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无线示功仪示功图讲课课件

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无线 示功仪 示功图 讲课 课件
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2009/5/23前 言抽油机采油是目前油田开发中得到了普遍的应用,抽油机井的管理水平的好坏,关系到油田整体经济效益的高低。要做好抽油机井的生产管理工作,必须取准取全各项生产资料,制定抽油机井合理的工作制度,不断进行分析,来适应不断变化的油藏动态,加强并提高抽油机井的日常管理水平。分析和解释示功图,就是直接了解深井泵工作状况好坏的一个主要手段。不但深井泵工作中的一切异常现象可以在示功图上比较直观的反映出来,而且,还可以结合有关资料,来分析判断油井工作制度是否合理,抽油设备与油层和原油性质是否适应;还可以通过 “ 示功图法 ” 对低产、低能井制定出合理的开关井时间,减少设备的磨损和电能的浪费等。汇报题纲一、示功图的基础知识二、示功图的基本分析方法三、典型示功图的分析和解释一、示功图的基础知识示功图的概念: 反映深井泵工作状况好坏 , 它由专门的仪器测出 , 显示在坐标图上 , 被封闭的曲线所围成的面积表示驴头在一次往复运动中抽油机所做的功 , 称为示功图 。1、示功图的概念组成: 三抽为主( 抽油机,抽油杆,抽油泵 ) +辅助装置抽油机抽油杆抽油泵电子式示功仪一、示功图的基础知识2、理论示功图针对有杆抽油井在一定理想条件下绘制出来的抽油泵工作状况的封闭图形 。其理想条件为:( 1)假设泵管没有漏失,泵正常工作;( 2)油层供液能力充足,泵充满程度良好;( 3)不考虑动载荷的影响;( 4)不考虑砂、蜡、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。在以上条件下,把抽油机驴头悬点载荷与位移的关系建立在直角坐标系内的图形就称为理论示功图,又叫地面示功图或光杆示功图。下死点m);m);光杆承受的静载荷 (W=L), N;N);N);λ 1m);λ 2m);λ λ =λ 1+λ 2)(m);图中 横坐标 表示按比例记录的 光杆移动 的距离; 纵坐标 表示按比例记录的 光杆上的负荷 ;曲线圈闭 面积 的大小表示了泵做 功 的多少 。2λ1λ21论示功图下死点 r,上冲程开始后液柱载荷 引起抽油杆柱的弹性伸长( λ 1)和油管柱的缩短( λ 2)。加载完后,变形停止,冲成损失 λ = 行至上死点 C。2开始下行后,液柱载荷 此引起抽油杆柱缩短 λ1和油管的弹性伸长 λ2。这表现为光杆虽然下行了,但活塞对于泵筒来讲并没有发生相对位移;光杆卸载完后,变形停止( λ= 在 点又以固定的静载荷 点。1冲程上泵筒上柱塞排出阀下柱塞吸入阀下泵筒 油层丝堵抽稠泵油层人工井底筛管普通油管生产状态油层丝堵抽稠泵油层人工井底筛管普通油管注汽状态河南油田蒸汽吞吐开采技术 —— 注汽采油一次管柱技术3、示功图的理论公式一、示功图的基础知识1)常用基本公式 :(公式 1) : L (公式 2): WL=L (公式 3): λ=λ1+λ2 抽油杆在液体中的重量, N; 活塞以上液柱重量, N; 每米抽油杆在液体中的重量, N/m, (见表 2); 活塞以上每米液柱重量, N/m;( 见表 3)L — 抽油杆柱长度 (现场上多用泵挂深度代替 ), m;λ — 弹性变形,也称冲程损失, m;λ1 — 抽油杆伸长缩短长度, m; λ2 — 油管柱伸长缩短长度, m。 抽油杆截面积, (见表 1); 油管金属截面积, (见表 2);E — 弹性模量 (数值等于 107N/ 1 λ2λ1λ21 1) 不同直径的油管和抽油杆截面积油管直径( 2) 不同直径的抽油杆在液体中重量公称直径 每米抽油杆重量 N/ m(原油相对密度 油相对密度 油相对密度 3)不同泵径活塞在不同原油密度下每米液柱重量泵径 活塞以上每米液柱重量 N/m(γ 0= 0= 0=044 井下采用二级抽油杆柱时,则计算公式应该为 :(公式 4): L= 公式 5): L= 式 6):λ=E( L/中:分别为一级和二级每米抽油杆在液体中的重量, N/ 分别为一级和二级抽油杆的长度, m; 分别为一级和二级抽油杆的截面积, 表 1)。3、示功图的理论公式4、测试示功图的仪器一、示功图的基础知识利用示功仪测取示功图 , 是了解抽油机井下管 、杆 、 泵工作状况的主要手段 , 示功仪分为机械式和电子式两种 , 我们通常采用 电子式示功仪 ( 、 ) 除能绘制示功图外 , 还可以打印出图形上各点数据 , 目前已发展到与计算机连接或无线电发射进行信息传输 , 这些都为示功图的解释应用提供了更为准确的资料 。 深井泵在井下的工作状况比较复杂 , 因此 , 实测示功图也是千变万化的 , 但是 , 仍然有变化规律 。一、示功图的基础知识二、示功图的基本分析方法三、典型与实测示功图的对比分析二、示功图的基本分析方法所谓理论示功图是比较规则的平行四边形 , 而实测示功图 , 由于多种因素的影响 ( 如:砂 、 蜡 、 气 、 粘度 ) , 图形变化很复杂 , 各不相同 。因此 , 要正确的分析抽油机油井的生产情况 , 就必须全面地 掌握油井的动态 、 静态资料以及设备的状况 , 结合示功图的变化 找出油井的主要的问题 , 采取适当的措施 , 提高油井产量和泵效 。二、示功图的基本分析方法1、 左上角:主要分析游动凡尔的问题 , 缺损为凡尔关闭不及时 ;多一块 ( 长一个角 ) 为 出砂 并 卡泵 现象上角: 主要分析光杆在上死点时活塞与工作筒的配合,游动凡尔打开和固定凡尔关闭情况 :少一块为活塞拔出工作筒,游动阀严重漏失;多一块为在近上死点时有 碰挂 现象二、示功图的基本分析方法功图的基本分析方法3、右下角: 主要分析泵充满程度及气体影响情况。少一块为未充满,是供液不足或气体影响;多一块为衬套上部过紧或光杆盘根过紧。下角: 分析光杆在下死点时出现问题,少一块固定凡尔的漏失情况等;多一块说明井下出现碰泵现象二、示功图的基本分析方法通过这四块的解剖分析,找出泵工作不正常的原因,提出解决问题的措施。功图的基础知识二、示功图的基本分析方法三、典型与实测示功图的对比分析前面所说的理论示功图 , 仅仅只考虑了抽油杆柱承受静载荷时作出来的 , 所以图形是很规则的平行四边形 。 而实测示功图 , 是在 砂 、 蜡 、 水 、 气和惯性载荷 、 振动载荷 、 冲击载荷与摩擦阻力 等因素的综合影响以下测出来的 。 除上述因素外 , 有时还要受到 漏失 ( 管拄 、 泵 ) 、 断脱 、 碰泵 、 设备故障 、仪器故障的影响 , 因此 , 实测图形比理论图形复杂很多 。 为了便于分析 , 先介绍只受单一因素影响的典型示功图 , 作为分析实测示功图的基础;然后 ,再把典型图与实测图结合起来对比分析 。三、典型与实测示功图的对比分析三、 使磨檫等附加阻力 变大 , 造成上负荷线偏高 , 下负荷线偏低 。 同时 , 使得凡尔开关比正常时滞后 , 凡尔和凡尔座配合不严蜜 , 造成较大的 漏失 。该类图形的特点是:( 1) 上负荷线高于最大理论负荷线,下负荷线低于最小理论负荷线,图形肥胖( 2) 四个角圆滑2、 供液能力差对示功图的影响三、典型与实测示功图的对比分析当沉没度过小及供液不足使液体不能充满工作筒时的示功图特点: 下冲程 中悬点载荷不能立即减小 , 只有当柱塞遇到液面时才迅速卸载B C E 3 E 2 E 1 A D 3 D 2 D 1 D 供液能力差时的理论示功图供液能力差对示功图的影响“刀把状 ”采取的措施: ① 间开抽吸 ;② 调整参数 ;③ 加深泵挂;④ 压裂酸化改造油层 ;⑤ 提高对应注水量122 型与实测示功图的对比分析3、 气体对示功图的影响在抽油过程中 , 总有或多或少的气体进入泵内 。B B 1 C A D 1 D R 在 下行程 时悬点不能及时卸载 ,到活塞下行程悬点开始卸载 , 但由于泵内有气体存在 , 活塞压缩气体 , 游动凡尔不能及时打开 , 使卸载缓慢 , 呈现一个向内弯的弧线 。 进入泵内的气量越多 , 则 “ 刀把 ” 越明显 。3、 气体对示功图的影响① 泵受到气体影响的实测示功图上冲程:增载线平缓,成为一条向右下方弯曲的弧线。下冲程:减载线减载较慢; 弧线曲率的大小 ,随着进入泵内气体压力的大小而变化。气体压力大,光杆卸载快,弧线曲率小。反之,则曲率大。这条弧线,就是受气体影响的示功图的显著特征。3、 气体对示功图的影响② 凡尔 “ 气锁 ” , 泵不出液 锁”是 指大量气体进入泵内后,引起游动凡尔、固定凡尔均失灵,活塞仅对气体起压缩或膨胀作用,泵不出液。原因 : A、 当泵的排量大于油井在该泵挂深度的供油能力时,在抽油过程中,动液面逐渐降低,直至动液面 降低到泵的进口附近 ,大量套管气进入泵内。B、 在 油气比很高 的抽油井中,有时因为在上冲程时,由于原油内的大量游离气进入泵内,并随着活塞向上运动而膨胀,占据了活塞所让出来的泵筒体积。3、 气体对示功图的影响③ 泵受到气体影响的实测示功图28 008年 8月 22日安装套管气回收装置008年 8月 28日安装套管气回收装置008年 9月 4日安装套管气回收装置气较大,定期放套管气,可以安装套管气回收装置3、气体对示功图的影响泵受到气体影响井措施:定期放套管气 , 合理控制套压 , 减少气体影响对油气比很高的抽油井 , 在泵尾部装气锚调整防冲距 , 减少余隙容积调整参数加深泵挂 , 提高沉没压力提高对应井注水量三、典型与实测示功图的对比分析4. 油井结蜡对示功图的影响由于石油中大都不同程度的含有蜡。当温度降低到蜡的初始结晶温度时,溶解在石油中的蜡就会凝析出来, 粘附 在油管、抽油杆、深井泵等井下设备上。 油井结蜡可以增大光杆负荷,引起凡尔失灵或卡死凡尔,卡死活塞,堵死油管。由于结蜡部位的不同,影响的严重程度不同,现分为以下几种情况进行分析。① 凡尔结蜡;②油管和抽油杆结蜡由于游动凡尔和固定凡尔同时都受到结蜡影响,不能灵活的及时的开关,从而引起 漏失 ;并且,由于油管内壁结蜡和抽油杆结蜡,增加了油流阻力。所以,当活塞上行时, 光杆负荷增加 ,超过了最大理论值。下行时,光杆负荷不稳定,在图上呈现出波浪起伏的变化。4. 油井结蜡对示功图的影响措施: 加清蜡剂;热洗井清蜡,制定合理的清蜡周期 ;下电加热带 ; 井下掺水清蜡4. 油井结蜡对示功图的影响421) 游动阀漏失对示功图的影响B B 2 B 1 C 1 C B 3 C 2 C 3 A D D 1 D 3 图 1游动凡尔和活塞不严引起的漏失该图是排出部分漏失时的理论示功图。当光杆离开冲程 时,活塞下面的液体压力随着抽油杆的伸长和活塞被提升而逐渐下降,活塞上下之间随即产生压力差,使活塞上部的液体经排出部分的不严密处而漏到活塞下面的工作筒内。 这种因漏失减少光杆负荷的现象,称为“顶托”作用或“顶托”现象。5、漏失对示功图的影响三、典型与实测示功图的对比分析失对示功图的影响( 2) 固定阀漏失在示功图上的表现B 2 B 1 B C D 2 2 A 1 A 1 D 图 1是固定凡尔漏失不严重时的图形图 2是固定凡尔漏失严重时的图形当光杆 从上死点开始下行时 ,固定凡尔关闭 ,活塞开始挤压泵筒中的液体 泵筒中的液体就从吸入部分的不严密处漏入井中。下冲程 , 使 光杆减载。3) 吸入部分和排出部分都漏失时的示功图B B 1 C 1 C C 2 A 2 A A 1 D 1 D 实测图中 四个角变圆和上下负荷线与理论负荷线相当的特点 看得很明显。5、漏失对示功图的影响憋压碰泵热洗井作业减泵5、型与实测示功图的对比分析当抽油杆由于 弹性疲劳 、 深井泵遇卡使抽油杆柱超过拉伸屈服极限 等原因而断裂、或由于抽油杆之间未上紧而发生 脱扣 时,示功图将成为 水平条带状。此时,光杆的负荷,只决定于抽油杆柱断脱部位以上杆柱在液体中的重量和它与液体、防喷盒等的摩擦阻力。而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。23根抽油杆本体断 第 25根抽油杆本体断第 87根抽油杆本体断措施 :上作业;下光杆对扣;打捞光杆连抽带喷时的示功图,负荷小,加载线、减载线看不出来,它和抽油杆断脱时的示功图很相似。要正确区分这二者,必须 运用综合分析的方法 。8、 油井连抽带喷时的示功图三、典型与实测示功图的对比分析油井在连抽带喷时,产量高、泵效高,泵效往往超过 100%,主要是在大型增产措施、注水见效、采用新工艺之后的抽油井;而抽油杆断脱,油井不出油。7. 油管漏失对示功图的影响三、典型与实测示功图的对比分析L 1 2 该图形和抽油机正常工作时的示功图基本相同。油管漏失时必然出现: 产液量下降、动液面升高 ;在油井产液量不高的井,可通过井口蹩压 ,观察井口压力的变化来判断。措施: 上作业检查更换油管8. 油井出砂对示功图的影响三、典型与实测示功图的对比分析( 1)活塞砂阻对于油层出砂的井,细小的砂粒,将随着液体进入泵内,造成活塞在工作筒内遇阻 ,使活塞在整个行程中增加了一个附加阻力。上冲程时,附加助力使光杆负荷增加;下冲程时,附加阻力使光杆负荷减少并且由于 砂子分布在泵筒内各处的多少不同 ,影响的大小不同,致使光杆负荷在很短的时间内发生 多次急剧的变化 。在这种情况下测出的示功图,其负荷线上呈现出不规则的 锯齿状尖峰 ,且在连续测图时尖峰是移动的。但这时油井仍能出油。( 2)砂子使固定凡尔、游动凡尔失灵在 油井出砂严重 , 井内砂面较高时下泵生产 。 井内的大量细砂 , 随着油流进入泵内 , 不但使工作筒 、 活塞 、 固定凡尔和游动凡尔同时都受到 冲击 、 磨损 , 造成 漏失 , 而且可能 使凡尔球起落失灵 , 其特点如下:上冲程 , 光杆负荷不能增加到最大理论值 , 下冲程 , 光杆负荷又不能降低到最小理论值 。 整个图形位于两条理论负荷线之间 , 好像一条全身长满毛刺的 “ 黄瓜条 ” 。措施:洗井8. 油井出砂对示功图的影响油井出砂的措施:  在泵的尾部安装砂锚 采用防砂泵 洗井冲砂采用防砂管柱机械防砂和化学防砂.8. 油井出砂对示功图的影响1、裸眼完井的先期裸眼绕丝筛管砾石充填防砂2、套管完井筛管砾石充填防砂油管套管水泥环油藏滤砂器管柱砾石填充射孔滤砂器管柱砾石填充油井出砂的措施:筛管砾石充填防砂机理套管油管抽油杆抽油泵防砂丢手安全接头防砂衬管皮碗丝堵油层油层油层机械防砂管柱结构油井出砂的措施:割缝衬管绕丝筛管机械防砂管柱9、活塞遇卡时的示功图三、典型与实测示功图的对比分析活塞卡在泵筒中部,在抽吸过程中柱塞无法移动,而只有抽油杆伸缩变形,形状与被卡位置有关。措施: 套管掺热水;热水洗井;上下活动光杆解卡;上作业减泵10、泵活塞位置对示功图的影响三、典型与实测示功图的对比分析( 1)活塞拨出工作筒活塞上冲程时,由于防冲距过大,脱出工作筒,可以通过 调小防冲距来调整。下死点型与实测示功图的对比分析10、泵活塞位置对示功图的影响( 2)活塞下冲程碰泵管式泵活塞在泵筒内安装位置过低时测得的示功图。活塞在下死点时和固定凡尔罩相碰撞,悬点载荷急剧降低 ,紧接着活塞又开始上行,在示功图的左下角形成一个不规则的环状尾巴。柴 2家多提宝贵意见!
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