抽油井功图诊断与分析

主要内容 理论功图 1. 典型示功图 2. 测试产生误差的原因 3. 4. 打水前后功图变化 憋压曲线 5. 测试产生误差的原因 6. 中原油田分公司采油四厂 第一部分 理论示功图 一、光杆地面理论示功图 光杆地面理论功图只考虑到杆柱在液体中的重量与活塞上液体重量，并没有考虑惯性载荷、摩擦阻力与振动载荷。 1、 头下死点。 2、 冲程开始后，液柱载荷逐渐加在活塞上，引起抽油杆柱伸长和油管缩短，该点为加载完毕、变形结束点。自 油泵活塞开始与泵筒发生向上的相对位移，悬点以不变的静载荷上行至上死点 C。 3、 头上死点。 4、 上死点开始下行后，由于抽油杆柱和油管柱的弹性，液柱载荷逐渐由活塞转移到油管上，引起油管伸长、抽油杆缩短，故悬点逐渐卸载， 形结束点，自该点之后，抽油泵活塞开始与泵筒发生向下的相对位移 . 5、 冲程的加载线。加载过程，游动凡尔与固定凡尔同时处于关闭状态。 6、 塞上冲程线，为深井泵的吸入过程。在此过程游动凡尔始终处于关闭状态，深井泵吸液入泵，排液出井。 一、光杆地面理论示功图 7、 冲程的卸载线。卸载过程，游动凡尔与固定凡尔同时处于关闭状态。 8、 塞下冲程线，为深井泵的排出过程。该过程固定凡尔处于关闭状态， 游动凡尔被顶开排出液体。 9、 冲程静载变化线。 10、 冲程静载变化线。 11、面积 井泵在一个冲程内所做的功。 12、 1：抽油杆伸缩造成的冲程损失。 13、 2：油管伸缩造成的冲程损失。 一、光杆地面理论示功图 14、 ：由于抽油杆与油管弹性变形造成的总的冲程损失。 15、 塞冲程，即抽油泵活塞有效移动距离。 16、 S：地面冲程，即光杆冲程。 17、 用在柱塞上的液柱重量。 18： 油杆柱在液体中的重量。 19： 头在上冲程承受的最大静载荷。 井下泵功图 将光杆地面示功图经过计算机处理得到井下泵功图，它消除了抽油杆的变形、粘滞阻尼、振动和惯性载荷等影响，真实反映了泵的工作状况，井下泵功图很容易判断出有杆抽油系统存在的问题。阻尼系数、地面功图、抽油杆、冲次的准确性，对泵功图影响较大。 第二部分 典型示功图 1、正常； 2、供液不足； 3、气体影响； 4、游漏； 5、固漏； 6、双漏（泵漏、杆底部断脱、底部油管漏、泄油器销子脱）； 7、结蜡或油稠； 8、泵卡； 9、泵部分脱出工作筒； 10、上挂； 11、下碰； 12、上部油管漏； 13、杆中上部断脱； 14、抽喷； 15、进油通道堵塞； 16、特殊井 1、正常功图 这类示功图与理论示功图差异不大，为一近似的平行四边形，除了抽油设备的轻微振动引起一些微小波纹外，其它因素的影响不明显。 008年 12月 8日诊断为功图正常，压 面 761m，日产液 2、供液不足 沉没度太小，供液不足，液体不能充满泵筒。其特点是下冲程中悬点载荷不能立即变小，只有当活塞接触到液面时才迅速卸载，明显有拐点。 008年 11月 27日诊断为供液不足，面 2028m，日产液 3、气体影响 下冲程开始后，由于气体的压缩性而使游动凡尔滞后打开，卸载变慢，示功图右下角呈圆弧线。泵内气体占据空间越大，气量越大，弧线越明显。 008年 11月 4日诊断为气体影响 ,最大载荷 压 面 996m，日产液 产气量 1667液比 1:93。 4、游动凡尔漏 由于游动凡尔漏失，悬点载荷不能及时上升到最大值，使加载缓慢；当活塞上行到后半冲程时，因活塞速度减慢，又出现漏失液体的顶托作用使悬点提前卸载。总之排出部分漏失时的特点是增载线变缓，卸载提前，卸载线变陡。游动凡尔漏失的示功图形状特点是左下尖，右上圆，漏失严重为凸型曲线。 007年 5月18日诊断为游漏，最大载荷 74压 面 1010m，日产液 5、固定凡尔漏 由于固定凡尔漏失，下冲程开始泵内压力不能及时提高，而延缓了卸载过程，游动凡尔此时也不能及时打开，当活塞速度大于漏失速度后，泵内压力提高到大于液柱压力将游动凡尔打开卸去液柱载荷，下冲程后半冲程因活塞速度减小，当小于漏失速度时，泵内压力降低使游动凡尔提前关闭，悬点提前加载。固定凡尔漏失示功图的特点是右上尖，左下圆，严重时为凹形曲线。 007年 9月 7日诊断为固漏，最大载荷 压 面 1535m，日产液 2吨。 6、双漏 (泵双漏 ) 双漏功图特征为加载线与卸载线为凹凸曲线，严重双漏时为黄瓜条形状。 008年 10月 8日诊断为严重双漏 ,日产液 0吨，最大载荷 2008年 11月 10日上作业发现泵筒内结垢，将游动凡尔座、固定凡尔座刺坏。 6、双漏 (底部断脱 ) 双漏（底部断脱）功图与泵双漏功图形状相同。 008年 10月 15日诊断为双漏，最大载荷 压 面 1593m，日产液 0吨， 根抽油杆断。 6、双漏 (底部油管漏 ) 双漏（底部油管漏）功图与泵双漏功图形状相同。 008年 10月 13日诊断为双漏，最大载荷 压 面 858m，日产液 0吨。 2008年 10月 14日作业发现第 140根油管有裂缝。 6、双漏 (泄油器销子脱 ) 双漏（泄油器销子脱）功图与泵双漏功图形状相同。 008年 11月 13日诊断为双漏，最大载荷 产液 0吨。 2008年 11月 14日上作业发现泄油器销子漏。 7、结蜡或油稠 由于油井结蜡油稠，使杆柱上下行均增加了磨擦力，使上行程增载，下行程减载，使示功图变“胖” 。 007年10月 5日诊断为油稠，最大载荷 小载荷 面井口，日产液 水 38%,运动粘度 般油井运动粘度 油井结蜡的特征为与正常载荷相比，最大载荷变大，最小载荷变小 ,功图变肥，电流上升。 8、泵卡 泵卡的功图特征为斜向上的黄瓜条，主要是因为活塞卡后，抽油杆只有弹性伸长。 008年 9月 17日诊断为泵卡，2008年 9月 19日作业发现活塞卡死在泵筒内。 9、泵部分脱出工作筒 活塞部分脱出工作筒的典型特征为提前卸在载，主要原因是活塞在上现成最后的过程中活塞脱出工作筒，提前卸载。 007年 10月 5日诊断为活塞部分脱出工作筒，最大载荷 压 2面 1922m，日产液 放后正常。 10、上挂 上挂功图特征为增载线右上有一凸出尾巴，这是因为光杆上余多时，在上行程最大时挂驴头振动所致。 008年 8月 12日诊断为上挂，最大载荷 90 11、下碰 下碰功图特征为卸载线左下角有凸出尾巴，同时在增载线上有凹性上，这是抽油杆受压缩短的现象。 008年 2月 3日诊断为碰泵，最大载荷 提防冲距后正常。 12、上部油管漏 008年 8月 19日诊断为正常时功图，日产液 17吨，最大载荷 套压 面372m 008年 8月 23日诊断为油管漏功图。最大载荷 产液 ,套压 面 145m。2008年 8月 24日上作业发现第 84根油管偏磨腐蚀有一个 5监测不合格管 87根。 油管漏的功图特征为载荷变小、载荷下降、液面上升、产量下降。 13、杆中上部断脱 008年 11月 11日诊断断脱，最大载荷 产液 0吨 ,套压 1面 288米。 2008年 11月 13日上作业发现第 63根抽油杆本体断。 抽油杆断脱后的悬载荷 实际上是断脱点以上抽油杆柱重量，只是由于磨擦力的存在，才使上下载荷不重合，图形的位置取决于断脱的位置。功图特征为黄瓜条形状。 008年 10月 6日诊断诊断正常，最大载荷 产液 30吨 ,液面井口。 14、抽喷 具有一定自喷能力的油井，抽油实际上只起诱喷和助喷作用，在抽油过程中，固定和游盍动凡尔处于同时打开状态，液柱载荷 基本加不到悬点 ,示功图的位置和载荷的变化大小取决于喷势的强弱及抽汲液体的粘度。 007年 10月 8日诊断为抽喷，最大载荷 面井口，日产液 15、进油通道堵 008年 8月 18日诊断为供液不足，最大载荷 面井口，日产液 14吨，关油套连通后单量 5吨。2008年 11月 17日洗井 45方，泵压达到 8实憋压，进油通道不畅通（为沉储泵）。 008年 8月 5日诊断为正常。最大载荷 面井口，日产液 16、特殊井（柔性杆） 008年 11月 5日诊断为正常（柔性杆，加载缓慢，与游动凡尔漏失功图有些相似，但加载线的左上角没有明显的圆弧）。最大载荷 压 面 1801m，日产液 16、特殊井（深抽减载装置） 008年 11月 24日诊断为供液不足（深抽减载装置，与油井结蜡功图相似，该装置对载荷影响比较大）。最大载荷 少载荷 压 面2347m，日产液 含水 74%。 第三部分 观察供液不足井 打水前后的功图变化 在供液不足井上实施打水的目的 为了证实：实测沉没度大但功图显示为供液不足两者之间存在的矛盾，我们特意选择 5口抽油井作打水试验。 选井原则： 选择含水较高的井，从而减少打水对筛管以下液柱的变化； 泵况正常； 选取沉没度大小不同的三个等级的井作为代表。 其中： 3口抽油井的沉没度在 500 1口抽油井的沉没度在 500 1口抽油井的沉没度在 1000 并通过连续跟踪打水前后的功图变化来确定有效沉没度的实际范围。 方后 15分钟后测试的功图 方后 28分钟后测试的功图 方后 10分钟后测试的功图 方后 15分钟后测试的功图 方后 20分钟后测试的功图 32*;产量 :7;日产气 644方 ;套压 面 640米 ,沉没度 1763米，功图为供液不足。从 打水 1方后 15分钟测试功图面积明显变大 ,但随着抽油泵的抽吸 ,功图面积明显变小 ,再打水 2方 15分钟后测试功图变为正常 ,随着抽油泵的抽吸 ,后功图变为明显供液不足。说明打水 1方，液面增加 136米，虽然功图面积明显变大，但仍然显示为供液不足，打水 3方，油套环形空间的液面增加 410米，功图变为正常 ,抽吸 30分钟后液面下降 63米 ,功图显示为供液不足。 38*;产量 :*86;日产气 458方 ;套压 面 1821米 ,沉没度 181米，功图为供液不足。从 方，再打水 1方的功图变化来看 ,打水后 ,测试的三个功图面积明显增大，变为正常功图。 方后 10分钟后测试的功图 方后 20分钟测试的功图 方后 10分钟测试的功图 38*;产量 :*57;日产气 295方 ;套压 面1933米 ,沉没度 270米，功图为供液不足。从 方，再打水 1方的功图变化来看 ,打水后 ,测试的三个功图面积明显增大，变为正常功图。 方后 10分钟后测试的功图 方后 20分钟测试的功图 方后 10分钟测试的功图 0分钟测试的功图 0分钟测试的功图 0分钟后测试的功图 50*;产量 :7;日产气 265方 ;套压 面 1661米 ,沉没度 37米，功图为供液不足。从 打水 3方后 ,测试的三个功图面积明显增大，变为正常功图。 38*;产量 :2;日产气 1015方 ;面 1058米 ,沉没度 941米，功图为供液不足。 打水 3方后 ,测试的三个功图面积明显增大，但始终显示为气体影响。 W88W880分钟测试的功图 W880分钟测试的功图 W880分钟测试的功图 5口井打水前后沉没度统计 井号 工作制度 打水前实测液面 打水前实测沉没度 打水 3方增加的沉没度 抽吸 30分钟沉没度 2* 640 1763 406 2106 8* 1821 181 406 499 8* 1933 270 406 588 0* 1661 37 406 290 8* 1058 941 406 1236 沉没度、含水、气液比对功图影响较大 通过对 没度 500500000连续监测功图变化得出如下结论 : 所选油井在打水 30分钟，即在平均增加有效沉没度 305功图均出现比较正常的平行四边形。（而且打水累积为 1 2 示功图均不能成为平行四边形，由此推断：对所选油井，补充 3 所选油井中， 液比最小、原有沉没度最小（ 37m），井筒内泡沫段影响最小，最接近真实沉没度，在打水 30分钟后沉没度变为 290m，功图变为正常。由典型井 效沉没度的最小值应在 300(对不同井油层产状可能有变化、不同井筛管到泵吸入口阻力也可能有变化等，这些变化因素对有效沉没度的要求是有所不同的，这些因素未考虑。） 根据以上结论反推，所有功图显示为供液不足的井，有效沉没度应在 300没度大于 300 示功图解释与实测动液面相矛盾时，应以示功图解释为准。我们认为，合理沉没度的确定应包含两层意思，一是尽可能满足地层供液能力；二是满足抽油泵长期正常运行的条件，即： 1、泵的抽吸能力略高于地层供液能力，即示功图显示应略微供液不足。 2、泵的充满程度应在 将活塞冲击液面对泵工作状况的影响控制在较小范围。 第四部分 测试产生误差的原因 载荷产生偏差 (没及时校验偏大 ) 由于示功仪校验载荷的方法是根据标准载荷在诊断仪上校验示功仪的载荷校验系数，每台示功仪在诊断仪的校验系数是唯一的，由于示功仪维修后没有及时校验，因此出现载荷偏差。如 改进方法：对载荷出现偏差的示功图资料及时进行补测。同时对维修好的示功仪及时进行校验。 008年 10月 16日诊断为供液不足 (正常测试载荷 ),最大载荷 压 面 1733m,日产液 含水 11%,冲程 次 分。 008年 8月 21日诊断为供液不足 (载荷偏大 ),最大载荷 压 3面1441m,日产液 含水 10%,冲程 次 分。 载荷产生偏差 (没有及时校验偏小 ) 008年 9月 16日诊断为供液不足 (载荷偏小 ),最大载荷 压 面 1795m,日产液 含水 12%,冲程 次 分。 008年 10月 16日诊断为供液不足 (正常测试载荷 ),压 面 1733m,日产液 含水 11%,冲程 次 分。 载荷产生偏差 (操作问题 ) 由于示功仪加载是液压传动力，现场测试时操作人员由于没有将悬点载荷加压到最大值，悬距偏小，悬点载荷没有完全加到示功仪上，导致所测试的示功图载荷比实际载荷偏小。如 12月 3日在生产状态不变的情况下，连续所测的 3个功图，最大载荷应为 有一个功图却由于示功仪加压不够，载荷偏小，最大载荷只有 位移产生偏差 008年 11月 8日诊断为供液不足 (正常冲程 ),压 面 270m,沉没度 1490m,日产液 含水 11%,冲程 次 分。 008年 11月 9日诊断为供液不足 (冲程偏小 ),压 面 270m,沉没度 1490m,日产液 含水 12%,次 分。 由于部分井井口没有位移线的固定位置（通常在测冲程时，将位移线的一端固定在井口的某一位置），或是装在“工”字卡盘下用于油井加药的铁板的影响，现场操作人员在测试冲程时，只能用手拉住位移线的一端，由于位移线没有固定，导致同一口井，由于操作人的不同而产生位移偏差。 第五部分 憋压曲线 憋压曲线 1、抽憋：是抽油机在正常生产时，关闭回压闸门与油套连通闸门时所进行的憋压。 2、关憋：是当压力达到一定值后，停止抽油机运转，在相对高的压力下进行憋压。 3、停憋：将正常生产的抽油机停转的同时，关闭回压闸门与油套连通闸门进行憋压。 泵正常的憋压曲线 抽油 t,正常的憋压曲线 泵工作正常的情况下 ,抽憋压力是憋压时间的先行函数。 杆、管断脱，双凡尔失灵，柱塞未进入工作筒 无自喷能力，抽憋曲线为水平线。有自喷能力，则抽憋时压力随时间呈对数规律上升，且停憋曲线与抽憋曲线呈平行上升，关憋曲线则略上升。 抽油 t,自喷能力憋压曲线 关 抽 停 t,自喷能力憋压曲线 游动凡尔漏失的憋压曲线 抽憋压力随时间的增加而逐渐减少，而关憋曲线基本不变。 t,动凡尔漏失的憋压曲