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1、抽油机井典型功图分析采油三厂培训学校主要内容主要内容泵工作原理理论示功图典型示功图分析总结泵的工作原理泵的抽汲过程泵的抽汲过程泵的抽汲过程泵的抽汲过程 抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上的抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上的抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上的抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上的游动阀受管内液柱压力而关闭。游动阀受管内液柱压力而关闭。游动阀受管内液柱压力而关闭。游动阀受管内液柱压力而关闭。A-A-A-A-上冲程上冲程上冲程上冲程1)1)上冲程上冲程 泵内压力降低，固定阀在环形空间液柱泵内压力降低，固定阀在环形空间液柱泵内压力降低，固定阀在环形空间液柱泵内压力降低，固定阀在环形空间液柱压
2、力压力压力压力(沉没压力沉没压力沉没压力沉没压力)与泵内压力之差的作用下被与泵内压力之差的作用下被与泵内压力之差的作用下被与泵内压力之差的作用下被打开。泵内吸入液体、井口排出液体。打开。泵内吸入液体、井口排出液体。打开。泵内吸入液体、井口排出液体。打开。泵内吸入液体、井口排出液体。B-B-B-B-下冲程下冲程下冲程下冲程2)2)下冲程下冲程 柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。泵柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。泵柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。泵柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。泵内压力增加，当泵内压力大于柱塞以上液柱压内压力增加，当泵内压力大于柱塞以上液柱压内压力增加，当泵内压力大于柱塞以
3、上液柱压内压力增加，当泵内压力大于柱塞以上液柱压力时，游动阀被顶开。力时，游动阀被顶开。力时，游动阀被顶开。力时，游动阀被顶开。柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部，柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部，柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部，柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部，使泵排出液体。使泵排出液体。使泵排出液体。使泵排出液体。泵排出的条件：泵排出的条件：泵排出的条件：泵排出的条件：泵内压力泵内压力泵内压力泵内压力(排出压力排出压力排出压力排出压力)高于柱塞以上的液柱高于柱塞以上的液柱高于柱塞以上的液柱高于柱塞以上的液柱压力。压力。压力。压力。泵的工作原理泵的抽汲过程泵的抽汲过程泵的抽汲
4、过程泵的抽汲过程理论示功图 静载荷作用下的理论示功图静载荷作用下的理论示功图 悬点所承受的载荷：悬点所承受的载荷：(1)(1)抽油杆柱载荷，抽油杆柱载荷，r r (2)(2)作用在柱塞上的液柱载荷作用在柱塞上的液柱载荷,W1,W1 （3 3）沉没压力）沉没压力(泵口压力泵口压力)与井口与井口回压在上冲程中造成的悬点载荷回压在上冲程中造成的悬点载荷方向相反方向相反,相互抵消。相互抵消。静载荷作用下理论示功图静载荷作用下理论示功图W1 典型示功图分析1.1.泵工作正常泵工作正常n n图形特征图形特征左右、上下曲线左右、上下曲线平行，接近理论示功图图形平行，接近理论示功图图形特征，曲线较理想，充满程
5、特征，曲线较理想，充满程度度100%100%，排出系数较高，一，排出系数较高，一般泵效接近理论值，如图。般泵效接近理论值，如图。n n成因分析成因分析此类井供液充足，此类井供液充足，沉没度大。泵阀不漏，泵效沉没度大。泵阀不漏，泵效高，出油好。高，出油好。理论示功图实测示功图2.2.气体影响气体影响n n图形特点图形特点卸载线成一圆弧卸载线成一圆弧状。其曲率半径越大状。其曲率半径越大,泵效泵效越低，表明油套环空内泡沫越低，表明油套环空内泡沫段高，油层脱气严重，沉没段高，油层脱气严重，沉没压力偏小，泵充满程度差。压力偏小，泵充满程度差。n n成因分析成因分析石油是聚集在一石油是聚集在一起的油气混和
6、物，在抽汲过起的油气混和物，在抽汲过程中或多或少总有气体进入程中或多或少总有气体进入泵内。泵内。理论示功图实测示功图典型示功图分析 气锁现象：气锁现象：如果气体大量进入泵筒，如果气体大量进入泵筒，上冲程时气体膨胀，全部占上冲程时气体膨胀，全部占满柱塞让出的容积，固定凡满柱塞让出的容积，固定凡尔打不开。下冲程时，气体尔打不开。下冲程时，气体压缩，但压力仍低于游动凡压缩，但压力仍低于游动凡尔上部压力，游动凡尔也打尔上部压力，游动凡尔也打不开，所以这种情况下双凡不开，所以这种情况下双凡尔均打不开，柱塞运动对气尔均打不开，柱塞运动对气体压缩和膨胀，泵不排油，体压缩和膨胀，泵不排油，这种现象称为这种现象
7、称为“气锁气锁”。理论示功图实测示功图典型示功图分析 解决的方法:当抽油井气体影响或已经气锁时，我们应采取当抽油井气体影响或已经气锁时，我们应采取以下措施：以下措施：n1、放掉套管气；、放掉套管气；n2、在套压闸门处安装、在套压闸门处安装“定压放气阀定压放气阀”。“定压放气阀定压放气阀”可根据设定压力自动释放井底气可根据设定压力自动释放井底气体，维持平稳的生产压差防止气体进入泵内影体，维持平稳的生产压差防止气体进入泵内影响泵的正常生产。响泵的正常生产。理论示功图实测示功图 3.3.泵工作正常但供液不足泵工作正常但供液不足n n图型特征图型特征卸载线和加载线平行，越卸载线和加载线平行，越左移说明
8、充满越不好，也就是供液能左移说明充满越不好，也就是供液能力越差，形成的图形为力越差，形成的图形为“刀把刀把”形。形。n n成因分析：成因分析：n n（1 1）深井泵的工作制度或抽汲参数）深井泵的工作制度或抽汲参数组合不合理，泵的排出能力大于油层组合不合理，泵的排出能力大于油层的供液能力，造成沉没度太小，液体的供液能力，造成沉没度太小，液体充满不了泵筒。充满不了泵筒。n n（2 2）为使泵正常工作，在泵的下边）为使泵正常工作，在泵的下边界装砂锚、气锚，当砂、蜡同时堵塞界装砂锚、气锚，当砂、蜡同时堵塞了部分进油孔道，使液体进入泵筒的了部分进油孔道，使液体进入泵筒的流动阻力增大，流量变小，动液面升流
9、动阻力增大，流量变小，动液面升高，液体来不及在泵的进油时间里充高，液体来不及在泵的进油时间里充满泵筒。满泵筒。典型示功图分析 解决的方法:当抽油井当抽油井“供液不足供液不足”时，我们应采取以下措施时，我们应采取以下措施1、加强注水、加强注水,补充地层能量，从而提高油井地层补充地层能量，从而提高油井地层供液能力；供液能力；2、合理下调冲次；、合理下调冲次；3、根据地层供液，在作业时换小泵、加深泵挂、根据地层供液，在作业时换小泵、加深泵挂深度。深度。4、高压泵车洗井，解决近井地带堵塞。高压泵车洗井，解决近井地带堵塞。4.4.油管漏失油管漏失n n图形特点图形特点开抽时泵功图图开抽时泵功图图形正常，
10、停抽后上行线比前形正常，停抽后上行线比前面低一段载荷，功图面积明面低一段载荷，功图面积明显减小。显减小。n n成因分析成因分析如果油管的丝扣如果油管的丝扣连接处未上紧，或因油管被连接处未上紧，或因油管被磨损，腐蚀而产生裂缝和孔磨损，腐蚀而产生裂缝和孔洞时，进入油管的液体会从洞时，进入油管的液体会从这些裂缝和孔洞及未上紧处这些裂缝和孔洞及未上紧处重新漏入油管套管间的环形重新漏入油管套管间的环形空间，导致油井减产。空间，导致油井减产。理论示功图实测示功图典型示功图分析 当抽油井当抽油井“油管漏失油管漏失”时，我们应采取时，我们应采取以下措施：以下措施：n1、漏失不严重时可适当调快冲次（如果、漏失不
11、严重时可适当调快冲次（如果因杆管偏磨造成的油管漏失则不可以调因杆管偏磨造成的油管漏失则不可以调快冲次）；快冲次）；n2、漏失严重的需要小修作业修复。、漏失严重的需要小修作业修复。典型示功图分析5.5.油井出砂油井出砂n n图形特点图形特点负荷线上呈现出不负荷线上呈现出不规则的锯齿状尖峰，且在连续规则的锯齿状尖峰，且在连续测图时尖峰是移动的。测图时尖峰是移动的。n n成因分析成因分析油层出砂，细小的油层出砂，细小的砂粒将随着油流进入泵内，使砂粒将随着油流进入泵内，使活塞在整个行程中增加了一个活塞在整个行程中增加了一个附加阻力。上冲程时附加阻力附加阻力。上冲程时附加阻力使光杆负荷增加，下冲程时，使
12、光杆负荷增加，下冲程时，附加阻力使光杆负荷减少，并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且由于砂子分布在泵筒内各处多少不同，致使光杆负荷在很多少不同，致使光杆负荷在很短时间内发生多次急剧的变化。短时间内发生多次急剧的变化。严重时会造成固定凡尔，活塞严重时会造成固定凡尔，活塞卡死，造成油井停产。卡死，造成油井停产。理论示功图实测示功图典型示功图分析 当抽油井当抽油井“出砂影响出砂影响”时，我们应采取时，我们应采取以下措施：以下措施：n1、减小工作制度、减小工作制度(如如:调慢冲次调慢冲次)来控制来控制抽油井生产压差从而减缓出砂；抽油井生产压差从而减缓出砂；n2、使用高压泵车进行冲砂
13、。、使用高压泵车进行冲砂。典型示功图分析6.6.活塞脱出工作筒活塞脱出工作筒n n图形特征图形特征上冲程中柱塞上行至上冲程中柱塞上行至一点时脱出工作筒，液体漏失量一点时脱出工作筒，液体漏失量急剧增加，悬点载荷急剧下降。急剧增加，悬点载荷急剧下降。卸载结束时还由于突然卸载柱塞卸载结束时还由于突然卸载柱塞的振动产生不规则波状曲线。示的振动产生不规则波状曲线。示功图右上方严重缺失，上冲程靠功图右上方严重缺失，上冲程靠后部分载荷明显变小。后部分载荷明显变小。n n成因分析成因分析主要原因是由于防冲主要原因是由于防冲距过大或光杆冲程过大造成，还距过大或光杆冲程过大造成，还有修井完井数据误差较大所造成。有
14、修井完井数据误差较大所造成。理论示功图实测示功图典型示功图分析解决的方法:调小防冲距或减少光杆冲程。典型示功图分析7.7.下碰泵下碰泵n n图形特征图形特征在下冲程快在下冲程快终了时，柱塞与固定凡终了时，柱塞与固定凡尔罩相碰，使载荷额外尔罩相碰，使载荷额外降低。功图左下角有凸降低。功图左下角有凸出，在增载部位的曲线出，在增载部位的曲线是凹形向上的。是凹形向上的。n n成因分析成因分析防冲距太小，防冲距太小，或压裂卡砂。或压裂卡砂。理论示功图实测示功图典型示功图分析解决的方法:当抽油井当抽油井“活塞碰固定阀活塞碰固定阀”时，长时间时，长时间的碰撞会撞坏的碰撞会撞坏“固定阀固定阀”，甚至会将泵，甚
15、至会将泵筒撞掉造成井下落物的严重后果。这时筒撞掉造成井下落物的严重后果。这时我们应：我们应：n及时上提防冲距，防止活塞长期撞击固及时上提防冲距，防止活塞长期撞击固定阀。定阀。典型示功图分析8.8.连抽带喷井的示功图连抽带喷井的示功图n n图形特征图形特征游动阀和固定阀同时打开，游动阀和固定阀同时打开，液柱载荷基本上加不到悬点，示功图液柱载荷基本上加不到悬点，示功图的位置和载荷变化大小取决于喷势的的位置和载荷变化大小取决于喷势的强弱及抽汲液体的黏度。油井连喷带强弱及抽汲液体的黏度。油井连喷带抽，在柱塞上冲程时，由于游动凡尔抽，在柱塞上冲程时，由于游动凡尔下部压力较大，致使游动凡尔不能关下部压力较
16、大，致使游动凡尔不能关闭或关闭不严密，载荷升到游动凡尔闭或关闭不严密，载荷升到游动凡尔载荷线，当下冲程时，由于固定凡尔载荷线，当下冲程时，由于固定凡尔下部压力较大，致使固定阀也不能关下部压力较大，致使固定阀也不能关闭或关闭不严，载荷将不到固定凡尔闭或关闭不严，载荷将不到固定凡尔载荷线。图形特征为近于水平状，很载荷线。图形特征为近于水平状，很少有振动波。图形两端有一段曲线近少有振动波。图形两端有一段曲线近于平行。于平行。n n成因分析成因分析刚由自喷转抽油，油井能刚由自喷转抽油，油井能量较高，井筒内动液面较高，且有气量较高，井筒内动液面较高，且有气体在做功的井常为这样的图体在做功的井常为这样的图
17、。理论示功图实测示功图典型示功图分析9.9.抽油杆断脱时的示功图抽油杆断脱时的示功图n n图形特征图形特征抽油杆断脱后的悬点载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荷实际上是断脱点以上的抽油杆柱重量，只是由于摩擦力的作用，才重量，只是由于摩擦力的作用，才使上、下载荷先不重合。图形的位使上、下载荷先不重合。图形的位置取决于断脱点的位置。图中抽油置取决于断脱点的位置。图中抽油杆断脱的位置在中部。杆断脱的位置在中部。n n成因分析成因分析抽油杆由于弹性疲劳，抽油杆由于弹性疲劳，深井泵遇到卡使抽油杆柱超过拉伸深井泵遇到卡使抽油杆柱超过拉伸屈服极限等原因而断裂，或由于抽屈服极限等原因而断裂，
18、或由于抽油杆之间未上紧而发生脱扣，这些油杆之间未上紧而发生脱扣，这些导致示功图呈水平条带状。油井不导致示功图呈水平条带状。油井不出油。出油。理论示功图实测示功图典型示功图分析解决的方法:n当抽油井当抽油井“杆断脱杆断脱”时，首先我们应通时，首先我们应通过功图计算断脱点位置，然后根据断脱过功图计算断脱点位置，然后根据断脱点的深浅选择措施：点的深浅选择措施：n1、断脱点较浅、断脱点较浅小于小于300米，可采取米，可采取使用吊车配合捞矛进行打捞；使用吊车配合捞矛进行打捞；n2、断脱点较深、断脱点较深300米以上，则需要小修米以上，则需要小修作业来修复。作业来修复。典型示功图分析10.10.固定阀（吸
19、入部分）漏失固定阀（吸入部分）漏失图形特征两下角缺失n下冲程开始后，由于固定阀漏失，泵内压力不能及时提高而延缓了卸载过程，同时使游动阀不能及时打开。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，下冲程后半冲程中因柱塞速度减小，当小于漏失速度时，泵内压力降低使排出阀提前关闭，悬点提前加载（当吸入阀严重漏失时，排除阀一直不能打开，悬点不能卸载）。n成因分析由于固定凡尔与凡尔座配合不严，凡尔座锥体装配不紧，凡尔罩内落入脏物或结蜡而卡住凡尔球等原因，都会造成深井泵的吸入部分漏失。理论示功图实测示功图典型示功图分析解决的方法:当抽油井当抽油井“吸入部分漏失吸入部分漏失
20、”时，我们应采时，我们应采取以下措施：取以下措施：n1、由于砂、蜡影响造成吸入部分漏失的，、由于砂、蜡影响造成吸入部分漏失的，可以采取碰泵或洗井进行解决。可以采取碰泵或洗井进行解决。n2、以上措施无效时就应进行小修作业换、以上措施无效时就应进行小修作业换泵来解决了。泵来解决了。典型示功图分析1111、游动阀（排出部分）漏失、游动阀（排出部分）漏失n n图形特征图形特征上冲程时，泵内压力降低，柱上冲程时，泵内压力降低，柱塞两端产生压差，使柱塞上面的液体漏到塞两端产生压差，使柱塞上面的液体漏到柱塞下部的工作筒内，漏失速度随柱塞下柱塞下部的工作筒内，漏失速度随柱塞下面压力成反比。由于漏失到柱塞下面的
21、液面压力成反比。由于漏失到柱塞下面的液体有向上的体有向上的“顶托顶托”作用，使加载减缓。作用，使加载减缓。随着悬点运动的加快，随着悬点运动的加快，“顶托顶托”作用相对作用相对减小，液柱载荷完全加与悬点。当柱塞继减小，液柱载荷完全加与悬点。当柱塞继续上行到后半冲程时，因活塞上行速度又续上行到后半冲程时，因活塞上行速度又逐渐减慢。在柱塞速度小于漏失速度瞬间，逐渐减慢。在柱塞速度小于漏失速度瞬间，又出现了漏失液体的又出现了漏失液体的“顶托顶托”作用，使液作用，使液柱负荷提前卸载。柱负荷提前卸载。n n成因分析成因分析一是游动凡尔装配不严，磨损一是游动凡尔装配不严，磨损引起的漏失；一是活塞和泵的衬套配
22、合不引起的漏失；一是活塞和泵的衬套配合不紧密，间隙太大或因沉砂磨损活塞和衬套紧密，间隙太大或因沉砂磨损活塞和衬套而引起的漏失。而引起的漏失。理论示功图实测示功图典型示功图分析解决的方法:n当抽油井当抽油井“排出部分漏失排出部分漏失”时，我们应时，我们应采取以下措施：采取以下措施：n1、由于砂、蜡影响造成排出部分漏失的，、由于砂、蜡影响造成排出部分漏失的，可以采取碰泵或洗井进行解决。可以采取碰泵或洗井进行解决。n2、以上措施无效时就应进行小修作业换、以上措施无效时就应进行小修作业换泵来解决了。泵来解决了。典型示功图分析排出阀和吸入阀同时漏失排出阀和吸入阀同时漏失n n图形特征图形特征在上冲程过程
23、中，排在上冲程过程中，排除部分漏失起主导作用，使图形除部分漏失起主导作用，使图形左上角和右上角变圆，但负荷线左上角和右上角变圆，但负荷线能达到理论上负荷线。在下冲程能达到理论上负荷线。在下冲程过程中，吸入部分漏失起主导作过程中，吸入部分漏失起主导作用，使图形左下角和右下角变圆，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但下负荷线能降到理论下负荷线处。处。n n成因分析成因分析砂蜡和磨损等原因造砂蜡和磨损等原因造成吸入和排出部分同时漏失。油成吸入和排出部分同时漏失。油井严重减产。井严重减产。理论示功图实测示功图典型示功图分析12.12.泵工作正常但油稠泵工作正常但油稠n n图形特
24、点图形特点上负荷线高于最上负荷线高于最大理论负荷线，下负荷线低大理论负荷线，下负荷线低于最小理论负荷线，图形肥于最小理论负荷线，图形肥胖，四个角是圆滑的。胖，四个角是圆滑的。n n成因分析成因分析油稠，使摩擦等油稠，使摩擦等附加阻力变大，造成上负荷附加阻力变大，造成上负荷线偏高，下负荷线偏低。同线偏高，下负荷线偏低。同时，使得凡尔开关比正常时时，使得凡尔开关比正常时滞后，凡尔和凡尔座配合不滞后，凡尔和凡尔座配合不严密，造成较大漏失。严密，造成较大漏失。理论示功图实测示功图典型示功图分析解决的方法:当抽油井当抽油井“稠油影响稠油影响”时，我们应采取时，我们应采取以下措施：以下措施：n1、使用升温
25、法降粘，例如：我们常采用、使用升温法降粘，例如：我们常采用的掺热水生产；的掺热水生产；n2、加表面活性剂进行降粘。、加表面活性剂进行降粘。典型示功图分析 12.2.惯性作用下的理论示功图惯性作用下的理论示功图 惯性载荷的影响使示功惯性载荷的影响使示功图被扭曲一个角度，使之变图被扭曲一个角度，使之变为不规则四边形，如图所示。为不规则四边形，如图所示。由于抽油杆柱的振动发由于抽油杆柱的振动发生在粘性液体中，所以为阻生在粘性液体中，所以为阻尼振动。叠加之后上下线出尼振动。叠加之后上下线出现逐渐减弱的波浪线。现逐渐减弱的波浪线。PSAABBCCDD 考虑惯性和振动后的理论示功图 解决的方法解决的方法:在满足生产的条件下在满足生产的条件下,尽量选尽量选择低冲次择低冲次.总结 前面所讲的示功图分析，往往只能对系统的工作状况做某些定性分析，而无法做出定量的判断。在深井快速抽吸的条件下，由于泵的工作状况（活塞负荷的变化）要通过上千米的抽油杆柱传递到地面上，在传递过程中，因抽油杆柱的震动等因素，使载荷的变化复杂化。现在，通过数学方法将地面示功图转换成泵示功图进行的分析诊断技术，可消除地面示功图分析中许多不定因素，简化了解释工作，大大地提高了抽油系统工况的分析水平。思考题 1、理论示功图的概念.2、掌握十三种典型示功图的特征、并能进行成因分析并提出解决措施.