示功图绘制及分析

理论示功图的绘制及实测示功图分析目录一、测示功图的目的和意义二、理论示功图的绘制及分析三、实测示功图分析示功图：示功仪在抽油机一个抽吸周期内测取的封闭曲线。测试目的：分析和解释示功图，可以了解深井泵在井下工作状况，可以结合有关资料，来分析判断油井工作制度是否合理，找出影响泵效或抽不出油来的原因以制定合理的采油工艺措施和检泵周期。（一）油井测示功图的目的和意义活塞上行，游动凡尔在油管内液柱压力作用下关闭，当沉没压力大于泵筒内压力时，固定凡尔打开，井内液体进入泵筒内，同时在井口排出相当于冲程长度的一段液体。上冲程：（一）油井测示功图的目的和意义下冲程：活塞下行，泵筒内压力增大固定凡尔关闭，活塞继续下行当泵筒内压力大于活塞以上液柱压力时，游动凡尔打开，泵筒内液体进入油管，同时在井口排出相当于冲程长度光杆体积的一段液体。（一）油井测示功图的目的和意义（二）、理论示功图的绘制一、编制前的准备工作准备工作直尺、铅笔、橡皮、计算器抽油井的有关参数示功图力比、减程比SPλS活BADD’P'杆B’P大CP'液（二）、理论示功图的绘制图中横坐标代表冲程，纵坐标代表悬点承受的载荷。AB线表示悬点上行时，液柱负荷由油管传递到悬点的过程，叫加载线。B,B线是活塞与泵筒发生相对位移以前，悬点上行的距离（冲程损失）。BC线表示加载完毕后，悬点以不变的负荷（P大）上行到上死点（C）。CD线表示下冲程开始后，液柱负荷由悬点转移到油管的过程，叫卸载线。DD，段相当于活塞与泵筒发生位移之前，悬点下移的距离（冲程损失）。卸载完毕后，悬点以不变的负荷（P小）P1杆到达下死点A。P小（二）、理论示功图的绘制示功图中各项的意义如上图:四个点：A点-----驴头下死点;B点-----固定阀打开，游动阀关闭，活塞开始上行；C点-----驴头上死点，活塞运行到最高点（上死点）；D点-----固定阀关闭，游动阀打开，活塞开始下行；六条线：AB线-----增载线；BC线-----活塞上行程线，也是最大载荷线；CD线-----卸载线；DA线-----活塞下行程线，也是最小载荷线；ABC线-----驴头上行程线；CDA线-----驴头下行程线；ABCD------是四边形的闭合面积；S------光杆冲程；Sp-----活塞行程；入-----冲程损失（二）、理论示功图的绘制1、以实测图的基线为横坐标表示冲程；通过实测图的最左端做纵坐标，表示光杆上的负荷。(冲程)SP0(负荷)（二）、理论示功图的绘制2.根据该井的抽汲参数，求出P’杆、P’液。然后根据P’杆、P’液实测时支点的力比(驴头负荷/驴头负荷在图上的长度)，计算出P’杆和P’液在图上的位置。分别以P’杆、P’液为高作横坐标的平行线，使B’C=AD’=S光，最左端到最右端的长度为光杆冲程S光（减程比＝冲程在图上的长度/光杆实际冲程）。P’杆＝q’杆LP’液＝q’液LP’杆—抽油杆柱在井内液体中的重量，牛顿；P’液—活塞以上液柱重量，牛顿；q’杆—每米抽油杆在液体中的重量，牛顿/米；q’液—活塞以上每米液柱重量，牛顿/米；L—抽油杆长度，米。P’液PS0B’CS光AD’P’杆（二）、理论示功图的绘制（二）、理论示功图的绘制3、求出λ及其在示功图上的长度（根据减程比来画）。在图上画出AB线和CD线，则平行四边形ABCD即为绘制的理论示功图。λ=λ1+λ2=P'液L/Ef杆+P'液L/Ef管=P'液L/E(1/f杆+1/f管)λ—冲程损失，米；λ1—抽油杆伸缩长度，米；λ2—油管柱伸缩长度，米；E—弹性系数，2.1×107牛/米2；f杆—抽油杆截面积，平方米；f管—油管环形截面积，平方米。B’CλλBDS活S活P’液PS0B’CS光AD’P’杆（二）、理论示功图的绘制（二）、理论示功图的绘制例题：某井采用Φ62mm的油管(f管为11.9cm2）,Φ19mm的抽油杆(f杆为2.85cm2），泵径为38mm，下泵深度800m，冲程1.5m，原油密度860kg/m3，力比为810N/mm，减程比为1:30，绘制出该井的理论示功图。已知：f管＝11.9cm2，f杆＝2.85cm2，泵径为38mm，L=800m，S光=1.5m，ρ油＝860kg/m3，E=2.1×107N/cm2，力比：810N/mm，减程比为：1:30。（二）、理论示功图的绘制其中：P’杆=Wr表示抽油杆（柱）在空气中的重量Wr=frpsgL式中：Wr—杆中Nfr---杆截面积，mm2ps—钢的相对密度；g—重力加速度，9.8m/s2L—杆长，m其中：W1=P’液表示活塞上的液柱载荷W1=（fp-fr)Lpg式中：W1—液柱重，Nfp—泵截面积，mm2p---液体相对密度。W1：表示在液体中抽油杆柱的重量W1=fr(ps-p)gL惯性载荷：W惯=Wr(Sn2/1440)驴头悬点最大惯性载荷：W最大=Wr+W1+W惯驴头悬点最大惯性载荷：W最小=W1-W惯在相对密度0.9的原油中3.703.713.744.174.912512.722.732.753.073.80227/82.042.052.062.302.85193/41.451.461.471.642.00165/8在相对密度0.86的原油中在相对密度0.8的原油中在空气中抽油杆密度,kg/m截面积cm2直径mm公称直径in抽油杆在空气和不同密度原油中的重度（二）、理论示功图的绘制抽油泵直径mm活塞以上每米液柱重量，kg/m在相对密度0.80的原油中在相对密度0.86的原油中在相对密度0.90的原油中280.490.530.56320.640.690.72380.910.971.02441.221.311.37561.972.122.22703.083.313.46各种泵径在不同原油相对密度的液柱重量（二）、理论示功图的绘制第一步：作直角坐标系，以实测图的基线为横坐标表示冲程；通过实测图的最左端做纵坐标，表示光杆上的负荷。(冲程)SP0(负荷)（二）、理论示功图的绘制第二步：计算抽油杆柱在该井液体中的重量与活塞以上液柱重量查表知：q'杆=2.05kg/m=20.09N/m；q'液=0.97kg/m=9.506N/m，则：P'杆＝q'杆L＝20.09×800=16072NP'液＝q'液L＝9.506×800＝7604.8N解：（二）、理论示功图的绘制下冲程：OA＝P'杆/力比＝16072/810=19.8mm上冲程：OB’=（P'液+P'杆)/力比＝（7604.8＋16072）/810＝9.4＋19.8＝29.2mm光杆冲程在图上的长度为AD'=1500/30=50mm第三步：计算光杆负荷在纵坐标上的长度（二）、理论示功图的绘制λ=P'液L/E(1/f杆+1/f管)=7604.8×800/2.1×107(1/2.85+1/11.9)=0.126m=126mm冲程损失在图上的长度B'B=DD'=126/30=4.2mm第四步：求出冲程损失在图上的长度，并画出理论示功图。（二）、理论示功图的绘制PSo9.4B’C50AD’19.8S活S活BDλ4.2λ4.2（二）、理论示功图的绘制(三)实测示功图及分析典型实测示功图分析抽油机井典型示功图是指在理论示功图的基础上，只考虑某一因素影响下的载荷随位移的变化关系曲线。典型示功图可作为生产现场判断抽油机泵工况的参考依据，也是综合分析实测示功图的第一步。1、泵工作正常的示功图特点：近似平行四边形PSABDCo有振动载荷影响时：近似平行四边形，上下载荷线为逐渐减弱的波浪线。(三)实测示功图及分析(三)实测示功图及分析1、泵工作正常的示功图例题:该井泵挂深度1517m，Ф44mm,冲程2.6m,冲数9次/min,动液面1051m，日产液30.5t，含水71.4%，生产正常,泵阀不漏，抽油杆柱有振动影响。对于抽油杆柱有明显振动的井，要注意避免“共振”造成经常断脱。PSABDCo考虑惯性载荷时，是把惯性载荷叠加在静载荷上。示功图特点：平行四边形会顺时针旋转一个角度，惯性力越大，旋转角度越大。形成原因：惯性载荷在上冲程前半冲程增加悬点载荷，后半冲程减小悬点载荷。在下冲程前半冲程减小悬点载荷，后半冲程增加悬点载荷。(三)实测示功图及分析2、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，加载变慢，使吸入阀打开滞后（B'点）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线为上冲程柱塞有效冲程。oB’(三)实测示功图及分析2、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（图中D'点）。B’C泵的余隙越大，进入泵内的气量越多，则DD'线越长。D'A线为下冲程柱塞有效冲程。D'o特点：增载、卸载缓慢(三)实测示功图及分析2、气体影响示功图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。如图中点画线所示：PSABDB’CD'o(三)实测示功图及分析(三)实测示功图及分析2、气体影响示功图例题：该井泵挂深度1678m，Ф38mm,冲程2.6m,冲数8次/min,动液面1417m，日产液4.5t，含水75%，泵效16.9%，从功图判断，该井受气体影响。采取措施：合理控制套管气；加深泵挂；加装防气装置；减小防冲距，缩小余隙容积。余隙容积:是指在下死点时活塞游动凡尔与固定凡尔之间的泵筒内的体积。3、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特点：卸载线平行左移，液面越低，左移距离越大。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'o1(三)实测示功图及分析3、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。（如右图2、3所示）有时，当柱塞碰到液面时，产生振动，最小载荷线会出现波浪线。123PSABDCD´o(三)实测示功图及分析(三)实测示功图及分析例题：请绘出泵工作正常但地层供液不足的示功图，并简要说明。如图所示：该类功图的基本特点是：（1）增载正常，卸载缓慢；（2）上下线平行，左右线基本平行；（3）整体形状如一把带把的菜刀，供液越差，刀把越长。原因：上冲程时，由于供液不足，吸入的液体未能将工作筒充满；下冲程时，悬点载荷不能立即减少，只有活塞下行碰到液面时开始减载；活塞下行速度快，碰到液面时会发生振动，产生较大的冲击载荷，使减载线变陡。(三)实测示功图及分析3、充不满影响的示功图例题：该井泵深1006m，沉没度200m，由于油层供液能力差，沉没度小，本图特点是供液不足，抽油杆有振动。措施：加深泵挂；采取合理的抽汲措施；调整对应注水井注水量；采取压裂、酸化等增产措施；采取间歇抽油方式。(三)实测示功图及分析例题：某抽油机井油层中部深度为2420m，静压为9.61MPa,原油比重为8.62*103N/m3，气油比为15.3m3/t，泵效为13%，含水为20%，含砂为0.2%，套压0.784MPa，压差控制在1.961MPa比较合理，泵挂深度为1873.6m，试分析该井工况。（1）计算沉没度：（2）分析工况：通过以上计算得出：该井沉没度在50m，处在不合理的范围，并且泵效较低，所以该井在工况图中的位置为供液不足区。m501062.810784.0961.161.924206.187333油套静油泵沉4、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。o(三)实测示功图及分析4、漏失影响的示功图PSABD（1）