工况分析典型示功图分析教学教材.ppt
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1、工况分析典型示功图分析一一.基本概念基本概念典型示功图分析 由载荷随位移的变化关系曲线所构成的封闭曲线图称为示功图。在理想情况下,只考虑驴头所承受的静载荷引起的抽油杆及油管的弹性变形,而不考虑其他因素影响,所绘制的示功图称为理论示功图。指某一因素的影响十分明显,其形状代表了该因素影响下的基本特征的示功图。示功图定义:理论示功图定义:典型示功图定义:SPSPB ADDWrBCo oWl A点点下死点;下死点;C点点上死点;上死点;AB线线增载线;增载线;CD线线卸载线;卸载线;ABC线线驴头上冲程线;驴头上冲程线;CDA线线驴头下冲程线;驴头下冲程线;S光杆冲程;光杆冲程;Sp 活塞冲程;活塞冲
2、程;冲程损失。冲程损失。理论示功图理论示功图目的:目的:与实测示功图进行对比,找出负荷与实测示功图进行对比,找出负荷变化差异,判断深井泵及地层的工作情况。变化差异,判断深井泵及地层的工作情况。一一.基本概念基本概念二、常规管式泵工作原理二、常规管式泵工作原理典型示功图分析油层油层 当活塞上行时,游动阀受油管内活塞以上液柱的压力作用而关闭,并排出活塞冲程一段液体。固定阀由于泵筒内压力下降,被油套环行空间液柱压力顶开,井内液体进入泵筒内,充满活塞上行所让出的空间。活活塞塞上上行行吸液入泵吸液入泵 排液出井口排液出井口沉没压力液柱压力吸液条件吸液条件:沉没压力大于泵内压力沉没压力大于泵内压力活活塞塞
3、上上行行游动凡尔关闭游动凡尔关闭固定凡尔打开固定凡尔打开油层油层活活塞塞下下行行 当活塞下行时,由于泵筒内液柱受压,压力增高,而使固定阀关闭。活塞继续下行,泵内压力继续升高,当泵筒内压力超过油管内液柱压力时,游动阀被顶开,液体从泵筒内经空心活塞上行进入油管。泵内液体转移入油管泵内液体转移入油管液柱压力沉没压力排液条件:排液条件:泵内压力大于液柱压力泵内压力大于液柱压力游动凡尔打开游动凡尔打开固定凡尔关闭固定凡尔关闭活活塞塞下下行行一一.常规管式泵结构常规管式泵结构二、常规管式泵结构原理二、常规管式泵结构原理三、典型示功图分析三、典型示功图分析典型示功图分析 典型示功图分析典型示功图分析特点特点
4、:近似平行四边形近似平行四边形PSABDCo 有振动载荷影响时,近似平行有振动载荷影响时,近似平行四边形,上下载荷线为逐渐减弱四边形,上下载荷线为逐渐减弱的波浪线。的波浪线。PSABDCo 考虑惯性载荷时,是考虑惯性载荷时,是把惯性载荷叠加在静载把惯性载荷叠加在静载荷上。荷上。示功图特点:示功图特点:平行四边形会顺时针平行四边形会顺时针旋转一个角度,惯性力旋转一个角度,惯性力越大,旋转角度越大。越大,旋转角度越大。典型示功图分析典型示功图分析形成原因:形成原因:惯性载荷在上冲程前半冲惯性载荷在上冲程前半冲程增加悬点载荷,后半冲程减程增加悬点载荷,后半冲程减小悬点载荷。小悬点载荷。在下冲程前半冲
5、程减小悬在下冲程前半冲程减小悬点载荷,后半冲程增加悬点载点载荷,后半冲程增加悬点载荷。荷。目 录 典 型 示 功 图气体影响示功图充不满影响示功图漏失影响示功图带喷井影响示功图抽油杆断脱影响示功图出砂影响示功图活塞脱出工作筒示功图结蜡影响示功图活塞下行碰泵影响示功图油稠影响示功图柱塞遇卡示功图1 1、气体影响示功图、气体影响示功图PSABD 由于在下冲程末余隙内由于在下冲程末余隙内还残存一定数量的溶解气和还残存一定数量的溶解气和压缩气,上冲程开始后泵内压缩气,上冲程开始后泵内压力因气体的膨胀而不能很压力因气体的膨胀而不能很快降低,加载变慢,使吸入快降低,加载变慢,使吸入阀打开滞后(阀打开滞后(
6、B B点)点)C 残存的气量越多,泵口残存的气量越多,泵口压力越低,则吸入阀打开滞压力越低,则吸入阀打开滞后的越多,即后的越多,即B BB B线越长。线越长。B B C C 线为上冲程柱塞有效线为上冲程柱塞有效冲程。冲程。oB 典型示功图分析典型示功图分析1 1、气体影响示功图、气体影响示功图PSABD 下冲程时,气体受压缩,下冲程时,气体受压缩,泵内压力不能迅速提高,卸载泵内压力不能迅速提高,卸载变慢,使排出阀滞后打开(变慢,使排出阀滞后打开(图图中中D D 点)。点)。BC 泵的余隙越大,进入泵泵的余隙越大,进入泵内的气量越多,则内的气量越多,则DD DD 线越线越长。长。D AD A线为
7、下冲程柱塞有线为下冲程柱塞有效冲程。效冲程。Do特点:特点:增载、卸载缓慢增载、卸载缓慢 典型示功图分析典型示功图分析生产动态表现:动液面较高,沉没度较大(一般在100m以上)油气比大,单井产液量适中,但出液存在不均生产动态表现:动液面较高,沉没度较大(一般在100m以上)油气比大,单井产液量适中,但出液存在不均1 1、气体影响示功图、气体影响示功图 而当进泵气量很大而沉没而当进泵气量很大而沉没压力很低时,泵内气体处于反压力很低时,泵内气体处于反复压缩和膨胀状态,吸入和排复压缩和膨胀状态,吸入和排出阀处于关闭状态,出现出阀处于关闭状态,出现“气气锁锁”现象。现象。如图中点画线所示:如图中点画线
8、所示:PSABDBCDo措施:措施:合理控制套管气;加合理控制套管气;加深泵挂;加装防气装置;减小深泵挂;加装防气装置;减小防冲距,缩小余隙容积。防冲距,缩小余隙容积。典型示功图分析典型示功图分析气锁影响1 1、气体影响示功图、气体影响示功图 气体使泵效降低的数值可气体使泵效降低的数值可使用下式近似计算使用下式近似计算:充满系数充满系数:式中:式中:SS光杆冲程光杆冲程PSABDB CDo 典型示功图分析典型示功图分析2 2、充不满影响的示功图、充不满影响的示功图PSABD 当沉没度过小或供液不足当沉没度过小或供液不足使液体不能充满工作筒时,均使液体不能充满工作筒时,均会影响示功图的形状。会影
9、响示功图的形状。C 下冲程由于泵筒中液体充下冲程由于泵筒中液体充不满,悬点载荷不能立即减小,不满,悬点载荷不能立即减小,只有当柱塞遇到液面时,才迅只有当柱塞遇到液面时,才迅速卸载,卸载线与增载线平行,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卸载点较理论示功图卸载点左移(如图中移(如图中D D 点)点)D o1 典型示功图分析典型示功图分析2 2、充不满影响的示功图、充不满影响的示功图 有时,当柱塞碰到液面有时,当柱塞碰到液面时,产生振动,最小载荷线时,产生振动,最小载荷线会出现波浪线。充不满程度会出现波浪线。充不满程度越严重,则卸载线越往左移。越严重,则卸载线越往左移。(如右图(
10、如右图2 2、3 3所示)所示)123PSABDCDo措施:措施:措施:措施:加深泵挂;采取合理加深泵挂;采取合理的抽汲措施;调整对应注水的抽汲措施;调整对应注水井注水量;采取压裂、酸化井注水量;采取压裂、酸化等增产措施;采取间歇抽油等增产措施;采取间歇抽油方式。方式。典型示功图分析典型示功图分析特点:特点:特点:特点:卸载线平行左移,液卸载线平行左移,液面越低,左移距离越大。面越低,左移距离越大。生产动态表现:动液面较低,沉没度较小(一般在50m以下)单井产液量较低,有时光杆发烫,存在间歇出油情况供液不足3、漏失影响的示功图PSABD (1 1)排出部分漏失)排出部分漏失C 上冲程时,泵内压
11、力降低,上冲程时,泵内压力降低,柱塞两端产生压差,使柱塞柱塞两端产生压差,使柱塞上面的液体经过排出部分的上面的液体经过排出部分的不严密处(阀及柱塞与衬套不严密处(阀及柱塞与衬套的间隙)漏到柱塞下部的工的间隙)漏到柱塞下部的工作筒内,漏失速度随柱塞下作筒内,漏失速度随柱塞下面压力的减小而增大。由于面压力的减小而增大。由于漏失到柱塞下面的液体有向漏失到柱塞下面的液体有向上的上的“顶托顶托”作用,悬点载作用,悬点载荷不能及时上升到最大值,荷不能及时上升到最大值,使加载缓慢。使加载缓慢。o 典型示功图分析典型示功图分析3 3、漏失影响的示功图、漏失影响的示功图PSABD (1 1)排出部分漏失)排出部
12、分漏失C 随着悬点运动的加快,随着悬点运动的加快,“顶托顶托”作用相对减小,直作用相对减小,直到柱塞上行速度大于漏失速到柱塞上行速度大于漏失速度的瞬间,悬点载荷达到最度的瞬间,悬点载荷达到最大载荷(如图中大载荷(如图中B B点)点)oB 典型示功图分析典型示功图分析 当柱塞继续上行到后半冲程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,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在柱塞速度小于漏失速度瞬间(如图中(如图中CC点),又出现了液体点),又出现了液体的的“顶托顶托”作用,使悬点负荷提作用,使悬点负荷提前卸载。前卸载。到上死点时悬点载荷已降至到上死点时悬点载荷已降至
13、CC点。点。3 3、漏失影响的示功图、漏失影响的示功图(1 1)排出部分漏失)排出部分漏失PABDCBCS 下冲程,排出部分漏失不影下冲程,排出部分漏失不影响泵的工作。因此,示功图形响泵的工作。因此,示功图形状与理论示功图相似。状与理论示功图相似。DoC 典型示功图分析典型示功图分析 由于排出部分漏失的影响,由于排出部分漏失的影响,吸入阀在吸入阀在BB点才打开,滞后点才打开,滞后了了BBBB这样一段柱塞冲程;这样一段柱塞冲程;漏失量越大,漏失量越大,BCBC线越短。线越短。PABDCCS3 3、漏失影响的示功图、漏失影响的示功图(1 1)排出部分漏失)排出部分漏失 而在接近上死点时又在而在接近
14、上死点时又在CC点提前关闭。这样柱塞的有效点提前关闭。这样柱塞的有效吸入行程为吸入行程为BCBC。在此情况下的泵效:CDoB 典型示功图分析典型示功图分析 当漏失量很大时,由于漏当漏失量很大时,由于漏失液对柱塞的失液对柱塞的“顶托顶托”作用作用很大,上冲程载荷远低于最很大,上冲程载荷远低于最大载荷,如图中大载荷,如图中ACAC所示,吸所示,吸入阀始终是关闭的,泵的排入阀始终是关闭的,泵的排量等于零。量等于零。3 3、漏失影响的示功图、漏失影响的示功图(1 1)排出部分漏失)排出部分漏失PABDCBCCSBCDCo特点:特点:特点:特点:卸载提前,增载缓慢。卸载提前,增载缓慢。左下角变尖,右上角
15、变圆,左下角变尖,右上角变圆,为一向上的拱形。为一向上的拱形。典型示功图分析典型示功图分析游动阀漏失A 3 3、漏失影响的示功图、漏失影响的示功图(2 2)吸入部分漏失)吸入部分漏失PSABDCD 下冲程开始后,由于吸入阀下冲程开始后,由于吸入阀漏失,泵内压力不能及时提高而漏失,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,将排出阀打开而卸于液柱压力,将排出阀打开而卸去液柱载荷(如图中去液柱载荷(如图中D D 点)点)。悬点以最小载荷继续下
16、行,悬点以最小载荷继续下行,直到柱塞下行速度小于漏失速直到柱塞下行速度小于漏失速度的瞬间度的瞬间 (如图中(如图中A A 点)点)。o 典型示功图分析典型示功图分析 泵内压力降低使排出阀提前泵内压力降低使排出阀提前关闭,悬点提前加载关闭,悬点提前加载,到达下死到达下死点时,悬点载荷已增加到点时,悬点载荷已增加到 AA。3 3、漏失影响的示功图、漏失影响的示功图(2 2)吸入部分漏失)吸入部分漏失PSABDCBD A 上冲程,吸入部分漏失不影上冲程,吸入部分漏失不影响泵的工作,示功图形状与理论响泵的工作,示功图形状与理论示功图形状相近。示功图形状相近。A O特点:特点:特点:特点:增载提前,卸载
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