下面我们通过动画了解弹性变形 在深井泵工作过程中的影响及作 用。 深井泵工作原理分为两大部分， 也就是上行程和下行程。 上行程开始时，驴头上行，游动 阀、固定阀均关闭，杆柱承受光 杆向上拉伸及活塞上部液柱重力 作用在活塞上对杆柱的拉伸而伸 长，同时油管柱缩短，悬点载荷 逐步增加，达到拉伸极限时变形 结束，载荷达到理论最大值，但 是活塞未移动，加载过程AB段 形成光杆冲程损失BB1 随着驴头继续上移，活塞开始向 上移动，泵筒内压力降低，当压 力低于油套环空压力时，油套环

解释理论示功图

一、 绘制辅助线 1、绘制载荷辅助线 2、绘制冲程辅助线 3、标注辅助线的名称、符号 AB —增载线 BC —活塞上行程线，最大载荷线 ? CD —减载线 DA —活塞下行程线，最小载荷线 ? ABC —驴头上行程线 CDA —驴头下行程线 ? S 光—光杆冲程 S 活—活塞冲程 λ—冲程损失 λ1—抽油杆的伸缩长度 λ2—油管在井中的伸缩长度 （米） ? P 杆—抽油杆在液体中重量 P 液—活塞截面上液柱载荷 ? P 静—光杆（驴头）承受的最大负荷（千克）。 了解理解理论示功图的概念： P309页： 二、解释理论示功图 A 点——A 点表示抽油机驴头处于下死点的位置，从A 点开始，光杆开始上行，但活塞还未运动的瞬间，光杆 加载； AB ——当活塞开始上行时，游动凡尔关闭，液柱重量由油管上传给抽油杆，抽油杆因增载而伸长（λ1），油管 因卸载而缩短（λ2） ；当活塞运动到B 点时，液柱重全部由抽油杆承受，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 线表示了光杆载荷增加的过程，称为增载线。 BB ’—— 当活塞开始上行时，游动凡尔关闭，液柱重量由油管上传给抽油杆，抽油杆因增载而伸长（λ1），油 管因卸载而缩短（λ2） ；油管和抽油杆发生伸长和缩短，因而使活塞实际冲程小于光杆冲程，B ’B 的长度表示抽油杆柱伸长和油管柱缩短值，这一差值即为上冲程损失。 BC ——当弹性变形完毕，光杆带动活塞开始上行（由B 点开始），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 ，为上行载荷线。 CD ——当活塞到达上死点后，开始下行时，固定凡尔关闭，原来由抽油杆承受的液柱重量从C 点开始传到油管 上，这一过程到D 点结束抽油杆因卸载而缩短（λ1），油管因增载而伸长（λ2） ；当活塞运动到D 点时，液柱重全部由油管承受，此时，光杆虽然在下移，但活塞相应于泵筒来说，实际未动，这样，就画出了图中CD 斜直线，CD 线表示了光杆载荷卸载的过程，称为卸载线。 DD ’—— 当活塞开始下行时，固定凡尔关闭，原来由抽油杆承受的液柱重量从C 点开始传到油管上，这一过程 到D 点结束抽油杆因卸载而缩短（λ1），油管因增载而伸长（λ2）；管和抽油杆发生伸长和缩短，因而使活塞实际冲程小于光杆冲程，这一差值即为下冲程损失。 DA ——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 ，为下行载荷线。 P P （千克）

示功图理论

有杆泵采油 ·掌握油气井举升系统的工作原理与影响因素，能够正确选择、设计举升方式 ·游梁式抽油机悬点运动规律及载荷计算。 ·抽油机平衡原理及平衡计算。 ·抽油机曲柄轴扭矩曲线绘制，最大扭矩计算及电机功率计算。 ·影响泵效的因素及提高泵效的措施。 ·有杆泵采油系统的选择设计方法。 ·抽油井生产系统分析方法。 有杆泵采油包括游梁式有杆泵采油和地面驱动螺杆泵采油两种方法。其中游梁式有杆泵采油方法以其结构简单、适应性强和寿命长等特点，成为目前最主要的机械采油方法。本章将系统地介绍其基本原理、系统设计以及系统分析等内容。地面驱动螺杆泵采油方法习惯上不列为有杆泵采油，因此其内容将在下一章中介绍。 第一节系统组成及泵的工作原理

抽油泵工况分析 抽油泵工作状况的好坏，直接影响抽油井的系统效率，因此，需要经常进行分析，以采取相应的措施。分析抽油泵工作状况常用地面实测示功图，即悬点载荷同悬点位移之间的关系曲线图，它实际上直接反映的是光杆的工作情况，因此又称为光杆示功图或地面示功图。 由于抽油井的情况较为复杂，在生产过程中，深井泵将 受到制造质量、安装质量，以及砂、蜡、水、气、稠油和腐 蚀等多种因素的影响，所以，实测示功图的形状很不规则。 为了正确分析和解释示功图，常需要以理论示功图及典型示 功图为基础，进而分析和解释实测示图。 一、理论示功图分析 1. 静载荷作用的理论示功图 静载荷作用的理论示功图为一平行四边形，如图10－17 所示。为上冲程静载变化线，其中为加载线。加 载过程中，游动阀和固定阀均处于关闭状态，点加载结束，因此，此时活塞与泵筒开始发 生相对位移，固定阀开始打开液体进泵，故为吸入过程，并且。 为下冲程静载变化线，其中为卸载线。卸载过程中，游动阀和固定阀均处于关闭状态， 到点卸载结束，因此，此时活塞与泵筒开始发生相对位移，游动阀被顶开，泵开始排液， 故DA为排出过程，并且。 2. 惯性和振动载荷作用的理论示功图 考虑惯性载荷的理论示功图是将惯性载荷叠加在静载荷上，结果因惯性载荷的影响使静载荷理论示 功图被扭曲一个角度，并且变为不规则四边形，如图10－18所示。

典型示功图分析及其在实际生产中的应用

典型示功图分析及其在实际生产中的应用 摘要：在当前世界石油生产中，特别是油田开发后期，有杆泵抽油方式占有很大比重，油田生产的特殊性导致抽油机的故障诊断一直是油田生产领域的一个难题。及时分析抽油机工况，给出可靠的故障诊断结果和建议，对提高油田生产效率和经济效益有着及其重要的意义。示功图能够直接反映抽油机的工作状态，是进一步分析抽油泵工作状态的主要依据。本文通过对各类典型示功图进行分析, 总结出抽油井试井存在的问题, 提出有针对性的技术管理措施,为选择合理的采油工作制度和修井检泵措施, 保证油井长期稳产、高效提供依据。 关键词：抽油机示功图分析应用 Analysis of typical indicator card and the application in practice Abstract:The sucker-rod pumping accounts for a large proportion of the current oil extraction, especially in the late field life. The bad condition of the oil-field development makes the diagnosis of sucker-rod pumping being a difficult problem in the oil production field for a long time．Therefore，it is very important to diagnose the fault of the pumping units timely and provide operation advices reliably，which means lot to for improving the production efficiency and economical operation in oil field. The indicator card obtained by direct measurement intuitively reflects the working condition of sucker-rod pumping unit，which is the basis of the analysis of the down hole condition.This paper through some kinds of typical indicator card analysis, summarizes for the problems in pumping unit testing, put forward some technology management measures, for choosing reasonable recovery work system and well conditioning measures to ensure that the oil well have a long period of stabilized and efficiency production. Keywords: Pumping units; Indicator card; Analysis;Application

示功图分析

示功图分析 目前生产油井多是抽油机井，泵挂1000-2200米之间，想要真正对油井的生产有有个深入、细致的了解，必须采取很多手段，如：测示功图、动液面、电流、量油等。抽油机井的管理水平，关系到油田的整体经济效益。要做好抽油机井的管理工作，必须取全取准各项生产资料，并作出正确的分析，制定抽油机井的合理工作制度，采取切实有效的合理措施，加强和提高抽油机井的日常管理水平。 示功图的测试是对抽油机井的管、杆、泵的工作状况的很好的诊断。通过对负荷和图形的变化，正确的示功图分析，可以判断油井的工作制度是否合理，影响泵效和不出油的原因，确定合理的采油工艺措施和检泵周期。 一．示功图的测试 基准示功图： 1.基准示功图的意义：就是分析模板。 在油井新的状态下建立的基准示功图对以后的采油管理和测试会起到很大的作用，通过载荷的变化可以观察摩擦力的变化和液面的变化，对井筒和地层精细管理起到很大的作用，特别是在目前高含水阶段的采油生产。 基准示功图还可以指导动液面的测试。动液面的准确测试是目前的局级技术难题。动液面是油套环空的，油套环空很小，只要有很小的东西就会阻碍声波的传播，液面的确定不能光看液面曲线，必须与示功图对比分析。 基准示功图最重要的作用是资料的互相验证，保证了所出资料的准确率，同时也提高测试人员的工作水平。精准的资料保证了技术人员的分析地准确，采取措施对症。 2．如何建立基准示功图 油井作业后待生产正常测得合格的示功图和动液面做为基准，以后的示功图和动液面与其对比。 一般是在作业5-7天后测得示功图和动液面作为基准。在作业后建基准示功图的原因是：作业后管杆泵都经过清洗和更换，管柱深度都会发生变化，油井的生产状态与以前发生了变化，主要是摩擦力变化，因为示功图反映的是力的变化，所以作业对示功图的影响很大，

理论示功图的分析和解释

示功图的分析和解释 前言 抽油机井采油是目前油田开发中普遍应用的方式，抽油机井的管理水平的好坏，关系到油田整体经济效益的高低。要做好抽油机井的生产管理工作，必须取准取全各项生产资料，制定抽油机井合理的工作制度，不断进行分析，适应不断变化的油藏动态，加强并提高抽油机井的日常管理水平。 分析和解释示功图，就是直接了解深井泵工作状况好坏的一个主要手段，不但深井泵工作中的一切异常现象可以在示功图上比较直观的反映出来，而且，还可以结合有关资料，来分析判断油井工作制度是否合理，抽油设备与油层和原油性质是否适应，还可以通过“示功图法”对低产、低能井制定出合理的开关井时间，减少设备的磨损和电能的浪费等。 由于抽油井的情况复杂，在生产过程中，深井泵不但要受到抽油设备制造质量和安装质量的影响，而且要受到油层中的砂、蜡、气等多种因素的影响。致使实测示功图形状多变，各不相同。尤其是在深井上，这种情况就更为突出。因此，在分析示功图时，既要全面地了解油井的生产情况、设备状况和测试仪器的好坏程度，根据多方面的资料综合分析，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，才能做出正确的判断。 一、示功图的基础知识 1、示功图的概念：

示功图的概念：反映深井泵工作状况好坏，由专门的仪器测出，画在坐标图上，被封闭的线段所围成的面积表示驴头在一次往复运动中抽油机所做的功，称为示功图。 动力仪力比：示功图上每毫米横坐标长度所代表的负荷值。 减程比：示功图上每毫米横坐标长度所代表的位移值。 2、计算驴头最大负荷、最小负荷 计算公式： (1)根据油井生产资料,绘制该井理论示功图. (2)根据油井生产参数,计算并画出驴头最大负荷、最小负荷在图中理论负荷线上的位置。 两种较简便的计算公式： ①最大载荷： P1大＝P液/＋P杆[b＋sn2/1440] P2大＝P液/＋P杆[b＋sn2/1790] ②最小载荷： P1小＝P杆[b－sn2/1440] P2小＝P杆[b－sn2/1790] 式中： P1大------悬点最大载荷（第一种计算方法）； P2大------悬点最大载荷（第二种计算方法）； P1小------悬点最小载荷（第一种计算方法）； P2小------悬点最小载荷（第二种计算方法）；