示功图分析专题

1、示 功 图 分 析 专 题 授课人：逯建华 通过理论示功图、典型示功图的学通过理论示功图、典型示功图的学习，能够判断实测示功图，以了解油层习，能够判断实测示功图，以了解油层的生产能力和设备的工作状况，从而进的生产能力和设备的工作状况，从而进一步制定合理的技术措施。一步制定合理的技术措施。一、理论示功图的绘制与解释 理论示功图 ： 是认为抽油泵不受任何外界因素影响，泵能够完全充满，光杆仅承受静载荷不考虑惯性力时所绘制的示功图。示功图概念示功图概念：是由动力仪绘出的一条表示悬点载荷与悬点位移之间的关系曲线图，曲线所围成的面积表示抽油泵在一个冲程中所做的功。 在实际工作中是以实测地面示功图作为分在实

2、际工作中是以实测地面示功图作为分析管杆泵工作状况的主要依据。由于抽油井的析管杆泵工作状况的主要依据。由于抽油井的情况较为复杂，在生产过程中，有杆泵将受到情况较为复杂，在生产过程中，有杆泵将受到制造质量，安装质量，以及砂、蜡、水、气、制造质量，安装质量，以及砂、蜡、水、气、稠油和腐蚀等多种因素的影响，所以，实测示稠油和腐蚀等多种因素的影响，所以，实测示功图有时奇形怪状各不相同。为了能正确分析功图有时奇形怪状各不相同。为了能正确分析和解释示功图，首先需要以绘制理论示功图为和解释示功图，首先需要以绘制理论示功图为基础。基础。 从图中我们可以看出，A点为下死点，B点为上死点，斜线AB表示光杆负荷增加的

3、增载线，斜线CD表示光杆负荷减小的卸载线。理理 论论 示示 功功 图图理论示功图特征分析理论示功图特征分析无弹性形变的示功图无弹性形变的示功图 如果抽油杆是刚体（受力后没有弹性伸长和缩短的物体），那么如果抽油杆是刚体（受力后没有弹性伸长和缩短的物体），那么，动力从地面传递到柱塞上没有时间滞后，既没有伸缩和振动，也没，动力从地面传递到柱塞上没有时间滞后，既没有伸缩和振动，也没有摩擦。若假定每一个部件的工作效率都是百分之百，则所测得的示有摩擦。若假定每一个部件的工作效率都是百分之百，则所测得的示功图中应该是长方形的，如图所示该理论示功图的特征：功图中应该是长方形的，如图所示该理论示功图的特征：ab

4、/cd，bc/da。一般抽油井井深浅、小泵径、粗抽油杆及小冲数抽油条件下。一般抽油井井深浅、小泵径、粗抽油杆及小冲数抽油条件下生产时，有可能出现类似的水平、长方形的实测示功图。生产时，有可能出现类似的水平、长方形的实测示功图。 理论示功图特征分析理论示功图特征分析弹性抽油杆静载示功图弹性抽油杆静载示功图 实际上金属是有弹性，会实际上金属是有弹性，会“形变形变”的，因而使增载过程和卸载过程都的，因而使增载过程和卸载过程都不是直上直下，而是受力后伸长，卸载后缩短，都是倾斜着上下，与位移不是直上直下，而是受力后伸长，卸载后缩短，都是倾斜着上下，与位移过程成线性的线段。这一变形过程是由于抽油杆伸长和油

5、管缩短、抽油杆过程成线性的线段。这一变形过程是由于抽油杆伸长和油管缩短、抽油杆缩短和油管伸长所造成的。这类的图形，是地面示功图，是一般浅井（油缩短和油管伸长所造成的。这类的图形，是地面示功图，是一般浅井（油层供油充分，无气体影响，沉没压力较高时）中，常见的理想示功图。层供油充分，无气体影响，沉没压力较高时）中，常见的理想示功图。特征分析理论示功图特征分析理论示功图(动、静载弹性变形动、静载弹性变形)示功图示功图 这个图形是一般常见的地面示功图。实际生产中抽油杆是要承受静载和这个图形是一般常见的地面示功图。实际生产中抽油杆是要承受静载和动载的。由于抽油杆有惯性动载荷，柱塞在泵筒内运动时有摩擦力，

6、液体动载的。由于抽油杆有惯性动载荷，柱塞在泵筒内运动时有摩擦力，液体举升过程中与管壁和杆柱有摩阻，抽油杆结箍与油管内壁有摩擦，所以上举升过程中与管壁和杆柱有摩阻，抽油杆结箍与油管内壁有摩擦，所以上冲程时冲程时a、b点偏高，下冲程时点偏高，下冲程时c、d点偏低，点偏低，P1 和和P2是动载荷影响的值。是动载荷影响的值。图中所示的行程线与水平线之间的夹角图中所示的行程线与水平线之间的夹角越大，说明动载越大；另越大，说明动载越大；另外，冲数越快，动载也越大。在分析地面示功图时，必须注意这外，冲数越快，动载也越大。在分析地面示功图时，必须注意这种种“倾斜倾斜”规律。规律。 二、典型示功图分析 所谓典型

7、示功图是指某一因素十分明显，其示功图形状代表了该因素影响下的基本特征，因此典型示功图分析是示功图分析的基础。左上图左上图为最理想的地面示功图（无气、多水、供液充足的正常示功图），充满系数为最理想的地面示功图（无气、多水、供液充足的正常示功图），充满系数100 ，特，特征为平行。征为平行。 右上图右上图为游动阀关闭迟缓，明显减产的示功图，特征为图形在上位置呈方形缺损。为游动阀关闭迟缓，明显减产的示功图，特征为图形在上位置呈方形缺损。 左下图左下图为游动阀漏失的示功图，曲线左上部分有圆形缺损，有时右上角也呈圆形缺损；若为游动阀漏失的示功图，曲线左上部分有圆形缺损，有时右上角也呈圆形缺损；若是游动阀

8、或阀座被严重刺坏，上部曲线则呈圆形（图中虚线）形状。是游动阀或阀座被严重刺坏，上部曲线则呈圆形（图中虚线）形状。 右下图右下图是柱塞受油井出砂影响，容易卡泵时的示功图，特征为上、下曲线没有明显的是柱塞受油井出砂影响，容易卡泵时的示功图，特征为上、下曲线没有明显的“阻阻尼尼”状，而是呈状，而是呈“小牙齿小牙齿”状的不规则、不重复的示功图。状的不规则、不重复的示功图。左上图左上图为受蜡影响、产量下降的示功图，上、下冲程的曲线呈不规则的为受蜡影响、产量下降的示功图，上、下冲程的曲线呈不规则的“大牙齿大牙齿”状状 右上图右上图为管线内堵塞或井口闸门没有开通时的示功图，其特征为上行载荷增为管线内堵塞或井

9、口闸门没有开通时的示功图，其特征为上行载荷增加，曲线平行。加，曲线平行。 左下图左下图的上、下行曲线呈凸状，是由于油稠，由于上、下冲程的行程中间速的上、下行曲线呈凸状，是由于油稠，由于上、下冲程的行程中间速度较快，阻力大所致。度较快，阻力大所致。 右下图右下图表示泵挂较深的井，冲数快造成图形倾斜，是由于动载增大，冲程损表示泵挂较深的井，冲数快造成图形倾斜，是由于动载增大，冲程损失增加。失增加。 左上图左上图为泵固定阀漏失的示功图。示功图左下方呈圆形缺损；如果阀或阀座被严重为泵固定阀漏失的示功图。示功图左下方呈圆形缺损；如果阀或阀座被严重刺坏时，不出油，下行曲线呈图中虚线形状。刺坏时，不出油，下

10、行曲线呈图中虚线形状。 右上图右上图为进油部位堵塞，示功图左下角多一面积，且下行曲线呈圆弧形，油井不为进油部位堵塞，示功图左下角多一面积，且下行曲线呈圆弧形，油井不出油，井口检查为软性碰泵，不出油。出油，井口检查为软性碰泵，不出油。 左下图左下图是动力仪操作问题或是测试仪器有问题时所测得的图，左下部位呈三角形是动力仪操作问题或是测试仪器有问题时所测得的图，左下部位呈三角形缺损，其实油井生产正常。缺损，其实油井生产正常。 右下图右下图为防冲距太小，柱塞在下冲程近下死点处发生硬性碰泵。对于这类井应该为防冲距太小，柱塞在下冲程近下死点处发生硬性碰泵。对于这类井应该及时停抽，重对防冲距，避免长时间碰泵

11、而撞掉泵筒发生落井事故。及时停抽，重对防冲距，避免长时间碰泵而撞掉泵筒发生落井事故。左上图左上图在上冲程运动时曲线产生在上冲程运动时曲线产生“斜下斜下”现象，是柱塞与缸套之间的间隙磨大后现象，是柱塞与缸套之间的间隙磨大后所测的示功图，该井需要作业换泵。所测的示功图，该井需要作业换泵。 右上图右上图是泵的缸套被磨坏、是泵的缸套被磨坏、“拉槽拉槽”，上、下曲线呈对称性缺损面积。，上、下曲线呈对称性缺损面积。 左下图左下图表明柱塞在上行过程中脱出工作筒，需要下放光杆，对小防冲距。表明柱塞在上行过程中脱出工作筒，需要下放光杆，对小防冲距。 右下图右下图为上碰特征，使用杆式泵时可见右上方长角，此种情况防

12、冲距过大，为上碰特征，使用杆式泵时可见右上方长角，此种情况防冲距过大，内工作筒漏油，油井不可能出油，要求对小防冲距，使杆式泵工作筒的内工作筒漏油，油井不可能出油，要求对小防冲距，使杆式泵工作筒的“止环止环”坐严不漏。坐严不漏。左上图左上图表明有泵问题严重（衬套间隙磨大，各节缸套表明有泵问题严重（衬套间隙磨大，各节缸套“不对中不对中”）,应该及时修应该及时修井换泵。井换泵。 右上图右上图 为油管螺纹漏失时的示功图，油井严重减产或不出油，抽油机停抽为油管螺纹漏失时的示功图，油井严重减产或不出油，抽油机停抽时间越长，图形上下平行线距离变小，如果某井油管漏失并且泵阀漏失，图形时间越长，图形上下平行线距

13、离变小，如果某井油管漏失并且泵阀漏失，图形均有两者特征。均有两者特征。 左下图左下图上下曲线有对称性凸出，属于一段衬套过紧，但是泵的阀工作正常上下曲线有对称性凸出，属于一段衬套过紧，但是泵的阀工作正常，不需作业换泵，生产一段时间后就会正常。，不需作业换泵，生产一段时间后就会正常。 右下图右下图为有振动特征（抽油机平衡块偏重）时，间隙磨大的地面示功图。为有振动特征（抽油机平衡块偏重）时，间隙磨大的地面示功图。左上图左上图为油井沉没度太小，供液不足时的地面示功图。特征为上、下平行、左为油井沉没度太小，供液不足时的地面示功图。特征为上、下平行、左右平行。右平行。 右上图右上图为多气油井特征，气油比越

14、高，圆弧的曲率半径越大，曲率半径越为多气油井特征，气油比越高，圆弧的曲率半径越大，曲率半径越大，则表明油套管环空内有泡沫段存在，沉没压力偏小，充满不好。气体影响大，则表明油套管环空内有泡沫段存在，沉没压力偏小，充满不好。气体影响更加严重时会发生更加严重时会发生“气锁气锁”而不出油。无沉没压力时，见而不出油。无沉没压力时，见左下图左下图。 右下图右下图为多气井，又有机械因素影响，但出油还正常；跳动问题要从地面为多气井，又有机械因素影响，但出油还正常；跳动问题要从地面设备方面去检查，当然有时属于抽油杆接箍的碰挂或摩擦发生的跳动，也有此设备方面去检查，当然有时属于抽油杆接箍的碰挂或摩擦发生的跳动，也

15、有此现象。现象。左上图左上图为斜形向上的为斜形向上的“黄瓜状黄瓜状”示功图，属于柱塞卡死在泵筒内不动。若活塞卡死在冲示功图，属于柱塞卡死在泵筒内不动。若活塞卡死在冲程中部位置，就像此图；若柱塞卡死在冲程下部，图形位置比这还高；若柱塞卡死在冲程中部位置，就像此图；若柱塞卡死在冲程下部，图形位置比这还高；若柱塞卡死在冲程上部，图形位置比该图要低。程上部，图形位置比该图要低。 右上图右上图的图形水平，油井不出油；固定阀被卡住的图形水平，油井不出油；固定阀被卡住(张开着张开着)。上、下运动只是抽油杆。上、下运动只是抽油杆带着柱塞运动，没有进油过程，也没有排油过程。带着柱塞运动，没有进油过程，也没有排油

16、过程。 左下图左下图属于泵的游动阀和固定阀都发生严重漏失，特征为上行曲线呈凸状，下行曲属于泵的游动阀和固定阀都发生严重漏失，特征为上行曲线呈凸状，下行曲线呈凹状，油井不出油，需要检泵。线呈凹状，油井不出油，需要检泵。 右下图右下图为游动阀球卡死（张开着），或是修井作业时柱塞没有下人泵筒，或是井下为游动阀球卡死（张开着），或是修井作业时柱塞没有下人泵筒，或是井下泄油器被打开，均不出油。泄油器被打开，均不出油。左上图左上图为抽油杆断或脱时示功图，油井不出油。抽油杆断脱的示功图有摩擦特征为抽油杆断或脱时示功图，油井不出油。抽油杆断脱的示功图有摩擦特征，近于水平状。抽油杆断脱部位不同，图形所处上、下位

17、置不同。，近于水平状。抽油杆断脱部位不同，图形所处上、下位置不同。 右上图右上图为怪形示功图，示功图左边属于正常生产示功图，右边有起伏同步上为怪形示功图，示功图左边属于正常生产示功图，右边有起伏同步上下，油井出油正常，属于抽油机变速箱内有较大的问题，需要及时修理地面设备下，油井出油正常，属于抽油机变速箱内有较大的问题，需要及时修理地面设备。 左下图左下图为连抽带喷时的示功图。图形特征为近于水平状，很少有振动波，图为连抽带喷时的示功图。图形特征为近于水平状，很少有振动波，图形两端有一段曲线近于平行。喷势较大的井，两端还有圆形面积，形两端有一段曲线近于平行。喷势较大的井，两端还有圆形面积， 右下图

18、右下图为图像失真，无法分析，应该重新测图。为图像失真，无法分析，应该重新测图。三、常见的几种示功图活塞未完全下入工作筒或提防冲距过高，在上冲程中活塞全部脱出工作筒，造成上载荷 线急剧卸载防冲距对小了，活塞在下冲程未与固定凡尔罩发生撞击；砂粒进泵造成活塞工作时砂阻，光杆载荷发生不规则的变化，载荷线呈现不规则的锯齿状尖峰；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”四、南区实测示功图分析H动404 Fmax=69.7 Fmin=23.4H动井口 Fmax=39.1 Fmin=29.7上部管漏，井口下面第4根管本体破一大口子原井油管第91根管脱,发现油管丝

19、扣腐蚀.第92根油管落井,鱼顶为接箍H:420m max=48.8 min=25.0H:384m max=34.9min=21.9第73杆根丝扣断H:597m max=62.8 min=6.6H:85m max=54.4 min=2.8H:754m max=51.2 min=24.1H:1m max=38.2 min=29.4泵上第二、三根油管丝扣穿孔(脱节爪子断、杆深部断脱、油管脱）H:764m max=42.8 min=23.5H:1m max=53.2 min=24.1游动凡尔关不上现象：示功图不能增载，图形与抽油杆底部断脱类似。蹩压时，上冲程压力不升，下冲程压力上升，井口下冲程出油，电

20、流上冲程减小，下冲程正常。游动凡尔打不开现象：不出油，液面到井口，示功图与固定凡尔失灵差不多，载荷卸不下来。蹩压时上冲程压力上升，下冲程压力下降，变化值基本不变。这类井热洗时将活塞提出泵筒能洗通，放入泵筒内就洗不通，电流：上电流正常，下电流比正常时要小。典型示功图典型示功图 采油工艺技术采油工艺技术 采油工采油工 采油地质工采油地质工活塞出泵筒活塞出泵筒特征描述 ：下泵时由于防冲距过大 , 使上行程的后半行程活塞脱出工作筒 , 脱出工作筒后悬点立即卸载,因此,后半行程与下行程线基本重合并伴有振动。右下角有耳朵，右上角缺，形如倒置“菜刀”。 措施制定：调防冲距典型示功图典型示功图 采油工艺技术采

21、油工艺技术 采油工采油工 采油地质工采油地质工活塞碰固定阀活塞碰固定阀下泵时防冲距过小，驴头在下行终止前 ( 到下死点前 )，活塞与固定阀相撞，光杆负荷突然减小，示功图在左下角打扭。同时上行程产生较大的波形，主要是因为防冲距太小，活塞到近下死点时碰固定阀，使负载突然减小，由于余振引起上行呈波浪形。 特征描述 ：措施制定：重新调整防冲距加长光杆 典型示功图典型示功图 采油工艺技术采油工艺技术 采油工采油工 采油地质工采油地质工上行碰泵（上行碰泵（上行碰、挂）上行碰、挂） 特征描述 ：因为抽油杆长度配得不合适，使光杆下第一个接箍进入采油树，在井口碰刮；或是因用杆式泵或大泵时防冲距过大造成抽油机驴头

22、在上行终止前，抽油杆接箍刮井口，使负载突然增加，图形在右上方有个小耳朵。典型示功图典型示功图 采油工艺技术采油工艺技术 采油工采油工 采油地质工采油地质工活塞遇卡活塞遇卡特征描述 ：活塞在泵筒中遇卡之后，抽汲过程中活塞不能运动，驴头上下运行时，只有抽油杆伸缩变形。上冲程时，悬点载荷首先是缓慢增加，当抽油杆被拉直后，悬点载荷急剧上升。下冲程时，首先是恢复弹性变形，卸载很快，到达卡死点以后，抽油杆柱载荷作用在卡死点上，卸载变得缓慢,直到驴头到达下死点。以上是理论分析，当活塞遇卡之后，一般应马上停抽，不测示功图。因为这样容易将抽油杆拉断，电动机被烧坏。典型示功图典型示功图 采油工艺技术采油工艺技术

23、采油工采油工 采油地质工采油地质工活塞与泵筒间隙漏失活塞与泵筒间隙漏失特征描述 ：活塞与泵筒间隙漏失。由于活塞与衬套之间磨损、间隙过大，造成漏失。 在上行时液体从中漏失 ，光杆负载减小，使右上角呈现斜坡， 缺少一块面积。 典型示功图典型示功图 采油工艺技术采油工艺技术 采油工采油工 采油地质工采油地质工结蜡严重结蜡严重 措施制定：洗井特征描述 ：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。典型示功图典型示功图 采油工艺技术采油工艺技术 采油工采油工 采油地质工采油

24、地质工结蜡严重结蜡严重游动阀、固定阀均受结蜡影响，开关不灵而引起漏失，图形四个角均呈圆形，上负荷线超出理论负荷线。典型示功图典型示功图 采油工艺技术采油工艺技术 采油工采油工 采油地质工采油地质工结蜡严重结蜡严重油管结蜡，使抽油机负荷增加，阀漏失，图形呈鸭蛋圆，电流变化失去平衡，产量下降。典型示功图典型示功图 采油工艺技术采油工艺技术 采油工采油工 采油地质工采油地质工结蜡严重结蜡严重 固定阀被蜡堵死，使活塞下行时不能即时接触到液面，游动阀打不开，光杆不能卸载， 当活塞碰到液面，游动阀打开， 光杆开始卸载。 典型示功图典型示功图 采油工艺技术采油工艺技术 采油工采油工 采油地质工采油地质工稠油

25、影响稠油影响特征描述 ：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，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。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。 典型示功图典型示功图 采油工艺技术采油工艺技术 采油工采油工 采油地质工采油地质工出砂出砂特征描述 ：油井出砂多为压裂后下泵。油井出砂，使活塞阻卡，上下行程会出现振动载荷，光杆负荷在很短时间内发生急剧变化 ，负荷线上呈现不规则的锯齿尖锋。 特征描述 ：图形饱满。上行线平直。由于平衡太轻，下行时变速箱输出转速产生滞后现象，出现振动，使下行负载线产生大幅度波动。上、下行线基本平行。一般产生在换大泵，加深泵挂以后。 措施制定：调平衡，平衡块向曲柄轴外调。 典型示功图典型示功图 采油工艺技术采油工艺技术 采油工采油工 采油地质工采油地质工平衡块轻平衡块轻特征描述 ：图形饱满。由于平衡太重，上行时变速箱输出转速产生滞后现象，出现振动，使上行负载线产生大幅度波动。下负荷线平直。上下负荷线基本平行。一般产生在换小泵、上提泵挂或调小参数时。 措施制定：调平衡，平衡块向内调。 典型示功图典型示功图 采油工艺技术采油工艺技术 采油工采油工 采油地质工采油地质工平衡块过重平衡块过重特征描述 ：产量无，负载明显增加，冲程损失大，