示功图及其解释--王力
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示功图就是以抽油机光杆所承受的负荷为Y轴,以光杆的位移为X轴所绘制的平面曲线图形。
示功图对油井监控极为重要,应用示功图的比较和分析诊断技术,对深井泵和油层生产状况进行分析,可达到优化抽油机井控制模式和参数的目的。
根据抽油机的结构特点,负荷传感器安装在光杆的提升座上,位移传感器安装在采油机曲柄轴上部。
通过角位移的变量,将光杆的升降负荷量转换为线性位移的曲线。
现场绘制示功图的标准与专用测井仪器测出的示功图完全吻合。
X轴:是指抽油机运行的一个冲程,从最低点到最高点的距离,一般为3米、3.5米、4米,或更高。
X轴是一个可变的值,根据实际情况设定。
单位为米,所以显示X轴位移的坐标信息为(米)。
Y轴:Y轴为负荷,单位为KN,在抽油机的运行过程中负荷是不断变化的。
显示Y轴坐标信息单位为(千牛)。
曲线说明:一个抽吸周期内由负荷与位移形成的封闭曲线,分为上行程和下行程。
负荷最大值:指上行程负荷的最大值。
负荷最小值:指下行程负荷的最小值。
冲程:为抽油机提升臂带动光杆运动,从最低点到高点升降的距离,由位移量的最小值到最大值输出信号的变量确定。
(1)
图1为其它因素影响不大,深井泵工作正常时测得的示功图。
这类图形共同特点是和理论示功图的差异不大,均为一近似的平行四边形。
(2)
图2为供液不足的典型示功图。
理论根据:活塞下行时,由于泵内没有完全充满,游动凡尔打不开,当活塞下行撞击到液面游动凡尔才打开,光杆突然卸载。
该图的增载线和卸载线相互平行。
(3)
图3为供液极差的典型示功图。
理论根据:活塞行至接近下死点时,才能接触到液面,使光杆卸载,但由于活塞刚接触到液面,上冲程又开始,液体来不及进入活塞以上,所以泵效极低。
(4)
图4为气体影响的典型示功图。
理论根据:在活塞上行时,泵内压力降低,溶解气从石油中分离出来,由于气体膨胀,给活塞一个推动力,使增载过程变缓。
当活塞下行时,活塞压缩泵内气体,使泵内压力逐渐增大,直到被压缩的气体压力大于活塞以上液柱压力时,游动凡尔才能打开。
因此,光杆卸载较正常卸载缓慢。
卸载线成为一条弯曲的弧线。
(5)
图4为“气锁”的典型示功图。
所谓“气锁”是指大量气体进入泵内后,引起游动凡尔、固定凡尔均失效,活塞只是上下往复压缩气体,泵不排液。
(6)。
一、 绘制辅助线1、绘制载荷辅助线2、绘制冲程辅助线3、标注辅助线的名称、符号AB —增载线 BC —活塞上行程线,最大载荷线• CD —减载线 DA —活塞下行程线,最小载荷线• ABC —驴头上行程线 CDA —驴头下行程线• S 光—光杆冲程 S 活—活塞冲程 λ—冲程损失 λ1—抽油杆的伸缩长度 λ2—油管在井中的伸缩长度 (米)• P 杆—抽油杆在液体中重量 P 液—活塞截面上液柱载荷• P 静—光杆(驴头)承受的最大负荷(千克)。
了解理解理论示功图的概念:P309页:二、解释理论示功图A 点——A 点表示抽油机驴头处于下死点的位置,从A 点开始,光杆开始上行,但活塞还未运动的瞬间,光杆加载;AB ——当活塞开始上行时,游动凡尔关闭,液柱重量由油管上传给抽油杆,抽油杆因增载而伸长(λ1),油管因卸载而缩短(λ2) ;当活塞运动到B 点时,液柱重全部由抽油杆承受,此时,光杆虽然在上移,但活塞相应于泵筒来说,实际未动,这样,就画出了图中AB 斜直线,AB 线表示了光杆载荷增加的过程,称为增载线。
BB ’—— 当活塞开始上行时,游动凡尔关闭,液柱重量由油管上传给抽油杆,抽油杆因增载而伸长(λ1),油管因卸载而缩短(λ2) ;油管和抽油杆发生伸长和缩短,因而使活塞实际冲程小于光杆冲程,B ’B 的长度表示抽油杆柱伸长和油管柱缩短值,这一差值即为上冲程损失。
BC ——当弹性变形完毕,光杆带动活塞开始上行(由B 点开始),固定凡尔打开,液体进入泵筒并充满活塞所让出的泵筒空间,此时,光杆处所承受的负荷,仍和B 点时一样没有变化,所以,画出一条直线BC ,为上行载荷线。
CD ——当活塞到达上死点后,开始下行时,固定凡尔关闭,原来由抽油杆承受的液柱重量从C 点开始传到油管上,这一过程到D 点结束抽油杆因卸载而缩短(λ1),油管因增载而伸长(λ2) ;当活塞运动到D 点时,液柱重全部由油管承受,此时,光杆虽然在下移,但活塞相应于泵筒来说,实际未动,这样,就画出了图中CD 斜直线,CD 线表示了光杆载荷卸载的过程,称为卸载线。
示功图的分析解释标准图形的规律总结如下:图形左面竖线专门用于分析井下泵泵阀问题,是诊断游动阀、固定阀是否漏失的关键,呈垂直线,上下阀不漏,上阀漏失时,左上角呈圆弧形缺损;下阀漏失时,左下角呈圆弧形缺损。
左上图为正常泵功图,泵阀不漏,泵效高,出油好。
右上图为游动阀关闭迟缓,油井减产。
左下图为游动阀漏失时所测的图,图的左上角角度越大漏失越严重,油井严重减产,必须及早换泵。
右下图油井生产正常,出油很好,只是游动阀受砂影响,稍有漏失。
左上图为油井结蜡,产量下降;判断结蜡程度可以在图的右侧上部观察,结蜡严重的很宽。
右上图为管线堵塞或是井口闸门没有打开,泵工作正常但站上不见油。
左下图为油稠井,这是因为油稠井抽油杆运动速度较快时会增大载荷,近冲程死点时运动速度慢,附加载荷小,为此一般采用降粘措施生产较好,抽油参数应选择慢冲数为宜。
左下图还存在上下泵阀不严的问题,应及早安排检泵。
右下图为泵挂深、冲数较快是的井下泵功图,泵工作正常,泵阀不漏,出油好。
左上图为固定阀严重漏失,不出油,虚线为泵的固定阀或阀座被刺坏时的特征,若固定阀漏失时有下漏失角。
右上图为出油不好,下冲程终点前发生碰泵,应先上提防冲距,可以改善排液情况。
左下图为固定阀稍漏失的减产泵功图。
右下图稍碰泵,泵阀正常,油井出油。
左上图为柱塞与衬套之间的间隙已磨大,对于高含水的排液井,泵的间隙容易磨损变大。
右上图为衬套组合的泵上部衬套被“拉槽”。
是发生拉槽窜漏时的常见图。
左下图为防冲距过大时柱塞上行脱出工作筒,油井减产或不出油。
右下图泵阀正常,只是上行末端发生碰挂现象或是上部提环与炉头碰挂,要下放防冲距ΔS。
左上图为泵的衬套严重磨损,而上下泵阀不漏,不出油。
有上图为油管螺纹严重漏失或是油管被严重腐蚀穿孔,这种情况多数井不出油,必须更换油管。
左上图为供液不足的低沉没度井的正常井下泵功图。
随着动液面的下降,功图的充满程度越来越差,曲线3向虚线2,1方向变化;停抽后动液面上升,图形充满增多。
示功图的分析和解释前言抽油机井采油是目前油田开发中普遍应用的方式,抽油机井的管理水平的好坏,关系到油田整体经济效益的高低。
要做好抽油机井的生产管理工作,必须取准取全各项生产资料,制定抽油机井合理的工作制度,不断进行分析,适应不断变化的油藏动态,加强并提高抽油机井的日常管理水平。
分析和解释示功图,就是直接了解深井泵工作状况好坏的一个主要手段,不但深井泵工作中的一切异常现象可以在示功图上比较直观的反映出来,而且,还可以结合有关资料,来分析判断油井工作制度是否合理,抽油设备与油层和原油性质是否适应,还可以通过“示功图法”对低产、低能井制定出合理的开关井时间,减少设备的磨损和电能的浪费等。
由于抽油井的情况复杂,在生产过程中,深井泵不但要受到抽油设备制造质量和安装质量的影响,而且要受到油层中的砂、蜡、气等多种因素的影响。
致使实测示功图形状多变,各不相同。
尤其是在深井上,这种情况就更为突出。
因此,在分析示功图时,既要全面地了解油井的生产情况、设备状况和测试仪器的好坏程度,根据多方面的资料综合分析,又要善于从各种因素中,找出引起示功图变异的主要因素,这样,才能做出正确的判断。
一、示功图的基础知识1、示功图的概念:示功图的概念:反映深井泵工作状况好坏,由专门的仪器测出,画在坐标图上,被封闭的线段所围成的面积表示驴头在一次往复运动中抽油机所做的功,称为示功图。
动力仪力比:示功图上每毫米横坐标长度所代表的负荷值。
减程比:示功图上每毫米横坐标长度所代表的位移值。
2、计算驴头最大负荷、最小负荷计算公式:(1)根据油井生产资料,绘制该井理论示功图.(2)根据油井生产参数,计算并画出驴头最大负荷、最小负荷在图中理论负荷线上的位置。
两种较简便的计算公式:①最大载荷:P1大=P液/+P杆[b+sn2/1440]P2大=P液/+P杆[b+sn2/1790]②最小载荷:P1小=P杆[b-sn2/1440]P2小=P杆[b-sn2/1790]式中:P1大------悬点最大载荷(第一种计算方法);P2大------悬点最大载荷(第二种计算方法);P1小------悬点最小载荷(第一种计算方法);P2小------悬点最小载荷(第二种计算方法);P液/------作用在活塞整个截面积上的液柱质量,kg;P液=Fγ液×L,如果井口回压与沉没压力接近,便可忽略它们对悬点载荷的影响;P杆------抽油杆在空气中的质量,kg;B-------考虑抽油杆柱在液体中的减轻质量系数,b=[1-γ液/γ钢];γ液-------抽汲液的相对密度;γ钢-------钢的相对密度;S--------抽油机光杆冲程,m;n--------抽油机冲次,次/min;F--------活塞截面积,m2;L--------下泵深度,m;在现场分析抽油井示功图时,可利用示功图计算:P大=力比×h; P小=力比×h/式中:力比-------所用动力仪的力比,N/mm;P大、P小-------悬点的最大载荷和最小载荷;h-------上行线最高点距基线的距离,mm;h/-------下行线最低点距基线的距离,mm;两种计算公式的区别:第一套公式是把抽油井悬点运动看做曲柄滑块机构的滑块运动,并取曲柄旋转半径与连杆长度的区别为1/4,它只考虑了液柱和抽油杆质量以及抽油机杆柱的惯性载荷。