示功圖

示功圖

示功圖是指反映深井泵工作狀況好壞,由專門的儀器測出,畫在坐標圖上,被封閉的線段所圍成的面積表示驢頭在一次往復運動中抽油機所做的功的圖紙。

基本介紹

  • 中文名:示功圖
  • 外文名:indicator diagram
  • 縱坐標:抽油機的懸點載荷W
  • 橫坐標:抽油機的衝程S
  • 方式:動力儀對實際抽油
  • 學科:石油工程
簡介,示功圖的測試,理論示功圖,假設條件,理論分析,基本分析方法,典型示功圖,工作正常時,油井出砂時,油井結蠟時,氣體影響,漏失的影響,稠油的影響,供液能力影響,油井連抽帶噴,抽油設備影響,

簡介

抽油機井採油是目前油田開發中普遍套用的方式,抽油機井的管理水平的好壞,關係到油田整體經濟效益的高低。要做好抽油機井的生產管理工作,必須取準取全各項生產資料,制定抽油機井合理的工作制度,不斷進行分析,適應不斷變化的油藏動態,加強並提高抽油機井的日常管理水平。
分析和解釋示功圖,就是直接了解深井泵工作狀況好壞的一個主要手段,不但深井泵工作中的一切異常現象可以在示功圖上比較直觀的反映出來,而且,還可以結合有關資料,來分析判斷油井工作制度是否合理,抽油設備與油層和原油性質是否適應,還可以通過“示功圖法”對低產、低能井制定出合理的開關井時間,減少設備的磨損和電能的浪費等。
由於抽油井的情況複雜,在生產過程中,深井泵不但要受到抽油設備製造質量和安裝質量的影響,而且要受到油層中的砂、蠟、氣等多種因素的影響。致使實測示功圖形狀多變,各不相同。尤其是在深井上,這種情況就更為突出。因此,在分析示功圖時,既要全面地了解油井的生產情況、設備狀況和測試儀器的好壞程度,根據多方面的資料綜合分析,又要善於從各種因素中,找出引起示功圖變異的主要因素,這樣才能做出正確的判斷。

示功圖的測試

用示功儀測取示功圖,是了解抽油機井下管、桿、泵工作狀況的主要手段,示功儀分為機械式和電子式兩種,機械示功儀只能繪製示功圖(CY611型,目前已基本淘汰);電子式示功儀(SGT-2000、SG5-Ⅱ、SG5-Ⅲ)除能繪製示功圖外,還可以列印出圖形上各點數據,目前已發展到與計算機連線或無線電發射進行信息傳輸,這些都為示功圖的解釋套用提供了更為準確的資料。深井泵在井下的工作狀況比較複雜,因此,實測示功圖也是千變萬化的,但是,仍然有變化規律。

理論示功圖

假設條件

理論示功圖:就是認為光桿只承受抽油桿柱與活塞截面積以上液柱的靜載荷時,理論上所得到的示功圖,叫做理論示功圖。它是在下述五種假設條件下繪製出來的,即:
示功圖
1、深井泵質量合格,工作正常;
2、不考慮活塞在上、下衝程中,抽油桿柱所受到的摩擦力、慣性力、振動載荷與衝擊載荷等的影響,假設力在抽油桿柱中傳遞是瞬時的,凡爾的起落也是瞬時的;
3、抽油設備在工作過程中,不受砂、蠟、水、氣等因素的影響,認為進入泵內的液體不可壓縮;
4、油井沒有連抽帶噴現象;
5、油層供油能力充足,泵能夠完全充滿。
理想條件下泵的工作過程和負荷的轉移情況繪製理論示功圖的假設條件又稱為理想條件,在理想條件下,泵的工作過程和相應的示功圖曲線見圖1。

理論分析

圖中橫坐標表示按比例記錄的光桿移動的距離;縱坐標表示按比例記錄的光桿上的負荷;曲線圈閉面積的大小表示了泵做功的多少。 在繪製理論示功圖之前,必須首先算出有關的基本數據再求出光桿靜負荷在縱坐標上的高度及抽油桿、油管的伸縮長度在橫坐標上的相應長度,最後,在直角坐標內作出平行四邊形,就是所求的理論示功圖。
深井泵的活塞在做往復運動。
活塞在最低位置時,兩個凡爾之間有一餘隙,此余隙內充滿了液體。當活塞下行程快接近死點時,固定凡爾關閉著,遊動凡爾打開著,此時,活塞上下液體連通,光桿上只承受抽油桿柱在油中的重量;油管承受了全部液柱重量。
當活塞到達下死點開始上行程的瞬間,遊動凡爾立即關閉,使活塞上下不連通。活塞要推動其上的液柱向上移動,這個液柱的重量就加在活塞上,並經過抽油桿加在光桿上(光桿此時還承受抽油桿柱在油中的重量)。油管此時只承受它與活塞之間環形截面上液柱的重量。在下死點前後,抽油桿柱上多了一個活塞截面以上液柱的重量,油管上少了一個活塞截面以上液柱的重量。這時,就要發生彈性變形,油管就要縮短,抽油桿就要伸長(細長的油管和抽油桿柱,本身是一個彈性體,在負荷變化時,就產生相應的變形,此變形的多少和負荷變化的多少成正比)此時,光桿雖然在上移,但活塞相應於泵筒來說,實際未動,這樣,就畫出了圖中AB斜直線。AB線表示了光桿負載增加的過程,稱為增載線。
當彈性變形完畢光桿帶動活塞開始上行(B點),固定凡爾打開,液體進入泵筒並充滿活塞所讓出的泵筒空間,此時,光桿處所承受的負荷,仍和B點時一樣沒有變化,所以,畫出一條直線BC。
當活塞到達上死點,在轉入下行程的瞬間,固定凡爾關閉,遊動凡爾打開,活塞上下連通。活塞上原所承受的液柱重量又加在油管上。抽油桿卸掉了這一載荷,油管上加上了這一載荷,於是,這二者又發生彈性變形,此時,油管伸長,抽油桿柱縮短,光桿下行,活塞相對於泵筒沒有移動,於是畫出了CD斜線。CD斜線表示了光桿上負荷減少的過程,稱為減載線。
當彈性變形完畢,活塞開始下行,液體就通過遊動凡爾向活塞以上轉移,在液體向活塞以上轉移的過程中,光桿上所受的負荷不變,所以畫出一條和BC平行的直線DC。
當光桿行到下死點,在下行程完畢又將開始的瞬間,遊動凡爾關閉,負荷又發生轉移,開始了一個新的往復,這樣,就畫成了一個封閉的曲線,我們叫它做示功圖。
示功圖表示了光桿受力情況和位置的關係,也就是泵的工作狀況和位置的關係。理想條件下的示功圖具有平行四邊形的模樣。

基本分析方法

所謂理論示功圖是比較規則的平行四邊形,而實測示功圖,由於多種因素的影響(如:砂、蠟、氣、粘度),圖形變化很複雜,各不相同。因此,要正確的分析抽油機油井的生產情況,就必須全面地掌握油井的動態、靜態資料以及設備的狀況,結合示功圖的變化找出油井的主要的問題,採取適當的措施,提高油井產量和泵效。
由於實測示功圖受各種因素的影響圖形變化千奇百怪,各不相同,為了便於分析實測示功圖,將圖形分割成四塊,進行分析對比,找出問題。正常示功圖這四塊圖形是完整無缺的,而且上下負荷線與基線基本平行,增載線與卸載線平行,斜率一致。有慣性影響的正常圖形與上圖基本一致,所不同的上、下負荷線與基線基本不平行,有一夾角,圖形按順時針偏轉一個角度,沖次越大夾角越大。
左上角:主要分析遊動凡爾的問題,缺損為凡爾關閉不及時,多一塊(長一個角)為出砂並卡泵現象。
右上角:主要分析光桿在上死點時活塞與工作筒的配合,遊動凡爾打開和固定凡爾關閉情況,少一塊為活塞拔出工作筒,嚴重漏失;多一塊為在近上死點時有碰掛現象。
右下角:主要分析泵充滿程度及氣體影響情況。右上、下角都多一塊為襯套上部過緊或光桿盤根過緊,少一塊為未充滿,是供液不足或氣體影響。
左下角:分析光桿在下死點時出現問題,如:固定凡爾的漏失情況等。 通過這四塊的解剖分析,找出泵工作不正常的原因,提出解決問題的措施。

典型示功圖

前面所說的理論示功圖,是在五個假設條件之下,僅僅只考慮了抽油桿柱承受靜載荷時作出來的,所以圖形是很規則的平行四邊形。而實測示功圖,是在砂、蠟、水、氣和慣性載荷、振動載荷、衝擊載荷與摩擦阻力等因素的綜合影響以下測出來的。除上述因素外,有時還要受到漏失(管拄、泵)、斷脫、碰泵、設備故障、儀器故障的影響,因此,實測圖形比理論圖形複雜很多。為了便於分析,先介紹只受單一因素影響的典型示功圖,作為分析實測示功圖的基礎;然後,再把典型圖與實測圖結合起來對比分析。

工作正常時

在深井泵工作正常,同時受其它因素影響不大時測出的示功圖,如圖所示。這類圖形的共同特點是和理論示功圖的差異不大,均為一近似的平均四邊形.由於抽油設備的輕微振動引起了一些微小的波紋外,其它因素的影響均在圖上顯示不明顯。
示功圖

油井出砂時

油井出砂,對於抽油井來說,輕則增加抽汲助力、磨損抽油設備,重則卡死固定凡爾、卡死活塞,造成油井停產。活塞被卡死的情況,將在以後介紹。這裡著重討論以下四種情況。
(1)活塞砂阻
由於砂層膠結疏鬆或生產壓差過大,在開採過程中,可能引起油層出砂。細小的砂粒,將隨著液體進入泵內,造成活塞在工作筒內遇阻(如圖),使活塞在整個行程中或在某個局部地區,增加了一個附加阻力。上衝程時,附加助力使光桿負荷增加,附加阻力使光桿負荷減少並且由於砂子分布在泵筒內各處的多少不同,影響的大小不同,致使光桿負荷在很短的時間內發生多次急劇的變化。在這種情況下測出的示功圖,其負荷線上呈現出不規則的鋸齒狀尖峰,且在連續測圖時尖峰是移動的。但這時油井仍能出油。
示功圖
(2)固定凡爾卡死
示功圖
深井泵在工作過程中,固定凡爾被卡死在凡爾座上,油井不出液(如圖).它的特點為:
①在上衝程時,遊動凡爾關閉,固定凡爾不能打開,井中的液體不能被汲入工作筒;
②在下衝程時,由於工作筒內無液柱,遊動凡爾打不開,光桿不能卸載,故下負荷線接近於最大理論值。同時,因為油中的細砂阻礙活塞的運動,所以,在下負荷線上出現了不少的鋸齒狀尖峰。
整個圖形位於最大理論負荷線附近。
(3)固定凡爾卡死在凡爾罩上
在油井大量出砂的情況下,砂子在固定凡爾球與凡爾座之間,將凡爾球卡死在凡爾罩內。(如圖).其特點如下:在上衝程時,由於活塞運動受到砂子的阻礙,光桿負荷忽大忽小,變化頻繁,甚至光桿負荷普遍超過最大理論負荷線。在下衝程時,由於固定凡爾球卡死在凡爾罩上,失去了密封的作用,從而造成嚴重漏失,光桿不能卸載,直到活賽行至接近下死點,撞擊了沉積的砂子或固定凡爾罩時,光桿才突然卸載。因此,實測圖的最大負荷線,接近理論示功圖的最大負荷線。並且,由於碰擊、振動,在圖的左下角產生一個“尾巴”。
示功圖
(4)砂子使固定凡爾、遊動凡爾失靈
在油井出砂嚴重,井內砂面較高時下泵生產。井內的大量細砂,隨著油流進入泵內,不但使工作筒、活塞、固定凡爾和遊動凡爾同時都受到衝擊、磨損,造成漏失,而且可能使凡爾球起、落失靈,深井泵停止排油 (如圖)所示。其特點如下:上衝程,光桿負荷不能增加到最大理論值,下衝程,光桿負荷又不能降低到最小理論值。整個圖形位於兩條理論負荷線之間,好像一條全身長滿毛刺的“海參”。
示功圖

油井結蠟時

由於石油中大都不同程度的含有蠟。當溫度降低到蠟的初始結晶溫度時,溶解在石油中的蠟就會凝析出來,粘附在油管、抽油桿、深井泵等井下設備上。油井結蠟可以增大光桿負荷,引起凡爾失靈或卡死凡爾,卡死活塞,堵死油管。因此,研究油井結蠟對示功圖的影響,從而了解泵工作的情況,對於維持油井正常生產,是有實際意義的。由於結蠟部位的不同,影響的嚴重程度不同,現分為以下幾種情況進行分析。
①凡爾結蠟
示功圖
由於遊動凡爾和固定凡爾同時都受到結蠟影響,不能靈活的及時的開關,從而引起漏失。並且,由於油管內壁結蠟和抽油桿結蠟,增加了油流阻力。所以,當活塞上行時,光桿負荷增加,超過了最大理論值。下行時,光桿負荷不穩定,在圖上呈現出波浪起伏的變化。
②油管和抽油桿結蠟
油管和抽油桿結蠟,會縮小油流通道,增大油流阻力,增大光桿負荷;嚴重時,可以將油管全部堵死。油井不出液。如圖3-2所示。
示功圖
其特點如下:光桿上行時,由於結蠟所引起的附加阻力,使負荷在整個上衝程中都超過了最大理論值;光桿下行時,又由於結蠟阻礙,負荷立即減少,當達到結蠟嚴重部位,負荷就很快降到最小理論值以下。所以,整個實測圖比理論示功圖肥胖。
③固定凡爾被蠟卡死如圖所示,在上衝程時,由於固定凡爾卡死,井中有結蠟影響,使抽油桿的運動受到了阻礙,所以,實測示功圖的最大負荷線超過了理論值,並有波浪式的變化。
其特點如下:當活塞下行時,由於活塞接觸不到工作筒內的液面,遊動凡爾打不開,光桿不能卸載。直到活塞運動到E點時,才接觸工作筒內的液面,光桿才開始卸載。所以,實測圖的最小負荷線接近於最大理論負荷線,直到下死點時,負荷才降到最小理論值。
示功圖

氣體影響

由於石油是聚集在一定地質構造中的油、氣混合物。所以,在抽油過程中,總有或多或少的氣體進入泵內。為了說明受氣體影響的示功圖的特徵,先分析理想的理論示功圖。如圖所示在活塞上行時,油氣混合物進入泵內,並且隨著活塞繼續向上運動,
泵內壓力降低,溶解在石油中的氣體大量分離出來;同時由於氣體產生膨脹,使光桿載荷不能很快的增加到最大理論值。因此,增載過程變慢。直到B1點時,增載才結束,固定凡爾才打開。所以,增載線AB1較AB的斜率小。
示功圖
在活塞下行時,泵內氣體受到壓縮。其變化情況基本以下規律,即:“一定質量的氣體,在溫度不變時,它的體積跟壓強成反比”。所以,隨著活塞向下運動,泵內氣體的體積逐漸縮小,而壓力相應的逐漸增大,直到被壓縮的氣體壓力大於活塞上面的液柱壓力時,遊動凡爾才能打開。
從圖上CD1線的變化情況來看,由於活塞壓縮氣體的作用,光桿載荷較正常卸載緩慢,到了D1點時,遊動凡爾被打開。光桿載荷才降到最小理論值。因此,減載線CD1較增載線AB1平緩,成為一條向右下方彎曲的弧線。弧線曲率的大小,隨著進入泵內氣體壓力的大小而變化。氣體壓力大,光桿卸載快,弧線曲率小。反之,則曲率大。
示功圖
曲率中心位於弧線的右下方。這條弧線,就是受氣體影響的示功圖的顯著特徵。
①泵受到氣體影響的實測示功圖
②凡爾“氣鎖”,泵不出液。
所謂凡爾“氣鎖”是指大量氣體進入泵內後,引起遊動凡爾、固定凡爾均失靈,活塞僅對氣體起壓縮或膨脹作用,泵不出液。氣鎖現象,在下述兩種情況下可能出現。
A、當泵的排量大於油井在該泵掛深度的供油能力時,在抽油過程中,動液面逐漸降低,直至動液面降低到泵的進口附近,大量套管氣進入泵內。在整個上衝程中,泵內氣體膨脹,固定凡爾打不開;在整個下衝程中,由於工作筒內無液面,活塞只是壓縮泵內的氣體,即使活塞行至下死點,泵內氣體壓力仍然小於活塞截面積以上的液柱壓力。所以遊動凡爾打不開,泵不出油。
示功圖
B、在油氣比很高的抽油井中,有時因為在上衝程時,由於原油內的大量游離氣進入泵內,並隨著活塞向上運動而膨脹,占據了活塞所讓出來的泵筒體積。在下衝程開始後,泵內氣體受到活塞壓縮,其壓力逐漸增高,直到活塞行至下死點,泵內氣體壓力仍然小於活塞截面積以上的液柱壓力,所以遊動凡爾打不開,光桿負荷降不到最小理論值。但是,緊接著第二個行程的上衝程又開始了,泵內被壓縮的氣體膨脹,其壓力逐漸降低。當活塞到達上死點,泵內氣體壓力降低到和沉沒壓力相同時,第二個行程的下衝程又開始了,所以,固定凡爾打不開。因此,在這種情況下,遊動凡爾和固定凡爾均打不開,活塞僅對氣體起壓縮和膨脹的作用,泵不出油。整個圖形靠近最大理論負荷線,減載線平緩,仍然具有上述氣體影響的特徵。

漏失的影響

(1)吸入部分漏失在示功圖上的表現
由於固定凡爾與凡爾座配合不嚴,凡爾座錐體裝配不緊,凡爾罩內落入贓物或結蠟而卡住凡爾球等原因,都會造成深井泵地吸入部分漏失。
示功圖
a.砂子經常和凡爾、凡爾座摩擦,使凡爾磨損變形,凡爾座被刺懷,造成二者配合不緊密。
b.砂子、蠟等沉降在凡爾座上,使凡爾球不能嚴密的座在凡爾座上。
c.凡爾罩內積有砂、蠟,造成凡爾球卡在凡爾罩內不能及時落下或根本落不下來。
圖所示是固定凡爾漏失的示功圖。
(2)排出部分對示功圖的影響
深井泵的排出部分,包括遊動凡爾和活塞。因此該部位產生的漏失不外乎有兩種原因造成;一是遊動凡爾裝配不嚴、磨損引起的漏失;一是活塞和泵的襯套配合不緊蜜、間隙太大或沉砂磨損活塞和襯套而引起的漏失。
示功圖
圖是排出部分漏失時的理論示功圖。當光桿離開A點開始上衝程時,活塞下面的液體壓力隨著抽油桿的伸長和活塞被提升而逐漸下降,活塞上下之間隨即產生壓力差,使活塞上部的液體經排出部分的不嚴密處而漏到活塞下面的工作筒內。
活塞上面的液體,通常認為其高度是不變的,(活塞上面的液柱高度與活塞運動的距離相比,相差極大,因此,可以認為液柱高度不變)。當由於活塞的抽汲作用,使得活塞下面的壓力越來越低時,上下之間的壓力差就越來越大,漏失也就越來越嚴重。
當活塞上面的液柱,從排出部分的不嚴密處漏入活塞下面的工作筒時,將使得工作筒中壓力升高,使得壓力差較不漏失時為小;與不漏失時相比較,就如同有一個向上的頂托活塞之力,使活塞以上液柱和抽油桿在光桿處造成的負荷比嚴蜜不漏失時為小。這種因漏失減少光桿負荷的現象,稱為“頂托”作用或“頂托”現象。
(3)吸入部分和排出部分都漏失時的示功圖
在現場,由於砂、蠟及磨損等原因,使吸入部分和排出部分的工作會同時受到影響,其區別只是程度的不同罷了。所以,單一的影響吸入部分或排出部分的情況,為數並不多,而大量地普遍的是這兩部分同時受到影響。
示功圖
在排出部分和吸入部分同時存在漏失時,這兩部分還未達到完全失效或一部分完全失效,油井還在出油,當光桿在載入和減載過程中兩種漏失同時存在,會使示功圖的四角變為圓角。
在上衝程過程中,排出部分漏失起主導作用,使圖形左上角和右上角變圓,但負荷線能達到理論上負荷線。在下衝程過程中,吸入部分漏失起主導作用,使圖形左下角和右下角邊圓,但下負荷線能降到理論下負荷線處,這樣,理論示功圖便如圖。

稠油的影響

當原油粘度比常見的原油粘度大時,稱之為稠油。油稠,使磨檫等附加阻力變大,造成上負荷線偏高,下負荷線偏低。同時,使得凡爾開關比正常時滯後,凡爾和凡爾座配合不嚴蜜,造成較大的漏失。
示功圖
該類圖形的特點是:
(1)上負荷線高於最大理論負荷線,下負荷線低於最小理論負荷線,圖形肥胖。
(2)四個角圓滑。

供液能力影響

當深井泵在抽汲過程中,液體不能及時充滿泵的工作筒,致使泵的充滿係數下降,排量降低,稱之為供液能力差。 造成供液能力差的原因有三種:
1)深井泵的工作制度或抽汲參數組合不合理,泵的排出能力大於油層的供液能力,造成沉沒度太小,液體充滿不了泵筒。
2)層中的砂、蠟了部分或大部分進油孔道,致使液體進入泵筒的流動阻力增大、流量變小,動液面升高,液體來不及在泵的進油時間裡充滿泵筒。
3)地層本身物性差,滲透性不好,造成供液能力差。
由圖可看出,當從上死點開始下衝程後,光桿負荷不是立即減少,而是向下運動一段距離後才減少,這段距離相當於泵筒中的未充滿高度。由於這段泵筒中無液體,所以遊動凡爾打不開,負荷仍和上衝程時一樣,只有由於摩擦力、動負荷等方向的改變,使負荷有稍許降低。當活塞接觸液面並開始壓縮液體後,負荷才開始轉移(相當於圖中的E點),光桿開始卸載。
示功圖
一口井中,抽油桿、油管、泵等條件是固定不變的,因而,由它們所定的彈性變形過程中的彈性係數也就隨之固定不變。所以,卸載線和載入線相互平行。但由於充滿程度是可變的,卸載線要左右移動,圖中E2D2、E3D3二條卸載線比E1D1偏左,說明泵充滿的程度更不好。充滿愈不好,卸載線越偏左。
卸載線向左移,卸載開始的時間延遲,卸載線和增載線相互平行,這是泵充滿不好時示功圖圖形的共同特徵。這類圖形象一個菜刀把。

油井連抽帶噴

即使在油田開發後期,由於採取大型增產措施、注水見效、採用新工藝等原因,油井也可能由純粹的抽油轉變為連抽帶噴的生產。 油井連抽帶噴,當泵處於上衝程時,由於油流有自噴能力,它就頂著活塞往上跑,造成遊動凡爾被頂開或不能嚴密的關閉。同時,油氣充分混合,液柱比重減輕,造成光桿上的負荷大大減輕,達不到示功圖的最大理論負荷線。
示功圖
當下衝程時,油流同樣向上頂活塞,並使固定凡爾坐不到凡爾座上或坐的不嚴,使固定凡爾和遊動凡爾都處於開啟的狀態,造成光桿的負荷沒有什麼變化,負荷仍高於示功圖的最小理論負荷線。 這時因凡爾不能正常的關閉和開啟,泵沒有多大的抽汲能力,活塞只起一個攪動油流、誘導油流自噴的作用。
連抽帶噴時的示功圖,負荷小,載入線、減載線看不出來,它和抽油桿斷脫時的示功圖很相似。要正確區分這二者,必須運用綜合分析的方法。
油井在連抽帶噴時,產量高、泵效高,泵效往往超過100%,主要是在大型增產措施、注水見效、採用新工藝之後的抽油井。而抽油桿斷脫,油井不出油。

抽油設備影響

(1)活塞裝置過高對示功圖的影響
示功圖
活塞裝置過高是指活塞與吸入凡爾之間的防沖距過大,使得有效衝程減少,當抽油機上行程到接近上死點時,活塞可能部分或全部脫出工作筒,致使泵工作不正常或根本不能工作。
圖是活塞部分脫出工作筒的理論示功圖。當活塞上行至C點時,負荷急劇下降,原因是活塞在C點開始脫出工作筒,使活塞與工作筒襯套的接觸表面積急劇減少,漏失量迅速增加,造成急劇減載。圖中的C點,表示活塞開始脫出工作筒。在C點之前,活塞還未脫出工作筒,但活塞的有效工作長度已經很小,活塞以上的部分液體已從活塞與工作筒之間的環形間隙中漏到活塞以下,因而,使上負荷逐漸卸載;當活塞運動過C點,開始部分脫出工作筒,漏失量急劇增加,載荷亦隨之急劇下降,一直降到最低理論負荷線。
(2)活塞裝置過低對示功圖的影響
示功圖
活塞裝置過低,就是指泵的活塞和固定凡爾之間的防沖距過小,當活塞下行塊接近下死點時,就會發生撞擊。
當活塞和固定凡爾罩相撞擊時,光桿負荷急劇降低,但因活塞又緊接著開始上行,在示功圖的左下角形成一個不規則且帶環狀的尾巴。
(3)抽油桿斷脫時的示功圖
當抽油桿由於彈性疲勞、深井泵遇卡使抽油桿柱超過拉伸屈服極限等原因而斷裂、或由於抽油桿之間未上緊而發生脫口時,示功圖將成為水平條帶狀。
示功圖
此時,光桿的負荷,只決定於抽油桿柱斷脫部位以上桿柱在液體中的重量和它與液體、防噴盒等的摩擦阻力。而圖形的位置取決於抽油桿斷脫的位置。斷脫的位置越下,圖形越接近最小理論負荷線,斷脫的位置愈高圖形越接近基線。
(4)油管漏失對示功圖的影響
油管漏失是由於油管的連線時絲扣未上緊、油管磨損、腐蝕而產生裂縫和孔洞,進入油管中的液體就會從裂縫、孔洞及未上緊處漏入油管套管間的環形空間。 油管漏失所產生的結果:
示功圖
①當漏失量小於深井泵的排量時,油井仍能出油,泵效降低;
②當漏失量大於深井泵的排量時,深井泵抽汲上來的油,全部漏入井筒,油井不出油。
由於油管漏失不是深井泵裝置本身所致,所以,示功圖圖形本身不發生什麼變異,和正常出油時的示功圖一樣,只是漏失嚴重,油井不出油時,示功圖的最大負荷線可能較最大理論負荷線低,所指的這段長度L相當於漏失處至井口這段液柱在光桿處所產生的負荷;若漏失處離井口很近,L將趨於零。
(5)活塞在泵筒中被卡時的示功圖
示功圖
管式泵中活塞被卡,當抽油機的驢頭 上下運動時,看來光桿也在上下運動, 但活塞卻固定不動。此時,抽油桿柱 處於被不斷地拉伸和壓縮及 彎曲的狀態之下。當驢頭上行時,抽 油桿柱被拉伸;當驢頭下行時, 抽油桿柱在其彈力的作用下縮短。 這一過程是一彈性伸長和彈性縮短的過程。
圖形統一條斜放著的麻花,其斜率增載線和卸載線一樣,相互平行。 在現場,一般可憑卡的部位和卡的情況來區分是蠟卡還是砂卡。砂卡一般多在泵筒的下部,卡的猛,突然之間就卡了,卡後活塞不能再活動;而蠟卡一般多在泵筒的上部,卡的緩,多是慢慢地卡,卡後活塞仍可有一定的活動餘地。
(6)深井泵襯套鬆動、活塞彎曲及襯套不正對示功圖的影響 深井泵在地面安裝檢測過程中,若工作筒兩端的壓緊箍未上緊,當泵下入井內工作時會造成襯套鬆動(也稱為襯套亂),造成嚴重漏失或卡活塞。若泵的活塞彎曲或襯套與活塞中心不同中心線,將導致附加摩擦阻力增加。這些,都會使示功圖變形。
①襯套鬆動
襯套鬆動後,在活塞上下運動時,襯套就會隨活塞移動。當移動距離很小時,活塞上的液體會穿過襯套鬆動後的縫隙,從襯套於工作筒的間隙中漏入活塞以下。當鬆動嚴重時,漏失就更為加劇,同時會出現嚴重的卡阻現象或振動。同時,因襯套過度鬆動和錯亂,還會卡死活塞。如圖。
示功圖
活塞上移時,襯套隨之移動。在活塞上移的過程中,有時縫隙閉合,漏失減少,負荷增加。有時縫隙開啟,漏失增加,負荷減少,造成上負荷彎彎曲曲,毫無規則。 下衝程時,由於襯套鬆動引起的嚴重漏失,使光桿負荷不能減少到最小理論負荷。
上負荷線無規律的彎曲形狀和下負荷線顯示漏失高於最小理論負荷線是這一類圖形的特徵。
示功圖
②活塞彎曲及襯套不正
活塞彎曲及襯套不正,使二者軸線不重合,造成很大的不規則的附加阻力,並引起抽油桿柱的振動。這樣,就造成上下負荷線急劇地波動。

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