抽油机井理论示功图

1、孙爱军 河南油田第一采油厂河南油田第一采油厂 2、理论示功图的形成 学习目录 4、理论示功图的绘制 3、理论示功图载荷计算 1、示功图有关概念 工况分析培训班工况分析培训班 2、理论示功图的形成 学习目录 4、理论示功图的绘制 3、理论示功图载荷计算 1、示功图有关概念 2021-7-123 工况分析培训班工况分析培训班 （1）示功图： 由专门的仪器测出，是描绘抽油机井驴头悬点 载荷与光杆位移的关系曲线。封闭的曲线所围成的 面积表示在一个冲程中抽油泵所作的功。 用途： 示功图反映了抽油泵的工作情况，通过分析， 可以了解油井的生产动态及抽油装置的各项参数选 择是否合理。 1、示功图有关概念 20

2、21-7-124 工况分析培训班工况分析培训班 （2）理论示功图： 在理想情况下，只考虑悬点所承受的静载荷及由于 静载荷引起的杆管弹性变形，而不考虑其他因素的影响， 所绘制的示功图。 1、示功图有关概念 绘制理论示功图目的： 与实测示功图比较， 找出载荷变化差异，从而 判断深井泵、抽油杆、油 管的工作状况及油层的供 液情况。 2021-7-126 工况分析培训班工况分析培训班 理论示功图假设条件： 1、假设泵、管没有漏失，泵工作正常； 2、油层供液能力充足，泵充满程度良好； 3、不考虑活塞在上、下冲程中，抽油杆柱所受到的摩 擦力、惯性力、振动载荷与冲击载荷等动载荷的影响； 4、不考虑砂、蜡、气

3、、稠油的影响； 5、不考虑油井连抽带喷； 6、认为进入泵内的液体是不可压缩的，阀是瞬时开闭 的。 7 工况分析培训班工况分析培训班 （3）实测示功图： 实测示功图是是在砂、蜡、气和惯性载荷、振 动载荷等综合因素影响下，实际测得的示功图也称 地面示功图。 1、示功图有关概念 2021-7-128 工况分析培训班工况分析培训班 2021-7-129 工况分析培训班工况分析培训班 2021-7-12 采油工工况分析培训班采油工工况分析培训班 10 2、理论示功图的形成 学习目录 4、理论示功图的绘制 3、理论最大最小载荷计算 1、示功图有关概念 上游动阀 上游动阀 （连接抽油杆） 固定阀罩 固定阀

4、固定阀球 和座 下游动阀 （有锥度） 活塞上的 防砂槽 深井泵的活塞在做往复运动。活塞在最低位 置时，两个凡尔之间有一余隙，此余隙内充满了 液体。当活塞下行程快接近死点时，固定凡尔关 闭着，游动凡尔打开着，此时，活塞上下液体连 通，光杆上只承受抽油杆柱在油中的重量；油管 承受了全部液柱重量。 当活塞到达下死点开始上行程的瞬间，游动 凡尔立即关闭，使活塞上下不连通。活塞要推动 其上的液柱向上移动，这个液柱的重量就加在活 塞上，并经过抽油杆加在光杆上。油管此时只承 受它与活塞之间环形截面上液柱的重量。 2021-7-1213 A点是下死点 A B S W 在下死点前后，抽油杆柱上多了一个 活塞截面

5、以上液柱的重量，油管上少了一 个活塞截面以上液柱的重量。 这时，就要发生弹性变形，油管就要 缩短，抽油杆就要伸长（细长的油管和抽 油杆柱，本身是一个弹性体，在负荷变化 时，就产生相应的变形，此变形的多少和 负荷变化的多少成正比）此时，光杆虽然 在上移，但活塞相应于泵筒来说，实际未 动，这样，就画出了图中AB斜直线。AB 线表示了光杆负载增加的过程，称为增载 线。 2021-7-1214 A B S W 当弹性变形完毕光杆带动活塞开 始上行（B点），固定凡尔打开， 液体进入泵筒并充满活塞所让出的 泵筒空间，此时，光杆处所承受的 负荷，仍和B点时一样没有变化， 所以，画出一条直线BC。 B点是固定

6、凡尔打开点 2021-7-1215 A B S W C 当活塞到达上死点（C点），在转入下行程 的瞬间，固定凡尔关闭，活塞开始压缩泵筒中的 液体。活塞挤压给液体一个作用力，这个力作用 在油管上，使油管伸长；液体反过来又给活塞一 个反作用力，使抽油杆柱开始减载，杆柱缩短， 油管伸长、抽油杆缩短，使泵内压力不能及时升 高。 当杆管变形结束，泵内压力大于泵上油管内 液柱压力，游动凡尔打开（D点），活塞上下连 通。此时，由于油管伸长，抽油杆柱缩短，活塞 相对于泵筒没有移动，于是画出了CD斜线。CD 斜线表示了光杆上负荷减少的过程，称为减载线。 2021-7-1216 当弹性变形完毕，活塞开始下行， 液

7、体就通过游动凡尔向活塞以上转移， 在液体向活塞以上转移的过程中，光 杆上所受的负荷不变，所以画出一条 和BC平行的直线DA。 当光杆行到下死点，在下行程完 毕又将开始的瞬间，游动凡尔关闭， 负荷又发生转移，开始了一个新的往 复，这样，就画成了一个封闭的曲线， 我们叫它做示功图。 2021-7-1217 A B S W C D AB增载线 BC活塞上行程线，最大载荷线 ABC驴头上行程线 CD减载线 DA活塞下行程线，最小载荷线 CDA驴头下行程线 2021-7-1218 工况分析培训班工况分析培训班 CB A S光 光 S活 活 D Wr W1 W静静 S W A点：下死点 B点：悬点加载完毕

8、，固定阀打开点 C点：上死点 D点：悬点卸载完毕，游动阀打开点 2021-7-1219 工况分析培训班工况分析培训班 CB A S光 光 S活 活 D Wr W1 W静静 S W S光-光杆冲程，米； S活-活塞行程，米； Wr-抽油杆柱以上的在井筒内液体中的重量，KN； W1-活塞截面液柱重量，KN； W静W杆W液-光杆承受的最大静负荷，KN； 1-抽油杆伸缩长度，米；2-油管伸缩长度，米； 12-冲程损失，米。 2021-7-1220 工况分析培训班工况分析培训班 CB A S光 光 S活 活 D Wr W1 W静静 S W 12 12 2021-7-12 采油工工况分析培训班采油工工况分

9、析培训班 21 2、理论示功图的形成 学习目录 4、理论示功图的绘制 3、理论示功图载荷计算 1、示功图有关概念 理论示功图只考虑了悬点所承受的静载荷及冲程损失， 而不考虑其他因素的影响。 减程比：光杆冲程在图上的长度与光杆实际冲程长度之 比，用“a”表示。 a = S图/S实 力比：实际悬点载荷与其在图上的长度之比，用“b”表 示，单位KN/mm b W实/W图 冲程损失：随着载荷的交替转移，使油管和抽油杆发生 伸长缩短，因而使活塞实际冲程小于光杆冲程，这一差 值即冲程损失。 2021-7-1222 工况分析培训班工况分析培训班 （1）抽油杆柱载荷： 在上冲程中，游动阀关闭，抽油杆柱不受管内

10、 液体浮力的作用，所以上冲程中作用在悬点的抽油 杆柱载荷为杆柱在空气中的重力。 上冲程悬点承受载荷： 抽油杆柱空气中重：Wrd2/4L杆 d杆直径 m 重度，单位:N Wrq杆L qr每米抽油杆空气中重，单位: N 2021-7-1223 工况分析培训班工况分析培训班 上冲程悬点承受载荷： 在上冲程中，由于游动阀关闭，作用在柱塞上 的液柱引起的悬点载荷为： （2）作用在柱塞上的液柱载荷 活塞有效截面上液柱重： W1D2/4L液 d2/4L液 =（D2d2）/4L液 上冲程悬点承受载荷： Wr W1 即悬点最大静载荷：W最大 Wr W1 W1q1L qr活塞有效截面上每米液柱重，单位: N 20

11、21-7-1224 工况分析培训班工况分析培训班 在下冲程中，游动阀打开后，油管内液体的浮力 作用在抽油杆柱上。所以，下冲程中作用在悬点上 的抽油杆柱的重力减去液体的浮力，即它在液体中 的重力作用在悬点上的载荷。 Wrd2/4L（杆 液） 重度，单位:N 下冲程悬点承受载荷： 最小静载荷： W最小 Wr 3、理论示功图载荷的计算 Wrq杆L qr每米抽油杆液柱中重，N 2021-7-1225 工况分析培训班工况分析培训班 上行程：悬点最大静载荷：W最大 Wr W1 下行程：悬点最小静载荷： W最小 Wr 上下行程中在杆柱和管柱之间相互转移的载荷： 相互转移的载荷为上下冲程悬点承受的静载荷之差：

12、 W最大W最小（Wr W1） Wr 上下冲程载荷差值用 W1表示。 2021-7-1226 工况分析培训班工况分析培训班 上下冲程载荷差 = WrW1Wr d2/4L杆（D2d2）/4L液 d2/4L（杆 液） （D2d2）/4L液 d2/4L液 D2/4L液 令W1D2/4L液，简称转移载荷。 由以上推导可知： Wr W1 Wr W1 2021-7-1227 工况分析培训班工况分析培训班 W最大 Wr W1 Wr W1 3、理论示功图载荷的计算 2021-7-1228 工况分析培训班工况分析培训班 CB A S光 光 S活 活 D Wr W1 W静静 S W 2021-7-12 采油工工况分

13、析培训班采油工工况分析培训班 29 2、理论示功图的形成 学习目录 4、理论示功图的绘制 3、理论最大最小载荷计算 1、示功图有关概念 1109.某井的实测示功图上，上冲程最高点到基线的距离为 L=4，动力仪力比为c=2kN/mm，抽油机型号为CYJ10-3-48B ，求抽油机负载利用率(g取10m/s2)。 1109. 解：(1)悬点最大载荷Wmax=Lc=4102=80（kN） (2)负载利用率利=（W额/Wmax）100%= 100%=80% 答：该井抽油机负载利用率为80%。 示功图显示，某井抽油杆断脱，该示功图中线距横坐标 10，动力仪力比为2kN/mm，抽油杆柱在液体中的重力为 3

14、6.24N/m，试求抽油杆断脱点以上抽油杆的长度。 解：L=hc/g 杆=102000/36.24=551.88(m) 答：断脱点以上抽油杆长551.88m。 10 某抽油机井示功图的下载荷线距基线12，上载荷线距 基线17，动力仪力比为2.2kN/mm，试求该井液柱重。 解：由示功图（驴头悬点载荷）组成内容可知： 抽油机井井筒液柱重=（上载荷-下载荷）动力仪力比 即:WL=（17-12）2.2=11.0(kN) CB A S光 S活 D Wr W1 W静 S W （1）建立坐标：以实测 图的基线为横坐标S，表 示冲程；通过实测图的最 左端作纵坐标W，表示光 杆上的负荷。 （2）计算载荷及在图

15、上高度：根据所测的油井参 数，求出抽油杆在液体中重量Wr和活塞截面上液 柱载荷W1。 2021-7-12 33 工况分析培训班工况分析培训班 （3）然后根据力比计算出Wr W1在纵坐标上 高度，分别以Wr、W1为高做横坐标平行线 B1C 和 AD1 。 （4）求冲程损失及在图 上长度： 求出冲程损失 B1B=冲程损失减程比 a B1C=光杆冲程长度减 程比 Sa 在B1C线上，取BC=B1CB1B，确定B点，连 接AB，过C点做AB平行线CD，则平行四边形 ABCD就是所求理论示功图。 2021-7-1234 工况分析培训班工况分析培训班 B A D 某抽油机井使用70mm泵，2 1/2平式油

16、 管（内径62mm、外径73mm），22mm单级 抽油杆生产，泵深800米，冲程3.6米，冲次4次/ 分，日产液量90吨/天，原油含水80%，减程比 1/45，动力仪力比1.26KN/mm，原油比重0.86， 钢比重7.85，抽油杆、油管的弹性伸缩为0.8m， g=10m/s2，求该井理论示功图。 绘制理论示功图示例： 2021-7-1235 工况分析培训班工况分析培训班 1、做直角坐标。以实测图的基线为横坐标，用s 表示冲程，通过实测图的最左端做纵坐标，用W表 示光杆负荷。 S W O W S 2021-7-1236 工况分析培训班工况分析培训班 2、计算抽油杆在液体中重量Wr和活塞截面上液

17、柱载荷W1 Wr d2/4L（杆 液）g 这里的指比重，无因次量 3.14 0.0222/4 800（7.85 0.972）10 20.9（KN） W1D2/4L液g 3.140.072/4 8000.97210 29.9（KN） 没有g时单位是吨。 与前面是重度不同。如钢重度=7.85104 N/m3 g取10m/s2 2021-7-1237 工况分析培训班工况分析培训班 0.86 (1-80%)+180% 3、计算光杆负荷在纵坐标上的高度 下冲程 OA Wr/ b 20.9 / 1.26 16.6(mm) 上冲程 OB (W1 Wr)/b50.8 /1.26 40.3(mm) 在纵坐标上分

18、别以OA、OB为高，做纵坐标的平行线AD、BC S W O A B D C 2021-7-1238 工况分析培训班工况分析培训班 4、计算冲程和冲程损失在图上长度，画出理论示功图 光杆冲程图上长度：S光 S实a36001/45 80(mm) 冲程损失图上长度:冲程损失a8001/45 18(mm) 在BC线上，取BCBC8018 62mm， BB18mm 连接AB，过C点做AB平行线CD S W O A B D C B 2021-7-1239 工况分析培训班工况分析培训班 理论示功图解释，点、线、坐标、计算 2021-7-1240 工况分析培训班工况分析培训班 绘出理论示功图与实测示功图对比，进行分析。 2021-7-1241 工况分析培训班工况分析培训班 冲程损失的计算（单级抽油杆） ( 12 )128(毫米) = 杆f 1 管f 1 + )