泵效、动液面、流静压、断脱点分析
示功图分析
基本知识
活塞冲程（有效冲程） 光杆冲程
冲程m
冲程损失：抽油杆及油管弹性伸长与缩短所致。
基本知识
增载线
示功图分析
最大负荷线
最小负荷线
卸载线
注：正常示功图，增载线与卸载线相平行， 最大负荷线与最小负荷线相平行。
示功图分析
基本知识
下静载线：又称固定凡尔漏 失线，驴头停在接近下死点 位置测试，逐步上升为固定 凡尔漏失。
如此循环往复，抽油泵就不断地把地层 流体吸入泵内，并排出地面。
抽油泵的工作原理
冲程
上冲程
下冲程
活塞运动 抽吸泵筒，造成吸油条件 压缩泵筒，造成排油条件
游动阀 关
开
固定阀 开
关
液体运动 泵筒进油，井口排油
油管进油，泵筒排油
液柱载荷 作用在活塞上（抽油杆承载） 作用在固定阀上（油管承载）
负荷KN
示功图分析
N实际冲次≠
4L泵深
或
5100×60 ≈奇数 4LN
注：5100m/s为声音在钢中的传播速度 60为1min=60s
示功图分析---典型示功图分析
二、具有惯性影响的正常示功图
侧真147A井 09.8.14
真192井 2009.8.12
示功图分析---典型示功图分析
三、游动凡尔关闭迟缓
图形特征：左上方缺一块
多出现于作业后
曹54 2011.9.1
示功图分析---典型示功图分析
八、泵脱出工作筒
沙26-5 2009.9.18
沙26-5 2009.8.12
示功图分析---典型示功图分析
九、泵漏失
特征： 1.右上方缺一角 2.产量下降
原因： 衬套磨损严重或结蜡严重阻力 增大引起
技能认证采气专业考试(习题卷118)
技能认证采气专业考试(习题卷118)第1部分：单项选择题，共63题，每题只有一个正确答案,多选或少选均不得分。
1.[单选题]面积注水井网中，( )法面积井网周围由8口注水井和中心1口采油井组成。
A)九点B)反九点C)七点D)反七点答案:A解析:2.[单选题]完井时，要求尽量（ ）油气流入井筒的阻力。
A)平衡B)减少C)增加D)保护答案:B解析:3.[单选题]诊断螺杆泵故障时,可通过观察（ ）的变化来诊断油井工作状况。
A)套压和静压B)流压和静压C)油压和套压D)油压和流压答案:C解析:4.[单选题](1690524)干式水表的维护主要是注意做好定期检查和保证（）。
A)注水量B)注水压力C)注水速度D)注入水质答案:D解析:5.[单选题]抽油机应用( )检查平衡状况时，若上冲程所测电流大，下冲程所测电流小，说明井下负荷大。
A)测时法B)观察法C)测电流法D)分析法答案:C解析:6.[单选题]保持一定的( ),可以防止抽油泵受气体影响或抽空,有利于提高泵效。
7.[单选题](1690663)对于直接驱动电动螺杆泵井，只能通过调整电源()来调整转数。
A)电流B)电压C)频率D)功率答案:C解析:8.[单选题]某注水井日注水量为150m3,井底流压为19.0MPa,吸水指数为21.4m3/(MPad),则该井的地层压力为( )MPa。
A)10.99B)11.99C)12.99D)13.99答案:B解析:9.[单选题]集气站用于去除天然气中液（固）体杂质的设备主要有（ ）。
A)分离器、除尘器、过滤器B)分离器、汇气管C)汇气管、排污管、放空管D)收发球筒、排污管、放空管答案:A解析:10.[单选题]下列不属于传感器的特点的是（ ）。
A)微型化B)数字化C)多功能化D)自动化答案:D解析:11.[单选题]由于地壳升降运动引起地层超覆、沉积间断、风化剥蚀，从而形成地层角度不整合、地层超覆不整合，且上部若为( )地层覆盖，即构成地层圈闭。
采油工艺第三章2
P C
静液面与动液面的位置
和测得的反射时间来计算其位置：
1
1/2
L v t =
1
1
t t L L =声波速度V ＝？
循环过程：下死点A 死点C
气锁
泵内压力变化：没有气时，上冲程活塞上行，泵筒内压力迅速下降，液体进泵；而有气体时，活塞刚上行时泵内有一定压力，固定凡尔不能立即打开。
B.由于泵内有一定的气体压力，对活塞有上托力，所以加载减缓；下
②充不满影响的示功图
充不满的示功图
Q=0！
②吸入部分漏失（固定凡尔standing valve ）
A D S ped ′′=柱塞的有效吸入行程：
S
A D /′′=η泵效：
卸载减缓、加
载提前！
Q=0！
吸入凡尔和排出
只抽油杆的伸缩变
喷势弱、油稠带喷
管式泵活塞脱出工作筒防冲距过小活塞碰
出砂井
(Max available stress)安全区
修正古德曼图
前置式气动平衡抽油机结构简图
(1) 稳定性好
(2) 多用于大型抽油机
(3) 节约钢材
游梁平衡：游梁尾部加平衡重－小型
抽油机
曲柄平衡(旋转平衡)：平衡块加在曲柄
a
c
b
W b +X uc
b
W a
c ⋅⋅
曲柄平衡示意图
a
b
X ub
W cb
Wc R
Rc
crank balance )：平衡半径＝？
ub
b
ra S 2= 。
抽油机不平衡成因分析及治理配套措施
抽油机不平衡成因分析及治理配套措施摘要：抽油机是油田的主要举升设备，若其在不平衡状态下运行可导致能耗大幅度增加。
因此，抽油机调节平衡是节能降耗、延长设备使用寿命的一项重要技术措施。
文中介绍了抽油机不平衡原因，并进行了分析，介绍了油田常用平衡理论分析方法，给出了抽油机平衡的经验方法。
关键词; 抽油机，不平衡，因素，措施抽油机平衡效果不好使抽油机的能耗加大，致使采油成本提高。
另外还严重影响曲柄连杆机构、减速器及电动机的使用寿命，同时也降低了抽油杆柱的使用寿命。
保证抽油机平衡可以明显改善曲柄销和抽油机连杆受力状况，延长曲柄销的使用寿命，提高支架的稳定性，改善了减速箱的工作状况；提高抽油机的运行效率和可靠运行时间，大大降低生产成本。
1抽油机井不平衡原因当游梁式抽油机工作时，抽油机驴头悬点承受着交变载荷。
上冲程时，驴头悬点主要承受抽油杆柱和液柱的重量，在抽油机未进行平衡的条件下，电动机做有用功，使驴头上行。
下冲程时，驴头悬点只承受抽油杆柱在液体中的重量，需要克服液体浮力，这时电动机做负功，这就造成抽油机在上、下冲程中出现不平衡现象，我们把这种现象，即作功不相等称为抽油机的不平衡。
2抽油机不平衡影响因素分析影响抽油机不平衡的因素，主要从地面设备问题、井下工况问题两方面着手，先分析井下工况问题，排除完井下故障，再进行抽油机平衡调整。
结合现场实际分析认为主要有以下六个方面的影响因素:（1）由于地质条件和开采因素影响，导致油井液量、含水量、压力、动液面等资料发生变化，油井生产参数不匹配时就会产生抽油机不平衡，即使通过机械平衡调整达到平衡，但不能动态跟踪调整，运行过程中依然会产生不平衡，使抽油机的系统效率过低。
（2）油井结蜡严重，增加了液流阻力，液体摩擦引起摩擦载荷影响抽油设备的正常工作。
生产中采用井口套管加药，但由于存在加药制度不完善，加药周期执行不到位等因素，导致油井易结蜡、结垢，增加抽油机载荷。
（3）油井出砂使地面和井下设备磨蚀，砂卡，增加了抽油机上下冲程运行载荷，严重的甚至泵卡死，冲砂检泵维修工作量剧增。
抽油机井动态控制图编制与分析方法
f供液能力界线 b理论泵效上限 a平均理论泵效线 e合理区泵效下限
η %
合ห้องสมุดไป่ตู้理 区
c理论泵效下限 d最低自喷流压线
待 落 实 区
断 脱 漏 失 区 Pf (MPa)
g断脱漏失界线
参数偏小区
七、具体措施
3.待落实区油井的调整： 这一区域的井大多泵效较高，但 其流压较低的井，理论分析是不应出 现的，主要是资料录取不准或油井情 况复杂性造成的。对这一区域的油井 要核实测试资料，油量、液面等资料 查明原因，进行针对调整。
参数偏小区
七、具体措施
4.参数偏小区油井的调整： 这一区域的井大多是高液面 高泵效的井，对这一区域的油井 要核实测试资料，查明原因，采 取换大泵措施，提高油井产量。
七、具体措施
5.合理区：指图中供油采油系统协调，抽汲参数 匹配合理，符合开采技术界限要求的抽油机井所 在的区域。
参 数 偏 大 区
f供液能力界线 b理论泵效上限 a平均理论泵效线 e合理区泵效下限
四、 泵效的计算
η 1=1/[1+(1-ƒw )(R-Rg)Bg] Bg=0.000386(ZT/Ph) Rg=R[（Ρ h/Ρ b ）1/3×1.185-0.22 T=273+0.033L+15 η 2=[S-S1(1-ƒw)(R-Rg)Bg ]/S η 3=(S-λ )/S λ =(ρ gL×10-6- Ph)L ƒp/E•(1/ ƒr + 1/ƒt ) η 4= ƒw+(1- ƒw)/Bo η 5=0.9
四、泵效的计算
E------钢材弹性模量，N/cm3 ƒr------抽油杆柱按长度加权平均截面积，cm2； i------抽油杆柱自上而下依次编排的级数； Li------第i级抽油杆柱长度，m； ƒri------第i级抽油杆柱横截面积， cm2； ƒt------油管柱金属部分按长度的加权平均截面积，cm2； j------油管自上而下依次编排的级数； Lj------第j级油管柱长度，m； Ftj------第j级油管柱金属部分横截面积，cm2； Bo------沉没压力下原油体积系数，小数；（可从原油高压 物性曲线上查到）。 g------重力加速度，cm/s2； fp------抽油泵活塞截面积，cm2；
油田开发专业知识问答
油田开发专业知识问答1、什么是气锁现象？怎样预防？气锁指气体充满了深井泵工作筒，封锁了原油进入深井泵的通路，深井泵活塞在上下冲程中只对气体进行压缩和膨胀，固定凡尔和游动凡尔不能打开，这时油井不出油。
当液面恢复到一定程度时，气锁现象就会解除；但当液面降低到泵吸入口时，气锁现象又会发生。
防止气锁现象的办法：1）加深泵挂，提高深井泵入口压力；2）在泵尾部接气锚；3）调小防冲距，采用三凡尔泵，缩小余隙容积；4）采取间隙开井措施，使油层压力得到恢复，使深井泵在一定压力液面深度下工作。
2、影响泵效的因素是什么？泵效的高低反应了泵性能的好坏及抽油机参数的选择是否合适等。
主要因素有三个：（一）地质因素：１）油井出砂：砂子磨损凡尔球，凡尔座，活塞及衬套等部件导致泵产生漏失，降低泵效。
固定凡尔或游动凡尔砂卡或砂埋油层也影响泵效；２）气体影响：主要是由于油层能量低，供液不足或含气体过多的井。
当泵入口处的压力低于饱和压力时，进入泵内将是油气混合物，从而减少进入泵内油的体积，使泵效降低。
另外活塞在下死点时固定凡尔和游动凡尔之间的余隙中存在高压混合物，在活塞上行时，油气混合物膨胀，固定凡尔不能立即打开，使泵效降低。
此情况在双凡尔管式泵中比在三凡尔中要显著；３）油井结蜡：由于活塞上行时，泵内压力下降，所以在泵的入口处及泵内易结蜡，至油流阻力增大，凡尔座不严，影响泵效；４）原油粘度高：由于油稠，油流；阻力很大，固定凡尔和游动凡尔不宜打开或关闭，抽油杆不宜下行，影响泵的冲程，降低泵的充满系数，使泵效降低；５）原油中含腐蚀性的水和硫化氢气体，腐蚀泵的部件，使之漏失，从而影响泵效；（二）设备因素：泵的制造质量差，安装质量差，衬套与活塞间隙配合选择不当，或凡尔座不严等都会使泵效降低；（三）工作方式的影响：泵的工作参数选择不当，也会降低泵效。
如参数过大；理论排量远远大于油层供液能力，造成供不应求；泵效自然很低，冲次过大还造成原油来不及进入泵工作筒，而使泵效降低，泵挂过深，使冲程损失过大，也会降低泵效。
典型示功图具体分析(2)
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。
3.3泵效分析
(3) β与R有关，气油比R↘，β↗。
1 β= 1+ R
降低R值的方法：
①可增加下泵深度，使自由气尽量溶于油中。 ②使用气锚，使气体在泵外分离，减少气体对泵充满系数的影响。
(三)漏失影响 三 漏失影响 影响泵效的漏失主要有： 1.间隙漏失——活塞与衬套之间的漏失。随着泵的 磨损，漏失量还会不断增大。 2.阀漏失——阀球密封不严导致漏失。 3.其它漏失。 由于磨损、砂蜡卡及腐蚀所产生的漏失很难计算， 可根据示功图来分析漏失的严重程度。
查表3-3得3/4“抽油杆 fr＝2.83×10－4 m2
Wl = f P Lρ L g =
'
π
4
× 56 2 × 10－6 × 930 × 933 × 9.81 = 20965 N
Wl ' L 20965 × 20965× 930 1 1 1 1 ( ＋ ) λ = E ×( f + f ) = 2.1 × 1011 2.83 × 10－4 11.7 × 10－4 r t ＝0.407M
根据虎克定律：
W ' l L f p Lρ l g L = × λr = Ef r E fr
λt =
f p Lρ l g E
L × ft
λ=
对多级抽油杆： λ =
f p L2 Байду номын сангаас l g E
×(
1 1 + ) fr ft
f p Lρ l g E
L1 L2 L ×( + +••••••+ ) f r1 fr2 ft
2、
β=
f p L2 ρ l g E
Vo VP
'
×(
1 1 + ) fr ft
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3）在计算泵效时，油井的实际产液量和理论排量单位必须统一。
4）在计算重量排量时，如题中没给出原油密度，一般情况下均按 0.86计算 。 5）通过泵效的高低还可以判断油层的供液能力；判断油井参数选择是否合理 ；判断深井泵的工作状况。
目
录
深井泵效率计算
动液面计算
其他相关计算
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13
1、相关名词
动液面：油井正常生产时，所测油套环形空间内的液面深度。 静液面：油井关井后，油套环形空间内液面恢复到静止（与地层压力相平 衡）后所测得的液面深度。 套压：它表示油套管环形空间内油和气在井口的 压力。 流压：油井正常生产时所测得的油层中部压力。 静压：油井生产到某一阶段关井后，待压力恢复到稳定时所测得的油层中 部的压力。 剩余压力又叫压缩气体
在油田开发过程中，如油井不能自喷，则必须借 助机械的能量进行采油。机械采油是指人为地通过各 种机械从地面向油井内补充能量举油出井的生产方式 。目前使用的机械采油分为有杆泵采油和无杆泵采油 两种方法。在有杆泵采油中,抽油机井采油是咱们油田 乃至中石油目前应用最广泛的一种机械采油方式。
抽油机井相关计算(一)
为了加速对理论排量的计算，将上式简化为：
Q理= K×S光×n ×ρ混
排量系数K 。它是一个和泵径有关的系数。 K= 1440×πD2／4
不同泵径截面积和日排量系数
泵径（ｍｍ） 柱塞截面积（ｃｍ2） 系数 32 8.04 1.16 38 11.34 1.63 44 15.21 2.19 56 24.63 3.54 70 38.43 5.54 83 54.08 7.79 95 70.85 10.2
作。我们用“泵效”来表示
泵的工作效率。
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一、泵效
泵效：在抽油井生产过程中，实际产量与理论产量的比值。
Q 100% Q理
η：泵效 % ； Q：实际产液量 m3/d ；
Q理:理论排量 m3/d；
1、抽油泵的工作过程示意
P1
抽油杆柱带动活塞向下运 抽油杆柱带动活塞向上运动。
动。 P2 上升，当 P2>P3 时，固定 游动阀关闭， P2随之降低，当 阀就关闭，当 P2>P1 时，游动阀 P 3>P2时，固定阀打开，吸液进泵 被顶开，排液出泵。 而排液出井。 抽油杆 油 管
加载
卸载
缩短 伸长 伸长 缩短
P2
这样，柱塞不断上下运动，吸入凡尔及排出凡尔也
不断交替关闭的打开，结果使油管内液面不断上升，一 直升到井口，排入出油管线。
P3
2、理论排量：
抽油泵的工作过程是由三个基本环节所组成，即柱塞 在泵内让出容积，原油进泵和从泵内排出原油。
在理想的情况下，泵活塞上
、下一个行程所排出的
3、例题：
某抽油机井泵径70mm，冲程5m，该井在生产过程中抽油泵泵效 为70％，要使该井实际产液量达到78m3 / d，那么在现有的泵径和冲程 组合及泵效前提下，应选择多大的冲次才能满足产液的需要。
解：已知：D＝70ｍｍ＝0.070ｍ，S＝5ｍ，η＝70%，V实＝78m3 / d 求：冲次？ 1）计算理论排量 由 η=V实/V理×100％可知 V理＝ V实/ η＝78 /70%＝111.4（ｍ3 / ｄ） 2）计算冲次 由V理=1440×πD2／4×S光杆×n 可知 ｎ＝（4× V理）／（ 1440×πD2 ×S光杆）
尤立红
2014年4月
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深井泵效率计算
动液面计算
其他相关计算
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抽油装置
抽油机（地面） 设 备 组 成 抽油杆（传动动力） 抽油泵（井筒内） 其它附件
抽油机井
抽油泵的工作环境在
井下，它的工作状态咱们是
看不到的，同时，它在工作
中还会受到制造质量，安装 质量、砂、蜡、水、气、稠 油等多种因素的影响。那么 ，抽油泵就不能实现100%工
3、液面计算方法
（1）利用回音标计算液面深度
L
1t1
2
2
1＝2 L t
2＝
单位mm。
2、液面的识别
波形A为井口波，波形B，C分别为回音标、液面反射波形。b、c 、d…为油管接箍波形。
井口波 液面波
接箍波
3、液面计算方法
利用声波在环形空间中的传播速度和测得的反射时间 来计算其位置。
L t
2
式中：
L ——液面深度，m
t
——声波传播速度，m/s ——声波从井口到液面后再返回到井口 所需要的时间，s
液量等于活塞在泵中所让出的体积。用公式表式如下：
V活＝F× S光＝ πD2／4 ×S光 式中 V活------- 一个冲程的排液量 F ------S光-----活塞截面积，ｍ2 活塞的理论冲程（光杆冲程）长度ｍ
D ------- 活塞直径m
2、理论排量：
光杆冲程：指抽油机驴头由下死点移动到上死点所走 过的距离。（米） 冲数：是指抽油机驴头一分钟内上下往返的次数， 次／分钟 泵的每分钟的排量为： V
2 ／4 ×S = πD 分 光杆×n
式中：V分--------泵的每分钟排量
n-----------冲数，次／分
2、理论排量：
泵每日的理论排量V理： V理=πD2／4×S光×n ×60×24
=1440 × πD2／4×S光×n
Q理= 1440×πD2／4×S光×n ×ρ混
(体积排量)
(重量排量)
＝（ 4× 111.4） ／（ 1440×３.１４ × ０.０７2 ×５）
＝４（次／分） 答：在现有的泵径和冲程组合下应选择4次每分钟的冲次才能满足预计产液量的需要。
4、应用
通过理论排量和抽油泵泵效公式不难看出： V理= 1440×πD2／4×S光杆×n ×ρ混合液 η=V实/V理×100％ 1）在泵效、理论排量计算公式涉及的六个参数中，只要知道其中四个参数便 可求出任意一个末知数。 2）利用理论排量公式可选择抽油井工作制度。 (重量排量)
沉没度：深井泵沉没在动液面以下的深度。
2、液面的识别
2、液面的识别
波形A是在井口记录下来的声波脉冲发生器发出的脉冲信号。 波形B是声波脉冲由井口传播至回音标，又反射到井口记录下的 脉冲信号。 波形C是声波脉冲由井口传播到液面，再由液面反射到井口记录
下的脉冲信号。
2、液面的识别
Ls
Le
Ls表示电磁笔从井口波到音标反射波在记录纸带上所走的距离， 单位mm。 Le表示电磁笔从井口波到液面反射波在记录纸带上所走的距离 ,