示功图的分析和解释课件.ppt
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- 示功图 分析 解释 课件
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1、a1a2a3 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。假设条件1、深井泵质量合格,工作正常 2、不考虑活塞在上、下冲程中,抽油杆柱所受到的摩擦力、惯性力、震动载荷与冲击载荷等的影响,假设力在抽油杆柱中的传递是瞬间的,凡尔的起落也是瞬间的 3、抽油设备在工作中,不受砂、蜡、水、气等因素的影响,认为进入泵内的液体不可压缩 4、油井没有连抽带喷现象5、油井供液能力充足,泵能够完全充满 a4PSS活活S光光理论示功图理论示功图 在下死点前后,抽油杆柱上多了一个活塞截面以上液在下死点前后,抽油杆柱上多了一个活塞截面以上液柱的重量柱的重量 油管上少了一个活
2、塞截面以上液柱的重量。这油管上少了一个活塞截面以上液柱的重量。这时,就要发生弹性变形,油管就要缩短,抽油杆就要伸长。时,就要发生弹性变形,油管就要缩短,抽油杆就要伸长。此时光杆虽然在上移,但活塞相对于泵筒来说,实际未动,此时光杆虽然在上移,但活塞相对于泵筒来说,实际未动,这样就画出示功图中的这样就画出示功图中的ABAB斜直线,它表示光杆负载增加的斜直线,它表示光杆负载增加的过程,称为增载线。过程,称为增载线。ABCDa5PSS活活S光光理论示功图理论示功图光杆和活塞都在上行ABCDa6PSS活活S光光理论示功图理论示功图光杆和活塞都在上行ABCDa7PSS活活S光光理论示功图理论示功图光杆和活
3、塞都在上行ABCDa8PSS活活S光光理论示功图理论示功图光杆和活塞都在上行ABCDa9PSS活活S光光理论示功图理论示功图光杆和活塞都在上行ABCDa10PSS活活S光光理论示功图理论示功图光杆和活塞都在上行ABCDa11PSS活活S光光理论示功图理论示功图光杆和活塞都在上行ABCDa12PSS活活S光光理论示功图理论示功图光杆和活塞都在上行ABCDa13PSS活活S光光理论示功图理论示功图光杆和活塞都在上行ABCDa14PSS活活S光光理论示功图理论示功图 当弹性变形完毕光杆带动活塞开始上行,固定凡尔打当弹性变形完毕光杆带动活塞开始上行,固定凡尔打开,液体进入泵筒并充满活塞所让出的泵筒空间
4、,此时,开,液体进入泵筒并充满活塞所让出的泵筒空间,此时,光杆出所承受的负载,仍和光杆出所承受的负载,仍和B B点时一样没变化,所以画点时一样没变化,所以画出一条直线出一条直线BCBC。ABCDa15固定凡固定凡尔关闭尔关闭下下游游动动凡凡尔尔打打开开上上游游动动凡凡尔尔打打开开PSS活活S光光理论示功图理论示功图当活塞到达上死点,在转入下行程的瞬间,固定凡尔关当活塞到达上死点,在转入下行程的瞬间,固定凡尔关闭,游动凡尔打开,活塞上下连通。活塞上原所承受的闭,游动凡尔打开,活塞上下连通。活塞上原所承受的液柱重量又加在油管上。抽油杆卸掉了这一载荷,油管液柱重量又加在油管上。抽油杆卸掉了这一载荷,
5、油管上加上了这一载荷,于是二者又发生弹性变形,此时油上加上了这一载荷,于是二者又发生弹性变形,此时油管伸长,抽油杆柱缩短,光杆下行,活塞相对于泵筒没管伸长,抽油杆柱缩短,光杆下行,活塞相对于泵筒没有移动,于是画出了有移动,于是画出了CDCD斜线。它表示光杆上负荷减少的斜线。它表示光杆上负荷减少的过程。称为减载线。过程。称为减载线。ABCDa16PSS活活S光光理论示功图理论示功图光杆和活塞都在下行ABCDa17PSS活活S光光理论示功图理论示功图光杆和活塞都在下行ABCDa18PSS活活S光光理论示功图理论示功图光杆和活塞都在下行ABCDa19PSS活活S光光理论示功图理论示功图光杆和活塞都在
6、下行ABCDa20PSS活活S光光理论示功图理论示功图光杆和活塞都在下行ABCDa21PSS活活S光光理论示功图理论示功图光杆和活塞都在下行ABCDa22PSS活活S光光理论示功图理论示功图光杆和活塞都在下行ABCDa23PSS活活S光光理论示功图理论示功图光杆和活塞都在下行ABCDa24PSS活活S光光理论示功图理论示功图当弹性变形完毕,活塞开始下行,液体就通过游当弹性变形完毕,活塞开始下行,液体就通过游动凡尔向活塞以上转移,此过程中,光杆所受的动凡尔向活塞以上转移,此过程中,光杆所受的负荷不变,于是画出直线负荷不变,于是画出直线DADA。ABCDa25PSS活活S光光理论示功图理论示功图于
7、是画成一个封闭的曲线,即为示功图。于是画成一个封闭的曲线,即为示功图。ABCDa26光杆从下死点又开始新的上行SS活活S光光理论示功图理论示功图PABCDa27ABCD光杆冲程 活塞冲程 油管缩短和抽油杆伸长 活塞截面以上液柱重量抽油杆在油中的重量 抽油杆缩短和油管伸长 光杆所受负荷光杆冲程a28 理论示功图是在五个假设条件之下,仅仅考虑了理论示功图是在五个假设条件之下,仅仅考虑了抽油杆柱承受静载荷时作出来的,所以功图是规则的抽油杆柱承受静载荷时作出来的,所以功图是规则的平行四边形。而实测功图是在砂、蜡、气、水和惯性平行四边形。而实测功图是在砂、蜡、气、水和惯性载荷、震动载荷、冲击载荷与摩擦阻
8、力等因素的综合载荷、震动载荷、冲击载荷与摩擦阻力等因素的综合影响之下测出来的,除此之外,还要受到漏失、断脱、影响之下测出来的,除此之外,还要受到漏失、断脱、碰泵、设备故障、仪器故障的影响,因此实测功图比碰泵、设备故障、仪器故障的影响,因此实测功图比理论功图复杂的多。理论功图复杂的多。a29a30 实测正常功图的特点是和理论示功图的差异实测正常功图的特点是和理论示功图的差异不大,均为近似的平行四边形。不大,均为近似的平行四边形。沉没度104泵效35.5a31 但是由于抽油设备的震动、油井深度使抽油杆柱受到但是由于抽油设备的震动、油井深度使抽油杆柱受到较大的惯性力,以及冲次的加快,惯性载荷及震动载
9、荷增较大的惯性力,以及冲次的加快,惯性载荷及震动载荷增加,使图形波动和偏转得更加厉害。一般来说,功图中上加,使图形波动和偏转得更加厉害。一般来说,功图中上下波形的平均线平行,左右曲线平行,所不同的是:上下下波形的平均线平行,左右曲线平行,所不同的是:上下负荷与基线不平行,成一个夹角。负荷与基线不平行,成一个夹角。a32 随着冲次的加快,惯性载荷和震动载荷也相应增加。随着冲次的加快,惯性载荷和震动载荷也相应增加。n=4n=6n=9n=12a33 对于抽油井来说,油井结蜡可以增加光杆对于抽油井来说,油井结蜡可以增加光杆负荷,引起凡尔失灵、活塞卡死、堵死油管。负荷,引起凡尔失灵、活塞卡死、堵死油管。
10、因此,研究油井结蜡对于维持油井正常生产,因此,研究油井结蜡对于维持油井正常生产,具有较大的实际意义。由于结蜡部位不同,影具有较大的实际意义。由于结蜡部位不同,影响的严重程度不同,现分为以下几种情况进行响的严重程度不同,现分为以下几种情况进行分析。分析。a34 游动凡尔和固定凡尔结蜡,凡尔不能灵活游动凡尔和固定凡尔结蜡,凡尔不能灵活地及时打开,从而引起漏失。并且,由于杆管地及时打开,从而引起漏失。并且,由于杆管结蜡,增大油流阻力。所以,当活塞上行时,结蜡,增大油流阻力。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,光杆负荷增加,超过了最大理论值,下行时,光杆负荷不稳定,功图呈现出波
11、浪起伏的变化。光杆负荷不稳定,功图呈现出波浪起伏的变化。3.13.1、凡尔结蜡、凡尔结蜡a35 油管和抽油杆结蜡,会缩小油流通道,增大油流阻力,增大光油管和抽油杆结蜡,会缩小油流通道,增大油流阻力,增大光杆负荷,严重时,可将油管全部堵死,迫使油井停产。杆负荷,严重时,可将油管全部堵死,迫使油井停产。3.23.2、油管和抽油杆结蜡、油管和抽油杆结蜡光杆上行时,由于结蜡所引起的附加光杆上行时,由于结蜡所引起的附加阻力,使负荷在整个冲程中都超过了阻力,使负荷在整个冲程中都超过了最大理论值;光杆下行时,由于结蜡最大理论值;光杆下行时,由于结蜡阻碍,负荷立即减小,当到达结蜡严阻碍,负荷立即减小,当到达结
12、蜡严重部位,负荷就很快降到最小理论值重部位,负荷就很快降到最小理论值以下。所以,整个实测功图比理论示以下。所以,整个实测功图比理论示功图显得肥胖。功图显得肥胖。a363.33.3、固定凡尔被蜡卡死、固定凡尔被蜡卡死 在上冲程时,由于固定凡尔卡死,井中有蜡影响,在上冲程时,由于固定凡尔卡死,井中有蜡影响,使抽油杆的运动受到了阻碍,所以,实测示功图的最大使抽油杆的运动受到了阻碍,所以,实测示功图的最大负荷线超过了理论值,并有波浪式的变化。当活塞下行负荷线超过了理论值,并有波浪式的变化。当活塞下行时,由于活塞接触不到工作筒内的液面,游动凡尔打不时,由于活塞接触不到工作筒内的液面,游动凡尔打不开,光杆
13、不能卸载。直到接触到工作筒内液面,光杆才开,光杆不能卸载。直到接触到工作筒内液面,光杆才开始卸载。所以,实测功图的最小负荷线接近于最大理开始卸载。所以,实测功图的最小负荷线接近于最大理论负荷线,直到下死点时,负荷才降到理论值。论负荷线,直到下死点时,负荷才降到理论值。a37a38活塞上行时,油气混合物活塞上行时,油气混合物进入泵内,并且随着活塞进入泵内,并且随着活塞继续向上运动,泵内压力继续向上运动,泵内压力降低,溶解在石油中的气降低,溶解在石油中的气体大量分离出来,同时气体大量分离出来,同时气体产生膨胀,使光杆载荷体产生膨胀,使光杆载荷不能很快地增加到最大理论值。因此,增载过程变慢,不能很快
14、地增加到最大理论值。因此,增载过程变慢,直到直到B1B1点时,增荷才结束,固定凡尔才打开。所以,增点时,增荷才结束,固定凡尔才打开。所以,增载线载线AB1AB1较较ABAB的斜率小。的斜率小。a39当活塞下行时,泵内气体受当活塞下行时,泵内气体受到压缩,压力逐渐增大,直到压缩,压力逐渐增大,直到被压缩的气体压力大于活到被压缩的气体压力大于活塞上面的液柱压力时,游动塞上面的液柱压力时,游动凡尔打开。从图上凡尔打开。从图上CD1CD1线的线的变化情况来看,由于有个活变化情况来看,由于有个活塞压气体的过程,光杆卸载塞压气体的过程,光杆卸载较正常卸载缓慢,到了较正常卸载缓慢,到了D1D1点时,游动凡尔
15、被打开。光杆载点时,游动凡尔被打开。光杆载荷才降到最小理论值。因此,减载线荷才降到最小理论值。因此,减载线CD1CD1较增载线较增载线AB1AB1平缓,平缓,成为一条向右下方弯曲的弧线。成为一条向右下方弯曲的弧线。a40 气体压力大,光杆卸载气体压力大,光杆卸载快,弧线曲率小。反之,快,弧线曲率小。反之,则弧线曲率大。曲率中心则弧线曲率大。曲率中心位于弧线的右下方。这条位于弧线的右下方。这条弧线是气体影响示功图的弧线是气体影响示功图的显著特征。显著特征。a41 气体影响实测示功图在油井油气比、气体影响实测示功图在油井油气比、动液面高,而在泵井口处部分气体仍动液面高,而在泵井口处部分气体仍然溶解
16、于石油中的情况下抽油时,只然溶解于石油中的情况下抽油时,只有少量的气泡状游离气和油、气混合有少量的气泡状游离气和油、气混合物一起进入泵内。活塞上行时分离出物一起进入泵内。活塞上行时分离出的溶解气占据活塞所让出的空间。因的溶解气占据活塞所让出的空间。因此,泵内原油的充满系数大大降低。此,泵内原油的充满系数大大降低。a424.2.1 4.2.1 当泵的排量大于油井在该泵挂深度的供液能力时,当泵的排量大于油井在该泵挂深度的供液能力时,在抽油过程中,动液面逐渐降低,直至动液面降低到泵在抽油过程中,动液面逐渐降低,直至动液面降低到泵吸入口附近,套管气进入泵内。在整个上冲程中,泵内吸入口附近,套管气进入泵
17、内。在整个上冲程中,泵内气体膨胀,固定凡尔打不开,在下冲程中,由于工作筒气体膨胀,固定凡尔打不开,在下冲程中,由于工作筒内无液面活塞压缩气体,运行到下死点,泵内气体压力内无液面活塞压缩气体,运行到下死点,泵内气体压力仍然小于活塞面积以上的液柱压力。所以游动凡尔打不仍然小于活塞面积以上的液柱压力。所以游动凡尔打不开,泵不排油。开,泵不排油。a434.2.2 4.2.2 在油气比很高的抽油井中,由于原油中的大量游在油气比很高的抽油井中,由于原油中的大量游离气进入泵内,并随着活塞向上运动而膨胀占据活塞所离气进入泵内,并随着活塞向上运动而膨胀占据活塞所让出的体积,致使游动凡尔、固定凡尔不能正常打开,让
18、出的体积,致使游动凡尔、固定凡尔不能正常打开,泵不排油,整个图形靠近最大理论载荷线,减载线平缓,泵不排油,整个图形靠近最大理论载荷线,减载线平缓,仍具有气体影响的特征。即平常所说的气锁时的功图,仍具有气体影响的特征。即平常所说的气锁时的功图,功图形状和严重供液不足时的功图形状比较相象。功图形状和严重供液不足时的功图形状比较相象。a44当深井泵装置完好时,抽汲过程中,液体不能及时充满泵的工作筒,致使泵的充满系数下降,排量降低,称之为供液能力差。造成供液能力差的原因有两种:造成供液能力差的原因有两种:a)深井泵的工作制度或抽汲参数组合不合理,泵的排出能力大于油层的供液能力,造成沉没度太小,液体充满
19、不了泵筒。b)为了防止砂、气体影响泵的正常工作,在泵的下边装有砂锚、气锚、防砂筛管,当砂、蜡堵塞了部分或大部分进油孔道,致使液体进入泵筒的流动阻力增大,流量变小,动液面升高,液体不能及时充满泵筒。a45PSS活活S光光P大大P小小PSS活活S光光P大大P小小没有充满充满更差充满极差充满最差当从上死点开始下冲程后,光杆当从上死点开始下冲程后,光杆负荷不是立即减小,而是向下运负荷不是立即减小,而是向下运动一段距离后才减小,这段距离动一段距离后才减小,这段距离相当于泵筒中的未充满高度。由相当于泵筒中的未充满高度。由于这段泵筒中无液体,所以游动于这段泵筒中无液体,所以游动凡尔打不开,负荷仍和上冲程一凡
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