抽油井示功圖特征分析及其實際應用

姚康治　楊少偉　王平瑞

摘 要 抽油井示功圖是指懸點載荷同懸點位移之間的關系曲線圖，它實際上直接反映的是光桿的工作情況。 本文著重介紹了抽油井示功圖的工作原理以及井下示功圖的分析。結合具體示功圖圖例來分析抽油井生產過程中遇到的各種故障，通過對比分析來排除井下故障從而保證油井正常生產。

關鍵詞 抽油井 示功圖 特征分析 實際應用

中圖分類號：TE933 文獻標識碼：A

0引言

抽油井理論示功圖是比較規則的平行四邊形，而實測示功圖，由于多種因素的影響（如：砂、蠟、氣、粘度），圖形變化很復雜，各不相同。因此，要正確的分析抽油機油井的生產情況，就必須全面地掌握油井的動態、靜態資料以及設備的狀況，結合示功圖的變化情況找出油井的主要的問題，并采取適當的措施，提高油井產量和泵效。

1 實測示功圖影響因素分析

在實際生產井中，實測示功圖受到多種因素的影響，如受砂、蠟、水、氣和慣性載荷、振動載荷、沖擊載荷、摩擦阻力等因素影響外還受到漏失、斷脫、油層能量、設備故障、儀器故障的影響，所以，功圖形狀千變萬化，實測示功圖要比理論示功圖復雜，要制定一套圖形模板來解釋示功圖是不現實的。一個示功圖是否正常，不能只看它是否為平行四邊形，而要考慮到各種復雜因素對示功圖產生的影響。而我們分析時，要抓主要因素進行分析，以便找準原因做好相應的井筒管理工作。

1.1生產情況對示功圖影響

1.1.1沖程、沖次對示功圖的影響

功圖上體現出的是振動波紋和功圖順時針旋轉，抽油機的運行特點會影響旋轉的幅度。

1.1.2出砂對示功圖的影響

輕微出砂會影響抽油阻力，摩擦凡爾座、球及抽油設備，嚴重時會發生卡固定凡爾，卡活塞或活塞卡死。

1.1.3氣體對示功圖的影響

由于氣體很容易被壓縮，表現在示功圖上便是加載和卸載緩慢。氣體影響下示功圖的典型特征是呈現明顯的“圓弧”形。在下沖程末余隙內還殘存一定數量的溶解氣，上沖程開始后泵內的壓力因氣體膨脹而不能很快降低，使固定凡爾打開滯后、加載緩慢。下沖程由于氣體受壓縮，泵內壓力不能迅速提高，游動凡爾打開滯后，因此使得卸載變得緩慢。

1.1.4漏失對示功圖的影響

漏失的影響與漏失程度、運動過程以及抽汲速度有關。即：漏失越嚴重，對示功圖影響越大；漏失的影響只發生在要求其密閉的運動過程中；抽汲速度越快，漏失的影響就越小。游動凡爾漏失的影響只發生在上沖程，由于運動速度的影響，出現加載緩慢和提前卸載現象。固定凡爾漏失的影響只發生在下沖程，由于運動速度的變化，出現卸載緩慢和提前加載現象。

1.2圖形特征對示功圖影響

1.2.1示功圖的波動及偏轉

在泵掛較小、沖次較慢的油井上測得的工作正常的示功圖共同點是和理論示功圖的差異不大，均為一近似的平行四邊形。但隨著泵掛的加深，沖次的加快，抽油桿柱受到了較大的慣性力的影響、力在抽油桿柱中傳遞滯后的影響以及設備振動的影響使得圖形波動和偏轉的愈加嚴重。將示功圖的增載起始點、終止點、卸載起始點、終止點用四條直線相連后發現，增載線與卸載線基本平行，上行線、下行線雖為曲線，但相應的兩條連線也是相互平行的，且有沖程損失，這就是正常示功圖的特征。

1.2.2肥胖形示功圖的形成

從現場發現，影響示功圖形狀變化的因素是多方面的，其中原油粘度是一個十分重要的因素。它造成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；粘度增大使得凡爾開關比正常時滯后，凡爾不嚴密，有一定漏失，圖形四個角變圓滑。

1.2.3示功圖面積及影響因素

通常人們把示功圖面積的大小，作為抽油泵是否正常的主要依據，但是通過統計及理論分析，這一觀點是片面的。慣性載荷、振動載荷都會使示功圖面積減小。示功圖坐標系減程比、力比的變化，也會導致示功圖面積的變化。在減程比較大、力比較小時，示功圖會變短變寬；在減程比較小、力比較大時示功圖會變長變窄。

2預防錯誤判斷

影響示功圖因素甚多，所以示功圖的形狀變化亦多。為了能準確地分析示功圖，正確地判斷出抽油井故障，必須本著去粗取精，去偽存真，由此及彼，由表及里的精神來分析、判斷，避免主觀性、片面性、表面性。在現場實際工作中，有幾種相似圖形，單純分析示功圖往往會造成錯誤判斷：

（1）油井自噴與活塞未下入工作筒（活塞脫扣）的區別，參照油井產量、動液面、抽油機平衡變化、井口觀察等有關資料綜合分析；

（2）油管漏失和游動凡爾漏失的區別，主要看動液面，并結合井口觀察，有時井口短路循環，動液面較高，示功圖很規則，井口不出油，很可能油管漏失；

（3）嚴重的氣體影響和供液不足的區別，要注意應用氣液比和動液面深度資料綜合分析。

由于實測示功圖受各種因素的影響圖形變化千奇百怪，各不相同，為了便于分析實測示功圖，將圖形分割成四塊，進行分析對比，找出問題。

正常示功圖這四塊圖形是完整無缺的，而且上下負荷線與基線基本平行，增載線與卸載線平行，且斜率一致。有慣性影響的功圖與正常圖形基本一致，所不同的上、下負荷線與基線基本不平行，有一夾角，圖形按順時針偏轉一個角度，沖次越大夾角越大。

技術人員要通過解剖分析，找出泵工作不正常的原因，提出解決問題的措施。

3結論與建議

（1）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，有時同一現象可以由不同原因造成，應綜合參考其他參數變化進行判斷， 才能使工況診斷更準確。

（2）由于目前各油田使用的示功儀廠家較多，不同的儀器所測的示功圖形狀也不盡相同。 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）由于影響抽油泵正常工作的因素很多，加之受定向井、低產、低滲、高油氣比等原因的影響，使示功圖的瞬時性很強，所以在解釋示功圖時，要全面了解油井情況（井下設備、管理制度、目前產量、動液面、沉沒度、油氣比及以往的生產情況等。），才能對泵的工作狀況和生產不正常的原因做出判斷。

（4）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，可及時判斷油井生產情況，排除故障，實現降本增效。

參考文獻

[1] 石克祿.采油井、 注水井生產問題百例分析[M].北京：石油工業出版社，2005.