應用抽油井示功圖判斷故障與調整效果分析

于勇

【摘 要】現場可以通過對抽油井示功圖的實時測試采集和對比分析，能夠快速并準確地識別油井故障，獲知抽油泵的工作狀況，從而可以選擇合理的采油工作制度和檢泵措施，并提出相應的抽油井技術管理辦法。本文分析了抽油井沖程上、下行電流與示功圖變化特點，分析了皮帶斷、抽油桿斷脫、井卡等情況下上、下行電流與示功圖的具體變化，以準確診斷分析抽油井故障，為排除故障打下了基礎。

【關鍵詞】抽油機；示功圖；泵漏失；故障分析

示功圖是反映抽油機懸點載荷隨其位移變化規律的封閉曲線，其縱坐標為抽油機的懸點載荷，橫坐標為抽油機的沖程。示功圖可以定性地分析抽油泵的工作情況，是了解泵在井下工作狀況的重要手段，因此示功圖可作為現場技術工作者判斷機抽井工況和制定下步措施的依據。通過分析示功圖，可以知道抽油機負荷的變化、泵的工作狀況，各項參數配合是否合理，是否受到砂、蠟、氣、水的影響，油層供液能力是否充足，抽油桿工作是否正常等，由示功圖及時診斷抽油井工作狀況，從而及時調整工作制度。

一、應用抽油井示功圖判斷故障與調整效果分析

抽油機在生產過程中，通過所轄區塊油井動態參數的實時監測，總結、歸納出抽油機上、下行電流、示功圖的變化規律，經驗證，利用這些動態參數判斷油井工況具有良好效果。

通常可以利用抽油機上下行電流、示功圖變化規律，對地面故障、井下故障等油井工況進行判斷，及時采取措施恢復油井生產。

1.抽油機泵漏失判斷

（1）泵漏原因分析

抽油泵正常生產時，上沖程，抽油桿帶動活塞向上運動，活塞上游動凡爾在油管內液柱作用下而關閉，并排出活塞沖程一段液體。與此同時，泵筒內壓力下降，在環形空間的液柱壓力作用下，固定凡爾打開，井內液體進入泵內，占據活塞所讓出的空間；下沖程，抽油桿帶動活塞向下運動，泵筒液柱受壓縮，壓力增加，當此壓力等于環空液柱壓力時，固定凡爾靠自重而關閉。活塞繼續下行，泵內壓力升高，當泵內壓力超過油管內液柱壓力時，泵內液柱即頂開游動凡爾，并將載荷轉移到油管內。泵漏失有三種情況：一是球座是否刺損或球磨損，二是凡爾球有雜物或其它硬物墊住，使球與球座密封不嚴，三是由于結蠟影響，使凡爾不工作。第一種情況只能通過作業處理，第二、三種情況可以通過熱洗處理，處理不好只能作業處理。處理和預防泵漏失對兩率的貢獻極大，在每年的檢泵作業井中也都存在著起出桿管泵無異常，說明在異常井診斷上有失誤，存在處理方法不到位情況。只有診斷準確，才能為下步處理提供指導方法，因此提高異常井診斷的準確率，對降低兩率起著相當重要的作用，尤其是對泵漏失井的處理。

（2）利用功圖判斷漏失類型

由于抽油泵工作環境十分惡劣，機械磨損或井下液體的腐蝕都會導致抽油泵漏失、失靈等故障，泵漏失可分為游動凡爾漏失、固定凡爾漏失、雙凡爾漏失。①游動凡爾漏。現象：量油產量下降、示功圖增載緩慢、液面上升、上電流比正常時小，下電流正常，憋壓時上沖程壓力上升緩慢。將驢頭停在上死點穩壓，游動凡爾漏失穩不住。②固定凡爾漏。現象：量油產量下降、示功圖卸載緩慢、液面上升、上電流正常，下電流正常，憋壓時上沖程壓力上升，下沖程壓力下降，壓力憋得越高，上下沖程壓力變化越大，將驢頭停在下死點穩壓，固定凡爾漏失穩不住。③雙凡爾漏。現象：量油產量下降，液面上升，增載卸載都很緩慢，圖形圓滑，漏失嚴重時的功圖與斷脫功圖相似，憋泵壓力上升，穩壓穩不住。

2.抽油桿斷脫

2017年7月19日發現某抽油井上、下行電流、示功圖有明顯改變，從曲線看上行電流突然下降，行電流突然上升，又查看示功圖，發現示功圖載荷明顯減小，圖形變窄，說明抽油井的井下負荷突然減小，從參數和圖形分析該異常為斷脫，經過與巡井工人聯系現場查看證實為抽油桿斷脫。當抽油桿上行程時，由于井下一端負荷小，靠平衡塊就能將驢頭拉起，電機做功小，因此電流下降，下行時，由于井下負荷小，平衡塊要靠電機做功才能將它舉升上去，電機做功大，所以電流上升。斷脫的部位越靠上，抽油桿上部越輕，上行電流下降越多。

3.井卡

2017年4月7日發現某抽油井上、下行電流同時突然升高，又查看示功圖，發現示功圖明顯改變，從參數和圖形分析該異常為井卡，經與巡井人員取得聯系現場查看核實為井卡。分析井卡后柱塞在泵筒無法移動只有抽油桿的伸縮變形，上沖程中懸點載荷先是緩慢增加，將被壓縮而彎曲的抽油桿柱拉直，到達卡死點位置后，抽油桿柱因受拉而伸長，懸點載荷大幅度增加，下沖程中先是恢復彈性變形，到卡死點后抽油桿柱被壓縮而發生彎曲，所以在卡死點的前后段示功圖會有兩個斜率段，由于柱塞被卡，導致抽油泵不能抽出液體。

4.皮帶斷

2018年5月發現某井上、下行電流明顯下降，從曲線上看，該井電流突然下降，與此同時溫度也隨之下降，綜合分析該異常為皮帶斷或油井偷停，經采油站巡井人員現場驗證異常為皮帶斷。原因分析：當抽油機皮帶斷后，電機處于空轉狀態，抽油泵停止工作，做功減少，所以電流下降，由于沒有液體抽出，溫度也隨之下降，抽油井偷停與皮帶斷特征相近，這些只是地面故障，不會影響示功圖的變化。

二、應用示功圖調整措施

1.供液不足

供液不足的示功圖一般表現為增載正常，卸載延遲，卸載線和增載線平行，圖形呈刀把狀。主要原因為供液不足的井液面較低，只有當泵內柱塞遇到液面后才開始卸載造成的。供液不足的井大多油層能量低、無法滿足泵排量的需求，是低產主要原因。調整措施一般為下調工作制度、關井恢復液面，或者上修加深泵掛等。

2.氣體影響

氣體影響的示功圖一般表現為增載正常，卸載為圓弧狀。主要原因為液面較深，當套壓太高氣體進入泵桶導致。氣體影響的井大多油層能量低、液面較深，沉沒度小，也是低產主要原因。調整措施一般為安裝定壓泄氣閥，或者上修加裝氣錨等。

3.斷桿

抽油桿斷脫的示功圖圖形為一條線，無明顯的增、卸載，功圖位于正常載荷的中下部位，桿斷位置決定桿斷后示功圖的位置。現場表現為井口不出液，電流及抽油機不平衡，井口憋壓不起壓等。若斷脫位置較淺，可直接上吊車打撈，否則直接上修檢泵。

4.井筒乳化、油稠

乳化、油稠的示功圖為上負荷線高于最大理論負荷線，下負荷線低于最小理論負荷線，圖形比較肥胖，四角圓滑。圖形產生變異，但泵總體做功面積和充滿系數較高，排液仍然正常，出液性質變化。主要對進泵液體降粘，可采取環空加藥，亦可采取環空加熱措施，或者采用反饋抽稠泵機抽。

三、幾點認識

（1）通過遠程監測技術實時監測油井電流、載荷、示功圖等參數變化，可及時判斷抽油井生產情況，排除故障，實現降本增效。

（2）在電流互感器發生損壞時，電流變化可造成假異常現象，因此，要及時維護各個采集部件。

（3）當抽油井的電流、示功圖發生改變時，井下工況很可能發生了異常，單獨應用上、下行電流或示功圖判斷油井工況還具有局限性，兩者應結合判斷。

（4）抽油井的工況相當復雜，不僅僅只受單一因素影響，而是受兩種或多種因素相結合的影響，通過抽油井示功圖的對比分析，找出目前影響生產的最主要因素，提出合理的解決辦法。

【參考文獻】

[1]張海云.塔河油田典型示功圖分析.油氣井測試，2003，12（2）：40～43

[2]陳剛等.超稠油標準示功圖識別與分析.特種油氣藏. 2002，9（6）：60～65.