抽油机井示功图
抽油机示功图辨析(超全)PPT课件
一、正常示功图
典型示功图
特征描述 ：图形的共同特点是与理论图形差异较小，近似为平行四边形。且 增、减载线，上、下行程线均与理论线平行。由于设备振动而引起上、下负荷 线有波纹。同时有些图形因泵挂较深、冲数较大产生的惯性力影响 , 使示功 图沿着顺时针方向产生偏转 , 图形与基线有一夹角。
使悬点载荷增加；下行程时，流动阻力的 A
方向向上，使悬点载荷减小。稠油井的最 大和最小载荷线振动要比结蜡井小，但两 种示功图都会出现肥大。
Байду номын сангаас
C
D S
十六、油层出砂影响的示功图
六、抽油杆断脱的示功图
特征描述 ：抽油杆断脱后 , 上行程悬点载荷为断脱点以上抽油杆柱的重力,下 冲程的悬点载荷为断脱点以上抽油杆柱在液体中的重力。 因此示功图位于理论 最小载荷线的下方，图形呈“黄瓜状”。
七、带喷井的示功图
喷势强、油稀带喷的示功图
喷势弱、油稠带喷的示功图
八、排出部分漏失漏失影响的示功图
十四、油井结蜡影响的示功图
特征描述 ：结蜡井，上下行程流动阻力增加。上行程 时，流动阻力的方向向下，使悬点载荷增加；下行程 时，流动阻力的方向向上，使悬点载荷减小。示功图 出现肥大，上、下行线均超过理论负荷线，且有波纹。
十五、油稠影响示功图
P B
特征描述 ：稠油井，上下行程流动阻力 增加。上行程时，流动阻力的方向向下，
五、油管断脱
特征描述 ：与抽油杆断脱功图类似，在最小理论负荷线以上，接近最小理论负荷线。 油管断脱现象：电流上冲程小，下冲程正常。正、反洗井均通，且上返时间短。下
放光杆碰不着泵的固定凡尔。如果井内下有旁通开关或丢手管柱，泵下装有桶杆的井 碰泵时，下放光杆超过防冲距后可能碰着泵，这类井可通过洗井来判别。
抽油机典型示功图
抽油机示功图是将抽油机井光杆悬点载荷变化所作的功简化成直观封闭的几何图形，是光杆悬点载荷在动态生产过程中的直观反映，是油田开发技术人员必须掌握的分析方法。
通过示功图的正确分析评价，可诊断抽油机井是否正常生产。
本文将通过典型示功图示例阐述，结合现场实际，对井下生产情况进行解释分析，应用地面示功图解决现场实际问题，为油田开发现场分析诊断提供可借鉴性依据。
1、泵正常工作图像分析：供液充足、泵的沉没度大、泵阀基本不漏失，泵效高，游动阀尔和固定阀尔能够及时开、闭，柱塞能够迅速加载和卸载。
管理措施：此类井供液充足，沉没度大，仍有生产潜力可挖，可以将机抽参数调整到最大，以求得最大产量，发挥井筒应有的产能水平。
2、振动影响图形分析：泵深超过800m时抽油杆会发生有规律的振动，一般不会影响泵效，振动引起悬点载荷叠加在正常工作产生的曲线上，由于抽油杆柱的振动为阻尼振动，所以出现逐渐减弱的波浪线。
管理措施：一般不考虑振动影响，如果冲次加大后，振动幅度变大，就导致功图失真，上下死点有小尾巴出现，泵效低，这时需要对油井进行综合评估，减小冲次建立合理制度。
3、供液不足图形分析：供液不足为油田常见工况，当泵充满系数小于0.6时，可以认为深井泵的工作制度不合理，泵的排出能力大于油层的供液能力，造成沉没度太小，液体充满不了泵筒。
管理措施;主要进行油层改造，改善供液条件，机抽参数，对于泵挂较深井可采取长冲程，小泵径、慢冲次，泵挂相对较浅的井，在井况及抽油设备允许情况下，加深泵挂深度，以求得最大泵效。
4、泵工作正常，油稠时的情况。
图像分析：油稠，使摩擦等附加阻力变大，造成上负荷线偏高，下负荷线偏低，同时，油稠可能使得凡尔开关比6B63常时滞后，凡尔和凡尔座配合不严密，造成较大漏失。
管理措施：对于稠油井，主要对进泵液体降粘，定期地向油田区块注入降粘剂，采取环空加热措施，并采用反馈抽稠泵机抽。
5、油井出砂图形分析：油层出砂，细小的砂粒将随着油流进入泵内，造成活塞在工作筒内遇阻，使活塞在整个行程中增加了一个附加阻力，上冲程时附加阻力使光杆负荷增加，下冲程时，附加阻力使光杆负荷减少，并且由于砂子具有流动性，使其分布在泵筒内各处多少不同，致使光杆负荷在很短时间内发生多次急剧的变化，严重时会造成固定凡尔，活塞卡死，造成油井停产。
分析抽油机井实测示功图
管式泵的结构特点
只有一个工作筒 泵筒连接在油管的下端 固定凡尔安装在泵筒的下端 柱塞连接在抽油杆的下端 在相同油管直径下允许的下泵 直径较杆式泵大 起下泵麻烦
柱塞 游动凡尔 工作筒
固定凡尔
抽 油 泵 的 工 作 原 理
游
梁
P
式
抽
油
O
S
机
抽
油
泵
采
油
过
程
P
O
S
P
O
S
P
O
S
P
O
S
P
O
S
P
30
20
kN
整改措施:
(1)如果抽油杆断脱位置在距井口 600m以内，可以进行对扣操作， 若失败，再进行作业检泵。
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 m
（2）如果判断为脱节器脱落, 可以直 接下放抽油杆, 与脱节器对接（此时, 不允许旋转光杆对扣）, 若失败, 再进 行作业检泵。可以定量计算断脱部的深 度。L/L断=h/h断
抽油井 在生产过 程中，油 套管环形 空间中的 动面深度
沉没度:
深井泵 固定凡尔 与动液面
动
液
泵
面
深
沉 没 度
实例一、
泵径56mm, 泵深1500m, 正常生产 时日产液量44m3, 产油7吨, 在1月中
L
旬开始液量缓慢下降, 到7月8日液量 24m3, 产油3吨, 液面由正常时的 答12: 2该0井m产到液目缓前慢4下26降m，。液面上升，功图
的比凡 特
左卸尔 点
下 角 变 圆 。
载 线 陡 ； 示 功 图
） 漏 失 ， 增 载 线
抽油机井示功图汇总
状。其曲率半径越大,泵效 越低，表明油套环空内泡沫 段高，油层脱气严重，沉没 压力偏小，泵充满程度差。 成因分析∶石油是聚集在一 起的油气混和物，在抽汲过 程中或多或少总有气体进入 泵内。
理论示功图 实测示功图
典型示功图分析
气锁现象：
如果气体大量进入泵筒， 上冲程时气体膨胀，全部占 满柱塞让出的容积，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，所以这种情况下双凡 尔均打不开，柱塞运动对气 体压缩和膨胀，泵不排油， 这种现象称为“气锁”。
成因分析∶如果油管的丝扣 连接处未上紧，或因油管被 磨损，腐蚀而产生裂缝和孔 洞时，进入油管的液体会从 这些裂缝和孔洞及未上紧处 重新漏入油管套管间的环形 空间，导致油井减产。
理论示功图 实测示功图
典型示功图分析
当抽油井“油管漏失”时，我们应采取 以下措施： 1、漏失不严重时可适当调快冲次（如果 因杆管偏磨造成的油管漏失则不可以调 快冲次）； 2、漏失严重的需要小修作业修复。
理论示功图
实测示功图
典型示功图分析
解决的方法: 当抽油井“吸入部分漏失”时，我们应采 取以下措施：
1、由于砂、蜡影响造成吸入部分漏失的， 可以采取碰泵或洗井进行解决。
2、以上措施无效时就应进行小修作业换 泵来解决了。
抽油井示功图图谱
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 ∥da3.2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 4.15、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。
抽油机井示功图..
2)下冲程 柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。泵
内压力增加，当泵内压力大于柱塞以上液柱压 力时，游动阀被顶开。 柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部， 使泵排出液体。 泵排出的条件： 泵内压力(排出压力)高于柱塞以上的液柱 压力。
B-下冲程
理论示功图
静载荷作用下的理论示功图 悬点所承受的载荷： (1)抽油杆柱载荷，Ｗr (2)作用在柱塞上的液柱载荷,W1 （3）沉没压力(泵口压力)与井口 回压在上冲程中造成的悬点载荷 方向相反,相互抵消。
理论示功图
实测示功图
解决的方法:
当抽油井“供液不足”时，我们应采取以下措施 1、加强注水,补充地层能量，从而提高油井地层 供液能力； 2、合理下调冲次； 3、根据地层供液，在作业时换小泵、加深泵挂 深度。 4、高压泵车洗井，解决近井地带堵塞。
典型示功图分析
4.油管漏失 图形特点∶开抽时泵功图图 形正常，停抽后上行线比前 面低一段载荷，功图面积明 显减小。 成因分析∶如果油管的丝扣 连接处未上紧，或因油管被 磨损，腐蚀而产生裂缝和孔 洞时，进入油管的液体会从 这些裂缝和孔洞及未上紧处 重新漏入油管套管间的环形 空间，导致油井减产。
油机悬点的往复运动通过抽油杆传递给井下 柱塞泵。
相同点
用抽油杆将地面动 力传递给井下泵
图
地面驱动螺杆泵采油：井口驱动头的旋
转运动通过抽油杆传递给井下螺杆泵。
游梁式抽油机井有杆泵采油是目前我国最广泛应用的 采油方式，大约有80%以上的油井采油采用该举升方式。
有杆泵采油
典型杆驱往复泵抽油系统 典型杆驱螺杆泵抽油系统
抽油装置示意图
主要内容
泵工作原理 理论示功图 典型示功图分析 总结
泵的工作原理
抽油机井实测功图分析
20
40
30
10
20
０
10
0
0.5 1 1.5 2 2.5 3 m
0.5
1
1.5
2
2.5 m3
双凡尔漏失不出实测功图
kN
80
70 60 50
40
30
20
10
0 0.5
1
1.5
22.5 3 mkN60504030
20
10
０
0.5
1
1.5
2
2.5 3
m
特点：没有增载线和卸载线，功图面积小，功图载荷照比原 载荷下降；产量下降或不出，液面上升。
1
1.5
2
2.5 3 m 0
0.5
1
1.5
2
2.5 3 m
气体影响实测示功图
典型案例（一）
抽油杆断脱示功图
kN 40
30
抽油杆底部断脱示功图
20
kN 40
30
抽油杆上部断脱示功图
20
10
10
0
0.5
1
1.5
2
2.5 3
m0
40 kN
0.5
1
1.5
2
2.5 m
30
20
抽油杆中部断脱示功图
10 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
是供液不足或气体影响。
左下角：分析光杆在下死点时出现的问题， 如固定阀的漏失情况等。
抽油机井实测功图分析
kN
kN
80
70 60 50
40 30 20 10 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 m
绘制解释抽油机井理论示功图(课堂PPT)
绘制解释抽油机井理论示功图
操作时间：20min
序号 考核内容
评分要素
绘制载荷辅助线
绘制
1
辅助线
绘制冲程辅助线
标注辅助线的名称、符号
配分
评分标准
10
未绘制或者绘制错扣10分；漏绘制一条扣5分；线条不直扣2 分。绘图不规范扣10分
10
未绘制或者绘制错扣10分；漏绘制一条扣5分；线条不平扣2 分
10
未标注扣10分；漏标注一处扣3分；标错符号一处扣3分
W静= Wr´+ Wl´。
8
绘制解释抽油机井理论示功图
λλλ11 wwwlll´´
W大
wwwrrr´´´
SSS活活p
λ2
SSS光光
理论示功图
操作步骤：
2、解释理论示功图：
解释示功图（ABCD面积）: 表示抽油机在一个冲程内所做的 功。 解释活塞冲程（AD线）；解释光 杆冲程（AD1线）： AD线—柱塞在下行程移动的距离。 AD1线—表示驴头悬点在上、下行 程中所移动的距离，即光杆冲程
7
绘制解释抽油机井理论示功图
λλλ11 wwwlll´´
W大
wwwrrr´´´
SSS活活p
λ2
SSS光光
理论示功图
操作步骤：
2、解释理论示功图：
解释抽油杆柱重Wr；解释活塞 截面积以上液柱重WL；解释静 载荷W静：
Wr = fr rs L = qrL。 作用在柱塞上的液柱重量wl = (fpfr) L rl 式中rs——抽油杆材料的密度， kg/m3 qr——每米抽油杆柱在空气中的重 量，kg fp——柱塞截面积，m2 fr ——抽油杆截面积，m2 L——抽油杆长度，m rl——油水混合液密度， kg/m3
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悬点
（6）泵口吸入压力。 （静）
（7） 井口回压。 （静）
（8）液体和柱塞运 动不一致或泵充不满等 引起的冲击载荷。（动）
游梁式抽油机—抽油泵采油装置图 1-固定阀；2-柱塞；3-油管；4-抽油 杆；5-套管；6-套管三通；7-法兰盘； 8-油管三通；9-光杆密封盒；10-套 管闸门；11-套压表；12-回压闸门； 13-油压表；14-生产闸门；15-悬绳 器；16-驴头；17-中轴承；18-连杆； 19-曲柄；20-减速器；21-电动机；
22-刹车装置；23-配电箱
5.抽油机驴头悬点载荷分析 (1)抽油杆柱的重力 a.上冲程
W rAGLGgqGLg
或 W rA GLGqG L
其中：
AG
4
DG2
G Gg
下泵深度示意图
b.下冲程
W r W r F s
A G L G g A G L ow g
A G Lg G ow
S ⑩光杆冲程：S ⑾理论示功图： ⑿实测示功图：
SP
游梁式抽油机—抽油泵采油装置图 1-固定阀；2-柱塞；3-油管；4-抽油 杆；5-套管；6-套管三通；7-法兰盘； 8-油管三通；9-光杆密封盒；10-套 管闸门；11-套压表；12-回压闸门； 13-油压表；14-生产闸门；15-悬绳 器；16-驴头；17-中轴承；18-连杆； 19-曲柄；20-减速器；21-电动机；
培训教案
编 码：MSD/JW-13-01
版本A/0
编号：02
授课日期：2010.11.3
授课班级：采油地质技师培训班
课 题： 第二章 抽油机井示功图分析
教学目的：掌握抽油机井理论示功图解释与实测示功图分析方法
教学重点：分析方法
教学难点
第二章 抽油机井示功图分析
中国石油大庆培训中心
下泵深度示意图
6.冲程损失计算 根据虎克定律进行计算。 引起杆柱和管柱变形的力为上、下冲程载荷之差WL′。 ①单级抽油杆柱与油管柱的变形：
WELL
1 AG
1 At
或
APEowL2gA1GA1t
②多级抽油杆柱与油管柱的变形： 以二级为例：
WL
E
ALG 11
L2 AG2
A Lt
7.理论示功图的绘制 ①建立直角坐标系 以冲程长度为横坐标，以悬点载荷为纵坐标，建立 直角坐标系。
3.绘制理论示功图时的理想 条件（假设条件）
①抽油泵和油管没有漏失， 泵工作正常。
②油层供液能力充足，泵能 完全充满。
③不考虑动载荷的影响，力 的传递是瞬间的。
④不考虑油井受砂、蜡、水、 气、稠油及腐蚀性物质的影响。
⑤不考虑油井连喷带抽。 ⑥认为进入泵内的液体是不 可压缩的，阀是瞬时开闭的。
抽油泵工作原理图
第二章 讲述内容：
一、理论示功图及解释 二、水驱实测示功图分析 三、聚驱实测示功图分析 四、定向井实测示功图分析 五、实测示功图分析举例
（1）示功图作用 通过示功图分析， ①可以知道抽油机驴头悬点载荷变化情况； ②可以判断抽油装置各参数的配合是否合理； ③可以了解抽油设备性能的好坏和砂、蜡、水、气、
a-柱塞上行 b-柱塞下行 1-拉杆 2-泵筒 3-游动阀 4-柱塞 5-固定阀
悬点
4.抽油机驴头悬点载 荷
（1）抽油杆柱重力。 （静）
（2）油管内柱塞以上 液柱重力。（静）
（3）抽油杆柱和柱塞 以上液柱运动时所产生 的惯性载荷。（动）
（4）摩擦力。（动） （5）抽油杆柱和液柱 运动时所产生的振动载 荷。（动）
稠等井况的变化； ④把示功图与液面资料结合起来分析，可以了解油层
的供液能力。
（2）应用要求 在应用示功图时，必须结合在平时油井管理中积累的
资料，如油井产量、动液面、油套压、含水变化、砂面、 含砂情况，抽油机运转中电流的变化以及井下设备工作期 限等资料。
一、理论示功图及 解释
1.和示功图分析相关的 术语与名词解释
②计算光杆静载荷在纵坐标上的高度
PmaxWrWL
P B′λ
B
SP
C
PminW'r
WL′
OB Pmax b
OA Pmin b
A Wr′
0
SP S
D
D′
λS
静载荷作用下的理论示功图
③计算光杆冲程、冲程损失及柱塞冲程在横坐标 上的长度
P
B′λ B
SP
C
B C a S WL′
B B a SP S
①游动阀（排出阀）： ②固定阀（吸入阀）：
③阀罩： ④防冲距： ⑤余隙容积：
防冲距
抽油泵工作原理图
a-柱塞上行 b-柱塞下行 1-拉杆 2-泵筒 3-游动阀 4-柱塞 5-固定阀
上死点
SP
下死点
⑥抽空： ⑦水击： ⑧充满系数： ⑨柱塞冲程：SP
防冲距
上死点
SP
下死点
抽油泵工作原理图
a-柱塞上行 b-柱塞下行 1-拉杆 2-泵筒 3-游动阀 4-柱塞 5-固定阀
A Wr′
0
SP S
D
D′
λS
静载荷作用下的理论示功图
④绘制理论示功图并标注 如图所示。
【绘图练习】
例题1：某抽油机井下入深度L=620m，下CYB56T泵生产， 抽 油 机 的 冲 程 S=2.1m， 原 油 密 度 ρo = 8 60kg/m3， 油 井 含 水 fw=40%，用CYG19单级抽油杆和φ62mm平式油管，实测图所 用仪器第三支点，力比为fa3=810N/mm，减程比为SX=1/45， 求 作 理 论 示 功 图 。 （ 取 g=9.8m/s2 ， qG = 2.30kg/m ， AG=2.85cm2， At=11.9cm2， AP=24.63cm2 ）
W
r
G ow G
W rb
或 WrWr GGowWrb
下泵深度示意图
其中： o ww fw 1 fwo
或 o ww fw 1 fwo
（2）管内柱塞以上液柱重力
W L A P A G Log w
或 W LA PA GLow
其中：
AP
4
DP2
WLAPLow g
游梁式抽油机—抽油泵采油装置图 1-固定阀；2-柱塞；3-油管；4-抽油 杆；5-套管；6-套管三通；7-法兰盘； 8-油管三通；9-光杆密封盒；10-套 管闸门；11-套压表；12-回压闸门； 13-油压表；14-生产闸门；15-悬绳 器；16-驴头；17-中轴承；18-连杆； 19-曲柄；20-减速器；21-电动机；
22-刹车装置；23-配电箱
⒀减程比：光杆冲程在图上的长度与实际冲程长度 之比，用“a”或“fa”表示。
⒁力比：实际悬点载荷与其在图上的长度之比，用 “b”或“SX”表示，单位为“kN/mm”。
2.绘制理论示功图的目的
在于与实测示功图相比较，找出载荷变化的差异， 从而判断抽油泵的工作状况及杆、管和油层情况。