抽油机井理论示功图.pptx

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1、2、理论示功图的形成学习目录4、理论示功图的绘制3、理论示功图载荷计算1、示功图有关概念工况分析培训班工况分析培训班第1页/共44页2、理论示功图的形成学习目录4、理论示功图的绘制3、理论示功图载荷计算1、示功图有关概念2023/3/172工况分析培训班工况分析培训班第2页/共44页（1）示功图：由专门的仪器测出，是描绘抽油机井驴头悬点载荷与光杆位移的关系曲线。封闭的曲线所围成的面积表示在一个冲程中抽油泵所作的功。用途：示功图反映了抽油泵的工作情况，通过分析，可以了解油井的生产动态及抽油装置的各项参数选择是否合理。1、示功图有关概念2023/3/173工况分析培训班工况分析培训班第3页/共44

2、页第4页/共44页（2）理论示功图：在理想情况下，只考虑悬点所承受的静载荷及由于静载荷引起的杆管弹性变形，而不考虑其他因素的影响，所绘制的示功图。1、示功图有关概念绘制理论示功图目的：与实测示功图比较，找出载荷变化差异，从而判断深井泵、抽油杆、油管的工作状况及油层的供液情况。2023/3/175工况分析培训班工况分析培训班第5页/共44页理论示功图假设条件：1、假设泵、管没有漏失，泵工作正常；2、油层供液能力充足，泵充满程度良好；3、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、振动载荷与冲击载荷等动载荷的影响；4、不考虑砂、蜡、气、稠油的影响；5、不考虑油井连抽带喷；6、认为进入

3、泵内的液体是不可压缩的，阀是瞬时开闭的。6工况分析培训班工况分析培训班第6页/共44页（3）实测示功图：实测示功图是是在砂、蜡、气和惯性载荷、振动载荷等综合因素影响下，实际测得的示功图也称地面示功图。1、示功图有关概念2023/3/177工况分析培训班工况分析培训班第7页/共44页2023/3/178工况分析培训班工况分析培训班第8页/共44页2023/3/17采油工工况分析培训班采油工工况分析培训班92、理论示功图的形成学习目录4、理论示功图的绘制3、理论最大最小载荷计算1、示功图有关概念第9页/共44页第10页/共44页上游动阀上游动阀（连接抽油杆）固定阀罩固定阀固定阀球和座下游动阀（有锥

4、度）活塞上的防砂槽第11页/共44页 深井泵的活塞在做往复运动。活塞在最低位置时，两个凡尔之间有一余隙，此余隙内充满了液体。当活塞下行程快接近死点时，固定凡尔关闭着，游动凡尔打开着，此时，活塞上下液体连通，光杆上只承受抽油杆柱在油中的重量；油管承受了全部液柱重量。当活塞到达下死点开始上行程的瞬间，游动凡尔立即关闭，使活塞上下不连通。活塞要推动其上的液柱向上移动，这个液柱的重量就加在活塞上，并经过抽油杆加在光杆上。油管此时只承受它与活塞之间环形截面上液柱的重量。2023/3/1712A点是下死点ABSW第12页/共44页 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，油管上少了一个活塞

5、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（细长的油管和抽油杆柱，本身是一个弹性体，在负荷变化时，就产生相应的变形，此变形的多少和负荷变化的多少成正比）此时，光杆虽然在上移，但活塞相应于泵筒来说，实际未动，这样，就画出了图中AB斜直线。AB线表示了光杆负载增加的过程，称为增载线。2023/3/1713ABSW第13页/共44页 当弹性变形完毕光杆带动活塞开始上行（B点），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，此时，光杆处所承受的负荷，仍和B点时一样没有变化，所以，画出一条直线BC。B点是固定凡尔打开点2023/3/1714ABSWC第14页/共44

6、页 当活塞到达上死点（C点），在转入下行程的瞬间，固定凡尔关闭，活塞开始压缩泵筒中的液体。活塞挤压给液体一个作用力，这个力作用在油管上，使油管伸长；液体反过来又给活塞一个反作用力，使抽油杆柱开始减载，杆柱缩短，油管伸长、抽油杆缩短，使泵内压力不能及时升高。当杆管变形结束，泵内压力大于泵上油管内液柱压力，游动凡尔打开（D点），活塞上下连通。此时，由于油管伸长，抽油杆柱缩短，活塞相对于泵筒没有移动，于是画出了CD斜线。CD斜线表示了光杆上负荷减少的过程，称为减载线。2023/3/1715第15页/共44页 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，在液体向活塞以上转移的过程中

7、，光杆上所受的负荷不变，所以画出一条和BC平行的直线DA。当光杆行到下死点，在下行程完毕又将开始的瞬间，游动凡尔关闭，负荷又发生转移，开始了一个新的往复，这样，就画成了一个封闭的曲线，我们叫它做示功图。2023/3/1716ABSWCD第16页/共44页AB增载线BC活塞上行程线，最大载荷线ABC驴头上行程线CD减载线DA活塞下行程线，最小载荷线CDA驴头下行程线 2023/3/1717工况分析培训班工况分析培训班CBAS光光S活活DWrW1W静静SW第17页/共44页A点：下死点B点：悬点加载完毕，固定阀打开点C点：上死点D点：悬点卸载完毕，游动阀打开点2023/3/1718工况分析培训班工

8、况分析培训班CBAS光光S活活DWrW1W静静SW第18页/共44页S光-光杆冲程，米；S活-活塞行程，米；Wr-抽油杆柱以上的在井筒内液体中的重量，KN；W1-活塞截面液柱重量，KN；W静W杆W液-光杆承受的最大静负荷，KN；1-抽油杆伸缩长度，米；2-油管伸缩长度，米；12-冲程损失，米。2023/3/1719工况分析培训班工况分析培训班CBAS光光S活活DWrW1W静静SW1212第19页/共44页2023/3/17采油工工况分析培训班采油工工况分析培训班202、理论示功图的形成学习目录4、理论示功图的绘制3、理论示功图载荷计算1、示功图有关概念第20页/共44页 理论示功图只考虑了悬点

9、所承受的静载荷及冲程损失，而不考虑其他因素的影响。减程比：光杆冲程在图上的长度与光杆实际冲程长度之比，用“a”表示。a=S图/S实力比：实际悬点载荷与其在图上的长度之比，用“b”表示，单位KN/mm b W实/W图冲程损失：随着载荷的交替转移，使油管和抽油杆发生伸长缩短，因而使活塞实际冲程小于光杆冲程，这一差值即冲程损失。2023/3/1721工况分析培训班工况分析培训班第21页/共44页（1）抽油杆柱载荷：在上冲程中，游动阀关闭，抽油杆柱不受管内液体浮力的作用，所以上冲程中作用在悬点的抽油杆柱载荷为杆柱在空气中的重力。上冲程悬点承受载荷：抽油杆柱空气中重：Wrd2/4L杆d杆直径 m 重度，

10、单位:NWrq杆L qr每米抽油杆空气中重，单位:N2023/3/1722工况分析培训班工况分析培训班第22页/共44页上冲程悬点承受载荷：在上冲程中，由于游动阀关闭，作用在柱塞上的液柱引起的悬点载荷为：（2）作用在柱塞上的液柱载荷活塞有效截面上液柱重：W1D2/4L液 d2/4L液 =（D2d2）/4L液 上冲程悬点承受载荷：Wr W1即悬点最大静载荷：W最大 Wr W1W1q1L qr活塞有效截面上每米液柱重，单位:N2023/3/1723工况分析培训班工况分析培训班第23页/共44页 在下冲程中，游动阀打开后，油管内液体的浮力作用在抽油杆柱上。所以，下冲程中作用在悬点上的抽油杆柱的重力减

11、去液体的浮力，即它在液体中的重力作用在悬点上的载荷。Wrd2/4L（杆 液）重度，单位:N下冲程悬点承受载荷：最小静载荷：W最小 Wr3、理论示功图载荷的计算Wrq杆L qr每米抽油杆液柱中重，N2023/3/1724工况分析培训班工况分析培训班第24页/共44页上行程：悬点最大静载荷：W最大 Wr W1 下行程：悬点最小静载荷：W最小 Wr上下行程中在杆柱和管柱之间相互转移的载荷：相互转移的载荷为上下冲程悬点承受的静载荷之差：W最大W最小（Wr W1）Wr上下冲程载荷差值用 W1表示。2023/3/1725工况分析培训班工况分析培训班第25页/共44页 上下冲程载荷差=WrW1Wr d2/4

12、L杆（D2d2）/4L液 d2/4L（杆 液）（D2d2）/4L液 d2/4L液 D2/4L液令W1D2/4L液，简称转移载荷。由以上推导可知：Wr W1 Wr W12023/3/1726工况分析培训班工况分析培训班第26页/共44页空气中杆空气中杆柱重柱重泵上有效截面液泵上有效截面液柱重柱重W最大 Wr W1 Wr W13、理论示功图载荷的计算2023/3/1727工况分析培训班工况分析培训班CBAS光光S活活DWrW1W静静SW杆柱在液柱杆柱在液柱中重中重杆柱在液柱杆柱在液柱中重中重泵截面上液泵截面上液柱重柱重第27页/共44页2023/3/17采油工工况分析培训班采油工工况分析培训班28

13、2、理论示功图的形成学习目录4、理论示功图的绘制3、理论最大最小载荷计算1、示功图有关概念第28页/共44页1109.某井的实测示功图上，上冲程最高点到基线的距离为L=4，动力仪力比为c=2kN/mm，抽油机型号为CYJ10-3-48B，求抽油机负载利用率(g取10m/s2)。1109.解：(1)悬点最大载荷Wmax=Lc=4102=80（kN）(2)负载利用率利=（W额/Wmax）100%=100%=80%答：该井抽油机负载利用率为80%。第29页/共44页示功图显示，某井抽油杆断脱，该示功图中线距横坐标10，动力仪力比为2kN/mm，抽油杆柱在液体中的重力为36.24N/m，试求抽油杆断脱

14、点以上抽油杆的长度。解：L=hc/g杆=102000/36.24=551.88(m)答：断脱点以上抽油杆长551.88m。10第30页/共44页某抽油机井示功图的下载荷线距基线12，上载荷线距基线17，动力仪力比为2.2kN/mm，试求该井液柱重。解：由示功图（驴头悬点载荷）组成内容可知：抽油机井井筒液柱重=（上载荷-下载荷）动力仪力比即:WL=（17-12）2.2=11.0(kN)CBAS光S活DWrW1W静SW第31页/共44页（1）建立坐标：以实测图的基线为横坐标S，表示冲程；通过实测图的最左端作纵坐标W，表示光杆上的负荷。（2）计算载荷及在图上高度：根据所测的油井参数，求出抽油杆在液体

15、中重量Wr和活塞截面上液柱载荷W1。2023/3/1732工况分析培训班工况分析培训班（3）然后根据力比计算出Wr W1在纵坐标上高度，分别以Wr、W1为高做横坐标平行线B1C 和 AD1。第32页/共44页（4）求冲程损失及在图上长度：求出冲程损失B1B=冲程损失减程比 aB1C=光杆冲程长度减程比 Sa 在B1C线上，取BC=B1CB1B，确定B点，连接AB，过C点做AB平行线CD，则平行四边形ABCD就是所求理论示功图。2023/3/1733工况分析培训班工况分析培训班BAD第33页/共44页 某抽油机井使用70mm泵，2 1/2平式油管（内径62mm、外径73mm），22mm单级抽油杆

16、生产，泵深800米，冲程3.6米，冲次4次/分，日产液量90吨/天，原油含水80%，减程比1/45，动力仪力比1.26KN/mm，原油比重0.86，钢比重7.85，抽油杆、油管的弹性伸缩为0.8m，g=10m/s2，求该井理论示功图。绘制理论示功图示例：重力加速度：重力加速度：1010米每二次方秒米每二次方秒2023/3/1734工况分析培训班工况分析培训班第34页/共44页 1、做直角坐标。以实测图的基线为横坐标，用s表示冲程，通过实测图的最左端做纵坐标，用W表示光杆负荷。SWOWS2023/3/1735工况分析培训班工况分析培训班第35页/共44页 2、计算抽油杆在液体中重量Wr和活塞截面

17、上液柱载荷W1Wr d2/4L（杆 液）g这里的指比重，无因次量 3.14 0.0222/4 800（7.85 0.972）10 20.9（KN）W1D2/4L液g 3.140.072/4 8000.97210 29.9（KN）没有g时单位是吨。与前面是重度不同。如钢重度=7.85104 N/m3g取10m/s2 2023/3/1736工况分析培训班工况分析培训班0.86(1-80%)+180%第36页/共44页 3、计算光杆负荷在纵坐标上的高度下冲程 OA Wr/b 20.9/1.26 16.6(mm)上冲程 OB(W1 Wr)/b50.8/1.26 40.3(mm)在纵坐标上分别以OA、O

18、B为高，做纵坐标的平行线AD、BCSWOABDC2023/3/1737工况分析培训班工况分析培训班第37页/共44页 4、计算冲程和冲程损失在图上长度，画出理论示功图光杆冲程图上长度：S光 S实a36001/45 80(mm)冲程损失图上长度:冲程损失a8001/45 18(mm)在BC线上，取BCBC8018 62mm，BB18mm连接AB，过C点做AB平行线CDSWOABDCB2023/3/1738工况分析培训班工况分析培训班第38页/共44页理论示功图解释，点、线、坐标、计算2023/3/1739工况分析培训班工况分析培训班第39页/共44页绘出理论示功图与实测示功图对比，进行分析。20

19、23/3/1740工况分析培训班工况分析培训班第40页/共44页冲程损失的计算（单级抽油杆）(12)128(毫米)=+)(+()P 液抽油杆在井内液体中的重量（N）W1L泵深（米）E钢弹性模量=2.1107N/cm2f杆抽油杆截面积 cm2f管抽油管截面积 cm2第41页/共44页采油工工况分析培训班采油工工况分析培训班冲程损失的计算（两级抽油杆）(12P液抽油杆在井内液体中的重量（N）WrL泵深（米）；L11级杆深；L22级杆深E钢弹性模量=2.1107N/cm2f杆抽油杆截面积 cm2f管抽油管截面积 cm2)128(毫米)=+)(+()L1L2L12第42页/共44页2023/3/1743第43页/共44页感谢您的观看。第44页/共44页