理论示功图的绘制及实测示功图分析.pdf

理诊示劫图的绘制及 实测小功图分析一、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（一）油井测示功图的目的和意义示功图：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成 找出影响泵效或抽不出油来的原因以制定合理的采第丛 措施和检泵周期。1(一)油井测示功图的目的和意义上冲程：活塞上行，游 动凡东在油管内液桩 压力作用下关闭，当 沉没压力大于泵筒内 压力时，固定凡东打 开，井内液体进入泵 筒内，同时在井口挑 出相当于冲程长度的 一段液体。图3-6 泵的工作原理图/(a)上冲商罗 O下计在 1一拙出 网2一柱塞$3一衬叁$4一女人网,)油井测示功下冲程：活塞下行，泵筒 内压力增大固定凡东 关闭，活塞继续下行 当泵筒内压力大于落 塞以上液粒压力时，游动凡东打开，泵筒 内液体或入油管，同 时在井口挑出相当于 冲程长度光杆体点的 一段液体。图产J目的邢痞义3)(b)图3-6 泵的工作原理图(a)上冲聿L$(b)下汁狂 工1一神出阿；2槎塞33一疗委e4一9人（二）、理论示功图的绘制入编制前的准备工作直尺、铅笔、橡皮、计算器准备工作 抽油井的有关参数示功图力比、减程比（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）。（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 点点 B,固定阀打箱 游动阀关闭，活塞开始上行；C点一驴头上死点，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线一增载线；BC线”一活塞上行程线，也是最大载荷线；CD线卸载线；DA线一活塞下行程线，也是最小载荷线；ABC线一驴头上行程线；CDA线一驴头下行程线；ABCD-一是四边形的闭合面积；S一一光杆冲程；Sp一活塞行程；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。!Sr E 15（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）。杆=q杆LP液=q液LP杆一抽油杆柱在井内液体中的重量，牛顿；P液一活塞以上 柱重量，牛顿；q杆一每米抽油杆在液体中的重量，牛顿/米；/液一活塞以上每米液柱重量，牛顿/米；L一抽油杆长度，米。（二）、理论示功图的绘制（二）、理论示功图的绘制3、求出入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，贝!J平行四边形ABCD即为绘制的 理论示功图。A=A1+A2=P，液L/Ef杆+P,液L/Ef管=P*液 L/E（1“杆+1”管）人一冲程损失，米；入1一抽油杆伸缩长度，米；入2油管柱伸缩长度,米；E一弹性系数，2.1X107牛/米2；f杆一抽油杆截面积，笺了咪;f管一油管环形截面积，平方米。番*S（二）、理论示功图的绘制（二）、理论示功图的绘制例题：某井采用62mm的油管（僧为11.9cm2）019mm 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,p油=860kg/m3,上E=2.1X107N/cm2,力比：810N/mm,减程比为：*30-一3(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：W1一杆中N 行一杆截面积，mm2 Ps钢的相对密度；g一重力加 遗度，9.8m/s2 L杆长，m其中：W产P，液表示活塞上的液柱载荷W产(fp-fr)Lpg式中：Wi液柱重，N fp泵截面积，mm2 p一液体相对密度。W1:表示在液体中抽油杆柱的重量W1=fr(ps-p)gL惯性载荷：W=Wr(Sn2/1440)驴头悬点最大惯性载荷：W最大=Wr+W+W惯驴头悬点最大惯性载荷：W最小二Ww惯（二）、理论示功图的绘制抽油杆在空气和不同密度原油中的重度公称直径 in直径;mm截面积 cm2:；抽油杆密度,kg/m；在空气中在相对密度0.8的原油中：在相对密度0.86的原油 中在相对密 度0.9的 原油中5/816 E2.001.641.47 11.461.453/4192.852.302.062.052.047/8223.803.072.752.732.72 W1254.914.173.743.71（二）、理论示功图的绘制各种泵径在不同原油相对密度的液柱重量抽油泵直径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280.490.530.56320.640.690.72380.910.971.02441.221.311.37 卜561.972.122y型703.083.31工46 1二）、理论示功图的绘制第一步：作班角坐标系，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。（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 活塞以上液柱重量解:,查表知：q杆=2 05kg/m=20.09N/m;q，液=0.97kg/m=9.506N/m,贝!I：Pf=q杆L=20.09x800=16072NP液=q液l 7=9.506x800=7604.8N，二、（二）、理论示功图的绘制第三步：计算光杆负荷在纵坐标上的长度下冲程：0A=P杆/力比=16072/810=19.8mm 上冲程：0B9=（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（二）、理论示功图的绘制第步：求出冲程损失在图上的长度，并画出理论示功图。4 印液L/E(1/f 杆+1/f 管)=7604.8 x 800/2.1 X 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=4.2（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万（三）实测示功图及分析1、泵工作正常的示功图特点：近似平行四边形有振动载荷影响时：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1、泵工作正常的示功图例题：该井泵挂深度1517m,344mm，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“共振沙 造成经常断脱。七由（三）实测示功图及分析考虑惯性载荷时，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Hbt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）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。（三）实测示功图及分析2、气体影响示功维f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）。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。特点：增载、卸载缓慢 A0（三）实测示功图及分析 2、气体影响示功母而当进泵气量很大 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：B B c（三）实测示功图及分析2、气体影响示功图椀题:该井泵挂深度1678m,38mm，冲程2.6叫冲数8次/min,动液面1417m,日产液4.53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 的体积。一，（三）实测示功图及分析3、充不满影响的示功图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。特点：卸轨线平行左移，液 面越低，左移距寓越大。下冲程由于泵筒中液体无不 满，悬点就符不能立即减小，只有当桩塞遇到波面时，才远 速卸载，卸载线与增战线平行，卸近点较理论示功图卸载点左A 移（如图中D,点）0（三）实测示功图及分析3、充不满影响的噌图有时，当柱塞碰到 液面时，产生振动，最小载荷线会出现波 浪线。充不满程度越严重,则卸载线越往左移。（如右图2、3所示）0佞)实测示功图及分析例请绘出泵工作正常但地层供液不足的示功图，并简要说 明。(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;,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I 活塞下行速度快，碰到液面时会发生振动，产生较大的冲击载彳 使减载线变陡。.上（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1006 m,沉没度200 m,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。金上(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0.784 MPa,压差控制在1.961 MPa比较合理，泵挂深度为1873.6m,试分析该井工况。(1)计算沉没度：HM=H泵_油_ 幅_ 啕=18736J2420-仪61附-0产又叫=5(hz_ 弧由 J L 8.62x1 tf _(2)分析工况：I；通过以上计算得出：该井沉没度在50m,处在不合理的范国 且泵效较低，所以该井在工况图中的位置为供液不足区。P（三）实测示功图及分析4、漏失影响的示功图（1）排出部分漏失上冲程时，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。0（三）实测示功图及分析4、漏失影响的示功评CU挑出部分漏失随着悬点运动的加快，“顶托”作用相对喊小，直 到桩塞上行速度大于漏失速 度的瞬间，悬点轨符达到景 大我符（如图中B，点）Ao（三）实测示功图及分析4、漏失影响的示功图CU挑出部分漏失当柱塞继续上行到后半冲程 时，因柱塞上行速度又逐渐减 慢，在柱塞速度小于漏失速度 瞬间（如图中c点），又出现了 液体的“顶托”作用，使悬点负荷 提前卸载。到上死点时悬点载荷已 降至c点。下冲程，排出部分漏失不影A 响泵的工作。因此，示功图形 状与理论示功图相似。o(三)实测示功图及分析4、漏失影响的示功端(1)排出部分漏失由于排出部分漏失的影响，吸入阀在B，点才打开，滞 后了BB这样一段柱塞冲程；而在接近上死点时又在L点提前关闭。这样柱塞 的有效吸入行程为B，C，。庆 此 情况 oT的(三)实测示功图及分析4、漏失影响的示功图()排出部分漏失当漏失量很大时，由于漏 失液对枝塞的“顶托”作用 很大，上冲程我苻逅低于最 大就符，如图中AC”所示，吸 人阀始终是关闭的，泵的挑 量等于零。特点：AA卸我提前，增我缓慢。左 下角变尖，右上角变圆，为o 一向上的拱形。（三）实测示功图及分析4、漏失影响的示功图D,P（2）吸入部分漏失 B下冲程开始后，由于吸入阀漏,_失，泵内压力不能及时提嵩而延/缓了卸我过程，使挑出阀不能及/时打开。只有当桩塞速度大于漏/失速度后，泵内压力提嵩到大于/液桩压力，将挑出阀打开而卸去/液桩就符r如图中Dwj o/悬点以最小我符继续下行，a-0 直到柱塞下行速度小于漏失速 A度的瞬间（如图4a点）oo(三)实测示功图及分析4、漏失影响的示功图(2)吸入部分漏失泵内压力降低使挑出阈提前 关闭，悬点提前加我，到达下死 点时，悬点我符巴增加到A o上冲程，吸入部分漏失不影响 泵的工作，示功图形状与理论示 功图形状相近。特点：增我提前，卸载缓慢。右上角变尖，左下角变圆，C为一向下的拱形。0(三)实测示功图及分析4、漏失影响的示功具(2)吸入部分漏失由于吸入部 分的漏失而造 成挑出阁打开滞后(DD1)和提前关闭(AN)o活塞的有效挑出冲程为DA。在此情况下的泵效计算公 式为：ABBoS（三）实测示功图及分析4、漏失影响的示功图（2）吸入部分漏失当吸入阀严重漏失时，挑 LL1 出阀一直不能打开，悬点不 能卸我。示功图住于最大理 论就荷线附近。由于摩擦力 的存在，示功图成条带状（如右图所示）O(三)实测示功图及分析4、漏失影响的示功图(3)双凡东漏失的示功图坎凡东漏失即吸入部分与挑出 部分同时漏失，它的示功图是吸 人部分与挑出部分分别漏失时的 示功图叠加，近仞于椭圆形，住 于最大理论我符线和最小理论我 苻线之间。特点、:四角圆滑，两头尖。（三）实测示功图及分析双凡尔漏失例题：该井泵挂1813m,冲程3m,冲次8次/min,含水54%,日产液16.5t,动液面516m，由于上下 阀均漏失，泵效只有24%。这类功图的主要特点 是：四角消失，中间粗；两头尖，形如梭状。*（三）实测示功图及分析4、漏失影响的示功图（4）油管漏失的示功图油管漏失不是泵本身的问题，所以示功图形状与理p 八论示功图形状相近，只是由于进入油管的液体会从漏失 B处漏入油管、套管的环形型/-同，使作用于悬点上的液桩/1就符减小，不能达到最大理）论我苻值，（如右图所示）o A L_(三)实测示功图及分析4、漏失影响的示功图(4)油管漏失的示功图 Pa使该井产量明显减少、泵效低，用蹩压的方 法证实蹩不起压力，而套管环空的动液面 却在升高。措施：热洗；碰泵；作 业检管、检泵(三)实测示功图及分析例题：抽油机井工作参数为6 70*3*5,液量为2L6m3/d,泵挂深度为n92m,测动液面为728m,试分析该井工况情况。答:(1)计算泵效:。实21.61440 xxSxN 41440 x3.14X0.0724=26%x3x5(2)计算沉没度：H 沉明泵一H 动=1192728=464m(3)分析工况：通过以上计算得出：该井沉没度在300m左右，处在合理时日但泵效较低，所以该井在工况图中的位置为漏失区。(4)相应措施：碰泵、热洗、检泵作业。（三）实测示功图及分析5、抽油杆断脱影响的示功图抽油杆新脱后的悬点我苻实际上是新脱点以上的抽油杆桩在液体中的重量，悬点 轨符不变，只是由于摩擦力 的存在，使上下我苻线不重 合，成条带状。（三）实测示功图及分析5、抽油杆断脱影响的示功图示功图的住置取决于新 脱点的住置：新脱点肉井 口越近，示功图越接近横 坐标（基线），如右图CU 所示；新脱点禽井口越运,示功图越接近景小理论我 符线，如图（2）所示。（三）实测示功图及分析5、抽油杆断脱影响的示功图由此示功图可计算新脱点至 井口的跑寓：L=h 式中L 一断脱点距井口距离,mg：一每米抽油杆在液体中重量,KN/m 一示功图中线到横坐标的距离,mmC 一力比,KN/mm（三）实测示功图及分析5、抽油杆断脱影响的示功图例题：该井不出油，地面功图判断是抽油杆上部 断。泵挂深度1489m,0）38mm,冲程2.4m,冲数6 次/min,动液面716m.措施：；y，对扣；作业检杆。一方（三）实测示功图及分析例题:某井油层中部深度1800m,流压9.6MPa,沉没压力为4.0MPa,正常时上下行电流分别为42A和38A,抽油杆断 脱后上下行电流分别为28A和40A,试计 算断脱点位置。（混合液相对密度为了一0.94)（三）实测示功图及分析 解.AQ94断上L断上r.T L./断上 /1204x28“cr，=-=802.7(42、S答：断脱点位置为802.7m。（三）实测示功图及分析6、油层出砂影响的示功图油层出砂主要是因为地层 胶接疏松或生产压差过大，在生产过程中使砂粒移动而 aA成的。细小砂粒随着油流进入泵内，使柱塞在整个行程 P V中或在某个区域，增加一个 附加阻力。上冲程附加阻力 f A使悬点载荷增加，下冲程附 Vx7加阻力使悬点载荷减小。由 一V于砂粒在各处分布的大小不 同，影响的大小也不同，致使悬点载荷会在短时间内发-生多次急剧变化。（三）实测示功图及分析6、油层出砂影响的示功图特点:载荷线上出现不规则锯齿状尖峰，图形仍为一类 似平行四边形措施：作业冲砂；选择合理的工作制度；下防砂装置;工井壁防砂。（三）实测示功图及分析例题：某油井地面采用CYJ124.273HB生产，下 泵深度980米、泵径70毫米、冲程42米、冲次6 次/分。10月5号液面300米、日产液量742吨，10月11号日产液量58吨、液面270米。10月15号 日产液0吨、液面50米。5号、11号、27号测示 功图如下，请分析该井目前存在问题，提出招 措施。仁（三）实测示功图及分析（三）实测示功图及分析答案:该井从10月5号产量一直处于下降趋势，而液面一直 有上升。漕面上升电原因王襄初邕下院遒感的，从示 功图上可以看出该井10月5号生产正常泵效良好，10月11 号产量下降，示功图显示为油井出砂，由于出砂造成泵 漏失，从而导致产量下降，10月15号由于出砂，进一步 加剧导墓固定凡尔卡死在凡尔座，井底原油无法进入泵 筒，导致不出油。对于出砂的，该井首先要进行大排量洗井、配合碰泵，利用碰泵产生的震动、使固定凡尔解卡、借助学 的液流将砂冲出，然后将泵提出工作筒进行大排量对轨 以巩固洗井效果。起佛成功后遢低生产参数生产。去脾 不成功时要工作业冲砂和防砂措施。_（三）实测示功图及分析7、油井结蜡影响的示功图由于油井结蜡，使活塞在塞 个行程中或某个区域增加一个 附加阻力，上冲程，附加阻力 使悬点我盾增加；下冲程，附 加阻力使悬点我符减小，并a 会出现振动我符特点：示功图超出上下理论 载荷线范围，且在上下载荷线 上出现波状弯曲。（三）实测示功图及分析 入油井结蜡影响的示功图例题：该井泵挂深度1230m,944mm，冲程3m,冲 数8次/min,动液面1278m,日产液93含水 18.5%,有结蜡特征如图16。措施：定期加防蜡剂；定期热洗；下防蜡装置；装井潍 水流程；玻璃油管或涂料油管防蜡(三)实测示功图及分析为防止油井结蜡应从哪三个方面考虑？(1)阻止蜡晶的析出。在原油开采过程中，采用某些措施(如提高井筒流体的温度等)，使得油流温度高于蜡的初始结晶温度，从而阻止蜡晶的析出。(2)抑制石蜡结晶的聚集。在石蜡蜡晶已析出的情况下，控制蜡晶长大和聚集的过程。如在含 蜡原油中加入防止和减少石蜡聚集的某些化学剂，使蜡晶处于分散状态 而不会大量聚集。(3)创造不利于石蜡沉积的条件。如提高表面光滑度、改善表面润湿性、提高井筒流体速磨等（三）实测示功图及分析带喷井的示功图对于具有一定自啧能力的抽油井，抽次实际上只起诱啧和助啧的作 用。在抽汲过程中，游动网和固定阀处于同时打开的状态，液桩我荷 基本加不到悬点。示功图的核置和我符变化的大小取决于啧势的强弱 及抽吸液体的粘度。（三）实测示功图及分析9、管式泵活塞脱出工作筒的示功图由于活塞下的过高，在上冲程中活塞会脱出工作筒，悬点突然 卸载，因此卸载线急剧下降。另 外由于突然卸我，引起活塞疏动,反映左示功图中，右下角为不规 则波浪形曲线。措施K需要下放光杆，对小防冲距。（三）实测示功图及分析10、活塞下行碰泵影响的示功图活塞下行碰泵影响的示功 图如右图所示：主要特征是在 左下角有一个环状图形。原因是由于防冲距过小，当活塞下行接近下死点时，落 塞与固定凡东相碰按，光杆负 符急剧降祇H引起抽油杆柱剧，然振动，这时活塞又紧接着上 行而引起的。同时由于振动引起游动凡东 和固定凡东跳劫，封闭不严，造成漏失使我符减小。措施K 调大防冲距（三）实测示功图及分析 11、稠油影响不功图稠油影响的示功图如右图所示：主要特点是：上下载符线变化幅 度大，而且原油粘度越大，幅度变化 越大；示功图的四个角较理论示功图 圆滑。形成原因：稠油因其粘度大，所 以流动摩擦阻力增加，因此上行时光 杆载符增加，下行时光杆我希减小。另外由于油稠使阀球的开启、关闭滞 后现象明显，玫使增就、减我迟缓，所以增载线和卸我线图滑。cBA措施：揍水；擦表面活性剂；热包缆加热；采取合理采油方式。