油井計(jì)量原理及功圖分析(一)

1、油井計(jì)量原理及功圖分析（1）油井產(chǎn)液量計(jì)量原理目前，我廠已經(jīng)在40多口抽油井、自噴井以及注水井上推廣應(yīng)用了微功耗無(wú)線變送器油水井井口自動(dòng)計(jì)量裝置，應(yīng)用范圍涉及6個(gè)采油隊(duì)。這套系統(tǒng)最基本的求產(chǎn)原理、示功圖以及泵功圖的定性分析有必要向各采油隊(duì)技術(shù)人員做如下介紹，希望能對(duì)各位分析油井的生產(chǎn)狀況起到作用。（一）游梁式抽油機(jī)井功圖法求產(chǎn)原理抽油井示功圖的縱坐標(biāo)為光桿（露出地面，通過(guò)懸繩器與驢頭連接的第一根光滑的抽油桿）在抽油過(guò)程中受力的載荷坐標(biāo)，橫坐標(biāo)為抽油桿上、下行程時(shí)的位移坐標(biāo)。抽油機(jī)驢頭所懸拄的懸繩器承受光桿和井下全部抽油桿柱，并帶動(dòng)最下部有桿泵的柱塞作上、下運(yùn)動(dòng)，即一個(gè)周期。相應(yīng)地可畫出一個(gè)載荷

2、與位移的函數(shù)關(guān)系曲線，即示功圖。抽油井生產(chǎn)情況千變?nèi)f化，井下泵況相當(dāng)復(fù)雜，只有通過(guò)自動(dòng)量油技術(shù)或動(dòng)力儀、診斷儀測(cè)得反映有桿泵工作狀況的示功圖，只有掌握了診斷技術(shù)，才能分析和管理好抽油井。采油二廠管轄的油田抽油機(jī)井目前已經(jīng)有30多口井采用了“功圖法”自動(dòng)計(jì)量，相比較采用分離器求產(chǎn)，由于受各種因素影響求產(chǎn)波動(dòng)較大，而且求產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，不利于快速、準(zhǔn)確、及時(shí)掌握油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，直接關(guān)系到油田的穩(wěn)產(chǎn)，流量計(jì)或分離器的檢修，也大量增加油氣操作成本；以往在油田產(chǎn)量緊張時(shí)，大多是技術(shù)人員通過(guò)繁重的油水井大調(diào)查工作來(lái)摸清所轄井的生產(chǎn)情況，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，其中個(gè)別油井因工程技術(shù)人員水平差異而無(wú)法進(jìn)行定論，不但增加了井下作

3、1 / 67油井計(jì)量原理及功圖分析(1)業(yè)工作量，也存在一定程度的誤診，漏診，給油田生產(chǎn)造成極大不便。通過(guò)示功圖求產(chǎn)可以2 / 67油井計(jì)量原理及功圖分析(1)解決常期困繞油田的各類機(jī)采井求產(chǎn)、診斷和綜合評(píng)判中存在的問(wèn)題，在一定程度上不僅解決油井的求產(chǎn)困難，而且減輕采油工作者勞動(dòng)強(qiáng)度。自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)油井產(chǎn)量提供了一個(gè)快速、準(zhǔn)確測(cè)算方法，使決策部門能夠?qū)ξ覐S所轄油井實(shí)現(xiàn)宏觀上的控制和決策。# / 67油井計(jì)量原理及功圖分析(1)1.理論示功圖特征分析在實(shí)際的示功圖分析工作中，為便于分析常常要拿理論示功圖與實(shí)測(cè)示功圖進(jìn)行對(duì)比，從中分析該油井的工作狀況。下面就先來(lái)了解一下理論示功圖的繪制和解釋。示功圖

4、是由教荷隨位移的變化關(guān)系曲線所構(gòu)成的封閉曲線圖。表示懸點(diǎn)教荷與位移關(guān)系的示功圖稱為地面示功圖或光桿示功圖。在實(shí)際工作中是以實(shí)測(cè)地面示功圖作為分析有桿泵工作狀況的主要依據(jù)。由于抽油井的情況較為復(fù)雜，在生產(chǎn)過(guò)程中，有桿泵將受到制造質(zhì)量，安裝質(zhì)量，以及砂、蠟、水、氣、稠油和腐蝕等多種因素的影響，所以，實(shí)測(cè)示功圖有時(shí)奇形怪狀各不相同。為了能正確分析和解釋示功圖，常常需要以繪制理論示功圖為基礎(chǔ)。理論示功圖，就是認(rèn)為光桿只承受抽油桿柱與活塞截面積以上液柱的靜載荷時(shí)，理論上所得到的示功圖，叫做理論示功圖。它是在下述假設(shè)條件下繪制出來(lái)的，即：(1)、有桿泵質(zhì)量合格，工作正常；(2)、不考慮活塞在上下沖程中，抽

5、油桿柱所受到的摩擦力、慣性力、振動(dòng)載荷與沖擊載荷等的影響，假設(shè)力在抽油桿柱中的傳遞是瞬時(shí)的，凡爾的起落也是瞬時(shí)的；(3)、抽油設(shè)備在工作過(guò)程中，不受砂、蠟、水、氣等因素的影響，認(rèn)為進(jìn)入1 / 67泵內(nèi)的液體不可壓縮;(4)、油井沒(méi)有連抽帶噴的現(xiàn)象；(5)、油層供油能力充足，泵能夠完全充滿。油井計(jì)量原理及功圖分析（1）圖1-1理論示功圖從圖中我們可以看出，A點(diǎn)為下死點(diǎn)，C點(diǎn)為上死點(diǎn)，斜線AB表示光桿負(fù)載增加的增載線，斜線CD表示光桿負(fù)荷減小的卸教線。1.1 沒(méi)有彈性形變的理論示功圖如果抽油桿是剛體（受力后沒(méi)有彈性伸長(zhǎng)和縮短的物體），那么，動(dòng)力從地面?zhèn)鬟f到柱塞上沒(méi)有時(shí)間滯后，既沒(méi)有伸縮和振動(dòng)，也沒(méi)

6、有摩擦。若假定每一個(gè)部件的工作效率都是百分之百，則所測(cè)得的示功圖中應(yīng)該是長(zhǎng)方形的，如圖1所示。圖中a點(diǎn)是上沖程的始點(diǎn)。由于剛體桿沒(méi)有彈性形變，則必線為機(jī)刻“增載”，此刻泵柱塞的游動(dòng)閥關(guān)閉，全部載荷（剛體桿柱在液體中的重力與柱塞上面液柱的重力之和）山光桿承受。左線是上沖程過(guò)程，是載荷不變的位移上沖程下沖程s圖1-2靜載、非4 / 67彈性抽油桿示功圖油井計(jì)量原理及功圖分析(1)過(guò)程,C點(diǎn)是上沖程死點(diǎn)。這一過(guò)程中，泵的游動(dòng)響一直關(guān)閉，固定閥一直打開(kāi),是進(jìn)油過(guò)程。線是將要由停止變?yōu)橄滦虚_(kāi)始的時(shí)刻，由于剛體桿同樣沒(méi)有縮短過(guò)程，是即刻“卸載”。當(dāng)抽油桿下行所畫出的公線是載荷不變的下沖程位移過(guò)程。從d點(diǎn)開(kāi)

7、始，固定閥一直關(guān)閉，游動(dòng)閥一直打開(kāi)，是泵的排油過(guò)程。這一過(guò)程中，光桿只承受剛體桿在液體中的重力，而沒(méi)有液體載荷的位移過(guò)程，a點(diǎn)為下沖程死點(diǎn)。在排油過(guò)程中，由于固定閥關(guān)閉，泵簡(jiǎn)內(nèi)的液體隨著柱塞下行被移到柱塞上部，待下一沖程時(shí)游動(dòng)閥關(guān)閉，液體就隨著上沖程的過(guò)程而被舉升到地面。這樣周而復(fù)始，就是采油生產(chǎn)。對(duì)于剛體桿來(lái)說(shuō)，從=而，為地面光桿沖程，亦即為井下泵的柱塞行程。圖1-1是基礎(chǔ)理論圖，既是地面示功圖，也是診斷儀測(cè)試時(shí)的理論井下泵功圖。因?yàn)樵\斷儀測(cè)試后，計(jì)算程序中消除了抽油桿柱和管柱彈性形變的影響，沒(méi)有桿、管柱的形變，則必增載線和cd卸載線都是直上直下的，同時(shí)上沖程和下沖程的位移曲線也是水平的。該

8、理論示功圖的特征：abUcd.bcllda.一般抽油井如果是井深淺、小泵徑、粗抽油桿及小沖數(shù)抽油條件下生產(chǎn)時(shí)，有可能出現(xiàn)類似的水平、長(zhǎng)方形的實(shí)測(cè)示功圖。1.2 彈性抽油桿靜載時(shí)示功圖實(shí)際上金屬是有彈性，會(huì)“形變”的，因而使增載過(guò)程外和卸載過(guò)程都不是直上直下，而是受力后伸長(zhǎng)，卸載后縮短，必和"都是傾斜著上下，與位移過(guò)程成線性的線段。這一變形過(guò)程是由于抽油桿伸長(zhǎng)和油管縮短、抽油桿縮短和油管伸長(zhǎng)所造成的。圖1-6 / 67油井計(jì)量原理及功圖分析（1）3是彈性抽油桿受靜載時(shí)的基本示功圖，即光桿只受桿柱和液柱重力，泵不受外界摩擦力影響，并且假定泵的充滿程度為百分之百時(shí)的理論示功圖。反映了實(shí)際生

9、產(chǎn)過(guò)程中，井下泵的柱塞行程要比地面光桿沖程小一些，即沖程損失2。所以實(shí)際生產(chǎn)中井下泵的柱塞行程等于地面光桿沖程減去沖程損失2。圖1-3這類的圖形，是地面示功圖，是一般淺井（油層供油充分，無(wú)氣體影響，沉沒(méi)壓力較高時(shí)）常見(jiàn)的理想示功圖。光桿沖程工4有效沖程一-S圖1-3彈性抽油桿靜載時(shí)示功圖1.3 （動(dòng)、靜載+彈性形變）示功圖圖1-4是一般常見(jiàn)的地面示功圖。實(shí)際生產(chǎn)中抽油桿是要承受靜載和動(dòng)載的。由于抽油桿有慣性動(dòng)載荷，柱塞在泵筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)有摩擦力，液體舉升過(guò)程中與管壁和桿柱有摩阻，抽油桿結(jié)箍與油管內(nèi)壁有摩擦，所以上沖程時(shí)a、b點(diǎn)偏高，下沖程時(shí)c、d點(diǎn)偏低，凡和R是動(dòng)載荷影響的值。6 / 67油井計(jì)量

10、原理及功圖分析(1)7 / 67節(jié)圖1-4計(jì)算充滿系數(shù)的地面示功油井計(jì)量原理及功圖分析（1）由于動(dòng)教荷（如慣性載荷、抽油桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有振動(dòng)和柱塞摩擦、液體粘滯力、結(jié)箍硬摩擦、沖數(shù)較高及有時(shí)發(fā)生泵筒內(nèi)缸套錯(cuò)位等因素，均會(huì)造成附加的動(dòng)載荷）的影響，示功圖的上、下行程線不是水平的，但只要尻,而，而且出?cd就是泵工作正常。若二者不平行，就說(shuō)明泵有問(wèn)題。圖3中所示的行程線與水平線之間的夾角a越大，說(shuō)明動(dòng)載越大（如有的油田抽油井泵掛很深，抽油井動(dòng)載有的井可達(dá)20k左右，小的也有10kN左右，個(gè)別稠油區(qū)塊的抽油機(jī)井冬季生產(chǎn)時(shí)回壓很高，由于油稠而造成的高回壓,可使動(dòng)載達(dá)到203OkN）。另外,沖數(shù)越快，動(dòng)載

11、也越大。在分析地面示功圖時(shí).，必須注意這種“傾斜”規(guī)律。1.4 （動(dòng)、隱載+彈性+振動(dòng)）示功圖圖1-5是抽油桿發(fā)生規(guī)律性振動(dòng)時(shí)的地面示功圖，發(fā)生二級(jí)振動(dòng)時(shí)。，在上死點(diǎn)附近有一個(gè)結(jié)?！敝脸^(guò)15001800m時(shí)，抽油桿上、下運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)發(fā)生二級(jí)振動(dòng)。這種示功圖圖形傾斜，左下方和右上方（即在沖程下死點(diǎn)和上死點(diǎn)處）經(jīng)常見(jiàn)到有繞一圈的“結(jié)”，千萬(wàn)注意不要誤解、誤判斷，這是抽油桿桿柱受力換向與桿柱彈性作用下造成的。由于彈性振動(dòng)傳遞快，而桿柱與油管和液體摩擦等因素造成滯后，影響曲線的形狀而產(chǎn)生扭結(jié)。7 / 67油井計(jì)量原理及功圖分析（1）圖1-5（靜載動(dòng)載+彈性+振動(dòng)）示功圖圖1-5的上沖程曲線呈阻尼曲線特

12、征，左邊波的幅度大，向右波幅減小；下沖程振動(dòng)曲線也是阻尼曲線，從右向左波幅變小，上、下沖程阻尼曲線相平行，波幅呈相反方向。油井生產(chǎn)的液體中主要是油和水（氣體影響很小），其示功圖顯示有振動(dòng)特征；如果含氣多影響嚴(yán)重時(shí)振動(dòng)波形就會(huì)基本消失，曲線變平緩，是因?yàn)楹瑲庖后w能夠吸收振動(dòng)波的緣故。通常見(jiàn)到的是彈性振動(dòng)的示功圖，只要上、下曲線的平均線平行，泵及正常。1.5 油井不含氣、單相液體、沖數(shù)快時(shí)示功圖在國(guó)外，對(duì)示功圖形狀的討論中，認(rèn)為倘若液體中含有氣體，抽油桿卸載就比較緩慢，這樣，在每一抽汲循環(huán)中就只有一組振動(dòng)；若液體不含氣，每個(gè)循環(huán)能產(chǎn)生兩組振動(dòng)，圖形的右上方會(huì)有一個(gè)“結(jié)”出現(xiàn)。圖4和圖5的右圖皆為二

13、組振動(dòng)。圖1-6是美國(guó)實(shí)測(cè)的地面示功圖資料，沖數(shù)越快，圖形偏轉(zhuǎn)角a就越大。分析時(shí)可以將圖扭正后看就容易看清，圖形隨著沖數(shù)加快而豎起來(lái)了。圖5中左圖沖數(shù)29次/min,右圖沖數(shù)39次/min,右圖斜角a9 / 67大。右圖分析時(shí)要考慮到二組振動(dòng)的特點(diǎn)，避免誤解，其實(shí)該井泵正常。sS圖1-6油井不含氣、單相液體沖數(shù)快時(shí)示功圖1.6泵的充滿系數(shù)和排出系數(shù)概念對(duì)比圖1-7說(shuō)明有桿泵在實(shí)際生產(chǎn)中，由于存在沖程損失（桿、管彈性形變和各種摩擦力造成沖程損失2和%）,所以柱塞的有效行程減小，有桿泵實(shí)際工作中的充滿系數(shù)和排出系數(shù)都不是100%,產(chǎn)液量也不是理論排量。的沖數(shù)系數(shù)、排出系數(shù)概念（定量計(jì)算時(shí)的比例段）

14、對(duì)比圖從一上沖程；一抽油桿伸長(zhǎng)和油管縮短長(zhǎng)度；而一下沖程；A/1一受摩擦力AP時(shí)造成的沖程損失油井計(jì)量原理及功圖分析(1)圖1-7中左圖為理論功圖，不考慮桿管的伸縮和摩擦力(剛性桿功圖)，則地面沖程5=活塞行程S',排出系數(shù)=充滿系數(shù)=100%。中間圖形為彈性桿功圖。泵掛深度淺的抽油井實(shí)際生產(chǎn)中，摩擦力很小，所測(cè)示功圖可視為彈性桿功圖。從圖中可見(jiàn)其排出系數(shù)_ad_S-A_Sff推出一勺飛-5(1-1)而生產(chǎn)實(shí)際狀況中，抽油桿和油管柱都是彈性體，生產(chǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)都有摩擦力，則排出系數(shù)二ad_S-(2+A/l)_S*推出SS_(1，2)泵掛深的抽油井尤為突出。如圖7的右圖說(shuō)明深井狀態(tài)下的有效沖程

15、減小很多。從圖17的三種狀況的對(duì)比，可知實(shí)際產(chǎn)量是與沖程損失直接有關(guān)。經(jīng)診斷儀的實(shí)際測(cè)試，抽油井的沖程損失與泵掛深淺有關(guān)，與桿柱組合有關(guān)，而且與沖數(shù)有關(guān)。實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)，一般12001500m的泵掛井，其沖程損失為0.50.8m;泵掛超過(guò)1800m的井，其沖程損失為1.21.4m。從圖1-7的概念中引出一個(gè)觀點(diǎn)：為實(shí)現(xiàn)抽油井的長(zhǎng)壽穩(wěn)產(chǎn)，就應(yīng)不斷綜合分析實(shí)測(cè)示功圖，盡可能減少?zèng)_程損失，減少氣體影響和油管漏失，提高有桿泵質(zhì)量和抽油參數(shù)優(yōu)化組合，減少桿柱摩擦阻力(如對(duì)于斜度大的深抽井要在抽油桿柱上裝尼龍扶正器10 / 67油井計(jì)量原理及功圖分析(1)或刮蠟器、稠油井降粘等)；保證合理沉沒(méi)度，調(diào)小防沖距，延

16、長(zhǎng)檢泵周期。1.7 計(jì)算充滿系數(shù)的地面示功圖11/67油井計(jì)量原理及功圖分析(1)圖1-8表示柱塞的有效行程可以在圖中上沖程曲線段上量出，而泵的充滿部分可以在下沖程曲線中量得，這是地面示功圖定量分析的基礎(chǔ)。確實(shí)泵的充滿系數(shù)，即AE/BC（小于1）;泵的排出系數(shù)即AE/=充滿部分/光桿沖程（小于充滿系數(shù)的值,因?yàn)?-8計(jì)算充滿系數(shù)的地面示功圖此類圖形在抽油井中最常見(jiàn)，泵況正常，抽油參數(shù)基本合適；若氣小、沉沒(méi)度低時(shí)，下行符合CDEA曲線，若氣多、低沉沒(méi)度時(shí)，下行是CEA虛線曲線;上、下行曲線均為有波動(dòng)形狀的阻尼曲線，其曲線的波形平均線是平行的。1.8 沖程損失影響排出系數(shù)示功圖系數(shù)和排出系數(shù)時(shí)的數(shù)

17、值會(huì)發(fā)生變化，這是因?yàn)樽禹?xiàng)a'dad,<ad,沖程損失會(huì)影響排出系數(shù)，圖中清楚地告訴我們泵效低。這種情況泵的充滿系數(shù)可能相同，比如be=ad,b'c=ad',bnc=a"d',這三個(gè)地面示功圖的充滿系數(shù)都是10012 / 67油井計(jì)量原理及功圖分析（1）%;但是排出系數(shù)是隨著沖程損失的變大而減小。進(jìn)行定量分析時(shí)，要以排出系數(shù)來(lái)計(jì)算才有代表性。油井生產(chǎn)中，有些人只是定性地看充滿程度（或只計(jì)算充滿系數(shù)），認(rèn)為充滿系數(shù)高就是泵效只有排出系數(shù)高才表明抽油機(jī)井高產(chǎn)、高泵效。圖19說(shuō)明實(shí)測(cè)示功圖在載荷發(fā)生變化時(shí)，靜載變?yōu)閯?dòng)載加上附加載荷。計(jì)算充滿系數(shù)和排出系

18、數(shù)時(shí)的數(shù)值會(huì)發(fā)生變化，這是因?yàn)樽禹?xiàng)G'd（/<ad,沖程損失會(huì)影響排出系數(shù)，圖中清楚地告訴我們泵效低。這種情況泵的充滿系數(shù)可能相同，比如從，這三個(gè)地面示功圖的充滿系數(shù)都是100%；但是排出系數(shù)是隨著沖程損失的變大而減小。進(jìn)行定量分析時(shí)，要以排出系數(shù)來(lái)計(jì)算才有代表性。油井生產(chǎn)中，有些人只是定性地看充滿程度（或只計(jì)算充滿系數(shù)），認(rèn)為充滿系數(shù)高就是泵效高，這不一定正確，實(shí)際上只有排出系數(shù)高才表明抽油機(jī)井高產(chǎn)、高泵效。12 / 67圖19沖程損失影響排出系數(shù)示功圖泵效=日實(shí)際采液量X日理論排量io陰(1-3 )油井計(jì)量原理及功圖分析(1)在油田實(shí)際生產(chǎn)中，抽油井泵效大多數(shù)小于40%50%

19、，因?yàn)橛途a(chǎn)的液體之中大都混有一定的氣體。氣體是占有體積的，油井氣油比大于150m6/m3時(shí)泵效30%40%,如果沉沒(méi)度又低于500m,則排出系數(shù)約在030.4;而氣鎖時(shí)排出系數(shù)小于0.2。抽汲混氣液體時(shí)，只看幾個(gè)地面示功圖的充滿系數(shù)是不夠的，應(yīng)該用下述公式來(lái)估算一下，作為參考為宜。泵的充滿系數(shù)13 / 67油井計(jì)量原理及功圖分析（1）充滿二£-*103（1-4）1IV氣式中：v氣為隨In?液體進(jìn)人泵內(nèi)的氣體體積，mVJG。-叩沉）5W）（1.5）。18沉+1）式中：G。為通過(guò)油管到達(dá)井口的流體氣油比，m£/m3；a為氣體溶解系數(shù)，m£/（m3例如）；p沉為柱

20、塞上行時(shí)的泵內(nèi)壓力，即泵的沉沒(méi)壓力（不考慮泵閥的阻力）,MPa;W為含水百分?jǐn)?shù)。2 .標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖圖2-1左上圖為最理想的地面示功圖（無(wú)氣、多水、供液充足的正常示功圖）,充滿系數(shù)100%,特征為平行。右上圖為游動(dòng)閥關(guān)閉遲緩,明顯減產(chǎn)的示功圖，原因是泵的游動(dòng)閥與閥球罩之間的間隙太小，可能為修井作業(yè)時(shí)用管鉗咬在閥球罩處，將其咬扁所致，特征為圖形在上位置呈方形缺損。左下圖為游動(dòng)閥漏失的示功圖，曲線左上部分有圓形缺損，有時(shí)右上角也呈圓形缺損；若是游動(dòng)閥或閥座被嚴(yán)重刺壞，上部曲線則呈圓形（圖中虛線）形狀。右下圖是柱塞受油井出砂影響，容易卡泵時(shí)的示功圖，這類油井有桿泵容易磨損，免修期短；特征為上、下曲線

21、沒(méi)有明顯的阻尼狀，而是呈小牙齒狀的不規(guī)則、不重復(fù)的示功圖，油井生產(chǎn)一段時(shí)間后，右下圖變?yōu)樽笙聢D的漏失示功圖。如果示功圖左上部位產(chǎn)生增載而面積增加，多數(shù)是砂、蠟、油稠，或是管線內(nèi)有堵塞等原因造成的。這樣的井一般泵掛深度大于15001800m,而且有振動(dòng)影響，圖形發(fā)生偏轉(zhuǎn)。只要泵閥工作正常，則上、下曲線的平均值趨于平行:若不平行，就是泵閥有問(wèn)題。準(zhǔn)地面示功圖（2）圖2-2左上圖為受蠟影響、產(chǎn)量下降的示功圖，上、下沖程的曲線呈不規(guī)則的大牙齒狀。右上圖為管線內(nèi)堵塞或井口閘門沒(méi)有開(kāi)14 / 67油井計(jì)量原理及功圖分析(1)通時(shí)的示功圖，其特征為上行載荷增加，曲線平行。左下圖的上、下行曲線呈凸?fàn)?，系油稠?/p>

22、由于上、下沖程的行程中間速度較快，阻力大所致，對(duì)于油稠的抽油井均應(yīng)采取降粘措施，這樣有利于生產(chǎn)。右下圖表示泵掛較深的井，沖數(shù)快造成圖形傾斜，是由于動(dòng)載增大，沖程損失增加，對(duì)于這類井應(yīng)以調(diào)慢沖數(shù)生產(chǎn)為好。15 / 67油井計(jì)量原理及功圖分析(1)圖23標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖（3）圖2-3左上圖為泵固定閥漏失的示功圖，固定閥連接在泵筒的下面，閥漏失時(shí)示功圖左下方呈圓形缺損（無(wú)氣體影響時(shí)右下角也呈圓形）；如果閥或閥座被嚴(yán)重刺壞時(shí)，不出油，下行曲線呈圖中虛線形狀，這樣的井應(yīng)該及早安排檢泵作業(yè)，免得減產(chǎn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。右上圖的左下角多一面積，且下行曲線呈圓弧形，油井不出油，屬于進(jìn)油部位堵塞，井口檢查為軟性碰泵，不出油

23、，如果是修井作業(yè)后測(cè)的圖，為作業(yè)過(guò)程中太臟。左下圖是動(dòng)力儀操作問(wèn)題或是測(cè)試儀器有問(wèn)題時(shí)所測(cè)得的圖，左下部位呈三角形缺損，其實(shí)油井生產(chǎn)正常。右下圖為防沖距太小，柱塞在下沖程近下死點(diǎn)處發(fā)生硬性碰泵，對(duì)于這類井應(yīng)該及時(shí)停抽，重對(duì)防沖距，避免長(zhǎng)時(shí)間碰泵而撞掉泵筒發(fā)生落井事故。碰泵井也會(huì)發(fā)生減產(chǎn)，要及時(shí)上提。圖24標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖(4)圖24左上圖在上沖程運(yùn)動(dòng)時(shí)曲線產(chǎn)生斜下現(xiàn)象，是柱塞與缸套之間的間隙磨大后所測(cè)的示功圖，該井需要作業(yè)換泵。右上圖是泵的缸套被磨壞、拉槽，上、下曲線呈對(duì)稱性缺損面積。左下圖表明柱塞在上行過(guò)程中脫出工作筒，需要下放光桿，對(duì)小防沖距。右下圖為上碰特征，使用桿式泵時(shí)可見(jiàn)右上方長(zhǎng)角，此

24、種情況防沖距過(guò)大,內(nèi)工作筒漏油，油井不可能出油，要求對(duì)小防沖距，使桿式泵工作筒的止環(huán)坐嚴(yán)不漏。16 / 67油井計(jì)量原理及功圖分析（1）s圖2-5標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖（5）圖2-5左上圖表明有桿泵問(wèn)題嚴(yán)重（襯套間隙磨大，各節(jié)缸套17 / 67油井計(jì)量原理及功圖分析(1)不對(duì)中"），泵漏，井不出油，應(yīng)該及時(shí)修井換泵。右上圖為油管螺紋漏失（螺紋漏油或是油管被嚴(yán)重腐蝕而漏油）時(shí)的示功圖，油井嚴(yán)重減產(chǎn)或不出油，抽油機(jī)停抽時(shí)間越長(zhǎng)，圖形上下平行線距離變小（面積縮小，載荷減少），如果某井油管漏失并且泵閥漏失，圖形均有兩者特征。左下圖上下曲線有對(duì)稱性凸出，屬于一段襯套過(guò)緊，但是泵的閥工作正常，不需作業(yè)換

25、泵，生產(chǎn)一段時(shí)間后就會(huì)正常。右下圖為有振動(dòng)特征（抽油機(jī)平衡塊偏重）時(shí)，間隙磨大的地面示功圖。示功圖（6 ）圖26標(biāo)準(zhǔn)地面圖2-6左上圖為油井沉沒(méi)度太?。ǖ蜐B透油層、低動(dòng)液面，而抽油參數(shù)偏大時(shí)生產(chǎn)），顯得供液不足時(shí)的地面示功圖，特征為上、下平行、左右平行，泵沒(méi)有問(wèn)題；對(duì)于這類井，要從地質(zhì)方面研究解決注采協(xié)調(diào)或是油層改造，工程方面則要調(diào)查井筒內(nèi)有否砂堵、蠟堵、鹽堵或井下落物堵，下泵數(shù)據(jù)是否保證有合理的沉沒(méi)度等因素。右上圖為多氣油井特征，氣油比越高，圓弧的曲率半徑越大，曲率半徑越大，則表明油套管環(huán)空內(nèi)有泡沫段存在，沉沒(méi)壓力偏小，充滿不好。氣體影響更加嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生氣鎖”18 / 67油井計(jì)量原理及功圖

26、分析(1)而不出油。無(wú)沉沒(méi)壓力時(shí)，見(jiàn)左下圖。右下圖為多氣井，又有機(jī)械因素影響，但出油還正常；跳動(dòng)問(wèn)題要從地面設(shè)備方面去檢查，當(dāng)然有時(shí)屬于抽油桿接箍的碰掛或摩擦發(fā)生的跳動(dòng)，也有此現(xiàn)象。地面示功圖(7)圖2-7左上圖為斜形向上的黃瓜狀示功圖，屬于柱塞卡死在泵筒內(nèi)不動(dòng)，上、下沖程只是拉伸桿柱，若活塞卡死在沖程中部位置,就像此圖；若柱塞卡死在沖程下部，圖形位置比這還高；若柱塞卡死在沖程上部，圖形位置比左上圖要低。右上圖的圖形水平，油井不出油；在油井生產(chǎn)的上行程過(guò)程中本來(lái)出油，突然固定閥閥球被卡住不動(dòng)，固定閥打開(kāi)相當(dāng)于無(wú)固定閥，這時(shí)游動(dòng)閥必然是關(guān)閉不動(dòng)，上、下運(yùn)動(dòng)只是抽油桿帶著柱塞運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有進(jìn)油過(guò)程，也

27、沒(méi)有排油過(guò)程。對(duì)于這樣的井，深井不允許碰泵，需要作業(yè)換泵。淺井可以輕微碰泵幾次，振動(dòng)一下，無(wú)效時(shí)仍須作業(yè)換泵。左下圖屬于泵的游動(dòng)閥和固定閥都發(fā)生嚴(yán)重漏失，特征為上行曲線呈凸?fàn)?，下行曲線呈凹狀，油井不出油，需要檢泵。19 / 67油井計(jì)量原理及功圖分析(1)右下圖為游動(dòng)閥球卡死，張開(kāi)著，或是修井作業(yè)時(shí)柱塞沒(méi)有下人泵筒，或是井下泄油器被打開(kāi)，均為不出油。對(duì)于這類示功圖的井，必須及時(shí)作業(yè)換泵。至于右上圖或右下圖都是有一個(gè)閥被卡死開(kāi)著而不出油，為了區(qū)別是哪個(gè)閥的問(wèn)題，必須與平時(shí)正常生產(chǎn)時(shí)的示功圖（虛線）來(lái)對(duì)比。準(zhǔn)地面示功圖（8）圖2-8左上圖為抽油桿斷或脫時(shí)示功圖，油井不出油。抽油桿斷脫的示功圖有摩擦

28、特征，近于水平狀。抽油桿斷脫部位不同，圖形所處上、下位置不同。若斷脫發(fā)生在柱塞附近，或是柱塞脫扣或是閥球球罩?jǐn)嗦?，圖形位于桿重載荷線位置；若斷脫發(fā)生在光桿附近，圖形接近于水平坐標(biāo)線。所以根據(jù)這一比例關(guān)系，可以定量計(jì)算斷脫部的深度。右上圖為怪形示功圖，示功圖左邊屬于正常生產(chǎn)示功圖，右邊有起伏同步上下，油井出油正常，屬于抽油機(jī)變速箱內(nèi)有較大的問(wèn)題，或是齒輪嚴(yán)重?fù)p壞，或是嚴(yán)重竄軸，需要及時(shí)修理地面設(shè)備。類似這樣的圖形失真狀況較少。左下圖為連抽帶噴時(shí)的示功圖。剛由自噴轉(zhuǎn)抽油，井筒內(nèi)動(dòng)液面較高，且有氣體在作功的井常為這樣的圖。這樣的井泵效計(jì)算經(jīng)常超過(guò)100%(一般超過(guò)85%9020 / 67油井計(jì)量原理

29、及功圖分析(1)%,均為帶噴生產(chǎn)X圖形特征為近于水平狀，很少有振動(dòng)波，圖形兩端有一段曲線近于平行(有增載和卸載特征，若斷脫時(shí)圖形呈尖角而無(wú)平行)，噴勢(shì)較大的井，兩端還有圓形面積，屬于抽油過(guò)程中接近上、下死點(diǎn)時(shí)速度慢，噴勢(shì)容易頂開(kāi)游動(dòng)閥球，相當(dāng)于閥常開(kāi)，也給下行柱塞以托力而減載。右下圖為圖像失真，無(wú)法分析，應(yīng)該重新測(cè)圖。20 / 67油井計(jì)量原理及功圖分析(1)3 .抽油井泵功圖的特征分析示功圖分析和計(jì)算機(jī)診斷技術(shù)是把抽油桿柱作為一根井下動(dòng)態(tài)的傳導(dǎo)線。其下端的泵作為發(fā)送器，上端的動(dòng)力儀作為接收器。井下泵的工作狀況以應(yīng)力波的形式沿抽油桿柱以聲波速度傳遞到地面。把地面記錄的資料經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)處理，就可定量

30、地推斷泵的工作情況。助于計(jì)算機(jī)來(lái)求得各級(jí)抽油桿柱截面積和泵上的載荷及位移,從而繪制出井下示功圖,并根據(jù)他們來(lái)判斷和分析全套抽油設(shè)備的工作狀況。其中包括：計(jì)算各級(jí)抽油桿柱頂部斷面的應(yīng)力；估計(jì)泵口壓力;況。診斷技術(shù)是把抽油桿柱作為一根井下動(dòng)態(tài)的傳導(dǎo)線。其下端的泵作為發(fā)送器，上端的動(dòng)力儀作為接收器。井下泵的工作狀況以應(yīng)力波過(guò)程可用帶阻尼的波動(dòng)方程來(lái)描述：d2U(x.t)_2d2U(x,t)dU(x,t)抽油桿柱任一截面dP&dx20-dT式#g)(任意x處)在人一時(shí)刻的位移;一應(yīng)力波在抽油桿柱中的傳播速度;c阻尼系數(shù)。21 / 67油井計(jì)量原理及功圖分析(1)以式(3口7)作為診斷技術(shù)中描述

31、抽油桿柱動(dòng)態(tài)的基本微分方程。# / 67用以截尾傅里葉級(jí)數(shù)表示的懸點(diǎn)動(dòng)載荷函數(shù)以及光桿位移函數(shù)作為邊界條件:Z(匕? cosnvt + 3tl sin nwt)D(t)=-+Z(b”cosnwt+thsinnwt)U(t)=+2=i2因?yàn)椴▌?dòng)方程中不包含抽油過(guò)程中保持的不變得重力頂，所以采用從懸點(diǎn)總載荷中減去抽油桿柱重量后的動(dòng)載荷函數(shù)D(t)為力的邊界條件。D(t)以及U(t)的傅里葉系既。.5.普及%,匕.鼠可分別用下面的公式求得:WWfT4D(t)cosnwtdt5=042萬(wàn)產(chǎn)D(t)sinnwtdt(二3萬(wàn))匕，=VUCOSW力(=0,12.萬(wàn)/=/，"加機(jī)皿萬(wàn))式物一曲柄角速

32、度;實(shí)際工作中D(t)及U(t)是以曲線或數(shù)值的形式給出的,所以傅里葉系數(shù)可用近似的數(shù)、，積分來(lái)確定。以式D(t)和U(t)的傅利葉展開(kāi)式為邊界條件,用分離變量法解波動(dòng)方程,可得抽油桿柱任意深度x斷面的位移隨時(shí)間的變化關(guān)系:U(xj)=5"x+On(x)cosnwt+Pn(x)sinnwt2EtA2占油井計(jì)量原理及功圖分析(1)根據(jù)虎克定律:F(xj) = EArdU(x.t)&則抽油桿柱任意深度斷面上的動(dòng)載荷函數(shù)隨時(shí)25 / 67間的變化為:360<x)cP.(x),i2EA+V(cosnwt+:sinnwt)-&&在t時(shí)間,X斷面上的總載荷等于F(t

33、)加x斷面以下的抽油桿柱的重量:上式中的On(x)=(Knchpnx+Snshpnx)sinanx+(unshflnx+vnchPnx)cosanxP“(x)=(Knchpnx+£sh/3“x)cosanx-(iinchPnx+vnshpnxjsinanx上述公式適用于單級(jí)抽油桿柱，對(duì)于多級(jí)抽油桿柱只需要做相應(yīng)的擴(kuò)充就可以得到類似的計(jì)算式。根據(jù)地面示功圖計(jì)算井下示功圖時(shí)，必須首先確定阻尼系數(shù)。抽油桿柱系統(tǒng)的阻尼力包括粘滯阻尼力和非粘滯阻尼力。粘滯阻尼力有抽油桿、接箍與液體之間的粘滯摩擦力，泵閥和閥座內(nèi)孔的流體壓力損失等目岸占滯阻尼力包括桿柱及接箍與油管之間的非粘滯性摩擦力；光桿與盤根

34、之間的摩擦力；泵柱塞與泵筒之間的摩擦損失等?？捎玫戎底枘醽?lái)代替真實(shí)阻尼。代替的條件是以系統(tǒng)中消除等值阻尼力時(shí)，每一個(gè)循環(huán)中的能量與消除真實(shí)阻尼時(shí)相同。從而可以推導(dǎo)出阻尼系數(shù)公式。進(jìn)而得到抽油井的井下功圖。診斷儀所測(cè)井下泵功圖的規(guī)律性很強(qiáng)，圖形比地面示功圖簡(jiǎn)單易記，容易對(duì)比。標(biāo)準(zhǔn)圖形的規(guī)律總結(jié)如下：圖形左面豎線專門用于分析井下泵泵閥問(wèn)題，是診斷游動(dòng)閥（上閥）、固定閥（下閥）是否漏失的關(guān)鍵，呈垂直線或基本近于垂直線，上下閥不漏；上閥漏失時(shí)，左上角呈圓弧形缺損；下閥漏失時(shí)，左下角呈圓弧形缺損。其他特征見(jiàn)以下圖例。（游動(dòng)閥關(guān)閉迅線）出油好（柱塞受砂奶響，泉蚓將漏）丁圖標(biāo)準(zhǔn)井下泵功圖（1）圖3-1左上圖

35、為正常泵功圖，泵閥不漏，泵效高，出油好。右上圖為游動(dòng)閥關(guān)閉遲緩，油井減產(chǎn)。左下圖為游動(dòng)閥漏失時(shí)所測(cè)的圖，圖的左上角有漏失角，角度越大漏失越嚴(yán)重，油井嚴(yán)重減產(chǎn),必須及早換泵。右下圖油井生產(chǎn)正常，出油很好，只是游動(dòng)閥受砂子影響，稍有漏失。（油井站蜻產(chǎn)量下降,茶陶不產(chǎn)）（管線堵成井口匍未開(kāi),兼正沽）圖3-2標(biāo)準(zhǔn)井F泵功圖（2）油井計(jì)量原理及功圖分析（1）圖3-2左上圖為油井結(jié)蠟，曲線有不規(guī)則的凸起增載和凹下減載,產(chǎn)量下降，判斷結(jié)蠟程度可以在圖的右側(cè)上部觀察，結(jié)蠟嚴(yán)重的很寬。右上圖為管線堵塞或是井口閘門沒(méi)有打開(kāi)，泵工作正常但站上不見(jiàn)油，功圖上發(fā)現(xiàn)載荷增加了小P,外形沒(méi)有異常。左下圖為油稠井生產(chǎn)中的常見(jiàn)

36、圖，上、下曲線的中間部位向上和向下鼓出，這是因?yàn)橛统聿⒊橛蜅U運(yùn)動(dòng)速度較快時(shí)會(huì)增大載荷，近沖程死點(diǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)速度慢，附加載荷小的緣故，為此，對(duì)于油稠的井一般采用降粘（如伴熱水流程）措施生產(chǎn)較好，抽油參數(shù)應(yīng)該選擇慢沖數(shù)（小于6次/min）為宜。左下圖還存在上、下泵閥不嚴(yán)的問(wèn)題，應(yīng)該及早安排檢泵。右下圖為泵掛深、沖數(shù)較快時(shí)的井下泵功圖，上、下沖程過(guò)程中的曲線也有波形出現(xiàn)，但是泵工作正常，泵閥不漏，出油好。F泵功圖（3）圖3-3左上圖為固定閥嚴(yán)重漏失，不出油；虛線為泵的固定閥或閥座被刺壞時(shí)的特征，若固定閥漏失時(shí)有下漏失角。右上圖為出油不好（供油不足，充不滿），下沖程終點(diǎn)前發(fā)生碰泵（硬碰），應(yīng)該先上提防沖距

37、，可以改善排液情況。左下圖為固定閥稍漏失的減產(chǎn)泵功圖。右下圖稍碰泵，泵閥正常，油井出油。# / 67油井計(jì)量原理及功圖分析（1）圖3-4標(biāo)準(zhǔn)井下泵功圖（4）圖3-4四個(gè)功圖都是右上角特征。左上圖為柱塞與襯套之間的間隙已磨大（間隙大，漏失量大），上面曲線與下面曲線左段平行，右段有磨損角，屬于襯套或柱塞磨損，對(duì)于高含水的排液井，泵的間隙容易磨損變大。右上圖為襯套組合的泵上部襯套被拉槽左上圖就是07083mm泵磨損后的常見(jiàn)圖。右上圖是發(fā)生拉槽串漏時(shí)的常見(jiàn)圖。其特征為上下曲線平行，上行右段偏低，下行偏高。左下圖為防沖距過(guò)大時(shí)柱塞上行脫出工作筒，油井減產(chǎn)或不出油。右下圖泵閥正常，只是上行末端發(fā)生碰掛現(xiàn)象

38、或是光桿上部提環(huán)與驢頭碰掛，要下放防沖距AS。右下圖的井如果采用的是桿式泵，不出油，多屬于止環(huán)松動(dòng)，亦應(yīng)下放防沖距AS。襯套解壞，上下泵陶不漏）圖3-5標(biāo)準(zhǔn)井下泵功圖（5）圖3-5左上圖為泵的襯套嚴(yán)重磨損，而上、下泵閥不漏，不出油。右上圖為油管螺紋嚴(yán)重漏失或是油管被嚴(yán)重腐蝕穿孔，這種情況多數(shù)并不出油，特點(diǎn)為開(kāi)抽時(shí)泵功圖圖形正常，停抽后上行曲線比前低一段載荷，功圖面積明顯減少，此類井必須更換油管。左下圖為襯套內(nèi)孔尺寸不一，中間部位磨損嚴(yán)重，內(nèi)徑偏大，泵筒上部的襯套太緊，產(chǎn)生原因可能在先下長(zhǎng)泵仍用小沖程抽油機(jī)生產(chǎn)，過(guò)很久才換大抽油機(jī)長(zhǎng)沖程生產(chǎn)的井上，襯套中間部位已磨損，這樣的井應(yīng)該檢泵換泵。右下圖

39、為常見(jiàn)正常生產(chǎn)，有氣體影響的泵功圖，有振動(dòng)，泵閥不漏。葉 ，產(chǎn)施麻酸求豆而g圖物（油井液面低，抽空時(shí)為虛線）n 圖 3-6標(biāo)準(zhǔn)井下泵功圖（6）27 / 67油井計(jì)量原理及功圖分析(1)圖3-6左上圖為供液不足的低沉沒(méi)度井的正常井下泵功圖。隨著動(dòng)液面的下降，功圖的充滿程度越來(lái)越差，曲線3向虛線2J方向變化；停抽后動(dòng)液面上升，圖形充滿增多。右上圖泵閥不漏，柱塞與缸套之間的間隙磨大，油管也漏。左下圖為低沉沒(méi)度、多氣井的氣鎖井泵功圖，油井不出油，上、下行曲線呈大圓弧形，曲率半徑越大，氣體影響越嚴(yán)重，整個(gè)功圖無(wú)平行線段。對(duì)于經(jīng)常氣鎖的井，國(guó)外經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，對(duì)于高氣油比的多氣井，應(yīng)盡可能增大沉沒(méi)度，使用大沖程

40、抽油機(jī)，選用大一級(jí)泵徑的泵來(lái)增加泵的壓縮比，套管壓力放低或裝定壓閥控制套管壓力，裝高效氣錨，對(duì)小防沖距，裝抽空裝置間歇抽油或使用防氣泵。對(duì)于一般氣鎖井,不出油時(shí)可將驢頭停于下死點(diǎn)停抽數(shù)小時(shí)后，等到開(kāi)抽后一定出油。右下圖為襯套松動(dòng)。竄漏，油井不出油，需要作業(yè)換泵。準(zhǔn)井下泵功圖(7)圖3-7左上圖為上、下泵閥均漏失的井下泵功圖，油井嚴(yán)重減產(chǎn),該圖與圖418稠油井相比不相同的地方是上、下曲線沒(méi)有超物口減載的凸凹部分，圖形不是胖大而是減瘦29 / 67油井計(jì)量原理及功圖分析（1）,是面積缺損。右上圖為抽油桿斷脫的功圖，不出油，圖形呈水平狀，扁形。左下圖是診斷儀在采集數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)故障，或是傳感器沒(méi)有裝牢，

41、或是振動(dòng)移位，所測(cè)之圖無(wú)法使用，無(wú)法判斷。右下圖為游動(dòng)閥卡死常開(kāi)，或柱塞未進(jìn)泵筒，細(xì)心觀察可發(fā)現(xiàn)功圖的左小角呈斜弧形，井不出油，應(yīng)起泵檢查，屬于游動(dòng)閥刺壞，又卡在閥球罩上。下泵功圖（8）圖3-8左上圖為固定閥卡住常開(kāi)（本來(lái)是出油的井，突然固定閥卡住，液柱載荷卸不掉），圖形特征為上曲線兩端呈弧形。右上圖為柱塞卡死的井下泵功圖。柱塞卡在沖程下部，圖形偏高，因?yàn)槔L(zhǎng)時(shí)增載嚴(yán)重，柱塞卡在沖程上部，圖形偏低，下行時(shí)托住而減載。左下圖為連抽帶噴時(shí)的泵功圖。右下圖則為氣鎖井，泵的缸套又錯(cuò)亂的泵功圖，需要換泵。4 .示功圖油井產(chǎn)液量計(jì)算方法研究油井一般采用安裝在計(jì)量間的油氣分離器計(jì)量單井產(chǎn)量工寸于沒(méi)有計(jì)量間的

42、油井和多個(gè)井共用一條管線連接到計(jì)量間的油井，計(jì)量單井產(chǎn)量就常困難。近年來(lái)出現(xiàn)了采用示功圖計(jì)算油井產(chǎn)液量的技術(shù)，示功圖測(cè)取方便，是油井常規(guī)的測(cè)試數(shù)據(jù)。利用有桿泵工作的基本概念難于做出定性分析的地面示功圖，根據(jù)泵的示功圖，不僅很容易對(duì)影響有桿泵工作的各種因素做出定性分析，而且可以求得柱塞沖程和有效排出沖程，從而可以計(jì)算出泵排量及油井產(chǎn)量。在理想情況下（油管錨定，沒(méi)有氣體影響和漏失等），泵的示功圖為矩形，長(zhǎng)邊表示柱塞沖程，短邊表示液體載荷。油管未錨定時(shí)，泵的示功圖將變成平行四邊形，其長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度表示柱塞相對(duì)于泵筒的沖程長(zhǎng)度。當(dāng)上述各種情況不同程度地交織在一起時(shí)）各會(huì)給正確地判斷各個(gè)因素的影響程度帶來(lái)一

43、些困難。下面研究用示功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行油井產(chǎn)量計(jì)算的理論和方法。4.1 抽油井示功圖與漏失曲線4.1.1 示功圖# / 67油井計(jì)量原理及功圖分析(1)示功圖是懸點(diǎn)載荷與懸點(diǎn)位移的關(guān)系曲線，在抽油機(jī)工作過(guò)程中，懸點(diǎn)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此，示功圖是一個(gè)閉合的曲線。示功圖在抽油機(jī)工作時(shí)測(cè)量，載荷與位移數(shù)據(jù)可以是等時(shí)間間隔測(cè)取的，每個(gè)功圖數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)相同，也可以是定時(shí)間間隔測(cè)取的，不同沖數(shù)的示功圖數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)不同。為了能在示功圖數(shù)據(jù)上得到豐富的信息，測(cè)取載荷與位移數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔以小于0.055s為好。在示功圖上可以得到懸點(diǎn)最大載荷和最小載荷。4.1.2 漏失曲線在抽油機(jī)上沖程接近上死點(diǎn)時(shí)，停住抽油機(jī)，連續(xù)幾十秒測(cè)取光

44、桿懸點(diǎn)載荷，得到一條測(cè)試曲線，稱為游動(dòng)閥漏失曲線。柜應(yīng)地，在抽油機(jī)下沖程接近下死點(diǎn)時(shí)，停住抽油機(jī)，連續(xù)幾十秒測(cè)取光桿懸點(diǎn)載荷，得到一條測(cè)試曲線，稱為固定閥漏失曲線。在測(cè)游動(dòng)閥漏失曲線時(shí)，泵活塞承受液柱載荷，如果游動(dòng)閥、活塞或油管漏失，則載荷會(huì)減小。在測(cè)固定閥漏失曲線時(shí)，固定閥關(guān)閉,兩端承受壓差，液柱載荷作用在油管上，如果固定閥漏失，固定閥兩端壓差降低，液柱載荷轉(zhuǎn)移到活塞上，會(huì)使載荷升高。如果固定閥和游動(dòng)閥或活塞都漏失，兩條曲線將匯集到一點(diǎn)。如果匯集到一點(diǎn)所需時(shí)間小于一個(gè)沖次的時(shí)間，油井不產(chǎn)液。兩條曲線起始點(diǎn)載荷之差就是考慮沉沒(méi)度影響后，作用在泵活塞上的液柱載荷。4.2 油井產(chǎn)液量的計(jì)算方法有桿

45、泵在一個(gè)沖次中經(jīng)歷了柱塞讓出體積，液體進(jìn)泵和液體從泵內(nèi)排出三個(gè)基本環(huán)節(jié)。礦場(chǎng)實(shí)踐表明，實(shí)際產(chǎn)量一般都比理論產(chǎn)量低,實(shí)際產(chǎn)液量可寫為：2=1440571(6)式中，為泵效，小數(shù)；力,為泵柱塞面積，m2；s為沖程,m；31 / 67油井計(jì)量原理及功圖分析(1)為沖數(shù),min-1。影響泵效的因素可歸結(jié)為四個(gè)方面：1）抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮；氣體和充不滿的影響；3）漏失的影響;4）余隙體積的影響。因此，泵效的一般表達(dá)式可以表示為："="沖程損失.充滿平強(qiáng),混蛔,余隙他影響泵效的四個(gè)因素可以用理論計(jì)算的方法得到，但是，理論計(jì)算需要較多的油井與產(chǎn)出油氣水的參數(shù)，不利于現(xiàn)場(chǎng)對(duì)無(wú)法用油

46、氣分離器進(jìn)行求產(chǎn)的油井計(jì)量產(chǎn)量。下面我們推導(dǎo)用示功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的理論。4.2.1 沖程損失計(jì)算4.2.1.1 靜載荷作用下的沖程損失由于作用在柱塞上的液柱在上、下沖程中交替地分別由油管轉(zhuǎn)移到抽油桿柱和由抽油桿柱轉(zhuǎn)移到油管，從而引起桿柱和油管交替地增載和減載，由液柱載荷引起的靜沖程損失為：4沖程損失=今子（8）-3Jnj-iJijy式中，叱為作用在柱塞上的液柱載荷，N,可以由兩個(gè)漏失曲線起始值之差得到；石為鋼的彈性模量，2.06x1?！薄?；為第，級(jí)抽油桿的長(zhǎng)度，m;，為第，級(jí)抽油桿的橫截面積，m2；4為第，級(jí)油管的長(zhǎng)度，m;為第,級(jí)油管的橫截面積，m2。4.2.1.2 慣性載荷作用下的沖程損失

47、33 / 67油井計(jì)量原理及功圖分析(1)上沖程時(shí)，懸點(diǎn)載荷大于靜載荷，主要原因有抽油桿的慣性載荷,液柱的慣性載荷。當(dāng)懸點(diǎn)上升到上死點(diǎn)時(shí)，速度趨于零，但抽油桿柱有向下的最大加速度和向上的最大慣性載荷，使抽油桿柱減載而縮短。所以，懸點(diǎn)到達(dá)上死點(diǎn)后，抽油桿在慣性力的作用下還會(huì)帶著柱塞繼續(xù)上行，使柱塞比靜載變形時(shí)向上多移動(dòng)一段距離，下行程時(shí)也出現(xiàn)類似情況。慣性載荷作用使柱塞沖程增加的計(jì)算式：_叱皿2“人慣性沖程損失一萬(wàn)戰(zhàn)云彳一、/式中，叱為慣性載荷，No由示功圖上光桿到達(dá)上死點(diǎn)時(shí)的載荷值減去游動(dòng)閥漏失曲線的起始載荷，就得到慣性載荷。4.2.1.3 摩擦作用下的沖程損失由于蠟堵、砂卡、桿管偏磨等原因，

48、會(huì)對(duì)抽油桿產(chǎn)生摩擦，從而使抽油桿的沖程發(fā)生損失。因?yàn)槟Σ亮Φ姆较蚩偸桥c運(yùn)動(dòng)方向相反，所以在上沖程中，抽油桿會(huì)受到向下的摩擦力，從而被拉長(zhǎng)。同理，在下沖程中抽油桿會(huì)發(fā)生縮短。摩擦力作用使柱塞沖程損失的計(jì)算公式：yLj人庠擦沖程損失一乙乙力JriJtj)(I。)式中，叼為摩擦力對(duì)柱塞所附加的載荷，N,在上沖程時(shí),可以通過(guò)示功圖上大于上死點(diǎn)處載荷的所有載荷的平均值減去上死點(diǎn)載荷得到；在下沖程時(shí)，可以由下死點(diǎn)處載荷減去小于下死點(diǎn)處載荷的所有載荷的平均值得到。4.2.2氣體和充不滿的影響# / 67油井計(jì)量原理及功圖分析(1)除了游離氣占據(jù)著泵的部分容積外，在活塞上行時(shí)，泵內(nèi)壓力降低，溶解氣從原油中分撤

49、出來(lái)，又占據(jù)了活塞所讓出來(lái)的一部分空間。因此，泵內(nèi)原油的充滿程度大大降低；在活塞下行時(shí)，活塞首先壓縮泵內(nèi)的氣體，光桿卸載緩慢，所以，減載線是一條向左下方彎曲的弧線。這條弧線的曲率，隨著氣體影響程度的增加而減少。計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別示功圖的方法中，差分曲線法能夠準(zhǔn)確地識(shí)別出氣體和充不滿的影響的示功圖，并能計(jì)算出相應(yīng)的充不滿造成的沖程損失的比例。差分曲線是以上沖程起始點(diǎn)為基準(zhǔn)水平，用下沖程時(shí)的示功圖線段的反向曲線減去上沖程時(shí)示功圖曲線得到的。泵充不滿示功圖的差分曲線的左邊有一段接近零線，接著差分曲線變?yōu)樨?fù)值。接近零線部分占整個(gè)差分曲線的比例，等于充不滿造成的沖程損失的比例。下面詳細(xì)介紹一下差分曲線的原理

50、及識(shí)別方法:4.2.2.1 差分曲線識(shí)別泵示功圖的原理井下泵正常工作的示功圖與理想化的示功圖一樣，具有對(duì)稱性。由于引起示功圖形狀對(duì)稱變化的相同強(qiáng)度的2種或2種以上設(shè)備故障同時(shí)發(fā)生的幾率很小，所以可以用差分曲線來(lái)描述抽油泵示功圖。差分曲線是以上沖程起始點(diǎn)為基準(zhǔn)水平，從抽油桿下沖程時(shí)的示功圖線段的反向曲線減去抽油桿上沖程時(shí)示功圖曲線得到的，這樣就可以用差分曲線取代示功圖，簡(jiǎn)化有桿泵設(shè)備狀態(tài)的識(shí)別過(guò)程，因?yàn)槭竟D差分曲線的種類單值地相當(dāng)于有桿泵的工作狀態(tài)。有桿泵設(shè)備定性狀態(tài)的充分標(biāo)志轉(zhuǎn)化為差分曲線偏離零線的位置和方向，實(shí)際上，這個(gè)標(biāo)志便于編制成有固定標(biāo)志的差分曲線線段代碼序列。如果差分曲線線段高于零

51、線，則認(rèn)為該線段的標(biāo)志是正的，相反則認(rèn)為是負(fù)的。有桿泵設(shè)備診斷的差分法對(duì)示功圖的比例尺不變，不要求基準(zhǔn)水平的標(biāo)記，不要求了解和存儲(chǔ)泵設(shè)備的任何補(bǔ)充信息，對(duì)輸入信號(hào)的形狀和示功圖的慣性旋轉(zhuǎn)是不變的，可識(shí)別除事故以外的有桿泵狀態(tài)的主要類型。35 / 67油井計(jì)量原理及功圖分析(1)4.2.2.2 差分曲線的畫法圖4-1以泵未充滿的理想示功圖為例說(shuō)明差分曲線的畫法。曲線ABCDEF是泵未充滿的理想示功圖，其中ABC為上沖程段、CDEFA為下沖程段。下沖程段的反向曲線是CBNOEk。這2段曲線相減就得到了差分曲線abode。圖4-1有桿泵未充滿的差分曲線得到泵的差分曲線以后，利用識(shí)別算法把實(shí)際差分曲績(jī)

52、口各種故障的差分曲線模版進(jìn)行對(duì)比，就可以得到油井的工況類型。圖4-2表示除事故(抽油折斷、柱塞卡住)以外泵的各種狀態(tài)的理想化示功及其差分曲線。由該圖可以看出，油井主要故障差分曲線形式都是各有明顯特點(diǎn)的。XZ正常工作泵未充滿泵未充滿固定閥漏失固定同漏失流動(dòng)間漏失游動(dòng)閥漏失柱塞下部遇阻柱塞上部遇阻圖4-2有桿泵主要狀態(tài)的示功圖和差分曲線# / 67油井計(jì)量原理及功圖分析(1)4.2.23差分曲線的識(shí)別算法示功圖內(nèi)信息最多的線段是未受抽油桿柱和液柱波動(dòng)畸變的承載和卸載線段。承物口卸載線段長(zhǎng)度取決于由抽油桿變形兒和油管變形人造成的柱塞程損失AS,單級(jí)桿可按下列已知公式確定：AS-2,.+2,-人Efrft多級(jí)桿按下列公式確定：4=*(t£+9(12)乜/=1JriJt式中，弓為液柱載荷；H為下泵深度；E為抽油桿材料彈性模量；了,為抽油桿柱橫截面積；£為由管柱橫截面積。柱塞沖程損失值取決于有桿泵下入深度和其規(guī)格尺寸。知道下泵深度、泵徑、光桿沖程S、抽汲循環(huán)時(shí)間丁，就不難確定差分曲線上含有信息線段的持續(xù)時(shí)間。，KAS/(2S),已知/可計(jì)算出含有信息段差分曲線的點(diǎn)數(shù)。確切說(shuō)明有桿泵設(shè)備狀態(tài)主要類型的是差分曲線有信息線段符號(hào)序列代碼，它