抽油井示功图特征分析及其实际应用

姚康治　杨少伟　王平瑞

摘 要 抽油井示功图是指悬点载荷同悬点位移之间的关系曲线图，它实际上直接反映的是光杆的工作情况。 本文着重介绍了抽油井示功图的工作原理以及井下示功图的分析。结合具体示功图图例来分析抽油井生产过程中遇到的各种故障，通过对比分析来排除井下故障从而保证油井正常生产。

关键词 抽油井 示功图 特征分析 实际应用

中图分类号：TE933 文献标识码：A

0引言

抽油井理论示功图是比较规则的平行四边形，而实测示功图，由于多种因素的影响（如：砂、蜡、气、粘度），图形变化很复杂，各不相同。因此，要正确的分析抽油机油井的生产情况，就必须全面地掌握油井的动态、静态资料以及设备的状况，结合示功图的变化情况找出油井的主要的问题，并采取适当的措施，提高油井产量和泵效。

1 实测示功图影响因素分析

在实际生产井中，实测示功图受到多种因素的影响，如受砂、蜡、水、气和惯性载荷、振动载荷、冲击载荷、摩擦阻力等因素影响外还受到漏失、断脱、油层能量、设备故障、仪器故障的影响，所以，功图形状千变万化，实测示功图要比理论示功图复杂，要制定一套图形模板来解释示功图是不现实的。一个示功图是否正常，不能只看它是否为平行四边形，而要考虑到各种复杂因素对示功图产生的影响。而我们分析时，要抓主要因素进行分析，以便找准原因做好相应的井筒管理工作。

1.1生产情况对示功图影响

1.1.1冲程、冲次对示功图的影响

功图上体现出的是振动波纹和功图顺时针旋转，抽油机的运行特点会影响旋转的幅度。

1.1.2出砂对示功图的影响

轻微出砂会影响抽油阻力，摩擦凡尔座、球及抽油设备，严重时会发生卡固定凡尔，卡活塞或活塞卡死。

1.1.3气体对示功图的影响

由于气体很容易被压缩，表现在示功图上便是加载和卸载缓慢。氣体影响下示功图的典型特征是呈现明显的“圆弧”形。在下冲程末余隙内还残存一定数量的溶解气，上冲程开始后泵内的压力因气体膨胀而不能很快降低，使固定凡尔打开滞后、加载缓慢。下冲程由于气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，游动凡尔打开滞后，因此使得卸载变得缓慢。

1.1.4漏失对示功图的影响

漏失的影响与漏失程度、运动过程以及抽汲速度有关。即：漏失越严重，对示功图影响越大；漏失的影响只发生在要求其密闭的运动过程中；抽汲速度越快，漏失的影响就越小。游动凡尔漏失的影响只发生在上冲程，由于运动速度的影响，出现加载缓慢和提前卸载现象。固定凡尔漏失的影响只发生在下冲程，由于运动速度的变化，出现卸载缓慢和提前加载现象。

1.2图形特征对示功图影响

1.2.1示功图的波动及偏转

在泵挂较小、冲次较慢的油井上测得的工作正常的示功图共同点是和理论示功图的差异不大，均为一近似的平行四边形。但随着泵挂的加深，冲次的加快，抽油杆柱受到了较大的惯性力的影响、力在抽油杆柱中传递滞后的影响以及设备振动的影响使得图形波动和偏转的愈加严重。将示功图的增载起始点、终止点、卸载起始点、终止点用四条直线相连后发现，增载线与卸载线基本平行，上行线、下行线虽为曲线，但相应的两条连线也是相互平行的，且有冲程损失，这就是正常示功图的特征。

1.2.2肥胖形示功图的形成

从现场发现，影响示功图形状变化的因素是多方面的，其中原油粘度是一个十分重要的因素。它造成上负荷线高于最大理论负荷线、下负荷线低于最小理论负荷线；粘度增大使得凡尔开关比正常时滞后，凡尔不严密，有一定漏失，图形四个角变圆滑。

1.2.3示功图面积及影响因素

通常人们把示功图面积的大小，作为抽油泵是否正常的主要依据，但是通过统计及理论分析，这一观点是片面的。惯性载荷、振动载荷都会使示功图面积减小。示功图坐标系减程比、力比的变化，也会导致示功图面积的变化。在减程比较大、力比较小时，示功图会变短变宽；在减程比较小、力比较大时示功图会变长变窄。

2预防错误判断

影响示功图因素甚多，所以示功图的形状变化亦多。为了能准确地分析示功图，正确地判断出抽油井故障，必须本着去粗取精，去伪存真，由此及彼，由表及里的精神来分析、判断，避免主观性、片面性、表面性。在现场实际工作中，有几种相似图形，单纯分析示功图往往会造成错误判断：

（1）油井自喷与活塞未下入工作筒（活塞脱扣）的区别，参照油井产量、动液面、抽油机平衡变化、井口观察等有关资料综合分析；

（2）油管漏失和游动凡尔漏失的区别，主要看动液面，并结合井口观察，有时井口短路循环，动液面较高，示功图很规则，井口不出油，很可能油管漏失；

（3）严重的气体影响和供液不足的区别，要注意应用气液比和动液面深度资料综合分析。

由于实测示功图受各种因素的影响图形变化千奇百怪，各不相同，为了便于分析实测示功图，将图形分割成四块，进行分析对比，找出问题。

正常示功图这四块图形是完整无缺的，而且上下负荷线与基线基本平行，增载线与卸载线平行，且斜率一致。有惯性影响的功图与正常图形基本一致，所不同的上、下负荷线与基线基本不平行，有一夹角，图形按顺时针偏转一个角度，冲次越大夹角越大。

技术人员要通过解剖分析，找出泵工作不正常的原因，提出解决问题的措施。

3结论与建议

（1）当抽油井的电流、示功图发生改变时， 井下工况很可能发生了异常， 单独应用上、 下行电流或示功图判断油井工况还具有局限性，两者应结合判断，有时同一现象可以由不同原因造成，应综合参考其他参数变化进行判断， 才能使工况诊断更准确。

（2）由于目前各油田使用的示功仪厂家较多，不同的仪器所测的示功图形状也不尽相同。 在电流互感器发生损坏时，电流变化可造成假异常现象，因此，要及时维护各个采集部件。

（3）由于影响抽油泵正常工作的因素很多，加之受定向井、低产、低渗、高油气比等原因的影响，使示功图的瞬时性很强，所以在解释示功图时，要全面了解油井情况（井下设备、管理制度、目前产量、动液面、沉没度、油气比及以往的生产情况等。），才能对泵的工作状况和生产不正常的原因做出判断。

（4）通过远程监测技术实时监测油井电流、载荷、示功图等参数变化，可及时判断油井生产情况，排除故障，实现降本增效。

参考文献

[1] 石克禄.采油井、 注水井生产问题百例分析[M].北京：石油工业出版社，2005.