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采油井故障原因的判断及应对措施摘要：近些年，随着油井开发时间不断延长，油田生产项目也随之增加，而油层环境本身的复杂程度较高，加之采油井常年运行，使油井故障类型变得更为复杂，下文以采油井的地面工程为例，分析采油井常见故障与应对措施。
关键词：采油井；故障；措施引言在石油开采行业中，抽油泵系统起着举足轻重的作用。
然而，恶劣的井下工作环境和复杂的工况使得抽油泵系统时常发生各种故障。
此外，由于油井区域零散分布以及油井间的道路不便，使得油井的管理和维护成本高企。
快速、高效、扁平的故障分类模型和可视化终端的搭建显得尤为重要。
1采油井故障原因的判断1.1示功图法其操作原理是：利用油井液面功图综合测试仪使抽油机驴头完成一个冲程后，悬绳器所承受载荷大小的变化，得出封闭曲线。
曲线构成的闭合图形面积，代表光杆一个冲程下抽油泵实际做“功”，继而判断抽油泵在井筒内的运行状态。
比较多见的示功图包括油管漏、油稠影响、供液不足、卡泵、碰泵、出泵、固定阀与游动阀漏失、油杆断脱、气体影响等。
在使用此判断方法中，相关人员必须需联系日常油井管理记录资料加以分析，比如含水变化记录、油井产量报表与套压记录等，最终实现综合性判定。
此方法适用于采油井多种故障原因的判断，且准确率极高，有利于对采油井故障原因判断后，制定合理准确的修复方案提供可靠依据。
1.2井口憋压法其操作原理是：在抽油机正常工作中，将回压闸门关闭，随后通过2.5MPa压力表观察油管压力变化，根据压力升降表现，判断分析抽油泵故障原因。
比如，在抽油机上冲程中压力上升，而下冲程中压力比较稳定，或者略有降低的表现，此情况说明抽油泵运行正常。
如果抽油机上冲程中压力最初以缓慢提高的状态出现，大约五分钟后，压力表指针在原位完全不上升，或是压力下降明显，此情况说明抽油泵阀座密封出现问题，由此判定为泵漏。
另外，憋压期间，在上下冲程中，压力表指针基本稳定，且在上冲程时压力略下降，此情况说明采油井可能存在抽油杆断脱的问题，此时相关人员要结合其他资料加紧核对。
技术应用/TechnologyApplication目前的节能监测工作中，示功图是分析抽油机工作状况、计算系统效率的重要手段之一，因此更好的研究与分析示功图是每一个节能工作人员必备的专业知识。
示功图是随悬点载荷随位移变化而绘制的封闭曲线，横坐标是悬点位移，纵坐标是悬点载荷[1]。
在油田采油实际生产工作中，经常需要依靠示功仪来测出，通过分析示功图来判断深井泵的工作状态，并计算地面效率和井下效率，是分析系统效率的基础手段。
1示功图的概念和作用示功图用来反映深井泵工作状况是否良好，通过示功仪测出，并绘制在在坐标纸上。
图上封闭的线所围成图形得面积表示抽油机驴头在一个冲速中深井泵所做的功[2]。
通过分析，可以了解油井动态状况以及抽油机的各项设备参数的选择是否合理。
根据抽油机井地面效率和井下效率的公式：地面效率=光杆功率/输入功率；井下效率=输出有效功率/光杆功率，可知光杆功率是计算两者的关键参数，目前计算光杆功率的公式，根据GB/T33653—2017《油田生产系统能耗测试和计算方法》标准中规定：P光杆=A∙S∙f∙n60000式中：P光杆为抽油机井光杆功率，kW；A为示功图面积，mm2；S为示功图减程比，m/mm；f为示功图力比，N/mm；n为光杆实测平均冲次，min-1。
在实际计算运用中，先采用求积仪计算出示功图面积，再根据减程比、力比和冲速计算光杆功率。
2理论示功图在理想条件下，若只考虑驴头所承受的静载荷使得抽油杆及抽油管柱的弹性形变，不考虑其他因素的影响，从而所绘制的示功图，称为理论示功图（图1）。
注：A为驴头下死点；B为增载结束点（活塞下死点）；C为驴头上死点D为卸载结束点（活塞上死点）；AB为增载线；BC为上负荷线；CD为卸载线；DA为下负荷线；P静为活塞上行的静负荷（P静=P液+P杆）；P液为活塞以上的液柱重量；P杆为抽油杆的重量；λ为冲程损失（λ=BB′=DD′）；O为坐标原点；S为冲程；S活为活塞冲程；S光为光杆冲程。
油井产液量计量原理目前，我厂已经在40多口抽油井、自喷井以及注水井上推广应用了微功耗无线变送器油水井井口自动计量装置，应用范围涉及6个采油队。
这套系统最基本的求产原理、示功图以及泵功图的定性分析有必要向各采油队技术人员做如下介绍，希望能对各位分析油井的生产状况起到作用。
(一)游梁式抽油机井功图法求产原理抽油井示功图的纵坐标为光杆（露出地面，通过悬绳器与驴头连接的第一根光滑的抽油杆）在抽油过程中受力的载荷坐标，横坐标为抽油杆上、下行程时的位移坐标。
抽油机驴头所悬拄的悬绳器承受光杆和井下全部抽油杆柱，并带动最下部有杆泵的柱塞作上、下运动，即一个周期。
相应地可画出一个载荷与位移的函数关系曲线，即示功图。
抽油井生产情况千变万化，井下泵况相当复杂，只有通过自动量油技术或动力仪、诊断仪测得反映有杆泵工作状况的示功图，只有掌握了诊断技术，才能分析和管理好抽油井。
采油二厂管辖的油田抽油机井目前已经有30多口井采用了“功图法”自动计量，相比较采用分离器求产，由于受各种因素影响求产波动较大，而且求产时间较长，不利于快速、准确、及时掌握油井生产动态，直接关系到油田的稳产，流量计或分离器的检修，也大量增加油气操作成本；以往在油田产量紧张时，大多是技术人员通过繁重的油水井大调查工作来摸清所辖井的生产情况，费时费力，其中个别油井因工程技术人员水平差异而无法进行定论，不但增加了井下作业工作量，也存在一定程度的误诊，漏诊，给油田生产造成极大不便。
通过示功图求产可以解决常期困绕油田的各类机采井求产、诊断和综合评判中存在的问题，在一定程度上不仅解决油井的求产困难，而且减轻采油工作者劳动强度。
自动计量系统油井产量提供了一个快速、准确测算方法，使决策部门能够对我厂所辖油井实现宏观上的控制和决策。
1.理论示功图特征分析在实际的示功图分析工作中，为便于分析常常要拿理论示功图与实测示功图进行对比，从中分析该油井的工作状况。
下面就先来了解一下理论示功图的绘制和解释。
功图法计量技术及现场应用冯亚莉(大庆油田采油三厂) 摘要:功图量油作为一种计量技术,其原理可行,与计量间分离器量油相比,直接反映了油井泵的运行状况,人为影响因素少,具有重复性好、系统误差较小、精度较高的特点。
通过采用功图法计量技术,可提高油井的科学管理程度,降低油田建设投资,产生可观的社会效益和经济效益。
关键词:功图法;计量;应用1 功图法计量的关键技术在泵的有效冲程确定后,则泵功图油井产量可由下式计算q g=1440S e d2(n/B0)式中d为泵径(m);S e为有效冲程(m);n为冲次(次/min);B0为原油体积系数,无因次。
于是油井产量为Q=Kq g式中Q为油井产量(m3/d);K为修正系数,无因次;q g为泵功图产量(m3/d)。
从上式可以看出,当仪器测出泵功图产量后还必须乘以一个修正系数才能得出油井的实际产量,而这个修正系数则主要取决于示功图形状。
首先利用示功图的最大、最小载荷和最大位移(冲程)确定功图的水平外接矩形;然后找出与功图右下角部分相切且稳定的切线AB。
B点对应的冲程与总冲程之间的比值即为功图的基本相对有效冲程β值。
该方法具有传统方法不具备的普适性和稳定性。
其次考虑到饱满功图会比较接近总冲程,而实际产量却达不到这么高。
分析实际数据发现,饱满功图的实际β值,基本上保持在80%附近。
根据这一边界条件,采用了下述方法对相对有效冲程进行修正:在功图水平外接矩形右边上求得距离该矩形右下角点015倍β值的点C(以矩形下底边长度为单位长度1),连接该点与矩形左下角点O,过B 点做直线OC的垂线BD,垂足D到O点的距离与OC长度的比值即为修正后的相对有效冲程α,而修正系数K=α/018。
通过采集不同层系、不同功图、不同泵况的油井的大量现场数据,依据一定的理论基础,摸索出了不同泵况、不同功图条件下的修正系数经验值:①当功图分析正常时,采用修正系数110进行计产;②当功图反映出是气影响或供液不足时,采用修正系数017进行计产;③当功图反映出是微漏时,采用修正系数015～016进行计产;④当功图反映出是漏失时,采用修正系数012～014进行计产。
示功图量油技术在老河口油田的应用以柱塞抽油泵理论功图为基础，利用波动方程实现地面示功图向抽油泵井下示功图的转换，依据示功图特征对供液程度、漏失程度、气体影响等进行修正，计算有效冲程，最终实现单井产液量的计算。
实践表明，对于功图特征明显的井，本计算方法简便快捷可靠。
同时，可实时监控油井产液量，具有较强的实用性。
抽油泵示功图量油产液量1技术开发背景桩西采油厂目前有抽油机井610口左右，大部分井处于滩海地区，多年以来，油井产量计量方法主要采用人工玻璃管量油方法，该方法存在现场操作工人劳动强度大、计量非连续性等问题，特别是老河口油田，进海平台上油井量油，遇风暴潮时人员不能进入井台，遇风浪天气进海量油则存在安全隐患，难以适应安全管理及地面系统简化优化的需要。
随着技术的进步，越来越需要功能强、自动化程度高的油井计量技术。
因此，在广泛调研国内新型单井计量技术的基础上，开展抽油机井功图法量油技术的研究与试验，建立了油水井远程在线计量分析系统模型，对其进行优化试验后进入现场应用。
2示功图量油技术原理2.1示功图转换技术在利用波动方程转换的处理方式上，比较有限差分法和逐步积分法，筛选出多级杆波动方程基本形式：。
式中：e-弹性模量，kpa；a-抽油杆截面积，m2；u-抽油杆位移，m；x-沿抽油杆方向距离，m；ρ-抽油杆材料密度，kg/m3；gc-单位换算系数；t-时间，s；c-阻尼系数，s-1。
利用该基本公式可推导出抽油杆基本诊断模型。
2.2功图的数字化处理计算示功图周长，分成144份，特殊点加密，求取每个端点的坐标，共有144个点。
这样就把点数不一的示功图，变成都具有144个点的数据集。
x=（x-xmin）/（xmax-xmin），y=（y-ymin）/（ymax-ymin）。
式中，x和y分别是功图端点的横、纵坐标。
取预处理后的数据组成向量：{an}={x1，y1，x2，y2……x144，y144}。
构建标准样本，通过与标准功图向量对比，生成权重矩阵，经内部数据识别处理程序，完成功图识别与损失冲程计算。
