过程装备专业实验论文 之 浅析示功图原理分析及应用 姓名： 学号： 专业班级： 2014年5月23号
浅析示功图原理分析及应用 摘要：示功图是压缩机运行状况和工作性能的综合反映，示功图法是研究压缩机性能与工作状态的基本方法之一，是有效的参数法诊断手段，可在较深层次上诊断压缩机故障。关键词：示功图，故障诊断，压缩机 0引言 示功图是压缩机运行状况和工作性能的综合反映，示功图法是研究压缩机性能与工作状态的基本方法之一，是有效的参数法诊断手段，可在较深层次上诊断压缩机故障。 在活塞式机器的一个循环中，气缸内气体压力随塞位移（或气缸内容积）而变化的循环曲线。循环曲所包围的面积可表示为机器所作的功或所消耗的功，称为示功图，它可用示功器测录。示功图除了表示作或耗功的大小以外，常常用来分析研究以至改善气缸的工作过程。内燃机示功图为四冲程内机的实际示功图。纵坐标表示气缸内气体压力p,横坐表示气缸工作容积V。 把装在压缩机上的示功仪实测下来的示功图，称为压缩机实际示功图。 压缩机实际示功图与理论示功图有很大差异，其特征为： i. 压缩机实际示功图存在气体膨胀线，即完成一个工作循环中除吸气、压缩和排气过程外，还有膨胀压缩机过程； ii. 压缩机实际示功图中吸气过程线低于名义吸气压力线，排气过程线高于名义排气压力线，且压缩机实际示功图中吸、排气过程呈波浪形； iii. 压缩机实际示功图压缩、膨胀过程线的指数值是变化的。压缩机的理论与实际示功图差别较大，是因为压缩机在实际工作过程中受到余隙容积、压力损失、气流脉动、空气泄漏及热交换等诸多因素的影响。 1机械故障诊断技术的发展 故障诊断(FD：Fault Diagnosis)始于机械设备故障诊断，其全名是状态监测与故障诊断(CMFDCondition Monitoring and FaultDiagnosis)。机械故障诊断(MFD：Machine Fault Diagnosis)是识别机器或机组运行状态的科学，它研究的是机器或机组运行状态的变化在诊断信息中的反映。其研究内容包括对机器运行现状的识别诊断、运行过程的监测以及运行发展趋势的预测三个方面。机械故障诊断技术是七十年代以来，随着计算机和电子技术的飞跃发展，促进工业生产现代化和机器设备的大型化、连续化、高速化、自动化而迅速发展起来的一门新技术，也是一门以高等数学、物理、化学、电子技术、机电设备失效学为基础的新兴学科。现代化机械设备的应用一方面大大促进了生产的发展；另一方面也潜伏着一个很大的危机，即一旦发生故障所造成的直接和间接的损失将是十分严重的。这门新技术的宗旨就是运用当代一切科技的新成就发现设备的隐患，以期对设备事故防患于未然。如今它已是现代化设备维修技术的重要组成部分，并且成了设备维修管理工作现代化的一个重要标志。机械故障诊断技术对确保机械设备的安全、提高产品质量、节约维修费用以及防止环境污染均起到重要
典型示功图具体分析 1．泵工作正常时的示功图 和理论示功图的差异不大，均为一近似的平行四边形，除 了由于抽油机设备的轻微振动引起的一些微小波纹外，其它因 素影响在图上显示不明显。 2．气体影响时的示功图 由点到面在下冲程末余隙内还存在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，使吸入 凡尔打开滞后，加载变慢，余隙越大，残存的气量越多，泵进口压 力越低，则吸入凡尔打开滞后的越多。 特点： 下冲程时，气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，使排出凡尔滞后打开，卸载变慢，泵的余隙 越大，进入泵内的气量越多，卸载线越长“示功图”的刀把越明显。 3．气锁现象时的示功图 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 塞对气体起压缩和膨胀的作用，泵排不出油。 4．供液不足时的示功图 沉没度小，供油不足，使液体不能充满工作筒。 下冲程中悬点载荷不能立即减小，只有当活塞遇到液面时，才 迅速卸载，所以，卸载线较气体影响的卸载线陡而直。 5．油井出砂时的示功图 油井大量出砂，油流携带着砂子冲刺，载荷受砂卡原因呈不规则 毛刺现象；致使工作筒、活塞、凡尔等磨损，导致泵效降低，严重时 固定凡尔或游动凡尔砂卡或砂埋，直接影响泵效。 6．油井结蜡时的示功图 由于活塞上行时，泵内压力下降，在泵的入口处及泵内极易结 蜡，使油流阻力增大，光杆负荷增大，引起凡尔失灵或卡死凡尔、 活塞，堵死油管等现象。
7．抽油杆断脱时的示功图 抽油杆断脱后的悬点载荷实际上是断脱点以上的抽油杆柱重 量，只是由于摩擦力才使载荷线不重合。 8．连抽带喷时的示功图 具有一定自喷能力的抽油井，抽汲实际上只起诱喷和助喷作用。 特点： 在抽汲过程中，游动凡尔和固定凡尔处于同时打开状态，液柱载荷 基本上加不到悬点，示功图的位置和载荷变化的大小取决于喷势的强弱 及抽汲流体的粘度。 9．固定凡尔漏失时的示功图 固定凡尔球和凡尔座配合不严，凡尔座锥体装配不紧，凡尔罩内落 入脏物或蜡卡着凡尔球等而造成的漏失，典型表现为加载和减载缓慢， 呈弧形，减载更严重。 10．游动凡尔漏失时的示功图 游动凡尔漏失时，活塞上冲程的有效冲程长度将减少，而下冲程 有效冲程长度将增加，漏失越严重，上冲程的有效冲程长度的减少和 下冲程长度的增加越厉害。 特点： 增载线的倾角比泵工作正常时为小，既左上角圆滑，漏失量越大，其圆滑程度愈厉害，增载线成为一圆弧线，卸载线比增载线陡。 11．双凡尔漏失时的示功图 在上冲程过程中，游动凡尔漏失起主导作用，使图形左上角和 右上角变圆，但负荷线能达到理论上负荷线。 在下冲程过程中，固定凡尔漏失起主导作用，使图形左下角和 右下角变圆，但下负荷线能降到理论下负荷线处，所以，示功图变 成两头尖圆。 12．油管漏失时的示功图 油管的丝扣连接未上紧，油管被磨损、腐蚀而产生破裂和孔洞时进入油管中的液体就会从这些裂缝、孔洞及未上紧处重新漏入油套环行空间。
六、解释抽油机井理论示功图 A-驴头位于下死点 D点卸载终止点 C-驴头位于上死点AB-增载线 CD-卸载线 B-吸入凡尔打开，游动凡尔关闭点增载终止点 λ+λ-冲程损失（抽油杆伸长及油管缩短之和） D-固定凡尔关闭，游动凡尔打开点 BC-活塞冲程上行程线也是最大负荷线 AD- 下行程线也是最小负荷线 B1C-光杆冲程 OA-抽油杆在液体中重量 AB1-活塞以上液柱重量ABCD-抽油泵所做的功
七、实测示功图的解释 （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5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） 图6为游动凡尔漏失的典型示功图。当光杆开始上行时，由于游动凡尔漏失泵筒内压力升高，给活塞一个向上的顶托力，使光杆负荷不能迅速增加到最大理论值，使增载迟缓，增载线是一条斜率较小的曲线。卸载线变陡，两上角变圆。 （7） 图7为游动凡尔失灵，油井不出油的典型示功图。图形呈窄条状，整个图形靠近下负荷线。 （8） 图8为固定凡尔漏失的典型示功图。示功图的特点：反应在卸载时，右下角变圆，卸载线与理论负荷线夹角变小，漏失越严重夹角越小。图形左下角变圆，漏失越严重，此角越圆滑。 （9） 图9为固定凡尔严重漏失，油井不出油的典型示功图。图形呈窄条状，且接近理论上负荷线。
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。DDˊ线越长，泵受气体
2012年3月27日测试 1、示功图概念：抽油机井示功图是描绘抽油机井驴头悬点载荷与光杆位移的关系曲线 2、理想条件下，示功图是一个典型的平行四边形，是不考虑任何影响因素，由静载荷作用下形成的；相对条件下，示功图是一个平行四边形，仅考虑抽油汗柱和油管的弹性形变条件下，由静载荷作用形成；现实中，正常工作的深井泵示功图是一个近似乎平行四边形的不规则封闭图形，是在全部影响因素的共同影响下，由各种载荷一起作用形成的。 ３、以下为弹性抽油杆静载时的示功图，请读图后填写下列各符号所表示的含义。ABCD:理论的示功图OP：悬点载荷OS：光杆冲程 AB：增载线BC：上载荷线CD：卸载线 DA：下载荷线A：下示点C：上示点 AD：活塞冲程AD1：光杆冲程Ｐ`杆：杆重 Ｐ`液：油管里液柱重Ｐ静：相对静载荷λ：冲程损失 λ1：杆损λ2：管损 4、识别下列典型施工图的泵工作情况。 正常气体影响
供液不足游漏 固漏双法尔漏失 抽油杆断脱活塞脱出泵筒 碰泵砂卡
结蜡影响抽油杆断脱 抽油杆断脱供液不足 抽油杆断脱油稠、结蜡
气体影响固漏 游漏双漏 正常气体影响 双漏双漏
油稠结蜡管漏抽油杆断脱泵断脱 游漏游动法尔失灵 固漏固定法尔失灵
活塞出筒碰泵 供液不足砂影响 砂卡出现锯齿样，砂阻卡死不一样，油层井筒把砂防，防砂措施要得当 图形斜直杆拉伸，活塞卡死不做功，解卡无效速上修 两阀漏失象鸭蛋，漏失原因多方面，碰泵洗井是手段，漏失严重速换泵 上阀漏失抛物线，增载缓慢卸载快，漏失严重不出油；及时检泵莫耽误下阀漏失泵效减，卸载缓慢增载快，曲线上翘两边圆；洗井无效就检泵。油井结蜡图肥胖，上下行程波峰大，峰点对称又圆滑，热洗加药快清蜡 油稠图形变肥胖，磨阻增大呈凸圆，冲程速度中间快；电流正常不管它图形增胖曲线平，管堵闸门没改通，措施解堵查流程；热洗管线找原因油管漏失图形窄，容易隐藏不好辨，憋压计量问题现；细查漏点换油管碰泵左下出圆圈，及时调整防冲踞，上提高度图中显；调后测图再核实上阀失灵图偏下，此图复杂难度大，多方分析细排查；措施一般要检泵下阀失灵图偏上，负荷提住不下降，液面变化查现象；措施洗井再检泵图形右上少一块，行程未完突卸载，活塞脱出工作筒；计算下放问题无上死点处长犄角，光杆驴头有碰挂，井下碰挂要分清；管串数据重调配增载正常卸载快，左右曲线不对称，上行程处泵已漏；及时下放或换泵
抽油机井典型示功图分析 学习目的：抽油机井典型示功图是采油技术人员在多年的生产实践中总结出来的，大多数具有一定的特征，一看就可直接定性的示功图。把这些具有典型图形特征的例子作为生产现场初步判断抽油机井泵况的参考依据，也是综合分析实测示功图的第一步。通过对本节的学习，使分析者能以此为参考，对具有典型特征的示功图做出准确的定性判断。 一、准备工作 1、准备具有典型特征的示功图若干； 2、纸，笔，尺，计算器。 二、操作步骤 1、把给定的示功图逐一过一遍，按所理解的先初步给示功图定性定类。 第一类：图形较大，除去某一个角外就近似于平行四边形的示功图——即抽油泵是在工作的示功图； 第二类是图形上下幅度很小，两侧较尖的示功图——即抽油泵基本不工作的示功图； 第三类示功图：特征不明显的示功图——即最难直接定性的示功图。 2、按定类详细分析判断。 三、实测示功图分析解释 为了便于分析，我们先从图形受单一因素影响的典型示功图着手。所谓典型示功图：就是指某一个因素的影响十分明显，其形状代表了该因素影响下示功图的基本特征。然后把典型示功图与实测示功图对比分析，以阐明分析方法和各类图形的特征。最后提出相应的整改措施。用对比相面法把实测示功图与理论示功图形状进行对比，看图形变化，分析泵的工作状况。 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
幻灯片1 幻灯片2 幻灯片3 各位观众大家好，如果您刚刚打 开电视机，现在正为您直播的是 《典型示功图分析及解决措施》， 我是主持人韩伟，和大家开个小 玩笑。 很高兴认识大家，今天这堂课我 们将学习因为单一因素影响而形 成的典型示功图的分析及解决措 施。 通过这次课程，将使大家能够快 速准确的分析判断生产中党见示 功图，并提出相应解决措施。
幻灯片4 众所周知，示功图是日党管理中 一项必不可少的动态资料，通过 示功图，我们可以判断深井泵及 地层的工作状况。 然而抽油井在生产过程中使深井 泵受到：制造质量、安装质量以 及砂、蜡、水气、稠油和腐蚀等 多种因素影响，因此出现了各种 各样的示功图。今天我们主要学 习由某种单一因素影响形成的典 型示功图。 在讲解前我们先来熟悉一个概 念：弹性变形。 幻灯片5 弹性变形指材料在受到外力作用 时产生变形或尺寸的变化，而且 能够恢复的变形叫做弹性变形。 弹性变形的重要特征是其可逆 性，即受力作用后产生变形，卸 除载荷后，变形消失。 生产中抽油杆柱所承受的弹性变 形主要是：轴向拉伸变形和轴向 压缩变形。 幻灯片6 下面我们通过动画了解弹性变形 在深井泵工作过程中的影响及作 用。 深井泵工作原理分为两大部分， 也就是上行程和下行程。 上行程开始时，驴头上行，游动 阀、固定阀均关闭，杆柱承受光 杆向上拉伸及活塞上部液柱重力 作用在活塞上对杆柱的拉伸而伸 长，同时油管柱缩短，悬点载荷 逐步增加，达到拉伸极限时变形 结束，载荷达到理论最大值，但 是活塞未移动，加载过程AB段 形成光杆冲程损失BB1 随着驴头继续上移，活塞开始向 上移动，泵筒内压力降低，当压 力低于油套环空压力时，油套环
抽油井示功图图谱 1、考虑弹性的理论示功图 2、冲程损失 增载线越长，冲程损失越大，它与泵挂深度有关系。 3、考虑惯性和振动的理论示功图 ①实际上抽油杆是有弹性会“形变”的。 ②ab 段为增载线（是受力后伸长）；bc 段为上行过程。 ③cd 段为卸载线（卸载后缩短）；da 为下行过程 ④ab 和cd 都是倾斜着上下，与位移过程成线性的线段。 ⑤理论示功图的特征：ab ∥cd 、 bc ∥ da
3.2振动大后产生下倾现象。冲数越快，动载也越大。 3.3地面平衡轻，下冲程平衡块向下运动，井下负荷轻，动载增大，下行程曲线阻尼特征较明显，振幅大；平衡重后与之相反。 3.4二级振动示功图图形 抽油杆上、下运动时就会发生二级振动。这种示功图图形在左下方和右上方(即在冲程：下死点和上死点处)经图形的右上方会有一个“结”出现。这是抽油杆杆柱受力换向与杆柱弹性作用下造成的。由于弹性振动传递快，而杆柱与油管和液体摩擦等因素造成滞后，影响曲线的形状而产生扭结。 冲次：4-6 冲次：4-5 平衡轻示功图 平衡轻示功图
4、抽油机所承受最大载荷主要为抽油杆自重+液柱载荷+振动惯性载荷。对同一口井杆柱自重与振动载荷是相同的，液体由于含气不同，井液密度不同，因此含气量越大，液柱载荷越小，相对最大悬点载荷越小，功图上下行程线相距越窄，功图面积越小。反之越大。 功图a 相对密度为0.4 功图b 相对密度为0.6 功图c 相对密度为0.9 功图d 相对密度为1.1 4.1
5、抽喷理论功图 由于抽喷井井液梯度小，上下行程距离短。图形特征为近于水平状，很少有大的振动波，图形两端曲线近于平行(有增载和卸载特征)，喷势较大的井，两端还有圆形面积，属于抽油过程中接近上，下死点时速度慢，喷势容易顶开游动阀球，相当于阀常开，也给下行柱塞以托力而减载。 6、有气体影响的理论示功图 含气井由于抽油泵筒内存在大量气体，抽油杆下行时没有立刻卸载，而是首先压缩泵筒内气体，造成缓慢卸载特征，下行曲线为凸圆弧曲线特征。气体影响越大，圆弧的曲率半径越大。 该曲线特征为上、下曲线没有明显的“阻尼”状，而是呈“小牙齿”状的不规则、不重复的示功图
二零一零年二零一零年八八月月工艺研究所抽油机井示功图，可以真实反映油井生产工况。随着高含水区块杆管偏磨，地层出砂严重，油井失效频繁，典型示功图可作为生产现场初步判断抽油机井泵况的参考依据。因此，应通过示功图分析方法研究，对油井作业和实测功图进行对比，总结典型示功图特征，以正确指导油井工况分析和管理。 三、现场油井失效功图分析一、理论示功图分析二、典型示功图分析理论示功图：就是认为光杆只承受抽油杆柱与活塞截面积以上液柱的静载荷时，理论上所得到的示功图ABC为上冲程静载变化线: 上冲程A：下死点，静载W rl , 开关，关。AB：加载线，加载过程，关，关。B：加载完毕，，关，关开。BC：吸入过程，BC=S p ，关，开。C：上死点。 ' BB 游动阀固定阀CDA为下冲程静载变化线：下冲程C：上死点，静载，关，开关；CD：卸载线，卸载过程，关，关；D：卸载完毕，，关开，关；DA：排出过程，DA=Sp, 开，关（相对位移）；A：下死点。 ' DD l r W W 游动阀固定阀*若不计杆管弹性，静载作用下理论示功图为矩形。静载荷作用的理论示功图为一平行四边形。三、现场油井失效功图分析一、理论示功图分析二、典型示功图分析P S A B D 由于在下冲程末余隙内还残存一定数量压缩的溶解气，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）B ’ 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B B'线越长B' C 为上冲程柱塞有效冲程1、气体影响示功图P S A B D 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（D' ）B ’ C 泵的余隙越大，进入泵内的气量越多，则DD '线越长D'A为下冲程柱塞有效冲程D' 1、气体影响示功图P S A B D 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。B ’ C 如图中点画线所示： D ’ 1、气体影响示功图S 气体使泵效降低的数值可使用下式近似计算: P A B D B ' C D' 充满系数: ' AD AD ' ' DD g S 式中：S—光杆冲程1、气体影响示功图P S A B D 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 供液不足不影响示功图的上冲程，与理论示功图相近。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 ' 2、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。（如图中2、3线所示）有时，当柱塞碰到液面时，由于振动，最小载荷线会出现波浪线。 1 2 3 P S A B D C D?0?7 2、充不满影响的示功图P S A B D （1）排出部分漏失 C 上冲程时，泵
– 示功图诊断技术在油田管理中的应用 新疆油田公司彩南油田作业区 2007年1月
目录 应用背景......................................... 错误！未定义书签。 一、抽油泵工作状况的分析......................... 错误！未定义书签。 1.1供液不足的示功图 1.2气体影响的示功图 1.3泵漏失的示功图 1.4抽油杆断脱的示功图 1.5砂卡、垢卡的示功图 1.6蜡影响的示功图 1.7油管漏的示功图 二、诊断技术的应用............................... 错误！未定义书签。 2.1软件技术的应用................................ 错误！未定义书签。 2.2判断泵的工况和计算油井的产量.................. 错误！未定义书签。 2.3各级杆柱的应力计算............................ 错误！未定义书签。 2.4计算和分析抽油机的扭矩平衡 ........................................... 错误！未定义书签。 2.5估算泵的吸入口压力及预测油井的产能 ............ 错误！未定义书签。 三、彩南油田诊断软件效果评价..................... 错误！未定义书签。 3.1 软件使用评价 ............................................................... 错误！未定义书签。 四、认识和结论 ......................................................................... 错误！未定义书签。
示功图测录与分
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第八章示功图测录与分析 示功图是气缸内工质压力随气缸容积或曲轴转角变化的图形。它通过专门的测量仪器——示功器进行测量。它是研究柴油机气缸内工作过程完善程度的重要依据，也是用来计算柴油机指示功率的依据，同时还可作为柴油机动力计算和强度计算的资料。通过示功图可研究气缸内的燃烧过程、燃烧放热规律，计算缸内温度，评估扫气过程，计算柴油机指示功率，确定柴油机最大爆发压力和压缩压力等等。由于它能以图形显示气缸内的工作过程，而且测试仪器简单实用，因此在柴油机测试中，示功图的测取占有非常重要的地位。 通常，在船舶轮机管理中应定期测录运转柴油机的示功图，且对测取的示功图进行计算和分析。根据其计算和分析结果，结合其它运转参数来判断柴油机的工作性能，并可对其进行适当的调整，保证柴油机在最佳状态下运转，提高其经济性、动力性和可靠性。 第一节示功图的测录 测取气缸示功图的仪器统称为示功器。根据其工作原理的不同，示功器可分为机械式示功器、气电式示功器和电子式示功器。船上常用的是机械示功器。随着电子技术的应用，在现代船舶上，电子式示功器的使用也不断增多。 一、机械式示功器 机械式示功器是一种使用较早的示功器，目前在船用低速和部分中速柴油机上仍在使用，它是利用机械位移方法测量气缸内压力和活塞位移。机械示功器按使用的示功弹簧形式不同，可以分为螺旋弹簧式和柱簧式两种。两者在结构原理上相同，所不同的是前者使用螺旋形弹簧，刚度小，适合于转速为400r/min以下 的柴油机使用；后者使用等强度柱形弹簧，刚度 大，适合于转速在700～1000r/min的柴油机使用。 以下主要介绍螺旋弹簧式示功器。 1．结构和工作原理 机械示功器的结构原理如图8-1-1所示，它由 压力感受机构、转筒机构和记录机构三部分组成。 压力感受机构包括小活塞5、活塞杆4及示功弹簧 1等，用来感受气缸内压力变化并以示功器小活塞 位移输出；转筒机构包括绳索9和转筒8，用来反 映柴油机活塞位移；记录机构包括杠杆3和画笔 机构2，具有平行放大作用，画笔的自由端装有铜 笔尖10。 当测量示功图时，转筒8上夹有示功纸并通 324
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）；
典型示功图分析及其在实际生产中的应用 摘要：在当前世界石油生产中，特别是油田开发后期，有杆泵抽油方式占有很大比重，油田生产的特殊性导致抽油机的故障诊断一直是油田生产领域的一个难题。及时分析抽油机工况，给出可靠的故障诊断结果和建议，对提高油田生产效率和经济效益有着及其重要的意义。示功图能够直接反映抽油机的工作状态，是进一步分析抽油泵工作状态的主要依据。本文通过对各类典型示功图进行分析, 总结出抽油井试井存在的问题, 提出有针对性的技术管理措施,为选择合理的采油工作制度和修井检泵措施, 保证油井长期稳产、高效提供依据。 关键词：抽油机示功图分析应用 Analysis of typical indicator card and the application in practice Abstract:The sucker-rod pumping accounts for a large proportion of the current oil extraction, especially in the late field life. The bad condition of the oil-field development makes the diagnosis of sucker-rod pumping being a difficult problem in the oil production field for a long time．Therefore，it is very important to diagnose the fault of the pumping units timely and provide operation advices reliably，which means lot to for improving the production efficiency and economical operation in oil field. The indicator card obtained by direct measurement intuitively reflects the working condition of sucker-rod pumping unit，which is the basis of the analysis of the down hole condition.This paper through some kinds of typical indicator card analysis, summarizes for the problems in pumping unit testing, put forward some technology management measures, for choosing reasonable recovery work system and well conditioning measures to ensure that the oil well have a long period of stabilized and efficiency production. Keywords: Pumping units; Indicator card; Analysis;Application
示功图分析 目前生产油井多是抽油机井，泵挂1000-2200米之间，想要真正对油井的生产有有个深入、细致的了解，必须采取很多手段，如：测示功图、动液面、电流、量油等。抽油机井的管理水平，关系到油田的整体经济效益。要做好抽油机井的管理工作，必须取全取准各项生产资料，并作出正确的分析，制定抽油机井的合理工作制度，采取切实有效的合理措施，加强和提高抽油机井的日常管理水平。 示功图的测试是对抽油机井的管、杆、泵的工作状况的很好的诊断。通过对负荷和图形的变化，正确的示功图分析，可以判断油井的工作制度是否合理，影响泵效和不出油的原因，确定合理的采油工艺措施和检泵周期。 一．示功图的测试 基准示功图： 1.基准示功图的意义：就是分析模板。 在油井新的状态下建立的基准示功图对以后的采油管理和测试会起到很大的作用，通过载荷的变化可以观察摩擦力的变化和液面的变化，对井筒和地层精细管理起到很大的作用，特别是在目前高含水阶段的采油生产。 基准示功图还可以指导动液面的测试。动液面的准确测试是目前的局级技术难题。动液面是油套环空的，油套环空很小，只要有很小的东西就会阻碍声波的传播，液面的确定不能光看液面曲线，必须与示功图对比分析。 基准示功图最重要的作用是资料的互相验证，保证了所出资料的准确率，同时也提高测试人员的工作水平。精准的资料保证了技术人员的分析地准确，采取措施对症。 2．如何建立基准示功图 油井作业后待生产正常测得合格的示功图和动液面做为基准，以后的示功图和动液面与其对比。 一般是在作业5-7天后测得示功图和动液面作为基准。在作业后建基准示功图的原因是：作业后管杆泵都经过清洗和更换，管柱深度都会发生变化，油井的生产状态与以前发生了变化，主要是摩擦力变化，因为示功图反映的是力的变化，所以作业对示功图的影响很大，