浅析示功图原理分析及应用!!!

油井示功图应用浅析油井示功图是石油工业中的重要工具之一，它可以用来监测油井的生产情况和评估油井的产能。

随着科技的进步，油井示功图的应用也在不断拓展和深化。

其中，深度学习技术在油井示功图中的应用已经成为研究热点之一。

深度学习技术可以用来处理示功图数据，从而实现更加精准的油井监测和评估。

例如，利用深度学习技术，可以对示功图数据进行分析和建模，从而实现对油井产量、压力、流量等参数的预测和优化。

此外，深度学习技术还可以用来识别油井异常状态，从而及时发现并解决潜在问题，提高油井的生产效率和安全性。

此外，还可以利用虚拟现实技术对油井示功图进行可视化呈现，方便工程师和技术人员进行油井分析和优化。

要实现油井示功图的深度应用，需要从如下几个方面着手：一、示功图采集（1）示功图采集的传感器一般分为有线传感器和一体化无线传感器：有线传感器由压力传感器和位移传感器两部分构成，通过对抽油机一个完整冲程的数据采集，形成一幅由压力与位移两个轴的构成的封闭式图形。

无线传感器采集的是压力与加速度数据，再通过加速度数据，换算成位移数据，进而构成一幅封闭式图形。

根据实际应用效果来看，无线传感器具有安装方便的特点，但是由于电池容量问题、无线通讯干扰问题、数据换算问题，其应用效果明显不如有线功图传感器。

在这个问题上，很多油田确实走了不少弯路，他们大多经历了有线到无线再换回有线的过程。

（2）采样点数的问题。

在抽油机一个冲程周期中，理论上，采样点数越密，得到的图形效果越好，更多细节呈现更清晰。

但随之而来的时数据量更大，对设备的处理能力和传输能力要求更高。

而采样点数偏少，会丢失部分细节，导致结果分析不准确。

我们一般认为，每个采样周期中，以200个点较为适合。

（3）图形滤波抽油机的工作环境，不可避免的存在各种干扰，包括震动干扰、电磁干扰等。

在实际应用中，我们发现很多功图上“毛刺”很多，这一般是没有滤波，或滤波算法存在缺陷造成的；另一方面，也有部分厂家的功图过于平滑，这往往是滤波算法“太过”造成的。

1、泵工作正常时的示功图所谓泵的工作正常，指的是泵工作参数选用合理，使泵的生产能力与油层供油能力基本相适应。

其图形特点：接近理论示功图，近似的平行四边形。

这类井其泵效一般在60%以上。

图中虚线是人为根据油井抽汲参数绘制的理论负载线，上边一条为最大理论负载线，下边一条为最小理论负载线。

现场常常把增载线和减载线省略了。

2、惯性载荷影响的示功图在惯性载荷的作用下，示功图不仅扭转了一个角度，而且冲程损失减少了，有利于提高泵效。

示功图基本上与理论示功图形状相符。

影响的原因是：由于下泵深度大，光杆负荷大，抽汲速度快等原因在抽油过程中产生较大的惯性载荷。

在上冲程时，因惯性力向下，悬点载荷受惯性影响很大，下死点A上升到A′，AA′即是惯性力的影响增加的悬点载荷，直到B′点才增载完毕；在下冲程时因惯性力向上使悬点载荷减小，下死点由C降低到C′，直到D′才卸载完毕。

这样一来使整个示功图较理论示功图沿顺时针方向偏转一个角度，活塞冲程由S活增大到S′活，实际上，惯性载荷的存在将增加最大载荷和减少最小载荷，从而使抽油杆受力条件变坏，容易引起抽油杆折断现象。

整改措施：1、减小泵挂深度，以减轻光杆负荷。

2、降低抽油机的抽汲参数，减小惯性力。

3、振动载荷影响的示功图分析理论示功图可知，液柱载荷是周期性作用在活塞上。

当上冲程变化结束后，液体由静止到运动，液柱的载荷突然作用于抽油杆下端，于是引起抽油杆柱的振动。

在下冲程，由于抽油杆柱突然卸载也会发生类似现象。

振动载荷的影响是由抽油机抽汲参数过快，使抽油杆柱突然发生载荷变化而引起的振动，而使载荷线发生波动。

整改措施：降低抽油机的抽汲参数，减小惯性力。

4、泵受气体影响的示功图由于在下冲程末余隙容积内还残存一定数量的气体，上冲程开始后，泵内压力因气体膨胀而不能很快降低，使固定凡尔打开滞后，增载变慢，下冲程时气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，使游动凡尔打开滞后，卸载变慢。

其图形特点：卸载线过程缓慢，卸载线CDˊ向右下方变曲的弧线，增载过程也变慢，增载线较理论的增载线平缓。

1、泵工作正常时的示功图所谓泵的工作正常，指的是泵工作参数选用合理，使泵的生产能力与油层供油能力基本相适应。

其图形特点：接近理论示功图，近似的平行四边形。

这类井其泵效一般在60%以上。

图中虚线是人为根据油井抽汲参数绘制的理论负载线，上边一条为最大理论负载线，下边一条为最小理论负载线。

现场常常把增载线和减载线省略了。

2、惯性载荷影响的示功图在惯性载荷的作用下，示功图不仅扭转了一个角度，而且冲程损失减少了，有利于提高泵效。

示功图基本上与理论示功图形状相符。

影响的原因是：由于下泵深度大，光杆负荷大，抽汲速度快等原因在抽油过程中产生较大的惯性载荷。

在上冲程时，因惯性力向下，悬点载荷受惯性影响很大，下死点A上升到A′，AA′即是惯性力的影响增加的悬点载荷，直到B′点才增载完毕；在下冲程时因惯性力向上使悬点载荷减小，下死点由C降低到C′，直到D′才卸载完毕。

这样一来使整个示功图较理论示功图沿顺时针方向偏转一个角度，活塞冲程由S 活增大到S′活，实际上，惯性载荷的存在将增加最大载荷和减少最小载荷，从而使抽油杆受力条件变坏，容易引起抽油杆折断现象。

整改措施：1、减小泵挂深度，以减轻光杆负荷。

2、降低抽油机的抽汲参数，减小惯性力。

3、振动载荷影响的示功图分析理论示功图可知，液柱载荷是周期性作用在活塞上。

当上冲程变化结束后，液体由静止到运动，液柱的载荷突然作用于抽油杆下端，于是引起抽油杆柱的振动。

在下冲程，由于抽油杆柱突然卸载也会发生类似现象。

振动载荷的影响是由抽油机抽汲参数过快，使抽油杆柱突然发生载荷变化而引起的振动，而使载荷线发生波动。

整改措施：降低抽油机的抽汲参数，减小惯性力。

4、泵受气体影响的示功图由于在下冲程末余隙容积内还残存一定数量的气体，上冲程开始后，泵内压力因气体膨胀而不能很快降低，使固定凡尔打开滞后，增载变慢，下冲程时气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，使游动凡尔打开滞后，卸载变慢。

其图形特点：卸载线过程缓慢，卸载线CDˊ向右下方变曲的弧线，增载过程也变慢，增载线较理论的增载线平缓。

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。

示功图的分析及其应用摘要：本文对理论示功图的分析进行了简要的阐述，并与活塞式机器示功图，柴油机的示功图相结合，通过相互联系分析，利用计算机对示功图的检测分析，解决实际问题。

关键词：示功图，活塞式机器，柴油机，往复式压缩机；示功图畸变；检测分析前言：经过多年实践和探索, 发现示功图除了用其循环曲线所围成的面积表示工作介质完成一个实际所做的有用功外, 还可以在图上表示活塞式机器，柴油机的发火顺序、燃烧过程、换气规律( 即把配气相位显示出来) 、各缸在某一时刻的状态等, 并与气门间隙调整、配气定时检查、供油提前角检查等密切相关, 不仅便于掌握活塞式机器，柴油机一些重要理论知识, 形成有机的整体概念, 同时对生产实践起到更好的指导作用。

理论示功图的分析1. 静载荷作用的理论示功图静载荷作用的理论示功图为一平行四边形，如图10－17所示。

为上冲程静载变化线，其中为加载线。

加载过程中，游动阀和固定阀均处于关闭状态，点加载结束，因此，此时活塞与泵筒开始发生相对位移，固定阀开始打开液体进泵，故为吸入过程，并且。

为下冲程静载变化线，其中为卸载线。

卸载过程中，游动阀和固定阀均处于关闭状态，到点卸载结束，因此，此时活塞与泵筒开始发生相对位移，游动阀被顶开，泵开始排液，故DA为排出过程，并且。

2. 惯性和振动载荷作用的理论示功图考虑惯性载荷的理论示功图是将惯性载荷叠加在静载荷上，结果因惯性载荷的影响使静载荷理论示功图被扭曲一个角度，并且变为不规则四边形，如图10－18所示。

当考虑振动载荷时，则将由抽油杆振动引起的悬点载荷叠加在四边形上。

由于抽油杆柱的振动发生在粘性液体中，为阻尼振动，因此振动载荷的影响将逐渐减弱。

另外，由于振动载荷的方向具有对称性，反映在示功图上的振动载荷也是按上、下冲程对称的。

3. 气体影响下的理论示功图由于气体很容易被压缩，表现在示功图上便是加载和卸载缓慢。

如图 10－19所示，气体影响下示功图的典型特征是呈现明显的“刀把”形在下冲程末余隙内还残存一定数量的溶解气，上冲程开始后泵内的压力因气体膨胀而不能很快降低，使吸入阀打开滞后( 点)、加载缓慢。

浅析抽油机示功图的原理分析及应用摘要：抽油机的示功图能够有效的反应抽油机深井泵、抽油杆、抽油管的工作状况，及杆、管、泵之间的相互配合是否合理。

抽油机井示功图是用来对抽油机井井下深井泵故障诊断的重要方法之一。

抽油机井示功图时检验抽油机井的工作状态，对抽油机井的生产动态进行分析的一种行之有效的手段。

学习掌握抽油机井示功图的原理、分析能够准确的判断出抽油机井深井泵的工况，及时处理抽油机井出现的问题，达到降本增耗的效果。

关键词：抽油机井；示功图；分析；原理1、抽油机示功图的作用1.1检验杆、管、泵的工作状况。

1.2检验机采井的工作参数是否合理。

1.3间接计算出机采井的产液量。

2、抽油机井理论示功图测绘制原理2.1理论示功图绘制的条件2.1.1油井供液能力充足，泵能够完全充满。

2.1.2油井没有连抽带喷现象2.1.3深井泵质量合格，工作正常。

2.1.4不考虑活塞在上、下冲程中，抽油杆柱所受到的摩擦力、惯性力、震动载荷与冲击载荷等的影响，假设力在抽油杆柱中的传递是瞬间的，凡尔的起落也是瞬间的。

2.1.5抽油设备在工作中，不受砂、蜡、水、气等因素的影响，认为进入泵内的液体不可压缩2.2理论示功图的绘制：机采井深井泵由泵桶、活塞、游动阀尔、固定阀尔等组成。

当抽油机上行运动时：抽油机的驴头带动光杆、抽油杆、向上运动，此时由于游动阀尔闭合。

驴头悬点要承受活塞截面以上液体及抽油杆柱的的重量抽油杆发生弹性伸长（图1中的A-B段的形成）；当驴头悬点的力量克服油管内液体重力、光杆、抽油杆柱的重力时，活塞开始向上移动泵桶内形成负压，固定阀尔在泵桶内外压差的作用下打开。

井筒中的液体随活塞上行排出井筒。

地层的油流进入泵桶。

（图1中B-C段的形成）抽油机下行运动时：抽油机的驴头到达上死点后，抽油机驴头开始向下运动，同时带动光杆、抽油杆、向下运动，此时由于游动阀尔、固定阀尔闭合。

驴头悬点只承受抽油杆柱在活塞截面以上液体中的重量抽油杆发生弹性伸缩短（图1中的C-D段的形成）；当驴头悬点的力量被油管内液体托举达到极限时，活塞开始向下移动泵桶内混合液开始压缩，固定阀尔在泵桶内压缩力的作用下关闭，游动阀尔打开。