抽油机井示功图量油及诊断

1、 远程计量技术核心理论远程计量技术核心理论功图与工况功图与工况计算的产液量与核产液量计算的产液量与核产液量远程计量技术核心理论远程计量技术核心理论地面功图地面功图抽油杆抽油杆 油管油管 井液井液 连接条件连接条件 连接条件连接条件 连接条件连接条件有杆泵抽油系统有杆泵抽油系统 井下泵的有效排量井下泵的有效排量泵功图识别模块泵功图识别模块泵功图泵功图折算油井产量折算油井产量一、抽油机的核心理论一、抽油机的核心理论示功图量油技示功图量油技术思路框图术思路框图 远程计量技术核心理论远程计量技术核心理论“功图法功图法”油井计量技术油井计量技术是依是依据游梁机据游梁机- -深井泵工作状态与深井泵工作状态

2、与油井产液量变化关系，即把有油井产液量变化关系，即把有杆泵抽油系统视为一个复杂的杆泵抽油系统视为一个复杂的振动系统，该系统在一定的边振动系统，该系统在一定的边界条件和一定的初始条件（如界条件和一定的初始条件（如周期条件）下，对外部激励周期条件）下，对外部激励（地面功图地面功图）产生响应（）产生响应（泵功泵功图图）。然后对此泵功图进行分）。然后对此泵功图进行分析，确定泵的有效冲程、泵漏析，确定泵的有效冲程、泵漏失、充满程度、气体影响等，失、充满程度、气体影响等，计算井下泵排量，进而计算井下泵排量，进而折算折算地地面有效排量。面有效排量。SSCSSOSTOSTCSPFPSFPTARUARD远程计量

3、技术核心理论远程计量技术核心理论常见油井故障诊断识常见油井故障诊断识别：别：泵功图的几何特征主要表泵功图的几何特征主要表现在现在8个点、个点、2条线和条线和3个个面积上，如图所示。面积上，如图所示。其中，固定凡尔、游动凡其中，固定凡尔、游动凡尔的开启、关闭点的是判尔的开启、关闭点的是判断的关键性指标。断的关键性指标。 MA远程计量技术核心理论远程计量技术核心理论游梁机井现场配置安装图游梁机井现场配置安装图 远程计量技术核心理论远程计量技术核心理论功图与工况功图与工况计算的产液量与核产液量计算的产液量与核产液量功图与工况功图与工况一、理论示功图特征分析一、理论示功图特征分析1 没有弹性形变没有弹

4、性形变的理论示功图的理论示功图 如果抽油杆是刚体如果抽油杆是刚体 (受力后没有弹性受力后没有弹性伸长和缩短的物体伸长和缩短的物体)，则示功图应该是长，则示功图应该是长方形的，如下图所示。方形的，如下图所示。该理论示功图的该理论示功图的特征特征： ab / cd, ab / cd, bc / da.bc / da.在井深浅、小泵在井深浅、小泵径，粗抽油杆及径，粗抽油杆及小冲数抽油条件小冲数抽油条件下生产时，有可下生产时，有可能出现类似的水能出现类似的水平、长方形的示平、长方形的示功图。功图。功图与工况功图与工况a是是上冲上冲程的程的始点，始点，ab线线为增为增载线载线bc线为上冲程过程，是载荷不

5、变的线为上冲程过程，是载荷不变的位移过程，位移过程，c点是上冲程的死点点是上冲程的死点cd线为卸载线，线为卸载线，da线是下冲程过程，线是下冲程过程，a点是下冲程死点点是下冲程死点2 弹性抽油杆静载弹性抽油杆静载时示功图时示功图 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，因而增载过的，因而增载过程程abab和卸载过程和卸载过程cdcd都不是直上直下的，而是受力后都不是直上直下的，而是受力后伸长，卸载后缩短。这一变形过程是由于抽油杆伸伸长，卸载后缩短。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。长和油管缩短、抽油杆缩短和油管伸长所造成的。下图是弹性抽油杆受静

6、载时的基本示功图。下图是弹性抽油杆受静载时的基本示功图。功图与工况功图与工况功图与工况功图与工况 上图一类的图形是地面示功图，是一般浅井上图一类的图形是地面示功图，是一般浅井（油层供油充分、无其它影响，沉没压力较高时）（油层供油充分、无其它影响，沉没压力较高时）中，常见的理想示功图。中，常见的理想示功图。该示功图为光杆该示功图为光杆只受杆柱和液柱只受杆柱和液柱重力，泵不受外重力，泵不受外界摩擦力影响，界摩擦力影响，并且假定系统的并且假定系统的充满程度为百分充满程度为百分之百时的理论示之百时的理论示功图。功图。功图与工况功图与工况3 （动、静载弹性形变）（动、静载弹性形变）示功图示功图 实际生产

7、中抽油杆是要承受静载和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，抽油杆接过程中与管壁和杆柱有摩阻，抽油杆接箍与油管内壁有摩擦，所以上冲程时箍与油管内壁有摩擦，所以上冲程时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。如下图所示。是动载荷影响的值。如下图所示。功图与工况功图与工况 由于动载荷的影响，示功图的上、下行程不是水平由于动载荷的影响，示功图的上、下行程不是水平的，但只要的，但只要bc/da,而且而

8、且ab/cd，就是泵工作正常。否则就，就是泵工作正常。否则就是泵出现了问题。是泵出现了问题。 上图中所示的行程线与水平线之间的夹角上图中所示的行程线与水平线之间的夹角越大，说越大，说明动载越大，另外冲数越快，动载也越大。明动载越大，另外冲数越快，动载也越大。二、标准地面示功图及生产实例二、标准地面示功图及生产实例功图与工况功图与工况1. 泵工作正常泵工作正常 此图为最理想的地此图为最理想的地面示功图面示功图(无气，多水，无气，多水，供液充足的正常示功图供液充足的正常示功图)，充满系数充满系数100，特征特征为为平行。平行。 对这类油井需对这类油井需加强开加强开采采，以求最大产量，发挥，以求最大

9、产量，发挥出井筒的应有产能水平。出井筒的应有产能水平。功图与工况功图与工况2. 供液不足供液不足 此图为油井供液不足此图为油井供液不足时的地面示功图。时的地面示功图。特征特征为上，下平行、左右平为上，下平行、左右平行，泵没有问题。行，泵没有问题。 主要进行主要进行油层改造油层改造，改改善供液条件善供液条件、机抽参数机抽参数。对。对于泵挂较深井可采取长冲程、于泵挂较深井可采取长冲程、小泵径、慢冲次；泵挂相对小泵径、慢冲次；泵挂相对较浅的井，在井况及抽油设较浅的井，在井况及抽油设备允许情况下，加深泵挂深备允许情况下，加深泵挂深度，以求得最大泵效。度，以求得最大泵效。 功图与工况功图与工况3. 油稠

10、油稠 此图的上、下行曲此图的上、下行曲线呈凸状。线呈凸状。原因原因系油稠，由于上、系油稠，由于上、下冲程的行程中间速度下冲程的行程中间速度较快，阻力增大所致。较快，阻力增大所致。 对于油稠的抽油井应采对于油稠的抽油井应采取取降粘措施降粘措施，这样有利于生这样有利于生产。产。功图与工况功图与工况 4. 4. 油井出砂油井出砂 此图是柱塞受油井出砂影此图是柱塞受油井出砂影响，容易卡泵时的示功图。响，容易卡泵时的示功图。特征特征为上、下曲线没有明显的为上、下曲线没有明显的“阻尼阻尼”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。 对出砂油井，对出砂油井，

11、一方面一方面应保应保持油井平稳生产，持油井平稳生产，减少停井次减少停井次数和时间数和时间，放套气也应平稳进，放套气也应平稳进行；行；另一方面另一方面采取采取油层防砂、油层防砂、加筛管、砂锚、对油井经常洗加筛管、砂锚、对油井经常洗井井等措施，延长了抽油设备的等措施，延长了抽油设备的使用寿命。使用寿命。功图与工况功图与工况5. 气体影响气体影响 此图为高气油比井特征。此图为高气油比井特征。气油比越高，圆弧的曲率半径气油比越高，圆弧的曲率半径越大，则表明油套管环空内有越大，则表明油套管环空内有泡沫段存在，沉没压力偏小，泡沫段存在，沉没压力偏小，充满不好。充满不好。 对受气体影响较大的井或对受气体影响

12、较大的井或易发生气锁的井应易发生气锁的井应尽可能加深尽可能加深泵挂，增大泵的沉没度泵挂，增大泵的沉没度，大泵，大泵径长冲程机抽，特别是防冲距径长冲程机抽，特别是防冲距要调到最小，尽量减小余隙体要调到最小，尽量减小余隙体积；积；下高效气锚和防气泵，合下高效气锚和防气泵，合理放套气理放套气，控制套压生产，使，控制套压生产，使之保持在较低值。之保持在较低值。 功图与工况功图与工况气锁现象：气锁现象：属于气体影响的属于气体影响的特殊现象，由于气体大量进入特殊现象，由于气体大量进入泵筒，上冲程时气体膨胀，全泵筒，上冲程时气体膨胀，全部占满柱塞让出的容积，固定部占满柱塞让出的容积，固定凡尔打不开。下冲程时

13、，气体凡尔打不开。下冲程时，气体压缩，但压力仍低于游动凡尔压缩，但压力仍低于游动凡尔上部压力，游动凡尔也打不开，上部压力，游动凡尔也打不开，柱塞运动只是对气体压缩和膨柱塞运动只是对气体压缩和膨胀，泵不排油，这种现象称为胀，泵不排油，这种现象称为“气锁气锁”。 此图为气体影响严重时发此图为气体影响严重时发生生“气锁气锁”而不出油或无沉没而不出油或无沉没压力时的示功图。压力时的示功图。功图与工况功图与工况6.阀尔漏失：阀尔漏失：6.1 固定阀尔漏失固定阀尔漏失 此图是为泵固定阀漏失的此图是为泵固定阀漏失的示功图。示功图。特征特征:为示功图左下方呈圆形缺为示功图左下方呈圆形缺损损(无气体影响时右下角

14、也呈圆无气体影响时右下角也呈圆形形)。如果阀或阀座被严重刺坏时，如果阀或阀座被严重刺坏时，不出油，下行曲线呈图中虚线不出油，下行曲线呈图中虚线形状。形状。功图与工况功图与工况6.2 游动阀尔漏失游动阀尔漏失 此图为游动阀漏此图为游动阀漏失的示功图。失的示功图。特征特征为曲线左上部分为曲线左上部分有圆形缺损，有时右有圆形缺损，有时右上角也呈圆形缺损。上角也呈圆形缺损。若是游动阀或阀座被严若是游动阀或阀座被严重刺坏，上部曲线则呈重刺坏，上部曲线则呈圆形圆形(图中虚线图中虚线)形状。形状。6.3 双阀尔漏失双阀尔漏失此图属于泵的游动阀和固此图属于泵的游动阀和固定阀都发生严重漏失时的定阀都发生严重漏失

15、时的示功图。示功图。特征特征为上行曲线呈凸状，为上行曲线呈凸状，下行曲线呈凹状，油井不下行曲线呈凹状，油井不出油，需要检泵。出油，需要检泵。功图与工况功图与工况针对凡尔漏失的油井针对凡尔漏失的油井，一般的碰泵、洗井不能解决，只有检换泵；但定期清洁，对油井除蜡除脏、洗井，可以延缓检泵时间，延长泵的使用寿命。 功图与工况功图与工况7. 游动阀尔关闭迟缓游动阀尔关闭迟缓 此图为游动阀关闭迟缓，此图为游动阀关闭迟缓，明显减产的示功图。明显减产的示功图。原因原因是泵的游动阀与阀球罩是泵的游动阀与阀球罩之间的间隙太小。之间的间隙太小。特征特征为图形在上位置呈方形为图形在上位置呈方形缺损。缺损。功图与工况功

16、图与工况8. 柱塞脱出工作筒柱塞脱出工作筒此图表明柱塞在上行此图表明柱塞在上行过程中脱出工作筒，过程中脱出工作筒，需要需要下放光杆下放光杆，对小对小防冲距防冲距。此类油井在功图算产此类油井在功图算产时误差较大，主要因时误差较大，主要因为漏失量难以确定，为漏失量难以确定，计算结果比真实产液计算结果比真实产液量偏高。量偏高。功图与工况功图与工况8. 刮、碰现象刮、碰现象8.1 上碰泵上碰泵此图为上碰特征，使用杆此图为上碰特征，使用杆式泵时可见右上方长角。式泵时可见右上方长角。此种情况防冲距过大，油此种情况防冲距过大，油井内工作筒可能漏油、减井内工作筒可能漏油、减产，要求产，要求对小防冲距对小防冲距

17、。功图与工况功图与工况8.2 下碰泵下碰泵 此图为防冲距太此图为防冲距太小，柱塞在下冲程近小，柱塞在下冲程近下死点处发生硬性碰下死点处发生硬性碰泵的示功图。泵的示功图。 对于这类井应该及时对于这类井应该及时停抽，停抽，重对防冲距重对防冲距，避，避免长时间碰泵而撞掉泵免长时间碰泵而撞掉泵筒发生落井事故。筒发生落井事故。上上 下碰泵的油井计量结下碰泵的油井计量结果也会存在误差。因为果也会存在误差。因为碰泵过程中会有漏失产碰泵过程中会有漏失产生。生。功图与工况功图与工况8.3 光杆打驴头光杆打驴头图形特征：功图在上死点位置处图形特征：功图在上死点位置处有一个向下耷拉的有一个向下耷拉的“小尾巴小尾巴”

18、。成因：成因：在上冲程中，由于井口装在上冲程中，由于井口装置、井口、光杆不对中，或者光置、井口、光杆不对中，或者光杆过长（碰到驴头），就容易在杆过长（碰到驴头），就容易在靠近上死点的位置处，光杆受到靠近上死点的位置处，光杆受到一个额外的侧向力，在功图上得一个额外的侧向力，在功图上得到明显的反应，在上死点位置出到明显的反应，在上死点位置出现一个向下耷拉的现一个向下耷拉的“小尾巴小尾巴”。管理：管理：做到管、杆、井口对中、做到管、杆、井口对中、同心，选用合适长度的光杆，避同心，选用合适长度的光杆，避免光杆打驴头。免光杆打驴头。 功图与工况功图与工况9. 油井结蜡油井结蜡此图是受蜡影响、此图是受蜡影

19、响、产量下降的示功图。产量下降的示功图。特征特征为上，下冲程为上，下冲程的曲线呈不规则的的曲线呈不规则的“犬牙齿犬牙齿”状。状。管理：管理：对油井进行对油井进行清蜡处理；对井下清蜡处理；对井下增加加热和清蜡设增加加热和清蜡设备。备。 功图与工况功图与工况10.抽油杆断脱抽油杆断脱此图为抽油杆断或脱时示此图为抽油杆断或脱时示功图功图若断脱发生在若断脱发生在柱塞附近柱塞附近，或是柱塞脱扣或是柱塞脱扣、阀球球罩阀球球罩断落，图形位于杆重载断落，图形位于杆重载荷线位置荷线位置若断脱发生在若断脱发生在光杆附近光杆附近，图形接近于水平坐标线。图形接近于水平坐标线。及时修井作业及时修井作业杆断井岔83杆断的

20、井岔48-78时间说明诊断地面功图泵功图11月11日8：00断脱前功图正常气体影响11月12日9：00发生断脱杆断脱11月26日作业断脱断脱11月29日 9：07作业后，所测得的第一个功图泵工作正常12月8日生产11天后气体影响功图与工况功图与工况11.游动阀尔卡住常开、游动阀尔卡住常开、柱塞未进工作筒柱塞未进工作筒此图为游动阀球卡死，张开着，或此图为游动阀球卡死，张开着，或是修井作业时柱塞没有下入泵是修井作业时柱塞没有下入泵筒，均为不出油。筒，均为不出油。对于该类示功图的井，对于该类示功图的井，必须及时作必须及时作业换泵。业换泵。功图与工况功图与工况12. 连抽带喷连抽带喷 此图为连抽带喷时

21、的此图为连抽带喷时的示功图。示功图。特征特征为近于水平状，很少为近于水平状，很少有振动波，图形两端有一有振动波，图形两端有一段曲线近于平行段曲线近于平行(有增载和有增载和卸载特征，若断脱时图形卸载特征，若断脱时图形呈尖角而无平行呈尖角而无平行)，喷势较，喷势较大的井，两端还有圆形面大的井，两端还有圆形面积。积。管理：管理：加强开采措施，加强开采措施，采采取长冲程，较大泵径，合取长冲程，较大泵径，合理冲次机抽。理冲次机抽。 功图与工况功图与工况13. 柱塞遇卡（卡在工作筒）柱塞遇卡（卡在工作筒） 此图为斜形向上的此图为斜形向上的“黄瓜状黄瓜状示功图，属于柱塞卡死在示功图，属于柱塞卡死在泵筒内不动

22、，上、下冲程泵筒内不动，上、下冲程只是拉伸杆柱。只是拉伸杆柱。附：附：在实际现场中，功图一般是在实际现场中，功图一般是两条不同斜率直线相交状。两条不同斜率直线相交状。及时修井作业及时修井作业功图与工况功图与工况14. 柱塞与泵筒间隙柱塞与泵筒间隙过大过大 此图是柱塞与缸套此图是柱塞与缸套之间的间隙磨大后之间的间隙磨大后所测的示功图。所测的示功图。特征特征是在上冲程运是在上冲程运动时曲线产生动时曲线产生“斜斜下下”现象。现象。功图算产结果偏大功图算产结果偏大.该井需要该井需要作业换泵作业换泵。功图与工况功图与工况15. 液击现象液击现象图形特征：主要体现在卸载时间段，功图右下角呈锥状、漏斗状，并

23、伴有逐渐减弱的波浪段。如右图所示。原因：油井高含气，液体与柱塞发生撞击而致。管理：管理：一般情况下，液击现象不影响产液量，它只是油井含气的一个表征现象，需要合理控制油套气进行生产。 功图与工况功图与工况17. 图像失真图像失真图形特征：功图上下图形特征：功图上下载荷线相互叠加，载荷线相互叠加，载荷值异常，图形载荷值异常，图形形状也多种多样，形状也多种多样，主要有直线型、紧主要有直线型、紧密波浪状、蝴蝶状密波浪状、蝴蝶状等等 。管理：管理：加强维护。直线型直线型梳齿型梳齿型阶梯毛刺型阶梯毛刺型 远程计量技术核心理论远程计量技术核心理论功图与工况功图与工况计算的产液量与核产液量计算的产液量与核产液

24、量计算的产液量与核产液量计算的产液量与核产液量 远程功图量油与传统量油方式相比，其最大的主要优势就是连续量油，按照一定的采集频率（目前主要是1次/小时）采集抽油机井的功图，并计算出相应的产液量，这样一天连续24个功图、24个产液量通过加权得到一个综合液量，即油井一天的产液量，更为接近油井的真实产液量。 但是，通过长时间的观察，由于种种原因造成有时计算的产液量与核产液量相差甚远，现分别介绍。计算的产液量与核产液量计算的产液量与核产液量1、基础数据有误主要是在泵径、工作制度（冲程）、原油密度（计算质量时）、含水、杆柱组合等参数的输入错误。2、核产不连续性主要体现在供液不足、气体影响、产液量波动较大的油井。波动较大井岔31-11533.52t14.27t5.61t波动较大井岔31-14220.97t34.20t12.97t3、油井的功图宽度比的设置主要是针对新开的稠油井，当采集得到的油井宽度比超过系统默认值时，就会影响诊断和液量（误诊结果为:油井结蜡或沙埋,产液量为零）。一般只修改一次功图宽度比后，油井就能得到产液量。4、功图第三点定点影响泵功图第三点定点的主要有以下问题的油井：气体影响