现场井下诊断.ppt

抽油井井下作业跟踪及故障诊断 讲解人 高殿福 前言目前 大部分油井采用有杆泵采油 每年因各类故障检泵井井数占一定比例 这样不仅影响原油生产任务的完成 在一定程度上影响经济效益 同时给工人在油井面貌恢复上增加了很多的工作量 准确对深井泵故障判断 制定切实可行的措施 来降低油井的检泵率 对于深井泵发生的几种常见故障 从图形来看差异很小 理论的原因也比较接近 因而给现场判断造成一定的困难 那么 如何准确地判断本文提到的深井泵的几种常见故障 有待于我们认真的研究和摸索 找到其中的规律 二 深井泵常见故障判断井泵常见故障主要有杆管断 脱接器断 凡尔罩断 漏失 卡泵 针对这些情况 主要从示功图图形和最大 最小载荷 再结合现场实际 得出一定的规律 基本上可以准确地判断 2 1断脱判断机采井杆柱及管柱都是由丝扣连接而成 在井下受到重力 惯性载荷等各种复杂的应力 总会有一些井的杆管因承受不了疲劳极限而发生断裂 或者由于上扣扭矩不够 抽汲过程中因管杆颤动及流体冲击等作用使管杆脱扣 造成油井的断脱 2 1 1抽油杆断脱 1 功图判断从理论上讲 杆断脱以后 杆上行时的载荷只是断杆与液体之间的摩擦力 杆下行时载荷只是断杆在液体中克服与液体之间的摩擦力以后的杆柱自重 所以 上下载荷接近 近乎重合 而示功图图形的位置取决于抽油杆断脱的位置 断脱的位置越下 图形越接近最小理论负荷线 断脱的位置愈高 图形越接近基线 图1 1中1是接近活塞处断脱的图形 2是在杆术上部断脱时的图形 抽油杆断脱时的断脱部位 可通过对示功图的计算大致推算出来 如图1 2 设 L为最小理论负荷线距基线的距离 毫米 按计算最小负荷线的方法算出 L断为实测断脱图形上下负荷线的平均中线距基线的距离 从图中量得 毫米 h为抽油柱的深度 米 h断为断脱处的深度 根据抽油杆柱在悬绳器处所形成的负荷和其深度成正比 可得 L L断 h h断对上式移项整理可得计算断脱部位深度的公式 h断 L断 h L 例 X10 2 B423井 L 18毫米 L断 8毫米 h 888 97米 应用计算断脱部位的公式得 h 8 888 97 18 395米该井在2004年7月23日检泵时发现第44根杆拉断 实际断脱位置在374米 与计算出的值相差21米 大约2 3根抽油杆的距离 虽说有出入 但基本上是相符的 2 地面判断地面进行憋压 尽管压力表指针波动非常小 在0 3MPa 1MPa之间波动 但还会明显表现为上冲程时应降压 这是因为光杆带走了所占油管内的体积 而下冲增压 因为光杆重新进入油管内 此时压力的波动主要由于光杆的冲程体积所作用 当压力增至流压时 就不在上升 由此判定抽油杆断脱 第二种方法在光杆上在打一个方卡子卸载 用管钳盘光杆 如果正转多圈后 感到不费力 松开管钳不往反方向弹回 也可以判定为杆断脱 杆断脱后上电流减小 下电流增大 越往上部断下电流越大 3 凡尔罩断与杆断脱区别X10 2 461井检泵结果是上凡尔罩断 X10 4 B415井检泵结果是第103根杆断 从图形对比和载荷对比 二者有以下特点 A 从两种功图对比上来看 形状比较接近 B 从载荷变化对比 凡尔罩断井最大载荷变化相对较小 杆断脱井最大载荷变化比较大 C 与正常功图对比 杆断功图最小载荷前后变化大 凡尔罩断功图最小载荷前后变化小 D 杆断以后最大载荷下降 最小载荷下降 有规律 E 凡尔罩断以后最大载荷下降 最小载荷上升 有规律 F 凡尔罩断以后下电流比杆断后下电流要小 因此 我们从功图上判断与凡尔罩断的主要区别就是通过载荷变化来判断 如果功图最小载荷上升 很有可能是凡尔罩断 反之 最小载荷下降可能是杆断 2 1 2管断脱 1 功图判断管断以后 活塞在套管内往复运动 功图图形明显变窄 但比杆断脱功图图形面积稍大一些 功图的加载线起点应在最小理论载荷线之上 上载荷大于30KN以上可以判断为管断脱 例如 X10 4 B40井管断位置第一根油管丝扣断 例如 X10 5 B382井管断位置第12根油管丝扣断 2 地面判断地面判断最直接的方式就是下入杆柱探固定凡尔 若杆柱探不到固定凡尔 就是管断脱 另一种方法向套管灌水 因为管断以后油套是连通的 灌水以后温度返回快 就可以判断出是否管断 上下电流变化相对较小 2 2漏失的判断抽油机井按漏失部位分主要有井口漏失 管体漏失 泵固定凡尔漏失 游动凡尔漏失 活塞间隙漏失五种情况 2 2 1井口漏失井口漏失主要是油管挂盘根密封不严 需要更换盘根 主要表现在上下冲程都起压 证明泵无问题 但是稳不住 降压较快 有时低压能稳住 憋高压时井口可听至刺漏声 液面在井口时 套管会有液体溢出 水泥车反洗压力很小 掺水反洗时温度回流较快 判断为井口漏失 2 2 2管体漏失管体漏失与井口漏失差不多 只是在降压速度上根据漏失深度及漏失面积而决定 常见的管体漏失有刺漏和渗漏 有时管壁也会有砂眼或裂口 刺漏 砂眼或裂口降压较快 一般仅限于一两根油管 起管时可根据存水位置找到漏失部位 1 功图判断由于油管漏失不是深井泵装置本身所致 所以 示功图图形本身不发生什么变异 和正常出油的示功图一样 只是当漏失严重 油井不出油时 示功图的最大负荷线可能较最大理论负荷线为低 如图1 3中2 所低的这段长度L相当于漏失处至井口这段液柱在光杆处所产生的负荷 若漏失处离井口很近 L将趋于零 如图1 3中1 其中最大载荷下降 最小载荷上升 因为管漏失所造成的不出油 必然出现油井动液面升高 泵效降你现象 在怀疑油管漏失时 最好在测示功图的同时 测动液面和计算泵效 对比用实测功图所算出的泵效 即实测示功图面积和理论示功图面积之比 和按理论排量 实际排量算出的泵效差别 设 为理论示功图的泵效 测为实测功图的泵效 SABCD为理论示功图的面积 SA1B1C1D1为实测示功图的面积 根据成正比关系可得 测 SA1B1C1D1 SABCD对上式移项整理可得计算出实测功图的泵效 测 SA1B1C1D1 SABCD 2 地面判断地面憋泵时 能憋起压力 但稳压时压力下降较快 一般在30秒至60秒内下降到原值 在漏失量小于泵的排量时 现场有时用所谓 图形 重叠法来判断漏失 该法的实质是 油管中油柱愈来愈高时 其示功图中上负荷线亦将相应地增高 将井停一短暂时间 待漏失以上部位油漏失后 然后开井 并间隔相等时间测示功图 一般5 15分钟 待井口见油 停止测图 然后将示功图重叠对比 如为漏失 则所测示功图上负荷线越来越高 最后可达到最大理论负荷线高度 如图1 4 例如 X10 4 B472井连续4个月功图变化情况 该井为典形管漏失井 漏失的图形和正常3月份示功图图形相近 最大载荷逐月下降 最小载荷上升 憋压时4分钟压力由0 4MPa上升至3 6MPa 停机上死点 45秒压力下降至0 4MPa 2 2 3固定凡尔漏失由于固定凡尔与凡尔座配合不严 凡尔座锥体装配不紧 凡尔罩内落入脏物或结蜡而卡住凡尔球座等原因 都会造成深井泵的吸部分漏失 1 功图判断 固定凡尔漏失可以和理论示功图相比较 可以看出二者的区别 如固定凡尔漏失示功图 一是 理论卸载线为一直线段 而吸入部分漏失的卸载线为一向上的凹的曲线 其倾角 CD D 比理论卸载线的倾角要小 且漏失愈大 倾角越比理论卸载线倾角小 二是 由于吸入部分漏失 使卸载时间延长 延长的时间相当于活塞走完DD 这段直线所需的时间 卸载时间延迟的结果使得图形右上角变尖 右下角变圆 而且漏失越严重 右上角变得越尖 右下角变得越圆 这样示功图最大载荷和最小载荷与正常时相比都应减小 2 地面判断地面憋压时 上冲程时能起压 但随下冲程时压力下降 符合泵的工作原理 上冲程时 游动凡尔关闭 固定凡尔打开 下冲程时 游动凡尔打开 固定凡尔关闭 下冲程时压力值下降越大 说明漏失量越严重 通常漏失量的多少 用漏失程度来衡量 漏失程度是一个比值或百分数 它是示功图中漏失面积和理论示功图面积的比值 如有N来表示漏失程度 S表示示功图的面积 如图固定凡尔漏失示功图 则 N SABCD SA A B CD SABCD式中SABCD 理论示功图的面积 公斤 毫米SA A B CD 固定凡尔漏失时的示功图面积 公斤 毫米例如 X10 1 B483井为典型固定凡尔漏失 憋压时上冲程能起压 但下冲降压 实测示功图最大最小载荷减小 2 2 4游动凡尔漏失游动凡尔漏失不外乎两种原因造成 一是游动凡尔装配不严 磨损引起的漏失 二是蜡造成游动凡尔密封不严 1 功图判断游动凡尔漏失时 示功图的特点是 一是增载线的倾角比泵工作正常时小 即 DAB 小于 DAB 漏失量越大 角度越小 二是左上角和右上角圆滑 漏失量愈大 其圆滑程度厉害 三是增载线成为一圆弧线 其曲率中心位于示功图的右下方 四是卸载线比增载线陡 2 地面判断憋压时 上冲程起压慢 下冲程起压相对较快 上冲程起到一定压力后就不在上升 因为油管内压力顶住了固定凡尔 使液体不在进入泵筒 例如 X10 4 B471为典型的游动凡尔漏失井 该井憋压时上冲程起压慢 下冲程起压快 但压达到3MPa时就不在上升 功图最大载荷下降 最小载荷上升 综合分析游动凡尔漏失 怀疑是蜡造成游动凡尔密封不严 但水泥车洗井没有效果 最后判断为是游动凡尔装配不严 磨损引起的漏失 例如 X10 4 463井典型活塞间隙漏失 憋压时压力波动大 杆柱上行过程中突然降压 而下冲程是始终增压的 漏失程度逐月加大 例如 X10 3 445井典型活塞间隙漏失 现场落实监督 二 搞好油井合理参数匹配 提高油井管理水平 一 加大作业现场监督力度 提高作业施工质量 一 加大作业现场监督力度 提高作业施工质量 1 7月份 54口井56井次 共发生维护作业 去年同期 92口井93井次 38口井37井次 减少 维护作业比率由去年同期16 5 下降到14 96 1 加强现场跟踪管理落实 及时发现处理泵况异常井 1 7月份通过电流跟踪监测 共发现12口井杆脱断及凡尔罩脱断 由于及时录取各种资料 及时发送检泵审报单 少影响产油130t 如 龙9 12井正常生产时电流为44 37A 2月12日测电流为30 20A 当时发现电流变化非常大 采油工马上找到技术员再次测电流 基本上相同 马上量油 蹩泵 测功图液面 证实杆断脱 于2月15日作业 发现第45根杆公扣断脱 作业后启抽正常 电流为46 38A 产油量6 6t 2 对申报作业井把关落实 提高作业诊断符合率 今年我们加强对采油队申报作业井的程序把关 把作业井的诊断率同小队技术员奖金挂钩 同时作业区地质工艺队技术人员对采油队申报作业的每口井 都亲自到现场憋泵 录取功图 液面 电流等资料进行分析落实 诊断清楚报工程师审批后 方可申报作业 2 对申报作业井把关落实 提高作业诊断符合率 龙北作业区作业工作量申报流程 小队填写申报单 地质工艺队地下调度 地质综合 现场落实 工程师 批准 工程资料岗 工程综合 工艺队队长 厂管理科 发申报单 由于对作业井严格把关 减少误作业6口井 作业诊断符合率由2002年同期的81 5 提高到现在的92 0 2 对申报作业井把关落实 提高作业诊断符合率 龙6 03井 2003年1月8日报漏失 经热洗 憋泵处理后正常生产 龙6 07井2003年1月10日报漏失 经热洗 憋泵处理正常生产 龙102 09井2003年1月9日报漏失 经落实是气锁 因沉没度只有102m 套管气达到3 8MPa 而冲次是9次 分 经过把冲次由9次 分降到6次 分 勤放套管气 套压控制到1 0MPa以下 该井正常生产 以下是小队申报作业后经技术人员现场落实处理现场正常生产井 1 处理好小队申报漏失作业井5口 2 对申报作业井把关落实 提高作业诊断符合率 以下是小队申报作业后经技术人员现场落实处理现场正常生产井 龙5 15井2003年1月5日报漏失 于当日热洗 正常生产到1月8日示功图反应漏失 现场憋泵压力表指针摆动 摆动范围由0 8MPa至1 2MPa至1 5MPa之间 又热洗 到1月20日又报油管漏失 试压时 井口压力由0 8MPa升至1 5MPa自喷 因偏心井口没试压成 报到工艺队判断是气锁 经碰泵 憋泵该井正常生产 龙7 15井2003年1月16日小队技术员判断是漏失 报到工艺队后 经反复憋泵 放套管气该井正常生产 1 处理好小队申报漏失作业井5口 2 对申报作业井把关落实 提高作业诊断符合率 以下是小队申报作业后经技术人员现场落实处理现场正常生产井 龙22 09井2003年3月6日测试示功图反映一条线 小队技术员判断是断脱 报到地质工艺队 经现场落实 憋泵压力表指针随上下冲程摆动 0 4MPa 1 2MPa 判断是泵脱出工作筒 下放40cm后 示功图正常 憋泵3分钟 压力表指针由0 4MPa升到2 5MPa 2 处理好小队申报断脱作业井1口 检泵周期 天 487 综合返工率 24 7 507 10 8 3 加强现场跟踪监督 提高作业施工质量 把一口井做为一项工程来抓 做到重点工序全员质量跟踪 首先 做到超前意识精细生产管理 发 全 施工作业三级跟踪 技术人员 小队干部 井长及工人 序 对施工井重点工序进行跟踪监督 如赶在下班以后 则要求作业队打电话通知采油队值班干部到井上监督审核 查 通过对每一口井现场跟踪监督 以检查发现存在和出现的新问题 采取相应整改措施 休 三级跟踪人员无论休假日 都要协调组织按排好必须有其中一级以上人员对施工井进行现场跟踪 对 对每一口措施井 措施前后都及时录取资料对效果进行分析 以找出措施效果好差原因 对症下药 通过加强作业质量监督工作 作业区1 7月份共作业井148口井150井次 跟踪率达到100 共跟踪出8个问题 当场解决6个问题 有2个问题未及时解决 通过加强作业质量监督工作 作业区1 7月份共作业井148口井150井次 跟踪率达到100 共跟踪出8个问题 当场解决6个问题 有2个问题未及时解决 龙114 13井厂九龙作业队施工后又热洗3罐水造成恢复周期达12天 另外 在钻井 替喷 射孔 捞油等工序中 建立了分区 分队管理制度 使口口井都有专人负责管理 并且在 非典 期间与钻井队建立了电话联络制度 通过加强作业质量监督工作 作业区1 7月份共作业井148口井150井次 跟踪率达到100 共跟踪出8个问题 当场解决6个问题 有2个问题未及时解决 龙29 17井蹩压不合格