示功圖的分析應用課件

示功圖在優(yōu)化油井工況中的應用導言：抽油機井典型示功圖是采油技術人員在多年的生產(chǎn)實踐中總結出來的，具有一定特征的、大多數(shù)一看就可直接定性的示功圖；典型示功圖可作為生產(chǎn)現(xiàn)場初步判斷抽油機井泵況的參考依據(jù)，也是分析實測示功圖的第一步。工況圖綜合反映了油井的生產(chǎn)環(huán)境，示功圖在工況中的應用，可以及早對油井診斷、治療，為油井創(chuàng)造一個更優(yōu)良的環(huán)境。示功圖定義：

由載荷隨位移的變化關系曲線所構成的封閉曲線圖稱為示功圖。表示懸點載荷與位移關系的示功圖稱為地面示功圖或光桿示功圖。理論示功圖定義：

只考慮靜載荷作用下的示功圖稱為理論示功圖。典型示功圖定義：

指某一因素的影響十分明顯，其形狀代表了該因素影響下的基本特征的示功圖。

1、氣體影響示功圖PSABD由于在下沖程末余隙內(nèi)還殘存一定數(shù)量的溶解氣和壓縮氣，上沖程開始后泵內(nèi)壓力因氣體的膨脹而不能很快降低，加載變慢，使吸入閥打開滯后（B'點）B’C殘存的氣量越多，泵口壓力越低，則吸入閥打開滯后的越多，即BB'線越長BC'為上沖程柱塞有效沖程1、氣體影響示功圖PSABD下沖程時，氣體受壓縮，泵內(nèi)壓力不能迅速提高，卸載變慢，使排出閥滯后打開（D'）B’C泵的余隙越大，進入泵內(nèi)的氣量越多，則DD'線越長D'A為下沖程柱塞有效沖程D'1、氣體影響示功圖PSABD而當進泵氣量很大而沉沒壓力很低時，泵內(nèi)氣體處于反復壓縮和膨脹狀態(tài)，吸入和排出閥處于關閉狀態(tài)，出現(xiàn)“氣鎖”現(xiàn)象。B’C如圖中點畫線所示：D’1、氣體影響示功圖S

氣體使泵效降低的數(shù)值可使用下式近似計算:

PABDB'CD'

充滿系數(shù):式中：S—光桿沖程1、氣體影響示功圖

治理對策1、洗井2、碰泵3、氣砂錨4、增加沉沒壓力3000891234隨著抽油泵的往復抽汲運動，井液上行至氣砂錨，井液由外管進油孔進入，沿螺旋進行油氣分離，防止抽油泵由于氣體影響造成氣鎖。2、充不滿影響的示功圖PSABD當沉沒度過小或供液不足使液體不能充滿工作筒時，均會影響示功圖的形狀。C供液不足不影響示功圖的上沖程，與理論示功圖相近。下沖程由于泵筒中液體充不滿，懸點載荷不能立即減小，只有當柱塞遇到液面時，才迅速卸載，卸載線與增載線平行，卸載點較理論示功圖卸載點左移（如圖中D'點）D'2、充不滿影響的示功圖

危害1、產(chǎn)量下降，效率低.2、“液擊”易造成抽油桿柱下部斷脫.2、充不滿影響的示功圖治理對策1、調(diào)參2、間開3、加深，增加沉沒壓力3、漏失影響的示功圖PSABD（1）排出部分漏失C上沖程時，泵內(nèi)壓力降低，柱塞兩端產(chǎn)生壓差，使柱塞上面的液體經(jīng)過排出部分的不嚴密處（閥及柱塞與襯套的間隙）漏到柱塞下部的工作筒內(nèi)，漏失速度隨柱塞下面壓力的減小而增大。由于漏失到柱塞下面的液體有向上的“頂托”作用，懸點載荷不能及時上升到最大值，使加載緩慢。3、漏失影響的示功圖PSABD（1）排出部分漏失C隨著懸點運動的加快，“頂托”作用相對減小，直到柱塞上行速度大于漏失速度的瞬間，懸點載荷達到最大靜載荷（如圖中B'點）B’當柱塞繼續(xù)上行到后半沖程時，因柱塞上行速度又逐漸減慢，在柱塞速度小于漏失速度瞬間（如圖中C'點），又出現(xiàn)了液體的“頂托”作用，使懸點負荷提前卸載。到上死點時懸點載荷已降至C″點3、漏失影響的示功圖（1）排出部分漏失PABDCB’C’C″S下沖程，排出部分漏失不影響泵的工作。因此，示功圖形狀與理論示功圖相似。D’當漏失量很大時，由于漏失液對柱塞的“頂托”作用很大，上沖程載荷遠低于最大載荷，如圖中AC'"所示，吸入閥始終是關閉的，泵的排量等于零。3、漏失影響的示功圖（1）排出部分漏失PABDCB’C’C"SB’C’D’C"'A'3、漏失影響的示功圖（2）吸入部分漏失PSABDCD'下沖程開始后，由于吸入閥漏失，泵內(nèi)壓力不能及時提高而延緩了卸載過程，使排出閥不能及時打開。只有當柱塞速度大于漏失速度后，泵內(nèi)壓力提高到大于液柱壓力，將排出閥打開而卸去液柱載荷（如圖中D'點）。

懸點以最小載荷繼續(xù)下行，直到柱塞下行速度小于漏失速度的瞬間。（如圖中A'點）3、漏失影響的示功圖（2）吸入部分漏失PSABDCB’D'A″由于吸入部分的漏失而造成排出閥打開滯后(DD')和提前關閉（AA′）?；钊挠行懦鰶_程為D'A'。這種情況下的泵效A'3、漏失影響的示功圖

（2）吸入部分漏失當吸入閥嚴重漏失時，排出閥一直不能打開，懸點不能卸載。示功圖位于最大理論載荷線附近。因摩擦力的緣故，示功圖成條帶狀（如右圖所示）。3、漏失影響的示功圖治理對策1、洗井2、碰泵3、作業(yè)3、漏失影響的示功圖

（3）油管漏失的示功圖油管漏失不是泵本身的問題，所以示功圖形狀與理論示功圖形狀相近，只是由于進入油管的液體會從漏失處漏入油管、套管的環(huán)形空間，使作用于懸點上的液柱載荷減小，不能達到最大理論載荷值，(如右圖所示）。PSABDC3、漏失影響的示功圖

（3）油管漏失的示功圖

通過示功圖根據(jù)下式可計算出漏失位置：式中：－活塞全部面積上每米液柱重量kN/mL－漏失點距井口深度mh－漏失點距井口在圖上的高度mmC－力比kN/mmPSABDCh3、漏失影響的示功圖

治理對策1、閉式管柱2、工藝轉(zhuǎn)向（螺桿泵、噴射泵、水力泵）3、防偏磨措施4、抽油桿斷脫影響的示功圖

抽油桿斷脫后的懸點載荷實際上是斷脫點以上的抽油桿柱在液體中的重量，懸點載荷不變，只是由于摩擦，使上下載荷線不重合，成條帶狀。示功圖的位置取決于斷脫點的位置：斷脫點離井口越近，示功圖越接近橫坐標；斷脫點離井口越遠，示功圖越接近最小理論載荷線。如圖所示：4、抽油桿斷脫影響的示功圖h由示功圖可計算斷脫點至井口的距離：式中L－斷脫點距井口距離m－每米抽油桿在液體中重量KN/mh－示功圖中線到橫坐標的距離mmC－力比KN/mm4、抽油桿斷脫影響的示功圖桿脫預緊力不足裝配前沒有清洗抽油桿外螺紋接頭和接箍螺紋潤滑劑不合適抽油桿柱下部彎曲抽油系統(tǒng)震動液擊、碰泵沖擊載荷影響4、抽油桿斷脫影響的示功圖桿脫治理對策1、工具清潔2、現(xiàn)場監(jiān)控到位3、管柱錨定、底部加重4、調(diào)防沖距4、抽油桿斷脫影響的示功圖桿斷螺紋接頭斷本體斷接箍斷裂預緊力過大、材料缺陷、井液腐蝕、加工質(zhì)量差桿柱彎曲、材料缺陷、桿柱設計不合理、表面凹坑、刻痕引起應力集中腐蝕、接箍與油管摩擦、材料缺陷、表面凹坑、刻痕引起應力集中4、抽油桿斷脫影響的示功圖桿斷治理對策1、現(xiàn)場監(jiān)控到位,工具不合格不能下井2、桿柱設計優(yōu)化3、措施得當（偏磨、腐蝕)5、油層出砂影響的示功圖

油層出砂主要是因為地層膠接疏松或生產(chǎn)壓差過大，在生產(chǎn)過程中使砂粒移動而成的。細小砂粒隨著油流進入泵內(nèi)，使柱塞在整個行程中或在某個區(qū)域，增加一個附加阻力。上沖程附加阻力使懸點載荷增加，下沖程附加阻力使懸點載荷減小。由于砂粒在各處分布的大小不同，影響的大小也不同，致使懸點載荷會在短時間內(nèi)發(fā)生多次急劇變化，因此使示功圖在載荷線上出現(xiàn)不規(guī)則的鋸齒狀尖峰，當出砂不嚴重時，示功圖的整個形狀仍與理論示功圖形狀近似。5、油層出砂影響的示功圖

危害1、增加阻力，加重磨損2、卡死固定凡爾或柱塞，造成油井不出。3、加重桿柱拉伸受力5、油層出砂影響的示功圖治理對策1、洗井2、碰泵3、防砂卡泵4、防砂治砂措施加長內(nèi)筒上出油閥短泵筒長柱塞雙通接頭下出油閥沉砂外筒進油閥6、油井結蠟影響的示功圖由于油井結蠟，使活塞在整個行程中或某個區(qū)域增加一個附加阻力，上沖程，附加阻力使懸點載荷增加；下沖程，附加阻力使懸點載荷減小，并且會出現(xiàn)振動載荷，反映在示功圖上，上下載荷線上出現(xiàn)波浪型彎曲。（如右圖所示）：6、油井結蠟影響的示功圖

危害1、增加阻力，加重磨損2、加重偏磨3、油井不出6、油井結蠟影響的示功圖治理對策1、洗井2、蒸汽熱采3、工藝轉(zhuǎn)向(噴射泵、水力泵)4、伴熱生產(chǎn)7、帶噴井的示功圖

對于具有一定自噴能力的抽油井，抽汲實際上只起誘噴和助噴的作用。在抽汲過程中，游動閥和固定閥處于同時打開的狀態(tài)，液柱載荷基本加不到懸點。示功圖的位置和載荷變化的大小取決于噴勢的強弱及抽汲液體的粘度。噴勢強、油稀帶噴的示功圖噴勢弱、油稠帶噴的示功圖7、帶噴井的示功圖治理對策1、調(diào)參2、提液

危害1、固定凡爾或游動凡爾不能關閉或關不嚴2、泵失效。8、管式泵活塞脫出工作筒的示功圖由于活塞下的過高，在上沖程中活塞會脫出工作筒，懸點突然卸載，因此卸載線急劇下降。另外由于突然卸載，引起活塞跳動，反映在示功圖中，右下角為不規(guī)則波浪形曲線。8、管式泵活塞脫出工作筒的示功圖

危害1、降低泵效2、油井不出做無用功8、管式泵活塞脫出工作筒的示功圖治理對策1、調(diào)防沖距(防沖距過大）2、機、泵配套組合四）設計工藝數(shù)據(jù)：泵泵型/泵徑泵間隙等級/最大沖程泵深沉沒度管/

56G32/3m1300m300m機

電機型電機沖程沖次CYJ12-4.2-73B37KW660V4.2m4n/min桿

柱抽油桿組合25mm*475m+22mm*825m光桿32mm*9m防沖距1.1脫接器管

柱油管組合76mm*500m+62mm*810m釋放接頭Φmm懸掛器Φ76mm9、活塞下行碰泵影響的示功圖活塞下行碰泵影響的示功圖如右圖所示：主要特征是在左下角有一個環(huán)狀圖形。原因是由于活塞裝置過低，當活塞下行接近下死點時，活塞與固定凡爾相碰撞，光桿負荷急劇降低，引起抽油桿柱劇烈振動，這時活塞又緊接著上行而引起的。同時由于振動引起游動凡爾和固定凡爾跳動，封閉不嚴，造成漏失使載荷減小。9、活塞下行碰泵影響的示功圖

危害1、降低泵效2、柱塞于固定凡爾相碰，易造成泵失效治理對策1、調(diào)防沖距（防沖距過?。?0、油稠影響示功圖APSBDC稠油影響的示功圖如右