应用示功图和电流变化分析抽油机故障
抽油机井示功图分析及应用
井的产液量为零。
实例：该井不出油，地面功图判断是抽油杆上部断。泵挂深度1489m， Ф 38mm,冲程2.4m,冲数6次/min,动液面716m.
第二部分 理论示功图的特征分析
2. 国内目前所用的理论示功图
（图2）
该理论经示功图是在理想条件 下绘制出来的：假定①油管无漏失、 泵工作正常。②油层供液能力充足， 泵能够完全充满。
图2 弹性抽油杆静载时的示功图
③光杆只承受抽油杆柱与活塞上液柱重量的静载荷，不考虑惯性力。 ④不考虑砂、蜡、稠油的影响。⑤不考虑油井连喷带抽。⑥认为进 入泵内的流体是不可压缩的，凡尔是瞬时开闭的。在这种条件下绘
部件的工作效率都是100%所测得的示功图。
第二部分 理论示功图的特征分析
分析：图中 a 点是上冲程的始点。 由于刚体没有弹性形变，则 ab 为即刻 增载，泵柱塞的游动凡尔关闭，全部 载荷由光杆承受。 bc 是上冲程过程，
泵的游动凡尔关闭，固定凡尔打开是
进油过程。 cd 即刻卸载，抽油杆下行时所画出da线是载荷不变的下冲程位移过 程。 该理论示功图的特征：ab平行于cd ，bc平行于da，一般抽油机井在 井深浅、小泵径、粗抽油杆及小冲数抽油条件下生产时，有可能出 现类似的水平、长方形实测示功图。
第一部分: 概 述 2、示功图概念：示功图是 由载荷随位移的变化关系曲线 所构成的封闭曲线图。表示悬
点载荷与位移关系的示功图称
为地面示功图或光杆示功图。 在实际工作中是以实测地面示
功图作为分析深井泵工作状况
的主要依据。
第二部分 理论示功图的特征分析 为了能正确分析和解释示功图，常要绘制出理论示 功图进行对比分析，而且实测示功图的解释都是以理论 示功图为基础，因此，对理论示功图特征分析就显得尤 为重要。 1.没有弹性变形的理论示功（图1） 假定：抽油杆是刚体，动力从地面传到柱塞上没有 时间滞后，既没有伸缩和振动，也无摩擦，假定每一个
抽油机示功图分析和应用
气、水”的影响。分析示功图时，即要全面了解油井的生产情况、
设备状况和测试仪器的好坏程度，根据多方面的资料进行综合分析，
同时，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，
才能够作出正确判断。
抽油机示功图综述
2、示功图概念 示功图概念：示功图是由载荷随位移 的变化关系曲线所构成的封闭曲线图。表 示悬点载荷与位移关系的示功图称为地面 示功图或光杆示功图。在实际工作中是以 实测地面示功图作为分析深井泵工作状况 的主要依据。
该图从功图上看，有砂卡 的迹象。一般受砂影响的 示功图上明显可以见到 “小牙齿”形的不规则齿 状，该功图是不出液时测 的。经检泵作业后发现固 定凡尔上卡死在罩内，进 油部位砂堵。
四、总结
四、总 结
1、由于影响抽油泵正常工作的因素很多,加 之受定向井、低产、低渗、高油气比等原 因的影响，使示功图的瞬时性很强，所以 在解释示功图时，要全面了解油井情况 （井下设备、管理制度、目前产量、动液 面、沉没度、油气比及以往的生产情况 等。），才能对泵的工作状况和生产不正 常的原因做出判断。
S
S活 S光
2.10、供液不足：a. 减载线不能卸载只有活塞碰
P λ 到液面才立即卸载；b. 加载线和减载线平行； c. 泵体内液面越低下行负载线越短，当上下负 载线接近重合时将因冲满系数为０而不出油。
P大
P小
充 满 极 差 充 满 最 差 充 满 更 差 没 有 充 满
S
S活 S光
2.11、排液系统堵塞或回压过高：
a.上下负载线均超过理论值；b. 堵塞越严重超 值越大。 P λ
堵塞较重
P大
P小
抽油机井示功图分析与及应用
抽油杆柱和油管柱变形过程
杆截面积，m2；ft：油管管壁断面积，m2；fp：泵柱
塞截面积，m2；hd：动液面，m；S：光杆冲程，m； γo：原油重度，N/m3。
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功图法油井计量技术培训材料
二、抽油机井示功图分析
0.3 0.25
Dp:32mm ρo:850kg/m3 dr:22mm dt:73mm hd:1000m
p s
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二、抽油机井示功图分析
㈠ 静载荷作用下的理论示功图
CDA ABC为下冲程静载荷变化线。 为上冲程静载荷变化线。CD AB为卸 为加载过 载过程，游动凡尔和固定凡尔处于关 程，加载过程中，游动凡尔和固定凡尔 闭状态；在 D点卸载完毕，变形结束， 处于关闭状态；在 B点加载完毕，变形结 柱塞与泵筒发生向下相对位移，游动 束，柱塞与泵筒开始发生相对位移，固
压差作用下，克服重力而被打开，原油进泵而井口 排油。抽油杆伸长加载；油管卸载而缩短。
泵内进液的条件：
泵内压力(吸入压力)低于沉没压力。
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一、抽油泵的工作原理
⒉ 下冲程
抽油杆柱带动活塞向下运动。固定阀关闭，游 动阀打开，当泵内压力升高到大于活塞以上液柱压 力和游动阀重力时，游动阀被顶开，泵内液体排向 油管。抽油杆由于卸载而缩短，油管加载而伸长。
每日排量:
Qt 1440f p SN k p SN
柱塞在泵内 让出容积
原油 进泵 泵内排出 原油
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泵的工作过程
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二、抽油机井示功图分析
在有杆泵采油过程中，用动力仪测试的地面示功图，定性地分析深井 泵的工作情况，是了解井下抽油泵工作状况的重要手段。 由于抽油井井下情况复杂，在生产过程中，深井泵将受到制造质量、 安装质量，以及砂、蜡、水、气、供液和腐蚀等多种因素的影响，所以， 实测示功图的形状很不规则。为了正确分析和解释示功图，常需要以理论 示功图及典型示功图为基础，进而分析和解释实测示功图。
抽油机井示功图诊断及分析
生气锁井应尽可能加深泵挂，增 大泵淹没度，大泵径长冲程机抽， 尤其是防冲距要调到最小，尽可 能减小余隙体积；下高效气锚和 防气泵，合理放套气，控制套压 生产，使之保持在较低值。
抽油机井示功图诊断及分析
第13页
功图与工况
气锁现象：属于气体影响特
殊现象，因为气体大量进入泵 筒，上冲程时气体膨胀，全部 占满柱塞让出容积，固定凡尔 打不开。下冲程时，气体压缩， 但压力仍低于游动凡尔上部压 力，游动凡尔也打不开，柱塞 运动只是对气体压缩和膨胀， 泵不排油，这种现象称为“气 锁”。处理？
上图能够看出13-283热洗前工图显著肥大第22页
功图与工况 10.抽油杆断脱
此图为抽油杆断或脱时示 功图．
若断脱发生在柱塞附近， 或是柱塞脱扣、阀球球 罩断落，图形位于杆重 载荷线位置（杆断位置 越高图形越靠下）
若断脱发生在光杆附近， 图形靠近于水平坐标线。
及时修井作业
抽油机井示功图诊断及分析
2月初我区13-375量油不出，经过工图判断杆上部断脱
第4页
功图与工况
2 弹性抽油杆静载时示功图
实际上金属是有弹性会‘形变”，因而增载过程 ab和卸载过程cd都不是直上直下，而是受力后伸长， 卸载后缩短。这一变形过程是因为抽油杆伸长和油 管缩短、抽油杆缩短和油管伸长所造成。下列图是 弹性抽油杆受静载时基本示功图。
抽油机井示功图诊断及分析
第5页
冲程损失
实际生产中抽油杆是要承受静载和
动载。因为抽油杆有惯性动载荷，柱塞 在泵筒内运动时有摩擦力，液体举升过 程中与管壁和杆柱有摩阻，抽油杆接箍 与油管内壁有摩擦，所以上冲程时a、b 点偏高，下冲程时c、d点偏低，P1和P2 是动载荷影响值。以下列图所表示。
抽油机常见故障的判断和排除
抽油机常见故障的判断与排除(一)抽油井故障的判断1.利用示功图示功图是目前检查深井泵工作状态的有效方法。
根据对示功图的分析可判断砂、蜡、气等对深井泵的影响，能判断泵漏失、油管漏失、抽油杆的断脱、活塞与工作筒的配合状况，以及活塞被卡等故障。
应用示功图时还必须结合平时油井管理中积累的资料(如油井产量、动液面、砂面、含砂情况，抽油机运转中电流的变化及井下设备的工作期限等资料)进行综合分析。
2.试泵法这种方法是往油管中打入液体，根据泵压变化来判断抽油泵故障。
试泵方法有两种:一种方法是把活塞放在工作筒试泵，若泵压下降或没有压力，则说明泵的吸入部分和排出部分均漏失。
另一种方法是把活塞拔出工作筒，打液试泵，如果没有压力或压力升不起来，则说明泵的吸入部分漏失严重。
3.井口呼吸观察法这种方法是把井口回压闸门、连通闸门都关上，打开放空闸门，用手堵住放空闸门出口，也可以在放空处蒙薄纸片，这样凭手的感觉或纸片的活动情况，也就是观察抽油泵上、下"呼吸"情况来判断泵的故障。
一般可分为以下几种情况:(1)油井不出油且上行时出气，下行时吸气，说明固定阀严重漏失或进油部分堵塞。
(2)油井不出油，且上行时稍出气，随后又出现吸气现象，说明主要是游动阀漏失。
(3)上行程时出气大，下行程时出气小，这种现象说明抽油泵工作正常，只是油管液面低，油液还未抽到井口。
4.井口憋压法憋压法是通过抽憋和停憋两种情况来分析和判断抽油泵的工作状况、油管漏失等。
该方法是目前油田现场普遍采用的一种方法。
具体操作方法是:抽油机运行中关闭回压闸门和连通闸门，然后在井口观察油管压力变化情况(最高憋到2.5MPa) ，从压力上升情况可以分析判断井下故障，称为抽憋(应注意压力超过2.5MPa时必须立即打开回压闸门)；当抽憋压力达到2.5MPa时停抽，再憋10～15min，观察压力的下降情况称为停憋，若压力不变或略有下降，说明没有漏失；若压力下降明显，说明有漏失，压力下降越快，说明漏失越严重。
运用电流变化判断抽油机井故障的方法探讨
运用电流变化判断抽油机井故障的方法探讨作者：刘晓成来源：《智富时代》2019年第03期【摘要】电流资料是抽油机井日常生产数据的组成部分之一，电流资料的变化反映了抽油机井的生产状态发生了变化。
本文主要通过分析电流变化，判断抽油机井问题及故障，其目的就是将产量损失降低到最小。
通过及时对电流资料的变化进行分析、诊断，能够及早发现抽油井生产中出现的问题和故障，有利于及时制定解决措施，使油井恢复正常运行。
【关键词】电流资料；诊断；抽油机井；故障；方法探讨一、运用电流资料发现抽油机井问题的优势（一）运用电流数据能够及时有效的发现问题利用测示功图、憋压、检查液面等方法及手段也都能用以检查抽油机的运行状况。
但就检测周期来看，电流数据的录取每天进行，而抽油机井的产液量每10～15天测量一次，液面、示功图则每月测试一次。
电流数据的录取无疑更具及时性。
（二）电流数据易于录取电流数据的录取相较其他方法具有简便性。
一名前线工作人员，使用一部钳形电流表就能进行电流数据的准确录取。
（三）电流变化反映能耗变化电流的变化直接反映抽油机能耗状况，数据的录取直接为节能工作提供依据。
（四）电流变化反映井下载荷、平衡状况井下载荷变轻，则上行程电流降，下行程电流升；井下载荷变重，则上行程电流升，下行程电流降。
抽油机不平衡，上下电流差大。
主要出现在泵况突变时发生。
（五）抽油井电流变化反映悬点载荷变化及设备自身变化引起悬点载荷变化的主要原因是杆重、液重、惯性、井下磨阻、井口磨阻及机械磨阻。
地面因素包括电机消耗、皮带损耗、变速箱的磨损以及四连杆的磨阻等。
引起抽油机井载荷变化主要是：悬点载荷上升，说明是防喷盒磨阻增大、蜡影响、或者是卡泵。
悬点载荷下降，说明是游动凡尔漏失、或者断脱。
二、运用电流变化判断运行情况和故障（一）判断抽油机井的平衡情况电动机工作电流的大小直接反应出抽油机载荷大小，正常生产井在生产抽油机的载荷是相对稳定的电动机的工作电流也是相对稳定的。
油田抽油机井示功图判断油井泵况解析
油田抽油机井示功图判断油井泵况解析摘要在油田开发的实际工作中，实测示功图作为分析深井泵工作状况的主要依据。
由于抽油泵井下工作情况较为复杂，在生产过程中，深井泵将受到制造质量，安装质量，以及砂、蜡、气、稠油和腐蚀等多种因素的影响。
所以，实测示功图的形状各不相同。
为了能正确分析和解释示功图，常常需要与理论示功图进行对比分析，而且实测示功图的解释应以理论示功图为基础。
主题词：载荷游动阀固定阀泵况1静载荷下理论示功图如图1所示，静载理论示功图绘制于以悬点位移为横坐标，悬点载荷为纵坐标的坐标系中。
在下死点A处的悬点静载荷为W1。
冲程开始后，液柱载荷W2逐渐加在活塞上，并引起抽油杆柱和油管柱的变形，液柱载荷全部回到活塞上之后，停止变形（Q=B`B）。
从B点以后悬点以不变的静载荷W1+W2上行至上死点C。
从上死点开始下行后，由于抽油杆柱和油管柱的弹性，液柱载荷W2逐渐地由活塞转移到油管上，故悬点逐渐卸载。
在D点卸载完毕，悬点以固定的静载荷W1继续下行至A点。
这样，在静载荷作用下的悬点理论示功图为平行四边形ABCD。
ABC为上冲程静载变化线。
AB为加载线，加载过程中，游动阀和固定阀同时处于关闭状态。
在B点，加载完毕，变形结束，B`B=Q，活塞与泵筒开始发生相对位移，固定阀也就开始打开而吸入液体。
BC为吸入过程，BC=S`，在此过程中游动阀仍然处于关闭状态。
CDA为下冲程静载变化线。
CD为卸载线，卸载过程中，游动阀和固定阀也同时处于关闭状态。
在D点，卸载完毕，变形结束，D`D=Q，活塞与泵筒开始发生相对位移，游动阀被顶开而开始排出液体。
DA为排出过程DA=S`，排出过程中固定阀仍然处于关闭状态。
2理论示功图的分析在绘制和解释理论示功图的基础上，我们把理论示功图分成四个部分进行分析，使我们进一步了解示功图的作用。
我们首先把理论示功图（图2）划分成四个部分即：A、B、C、DA表示固定凡尔，如这部分有缺失首先在固定凡尔上找原因。
电流变化判断抽油机井故障的探讨
电流变化判断抽油机井故障的探讨油田生产一线的工人们每天的基本工作之一就是量取电流资料，根据电流资料的情况来判断抽油机井的运行是否正常。
若不正常，就要及时分析诊断，找出抽油机井在生产过程中存在的问题和故障，从而在第一时间解决问题，保证油井的生产效率。
即使利用电流资料可以很方便地诊断出抽油机井的故障，但是当泵况和电流的变化不一致或者是操作人员在进行电流录取时采取的数据不准确，也会导致诊断结果不准确。
因此在实际工作中，除了根据日常的电流录取及时进行抽油机井诊断与故障解决，还要注意排除上述两方面原因引起的结果不准确。
一、原理机械采油是用电能转换为机械能，由电动机提供动力，经减速装置将电动机的高速旋转运动变为抽油机的低速旋转运动，再由曲柄一连杆一游梁结构将低速旋转运动变为抽油机的往复运动，带动深井泵工作。
要使抽油机在平衡条件下运转，就应该在抽油机曲柄上加一重物，在下冲程中让抽油杆自重和电动机一起来对重物做功，而在上冲程时，则让重物储存的能量释放出来和电动机一起对悬点做功，根据能量守恒定律，我们可以转变思维，将电动机在能量转换中的电流大小作为抽油机负荷大小的直接反映。
因此，无论抽油机井的哪一部分出现了问题或故障，我们都可以通过电流变化情况及时查知。
二、运用电流资料发现抽油机井问题的优势1.电流数据的准确录取和运用能够及时有效的发现问题。
利用测示功图、憋压、检查液面等方法及手段也都能用以检查抽油机的运行状况。
但就检测周期来看，电流数据的录取每天进行，而抽油机井的产液量每10—15天测量一次，液面、示功图则每月测试一次。
电流数据的录取无疑更具及时性。
2.电流数据的录取相较其他方法具有简便性。
一名前线工作人员，使用一部钳形电流表就能进行电流数据的准确录取。
3.电流的变化直接反映抽油机能耗状况，数据的录取直接为节能工作提供依据。
三、电流数据的不同变化对应的各类问题抽油机井上下电流影响因素三个方面：井底负荷，抽油机减速箱扭矩及电机额定功率。
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应用示功图和电流变化分析抽油机故障
摘要：正确分析诊断功图结果为油井正常生产提供可靠依据十分重要。
抽油井
在正常生产过程中，上、下行电流是平稳的，示功图形状变化也不大，当这两个
动态参数发生异常时，很可能出现油井工况问题，此时，应采取相应措施进行处理，使油井生产恢复正常。
文章分析了抽油机上、下行电流与示功图变化特点，
并结合实例，分析了抽油杆断脱、井卡等情况下上、下行电流与示功图的具体变化，指出实际操作中应两者结合判断，综合考虑，才能准确诊断油井工况。
关键词：抽油机；电流；示功图；故障诊断
前言
随着油田开发生产规模的扩大，有杆泵发挥着越来越重要的作用。
保持油井
高产、稳产使抽油泵工况处于最佳状态，使机杆泵及地面设备协调、高效，发挥
功图的提示、监督、挖潜油井作用，必须正确使用功图这一工具。
油田开发的最
小单元就是采油井，每口采油井的生产是否正常，关系到油田开发与生产的效果，如果采油井一旦出现了故障，生产就要受到影响，其产量就会降低，某些动态参
数就会发生一定的变化，只要在生产过程中及早地发现动态参数的变化，并加以
分析、判断，再根据具体故障采取具体措施才能使油井恢复正常生产。
在动态参
数中，抽油机上、下行电流及示功图是反应油井工况异常最明显、最快捷的动态
参数。
通过分析示功图，可以知道抽油机负荷的变化、泵的工作状况，各项参数
配合是否合理，是否受到砂、蜡、气、水的影响，油层供液能力是否充足，抽油
杆工作是否正常等，由示功图及时诊断抽油井工作状况，从而及时调整工作制度。
重点介绍抽油机泵漏失、杆断脱和杆卡等几种常见情况。
1 抽油机上、下行电流与示功图变化特点
在生产过程中，通过所辖多口油井动态参数的分析，总结、归纳出抽油机上、下行电流、示功图的变化规律，经验证，利用这些动态参数判断油井工况具有良
好效果。
表1 抽油机上、下行电流、示功图变化规律表
2 应用实例与效果
利用抽油机上下行电流、示功图变化规律，对地面故障、井下故障等油井工况进行判断，及时采取措施恢复油井生产。
2.1 抽油机泵漏失判断
2.1.1 泵漏原因分析
抽油泵正常生产时，上冲程，抽油杆带动活塞向上运动，活塞上游动凡尔在油管内液柱
作用下而关闭，并排出活塞冲程一段液体。
与此同时，泵筒内压力下降，在环形空间的液柱
压力作用下，固定凡尔打开，井内液体进入泵内，占据活塞所让出的空间；下冲程，抽油杆
带动活塞向下运动，泵筒液柱受压缩，压力增加，当此压力等于环空液柱压力时，固定凡尔
靠自重而关闭。
活塞继续下行，泵内压力升高，当泵内压力超过油管内液柱压力时，泵内液
柱即顶开游动凡尔，并将载荷转移到油管内。
泵漏失有三种情况：一是球座是否刺损或球磨损，二是凡尔球有杂物或其它硬物垫住，使球与球座密封不严，三是由于结蜡影响，使凡尔
不工作。
第一种情况只能通过作业处理，第二、三种情况可以通过热洗处理，处理不好只能
作业处理。
2.1.2利用功图判断漏失类型
由于抽油泵工作环境十分恶劣，机械磨损或井下液体的腐蚀都会导致抽油泵漏失、失灵
等故障，泵漏失可分为游动凡尔漏失、固定凡尔漏失、双凡尔漏失。
（1）游动凡尔漏。
现象：量油产量下降、示功图增载缓慢、液面上升、上电流比正常时小，下电流正常，憋压时
上冲程压力上升缓慢。
将驴头停在上死点稳压，游动凡尔漏失稳不住。
（2）固定凡尔漏。
现象：量油产量下降、示功图卸载缓慢、液面上升、上电流正常，下电流正常，憋压时上冲
程压力上升，下冲程压力下降，压力憋得越高，上下冲程压力变化越大，将驴头停在下死点
稳压，固定凡尔漏失稳不住。
（3）双凡尔漏。
现象：量油产量下降，液面上升，增载卸载
都很缓慢，图形圆滑，漏失严重时的功图与断脱功图相似，憋泵压力上升，稳压稳不住。
2.2 抽油杆断脱。
曾有一口井上行电流突然下降，下行电流突然上升，在示功图上，发现
示功图载荷明显减小，图形变窄，说明抽油井的井下负荷突然减小，从图形上分析该异常应
为断脱，后经作业证实，确为抽油杆断脱。
原因分析采油井正常生产时悬点的最大载荷主要
由两个方面构成。
一个是抽油杆自身重量，另一个是液体重量，当抽油杆断脱后，悬点的载
荷只有断点以上剩余杆的自重，当然要比原来小，只是由于抽油杆与井筒中液体摩擦力的作用，才使上下载荷线不重合，摩擦力大上下载荷线之间的差就相对大一些，反之就小一些。
当抽油杆上行程时，由于井下一端负荷小，靠平衡块就能将驴头拉起，电机做功小，因此电
流下降，下行时，由于井下负荷小，平衡块要靠电机做功才能将它举升上去，电机做功大，
所以电流上升。
断脱的部位越靠上，抽油杆上部越轻，上行电流下降越多。
2.3井卡。
某日，发现某井上、下行电流同时突然升高，经测试，发现示功图明显改变，从图形上分析该异常为井卡，经作业，查看核实为井卡。
分析井卡后柱塞在泵筒无法移动只
有抽油杆的伸缩变形，上冲程中悬点载荷先是缓慢增加，将被压缩而弯曲的抽油杆柱拉直，
到达卡死点位置后，抽油杆柱因受拉而伸长，悬点载荷大幅度增加，下冲程中先是恢复弹性
变形，到卡死点后抽油杆柱被压缩而发生弯曲，所以在卡死点的前后段示功图会有两个斜率段，由于柱塞被卡，导致抽油泵不能抽出液体。
2.4 供液不足。
泵供液不足主要是泵筒中液体不能充满，使游动凡尔不能及时打开，造
成这种情况的原因有多种，如地层能量下降，下泵深度不合理，出砂等。
对于动液面高，供
液较好、出砂不严重的井突然减产时，需要考虑固定凡尔被卡死。
对于砂面掩盖油层，污染
严重的需要及时冲砂，解堵。
泵效下降要及时根据液面变化调整工作制度，必要时加深泵挂，或换小泵。
在实际生产中，我们经常使用一个简易计算泵效的方法，公式如下：
3 结论与建议
（1）建议各井可加装远程监测，此技术应具备实时监测油井电流、载荷、示功图等多项参数，通过此技术，可及时判断油井生产情况，排除故障，实现降本增效。
（2）当抽油井
的电流、示功图发生改变时，井下工况很可能发生了异常，单独应用上、下行电流或示功图
判断油井工况还具有局限性，两者应结合判断，有时同一现象可以由不同原因造成，应综合
参考其他参数变化进行判断，才能使工况诊断更准确。