示功图及其对井下情况判断的运用

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(一)理论示功图(图3－3－161)及其制作数据的计算

图3－3－161 理论示功图

图中： S－光杆冲程(m)

S_活－活塞冲程(m)

P－光杆负荷(kg)

P′_杆－抽油杆柱在井内液体中重(kg)

P′_液－泵活塞以上液柱重量(kg)

P_静－光杆承受的最大静负荷(kg)

λ=λ₁+λ₂ 冲程损失(m)

λ₁－抽油杆伸缩长度(m)

λ₂－油管伸缩长度(m)

A－驴头下死点位置

B－活塞开始上行点

C－驴头上死点位置

D－活塞开始下行点

AB－增载线(仅光杆上行出油凡尔关闭)

BC－上行线(活塞上行，进油凡尔打开)

CD－减载线(仅光杆下行进油凡尔关闭)

DA－下行线(活塞下行出油凡尔打开)

OA－下冲程光杆承受的最小静载荷

OB－上冲程时光杆承受的最大静载荷

其计算式为：

1．P′_杆=q′_杆H (3－3－115)

5．力比换算

(1)上冲程OB=P_静／力比(mm)

(2)下冲程OA=P_杆／力比(mm)

(3)冲程损失B₁B=λ×减程比(mm)

式中 q′_杆——每米抽油杆在液体中的重量(kg／m)

q′_液——活塞以上每米液柱重量(kg／m)

H——抽油杆柱长度(一般用泵挂深度代替)(m)

E——钢的弹性模数，一般取2．1×10⁶(kg／cm²)

F_杆——抽油杆截面积(cm²)

F_管——油管截面积(cm²)

(二)实测示功图及其对井下情况的判断

1．井下设备工作正常时，示功图(图3－3－162)的曲线特点为：

图3－3－162 井下设备工作正常时示功图

(1)基本上呈平形四边形。

(2)抽油杆柱受振动载荷的影响，示功图出现波纹，特别是左上角及右下角处明显。

(3)深井中由于力的传递滞后及其动载负荷增大，示功图呈现沿顺时针方向有一定程度的偏转。

2．卤井连抽带喷时示功图(图3－3－163)的图形特点是：

图3－3－163 卤井连抽带喷时示功图

(1)上冲程时，由于卤井有一定自喷能力，出油凡尔不能完全关闭，加以液柱中混有气体，故最大负荷较小；下冲程时，基于同一原因，示功图一般呈窄条形，并位于理论值之间。

(2)当卤井自喷能力很大，或泵径较大，或两种因素兼备时，大大减轻了光杆负荷，故示功图低于最小理论值。

3．砂卡对示功图的影响，见图3－3－164。图形特点是：

图3－3－164 砂卡对示功图的影响

(1)当活塞通过局部砂卡阻力地区时，光杆负荷在极短时间内发生很大变化，负荷线常出现不规则的锯齿尖峰。

(2)增载线与减载线振动强烈。

4．气体影响见图3－3－165。图形特点是：

图3－3－165 气体对示功图的影响

(1)当光杆下行时，活塞下面气体被压缩，不能立即打开出油凡尔，光杆因而不能立即卸载；俟活塞下面气体压力稍大于活塞上面液柱压力时，出油凡尔打开，光杆卸载。

(2)工作筒内气体压力愈大，则卸载线曲率愈小；进入气量愈大，曲率半径随之增大。曲率中心在减载线的右下方。

5．卤井供卤能力差时对示功图的影响。图形特点是：

(1)液体不能充满泵工作筒，光杆不能及时卸载，只有当活塞碰及液面始有卸载反应，故卸载线曲率大。

(2)增载线与减载线平行。

(3)随着液面的降低，充满系数差异，减载线向左偏转。

(4)供卤能力极差时，如图3－3－166所示。

图3－3－166 供卤能力极差时示功图

1－说明没有充满 2－充满更差 3－充满最差

6．进油凡尔漏失时示功图，如图3－3－167。图形特点：

图3－3－167 进油凡尔漏失时示功图

(1)减载线的倾角比正常工作时大，漏失越大，倾角愈大，

(2)严重漏失时，下行线向上收缩，趋于上行线。

(3)右上角尖，左下角呈圆弧形，曲率中心在示功图内部，位于最低负荷线的左上方。这是与气体影响及低液面示功图的主要区别。

7．井下设备排出部分漏失时示功图，见图3－3－168。图形特点：

图3－3－168 井下设备排出部分漏失时示功图

(1)上冲程时，因排出部分漏失在工作筒内的液体产生的向上托举作用，使光杆负荷不能及时上升至最大值，同时产生未至上死点，光杆即卸载；漏失越大，卸载越早，右上角愈圆滑。漏失严重时，进油凡尔打不开，光杆始终不能达到最大值。

(2)增载线向下凹，曲率中心在示功图右下方。

8．井下设备排出和吸入部分同时漏失时示功图，如图3－3－169。图形特点：

图3－3－169 井下设备排出和吸入部分同时漏失时示功图

(1)示功图四周都呈圆角。

(2)排出与吸入同时严重漏失时，油井不出油，图形呈椭圆形条带状，幅度较抽油杆断脱显示要宽。

9．管式泵活塞撞击固定凡尔罩，杆式泵滑杆头撞击打捞头，见图3－3－170，图形特点：

图3－3－170 撞击时示功图

(1)撞击时光杆负荷剧烈减少，并降低到最小理论值以下。

(2)撞击时又会引起抽油杆柱的剧烈振动。故左下角形成不规则的环状。

(3)由于撞击引起出油凡尔跳动，上冲程开始时造成漏失，增载线呈向上凹的平缓曲线。

10．抽油杆断裂，脱扣，见图3－3－171。图形特点：

图3－3－171 抽油杆断裂，脱扣时示功图

1－说明抽油杆在活塞附近脱扣 2－是上部断脱

(1)上下冲程时光杆负荷小，图形位于最小理论值附近，呈一水平条带。

(2)随着抽油杆断裂，脱扣处长短不同，图形位置出现高低。