示功图的现场测试及综合解释

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摘要：油井实测示功图是分析有杆泵工作状况的重要诊断手段，作者通过近4年的实测示功图和检泵结果的对比分析，逐步地摸索总结出一套实测示功图综合解释方法。减少了油井的躺井率。

关键词：抽油井；实测；示功图；

工况的好坏直接关系到油井的生产，综合解释示功图是分析油井的生产动态的重要手段。通过示功图，可以掌握油井工作制度是否合理，找出影响泵效或不出液的原因，如果把示功图和液面等资料结合起来分析，还可以了解油层的供液能力，及时调整单井配产、配注计划。选择合理的采油工作制度和检、修泵措施，为油井提高泵效、合理开发、高效管理提供可靠依据。

1 功图测试仪的原理

有杆抽油系统计算机诊断技术的基本原理是把抽油杆柱看作井下动态信号的传导线，抽油泵作为发送器，泵的工作状况（柱塞上的载荷变化）以应力波的形式沿抽油杆柱传递到地面（即抽杆的负荷），被作为接受器的动力仪所接收，可得到所需要的抽油杆各截面及泵的示功图，根据此图可对整个油井生产系统的工作状况做分析判断。

1.1 静载荷作用下的理论示功图

以悬点位移为横坐标， 悬点载荷为纵坐标，理论功图为平行四边形。曲线所圈闭面积的大小表示泵做功的多少。ABC为上冲程的静载荷变化线，此过程游动凡尔一直关闭为载荷转移增载线，部分载荷由油管转移至抽杆，此时固定凡尔也处于关闭状态，到达B点，抽杆、油管的伸缩变形结束，柱塞与泵筒开始发生相对位移，泵内的液体被排出，为抽油泵做功过程，同时固定凡尔打开，底部的进人泵筒并充满活塞所让出的空间。CDA此段为最大载荷线为下冲程静载荷变化线， 此过程固定凡尔一直关闭为载荷转移卸载线，部分载荷由抽杆转移至油管。此时，游动凡尔也处于关闭状态，到达D点，抽杆、油管的伸缩变形结束，柱塞与泵筒开始发生相对位移，游动凡尔打开，接受液体为再次排液做准备。此段为最小载荷线。

1.2 惯性和振动载荷作用下的理论示功图

惯性和振动载荷作用下的理论示功图考虑惯性载荷时，是将惯性载荷叠加在静载荷上。结果因惯性载荷的影响使静载荷理论示功图被扭曲一个角度，使之变为不规则四边形ABCD，如图2所示。考虑振动时，则把抽油杆柱振动引起的悬点载荷叠加在四边形A'B'C’D'上。由于抽油杆柱的振动发生在粘性液体中，所以为阻尼振动。叠加之后上下线出现逐渐减弱的波浪线。

2 实测典型示功图的分析

2.1 固定凡尔漏失

a）特征分析：上冲程ab段，固定凡尔是从关闭到开启的过程，固定凡尔漏，相当于固定凡尔提前打开，加载比正常情况快，所以ab 段斜率变大，漏失严重时接近垂线；c点为下冲程开始，到d点固定凡尔关闭，卸载完毕，凡尔漏失，卸载比正常情况慢，cd段斜率变小。油温低（或油稠）时cdab 形状较平滑。

b）采取措施：对于出现图1示功图的井，现场功图分析，导致固定凡尔漏失的原因可能是蜡块或颗粒脏赃物卡在固定凡尔座上导致固定凡尔暂时性漏失，或者是固定凡尔座有刺漏豁口。前者一般现场解办法为首先调防冲距进行轻微碰泵生产或热洗，但后者只有检泵。

2.2 游动凡尔漏

a）特征分析：上行加载时游动凡尔关闭，负荷全部加在抽油杆上，因凡尔漏失，加载变得缓慢，使ab段斜率变小； 卸载时游动阀漏相当于提前打开，卸载加速，cd段斜率变大，漏失严重时接近垂线。实际上，游动阀与固定阀在同一时刻运动反相（相位差180°），游动阀漏失示功图旋转180°才与固定阀漏失的功图特征相同。

b）采取措施：结合油井生产动态及参数，如果是蜡或沙粒导致漏失，可采取出泵筒、增大排液解决漏失，否则只能检泵。

2.3 双凡尔漏

a）特征分析：凡尔漏是游动凡尔与固定凡尔都漏，最明显的特征是加载和卸载线均接近垂线，在与上、下行程线连接处比较平滑，整个图类似椭圆形，与油稠双漏的示功图十分相似。

b）采取措施：导致凡尔漏失的原因可能是蜡块或颗粒脏赃物同时卡在凡尔座上导致凡尔暂时性漏失，或者是双凡尔座有刺漏豁口前者一般现场解办法为首先调防冲距进行轻微碰泵生产或热洗，但后者只有检泵。

2.4 油稠（或含蜡高）使双凡尔球关闭、打开迟缓

a）特征分析：由于原油粘度高，液体磨擦阻力增大，对三球的上下运行起到较大的缓冲作用，活塞上、下行时，游动凡尔球下、上行，原油起到阻碍作用，稠油粘度大导致游动凡尔球无法迅速坐落或离开游动阀座上，同理固定凡尔球也无法迅速坐落或离开固定阀座上，加上原油粘度的增大，原油与油管、抽油杆的摩阻加大，活塞上行程时液体磨擦力向下、光杆负荷增大；下行程时磨擦力向上、光杆负荷变小；一正一负使功图上、下行程线之间距离增大，示功图变得“肥胖”类似双阀漏失。

b）采取措施：一般现场采取电热杆生产或适当上调电杆电流，使井口出油温度在控制值以上，特别针对同期末井，含水较低，油温应比正常值稍高些；或定期热洗井。

2.5 出砂示功图

a）特征分析。当油中含砂时，部分细小颗粒会进入活塞与工作筒间隙，因砂粒不规则、分布不均匀，所产生的阻力也是时刻变化的，反映在示功图上有不规则的锯齿状。

b）采取措施：如诊断为砂卡。采取措施是保持油井平稳生产，减少停井次数和时间，放套管气也应平稳进行。活塞轻微出泵筒生产。

2.6 气体影响示功图

a）特征分析：增载过程缓慢，增载线斜率变小；卸载困难、变缓，卸载线成一圆弧状。其曲率半径越大，泵效越低，表明油套环空内泡沫段高，油层脱气严重，沉没压力偏小，泵充满程度差。

b）实测对照及分析：如图B5B所示上冲程，油气混和物进入泵内，并且随着活塞继续向上运动，泵内压力降低，溶解在石油中的气体大量分离出来；同时由于气体产生膨胀，使光杆载荷不能很快地增加到最大理论值，因此增载过程变慢，增载线斜率变小。下冲程由于泵筒内气体压缩，泵筒内压力缓慢上升，游动凡尔打开时间也就滞后，光杆卸载变缓，卸载线成一圆弧状。其曲率半径越大，泵效越低。B5B井受气体影响较大，气体损失高达74%，泵效较低只有26%。气体影响较严重的井会出现特殊现象--气锁。主要是由于气体大量进入泵筒，上冲程时气体膨胀，全部占满柱塞让出的容积，固定凡尔打不开。下冲程时，气体压缩，但压力仍低于游动凡尔上部压力，游动凡尔也打不开，柱塞运动对气体压缩和膨胀，泵不排油，这种现象称为“气锁”。如叶2井示功图所示，该井“气锁”时基本不出液，泵效非常低，活塞提出泵筒，油套放压后功图正常。

c）采取措施：对受气体影响较大的井或易发生气锁的井①应尽可能加深泵挂，增大泵的沉没度；②更换大泵径长冲程；③减小防冲距，尽量减小余隙体积；④下高效气锚和防气泵；⑤合理放套气，控制套压生产，使之保持在较低值；⑥生活、生产上合理利用套管气。

2.7 杆断示功图

a）特征分析：杆断、图形有摩擦特征，近于水平状，抽油杆断脱部位不同，图形所处上、下位置不同。若断脱发生在活塞附近，或是活塞脱扣或阀球球罩断落，图形位于杆重载荷线位置，若断脱发生在光杆附近，图形接近于水平坐标线。

b）采取措施：首先要装抽油防脱器，且合理优化组合抽油杆柱，相对下小泵径，慢冲次生产。对于偏磨严重的井，要井下抽油杆扶正器或采取其它有效措施，特别是冲次不能过大，对稠油生产井尤为重要，一般采用抽油机最小冲次为宜。

2.8 空抽、抽喷示功图

a）特征分析：空抽、抽喷示功图特征基本相同为狭长型，但各图的载荷各不相同，空抽时抽油机的载荷为抽油杆且液面高时出液，液面低是不出液，光杆烫手；抽喷为整个井下抽油杆在液体中的载荷；

b）实测对照及分析：空抽是典型的缓慢型故障， 随着抽油泵工作时间的延长，油井的供液量越来越弱， 空抽示功图的面积逐渐减小，井口不出液或出液量很少，并且经过一定的间歇时间后，抽油机的示功图面积会迅速扩大；而抽喷井井口出液量大，回压较高，环空自溢。

c）采取措施：空抽主要原因是防冲距过大或光杆冲程过大造成活塞未经泵筒，或该井严重供液不足；抽喷为泵过小，冲次慢供大于采。对于空抽采取下放活塞，探泵到固定阀位置后上提，再测功图对比，也可以减小冲程。对抽喷井中高含水井应采取大泵径，长冲程，相对合理冲次机抽，尽量将泵挂下在油水界面附近以得到最大有效油量。也可采取其它机抽方式，如电潜泵等；对于中低含水井可适时采取措施，保持较稳定的生产压差采油，防止含水上升速度过快。

2.9 油管漏失示功图

a）特征分析：开抽时泵功图图形正常，停抽后上行线比前面低一段载荷，功图面积明显减小。油管漏的问题很难从示功图上分析，因为若其它部位均正常的话，示功图形状就基本正常，对比油井正常出液时的示功图，仅有可能在载荷数值上略有差异。

b）实测对照及分析：JK-2井的实测示功图，最大载荷小于正常，油井井口不出液，蹩泵不起压，功图图形和杆断像似，测试液面沉没度逐渐上升，结合该井偏磨、腐蚀、检泵周期诊断为油管漏，检管后发现泵上第4根油管有一长20cm宽1mm的裂缝，换管后生产正常。

c）采取措施：对于偏磨严重、腐蚀严重的井，采取在抽油杆上加旋转式扶正器，或用内衬防腐、防偏磨油管，调整工作制度（长冲程慢冲次）。

2.10 供液不足示功图

a）特征分析：示功图的右下方缺失，而且卸载过程比较快，卸载线比较陡，但上下左右曲线平行。卸载线和加载线平行，左移说明充满越不好，也就是供液能力越差。形成的图形为“刀把”形。

b）实测对照及分析：供液不足为油田最常见工况，当泵充满系数小于0.6时，可以认为该井泵的工作制度或抽汲参数组合不合理，泵的排出能力大于油层的供液能力，造成沉没度太小，液体充满不了泵筒；为防止砂、气体影响泵的正常工作，在泵的下边界装砂锚、气锚，当砂、蜡同时进入以上工具后，堵塞了部分进油孔道，也可能使液体进入泵筒的流动阻力增大，流量变小，动液面升高，液体来不及在泵的进油时间里充满泵筒。从而造成容积损失，泵效低。

c）采取措施：主要进行油层改造，改善供液条件、机抽参数。对于泵挂较深井可采取长冲程、小泵径、慢冲次；泵挂相对较浅的井，在井况及抽油设备允许情况下，加深泵挂深度，以求得最大泵效。对于泵充满系数小于0.6的井，作业时考虑降低一级泵径或下放泵挂、改小泵径、降低冲次来提高泵效生产。

2.11 活塞出泵筒或碰泵

Ⅰ 活塞出泵筒

a）特征分析：上冲程快终结时，上行程的后半行程活塞脱出泵筒，脱出泵筒后悬点立即卸载，因此后半行程与下行程线基本重合并伴有振动，载荷额增加，示功图右上角有凸出。

b）实测对照及分析：防冲距过大，调整防冲距功图正常，（活塞轻微出泵筒可以防止和解决砂卡）

c） 采取措施：防冲距的大小原则是下不碰泵上不出泵筒。

Ⅱ 活塞碰泵

a）特征分析：在下冲程快终了时，活塞底部与固定凡尔罩相碰，使载荷额外降低。示功图左下角有凸出示功图左角有凸出。

b）实测对照及分析：防冲距过小，向上调整防冲距功图正常，（活塞轻微碰泵可以解决固定凡尔因异物导致的漏失）

c）采取措施：防冲距的大小原则是下不碰泵上不出泵筒。上提活塞，对易进砂井应先洗井，再测功图对比；对不出油井应检换泵。

3 示功图的分析误区

断脱形态功图此类型判断比较复杂， 不能轻易断定是断脱或其它原因。自喷、抽杆断脱、双凡尔漏失、游动凡尔或固定凡尔卡死、油管落井等， 示功图都呈断脱形态。判别方式：

a） 查阅油井的产量变化；b） 用一个简单的分析方法来佐证，按最小值，下泵深求出它的理论最小值，看功图落在理论最小值的什么位置。井筒供液不足形态功图有可能是筛管或气锚堵塞、井简沉没度低。砂影响形态功图但不代表所有出砂井必定有此图形。稠油影响形态功图近似椭圆型， 最大、最小负荷线中部曲率最大。在生产现场来判断抽油泵的工作环境， 利用简明判别法对于一般的示功图，就能够判断与应用。但如果要对整个机采系统进行判断， 所考虑的环境和应用的范畴增大， 因而要进行综合判断分析。

资料收集具有某一时刻示功图的同时， 要有此时的产液量和液面沉没度资料。找到以前某时刻产量变化前或液面变化前的产液量和液面沉没度资料及相应的示功图。将资料进行比对， 即比较前后液量、含水、液面、示功图的不同所反映的主要影响因素是否发生变化，同一因素影响增大还是减小等。在现场实际工作中， 一般一个井的变化有几种因素掺杂在一起时，要从中找出主要矛盾，以便下一步采取有针对性的措施。首先掌握油井产液量是否下降、液面升降情况、判断示功图所反映的游动凡尔和固定凡尔是否有漏失或卡， 以及喂液口堵塞的征兆， 及时采取洗井措施， 以延长检泵周期。如果判断是断脱， 应尽快上作业。如果示功图反映为稠油征兆， 甚至是示功图的最小负荷线明显低于理论负荷线， 降粘和热洗工作就要加强。

4 结束语

在实际现场生产过程中，油井的工况复杂，不只受出砂、结蜡、含气等单一因素影响，而是受两种或几种因素相结合的影响，通过油井示功图的深化分析，可将油田按砂、蜡、气等相对区域化，做到重点防治，便于油田管理。达到：a）缩短问题井的发现时间，对断、卡、漏井能及时发现、及时处理；b）缩短掉产井的原因判断时间，及时拿出对策；c）使调开井调开计划的制定更加科学、更加符合油井客观实际；d）及时发现异常井，及时采取热洗、碰泵、化清，避免问题严重化和延长修井周期，以降低生产成本

参考文献：

[1]陈刚等.超稠油标准示功图识别与分析.特种油气藏. 2002，9（6）：60～65.

[2]黄翔. 抽油机井故障诊断智能集成系统的研究，石油天然气学报（江汉石油学院学报）

[3]张琪、吴晓东 抽油井计算机诊断及其应用 华东石油学院学报 1984