油井示功图分析.docx

油井示功图分析.docx

《油井示功图分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《油井示功图分析.docx（4页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

油井示功图分析

二零一零年二零一零年八八月月工艺研究所抽油机井示功图，可以真实反映油井生产工况。

随着高含水区块杆管偏磨，地层出砂严重，油井失效频繁，典型示功图可作为生产现场初步判断抽油机井泵况的参考依据。

因此，应通过示功图分析方法研究，对油井作业和实测功图进行对比，总结典型示功图特征，以正确指导油井工况分析和管理。

三、现场油井失效功图分析一、理论示功图分析二、典型示功图分析理论示功图：

就是认为光杆只承受抽油杆柱与活塞截面积以上液柱的静载荷时，理论上所得到的示功图ABC为上冲程静载变化线:

上冲程A：

下死点，静载Wrl,开关，关。

AB：

加载线，加载过程，关，关。

B：

加载完毕，，关，关开。

BC：

吸入过程，BC=Sp，关，开。

C：

上死点。

'BB游动阀固定阀CDA为下冲程静载变化线：

下冲程C：

上死点，静载，关，开关；CD：

卸载线，卸载过程，关，关；D：

卸载完毕，，关开，关；DA：

排出过程，DA=Sp,开，关（相对位移）；A：

下死点。

'DDlrWW游动阀固定阀*若不计杆管弹性，静载作用下理论示功图为矩形。

静载荷作用的理论示功图为一平行四边形。

三、现场油井失效功图分析一、理论示功图分析二、典型示功图分析PSABD由于在下冲程末余隙内还残存一定数量压缩的溶解气，上冲程开始后泵内压力因气体的膨胀而不能很快降低，加载变慢，使吸入阀打开滞后（B'点）B’C残存的气量越多，泵口压力越低，则吸入阀打开滞后的越多，即BB'线越长B'C为上冲程柱塞有效冲程1、气体影响示功图PSABD下冲程时，气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，卸载变慢，使排出阀滞后打开（D'）B’C泵的余隙越大，进入泵内的气量越多，则DD'线越长D'A为下冲程柱塞有效冲程D'1、气体影响示功图PSABD而当进泵气量很大而沉没压力很低时，泵内气体处于反复压缩和膨胀状态，吸入和排出阀处于关闭状态，出现“气锁”现象。

B’C如图中点画线所示：

D’1、气体影响示功图S气体使泵效降低的数值可使用下式近似计算:

PABDB'CD'充满系数:

'ADAD''DDgS式中：

S—光杆冲程1、气体影响示功图PSABD当沉没度过小或供液不足使液体不能充满工作筒时，均会影响示功图的形状。

C供液不足不影响示功图的上冲程，与理论示功图相近。

下冲程由于泵筒中液体充不满，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，卸载线与增载线平行，卸载点较理论示功图卸载点左移（如图中D'点）D'2、充不满影响的示功图充不满程度越严重，则卸载线越往左移。

（如图中2、3线所示）有时，当柱塞碰到液面时，由于振动，最小载荷线会出现波浪线。

123PSABDCD�0�72、充不满影响的示功图PSABD

（1）排出部分漏失C上冲程时，泵内压力降低，柱塞两端产生压差，使柱塞上面的液体经过排出部分的不严密处（阀及柱塞与衬套的间隙）漏到柱塞下部的工作筒内，漏失速度随柱塞下面压力的减小而增大。

由于漏失到柱塞下面的液体有向上的“顶托”作用，悬点载荷不能及时上升到最大值，使加载缓慢。

3、漏失影响示功图PSABDC随着悬点运动的加快，“顶托”作用相对减小，直到柱塞上行速度大于漏失速度的瞬间，悬点载荷达到最大静载荷（如图中B'点）B’3、漏失影响示功图

（1）排出部分漏失当柱塞继续上行到后半冲程时，因柱塞上行速度又逐渐减慢，在柱塞速度小于漏失速度瞬间（如图中C'点），又出现了液体的“顶托”作用，使悬点负荷提前卸载。

到上死点时悬点载荷已降至C〃点PABDCB’C’C〃S下冲程，排出部分漏失不影响泵的工作。

因此，示功图形状与理论示功图相似。

D’3、漏失影响示功图

（1）排出部分漏失由于排出部分漏失的影响，吸入阀在B′点才打开，滞后了BB′这样一段柱塞冲程；漏失量越大，B′C′线越短。

PABDCB’C’C〃S而在接近上死点时又在C′点提前关闭。

这样柱塞的有效吸入行程为B′C′。

在此情况下的泵效:

''BCSB’D’C’3、漏失影响示功图

（1）排出部分漏失当漏失量很大时，由于漏失液对柱塞的“顶托”作用很大，上冲程载荷远低于最大载荷，如图中AC'"所示，吸入阀始终是关闭的，泵的排量等于零。

PABDCB’C’C"SB’C’D’C"'3、漏失影响示功图

（1）排出部分漏失A'PSABDCD'下冲程开始后，由于吸入阀漏失，泵内压力不能及时提高而延缓了卸载过程，使排出阀不能及时打开。

只有当柱塞速度大于漏失速度后，泵内压力提高到大于液柱压力，将排出阀打开而卸去液柱载荷（如图中D'点）。

悬点以最小载荷继续下行，直到柱塞下行速度小于漏失速度的瞬间。

（如图中A'点）3、漏失影响示功图

（2）吸入部分漏失泵内压力降低使排出阀提前关闭，悬点提前加载,到达下死点时，悬点载荷已增加到A〃。

PSABDCB’D'A〃上冲程，吸入部分漏失不影响泵的工作，示功图形状与理论示功图形状相近。

A'3、漏失影响示功图

（2）吸入部分漏失PSABDCB’D'A〃由于吸入部分的漏失而造成排出阀打开滞后（DD'）和提前关闭（AA′）。

活塞的有效排出冲程为D'A'。

''DAS这种情况下的泵效A'3、漏失影响示功图

（2）吸入部分漏失当吸入阀严重漏失时，排出阀一直不能打开，悬点不能卸载。

示功图位于最大理论载荷线附近。

因摩擦力的缘故，示功图成条带状（如右图所示）。

3、漏失影响示功图

（2）吸入部分漏失油管漏失不是泵本身的问题，所以示功图形状与理论示功图形状相近，只是由于进入油管的液体会从漏失处漏入油管、套管的环形空间，使作用于悬点上的液柱载荷减小，不能达到最大理论载荷值，（如右图所示）。

PSABDC3、漏失影响示功图（3）油管漏失示功图'lhCLq通过示功图根据下式可计算出漏失位臵：

式中：

－活塞全部面积上每米液柱重量kN/mL－漏失点距井口深度mh－漏失点距井口在图上的高度mmC－力比kN/mm'lqPSABDCh3、漏失影响示功图（3）油管漏失示功图抽油杆断脱后的悬点载荷实际上是断脱点以上的抽油杆柱在液体中的重量，悬点载荷不变，只是由于摩擦，使上下载荷线不重合，成条带状。

示功图的位臵取决于断脱点的位臵：

断脱点离井口越近，示功图越接近横坐标；断脱点离井口越远，示功图越接近最小理论载荷线。

如图所示：

4、抽油杆断脱影响的示功图h'rhCLq由示功图可计算断脱点至井口的距离：

式中L－断脱点距井口距离m－每米抽油杆在液体中重量KN/mh－示功图中线到横坐标的距离mmC－力比KN/mm'rq4、抽油杆断脱影响的示功图油层出砂主要是因为地层胶接疏松或生产压差过大，在生产过程中使砂粒移动而成的。

细小砂粒随着油流进入泵内，使柱塞在整个行程中或在某个区域，增加一个附加阻力。

上冲程附加阻力使悬点载荷增加，下冲程附加阻力使悬点载荷减小。

由于砂粒在各处分布的大小不同，影响的大小也不同，致使悬点载荷会在短时间内发生多次急剧变化，因此使示功图在载荷线上出现不规则的锯齿状尖峰，当出砂不严重时，示功图的整个形状仍与理论示功图形状近似。

5、油层出砂影响的示功图由于油井结蜡，使活塞在整个行程中或某个区域增加一个附加阻力，上冲程，附加阻力使悬点载荷增加；下冲程，附加阻力使悬点载荷减小，并且会出现振动载荷，反映在示功图上，上下载荷线上出现波浪型弯曲。

（如右图所示）：

6、油层结蜡影响的示功图对于具有一定自喷能力的抽油井，抽汲实际上只起诱喷和助喷的作用。

在抽汲过程中，游动阀和固定阀处于同时打开的状态，液柱载荷基本加不到悬点。

示功图的位臵和载荷变化的大小取决于喷势的强弱及抽汲液体的粘度。

喷势强、油稀带喷的示功图喷势弱、油稠带喷的示功图7、带喷井井的示功图由于活塞下的过高，在上冲程中活塞会脱出工作筒，悬点突然卸载，因此卸载线急剧下降。

另外由于突然卸载，引起活塞跳动，反映在示功图中，右下角为不规则波浪形曲线。

8、管式泵活塞脱出工作筒的示功图活塞下行碰泵影响的示功图如右图所示：

主要特征是在左下角有一个环状图形。

原因是由于活塞装臵过低，当活塞下行接近下死点时，活塞与固定凡尔相碰撞，光杆负荷急剧降低，引起抽油杆柱剧烈振动，这时活塞又紧接着上行而引起的。

同时由于振动引起游动凡尔和固定凡尔跳动，封闭不严，造成漏失使载荷减小。

9、活塞下行碰泵影响的示功图APSBDC稠油影响的示功图如右图所示：

主要特点是：

上下载荷线变化幅度大，而且原油粘度越大，幅度变化越大；示功图的四个角较理论示功图圆滑。

形成原因：

稠油因其粘度大，所以流动摩擦阻力增加，因此上行时光杆载荷增加，下行时光杆载荷减小。

另外由于油稠使阀球的开启、关闭滞后现象明显，致使增载、减载迟缓，所以增载线和卸载线圆滑。

10、油稠影响影响的示功图三、现场油井失效典型功图分析一、理论示功图分析二、典型示功图分析1、抽油杆断脱基本特征油井突然不出油，示功图最大最小载荷接近，且增载线看不出，示功图呈线条状。

特殊情况如稠油井由于其粘度较大，抽油杆与井液之间的摩擦力增大，其示功图最大载荷增加，最小载荷减小，示功图面积增大，呈椭圆型。

其中分为抽油杆断和抽油杆脱。

区别特征为现场操作分析后作出判断。

a、抽油杆断此类油井在井口下放光杆，一般情况下悬点载荷不能卸载，若能卸载用管钳转动光杆时悬点载荷能重新加载（柱塞上罩断除外）。

b、抽油杆脱此类油井在井口下放光杆，能卸掉载荷，用管钳转动光杆时仍不能加载，当出现浅部脱扣时，可进行打捞。

1、抽油杆断脱计算方法：

L断=LF实测max/F理论max式中：

L断：

杆断脱位置，mF理论max：

全井抽油杆（无活塞）在井筒运动时的最大负荷，KN。

F理论max=qL×10-3（1+Sn2×2.327×10-6）－r2杆L×10-5+F1F实测max：

实测功图最大负荷，KNq：

每米抽油杆在空气中的重力，N/mL：

抽油杆的长度，mS：

光杆冲程，mn：

光杆冲次，min-1r杆：

抽油杆半径，mF1：

抽油杆与液柱之间的摩擦力，KN在目前高含水下，井内抽油杆与液柱之间摩擦力很小，经计算取值为1.5-2.0之间。

从F理论max公式中可以看出，只需计算抽油杆理论载荷即可。

1、抽油杆断脱例如：

G8-X108井，生产参数：

φ38*4.2*3*1495，液量为16方。

2010年4月10日作业起出抽油杆第149根本体腐蚀断。

正常时异常时经计算F理论max=51.36kN＞F实测max=40.0kN,为抽油杆断脱，计算大约在1170米处。

2、油管漏失基本特征：

油井产液量下降或不出油，井口憋压上升缓慢或憋不起压，停抽后压力下降快，示功图最大载荷线比正常下移，示功图面积缩小。

当油管漏失量较大时，示功图与深部杆断脱示功图类似，最大最小载荷线接近。

其不同点在于：

①、杆断脱时示功图最大载荷F实测max小于或等于抽油杆在井筒运动时的最大载荷F理论max；油管漏失则刚好相反。

②、杆断时井口放下光杆不能卸掉载荷；油管漏失下放光杆可以卸掉载荷，并且打开回压闸门会出现液量返回井内；③、杆断脱时表现为突然不出液，而油管漏失一般会出现液量下降趋势；④、杆断脱时无冲程损失，最大最小载荷同时减小。

2、油管漏失例如：

2-18-C15井，生产参数：

φ56*3*4*950，液量为33方。

2010年8月16日作业起出发现第70根油管丝扣磨穿、第98根本体磨穿。

正常时异常时经计算F理论max=34kN＜F实测max=34.7kN,为油管漏失。

2、油管漏失例如：

14-1-X71井，生产参数：

φ56*3*3*1103，液量为24方。

2010年8月7日作业起出第99根油管丝扣磨穿。

正常时异常时经计算F理论max=29.6kN＜F实测max=31.3kN,为油管漏失。

2、油管漏失例如：

4-8-21井，生产参数：

φ44*3*3*1052，液量为10方。

2010年8月8日作业起出发现第66根油管丝扣磨穿。

一般油管漏失井，此时柱塞上部存在一定的井筒液柱，示功图面积相对较大，但此时示功图悬点载荷比正常时小，并同时出现动液面上升。

正常时异常时3、泵漏失正常时异常时基本特征：

抽油机上行时，增载线滞后，在上冲程后期提前卸载，整个运行过程悬点负荷下降，井口憋压时，上冲程压力上升较慢，下冲程压力上升较快，表现为游动阀漏失；相反则为固定阀漏失。

并且在生产动态上表现为产液量下降，动液面缓慢上升。

例如J5-X51井，生产参数：

φ70*4.2*5*797，液量为40方。

2010年5月1日作业起出泵固定凡尔漏失。

结束语油井示功图与理论上均有较大差别，因此要亲自到油井第一现场取准各项资料，并进行综合分析，积累自身判别能力。

从以下四方面做起分析井下工具工作状况除依据示功图外，还要结合井口憋压、悬点载荷、动液面变化等相关资料综合分析，方可作出准确判断。

对示功图分析还要注意油井的特殊性，比如稠油井由于粘度大示功图面积较大。

对一些特殊示功图、与作业起出不一致的油井，建议做好记录，已提高自身判断能力。

建议对油井失效测试时，示功图取2个以上，这样可以有效避免由于测试操作影响功图形状。