應(yīng)用抽油井示功圖判斷故障與調(diào)整效果分析

于勇

【摘 要】現(xiàn)場(chǎng)可以通過對(duì)抽油井示功圖的實(shí)時(shí)測(cè)試采集和對(duì)比分析，能夠快速并準(zhǔn)確地識(shí)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(yīng)的抽油井技術(shù)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(diǎn)，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(zhǔn)確診斷分析抽油井故障，為排除故障打下了基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】抽油機(jī)；示功圖；泵漏失；故障分析

示功圖是反映抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷隨其位移變化規(guī)律的封閉曲線，其縱坐標(biāo)為抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷，橫坐標(biāo)為抽油機(jī)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(xiàn)場(chǎng)技術(shù)工作者判斷機(jī)抽井工況和制定下步措施的依據(jù)。通過分析示功圖，可以知道抽油機(jī)負(fù)荷的變化、泵的工作狀況，各項(xiàng)參數(shù)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(shí)診斷抽油井工作狀況，從而及時(shí)調(diào)整工作制度。

一、應(yīng)用抽油井示功圖判斷故障與調(diào)整效果分析

抽油機(jī)在生產(chǎn)過程中，通過所轄區(qū)塊油井動(dòng)態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，總結(jié)、歸納出抽油機(jī)上、下行電流、示功圖的變化規(guī)律，經(jīng)驗(yàn)證，利用這些動(dòng)態(tài)參數(shù)判斷油井工況具有良好效果。

通常可以利用抽油機(jī)上下行電流、示功圖變化規(guī)律，對(duì)地面故障、井下故障等油井工況進(jìn)行判斷，及時(shí)采取措施恢復(fù)油井生產(chǎn)。

1.抽油機(jī)泵漏失判斷

（1）泵漏原因分析

抽油泵正常生產(chǎn)時(shí)，上沖程，抽油桿帶動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，活塞上游動(dòng)凡爾在油管內(nèi)液柱作用下而關(guān)閉，并排出活塞沖程一段液體。與此同時(shí)，泵筒內(nèi)壓力下降，在環(huán)形空間的液柱壓力作用下，固定凡爾打開，井內(nèi)液體進(jìn)入泵內(nèi)，占據(jù)活塞所讓出的空間；下沖程，抽油桿帶動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，泵筒液柱受壓縮，壓力增加，當(dāng)此壓力等于環(huán)空液柱壓力時(shí)，固定凡爾靠自重而關(guān)閉?；钊^續(xù)下行，泵內(nèi)壓力升高，當(dāng)泵內(nèi)壓力超過油管內(nèi)液柱壓力時(shí)，泵內(nèi)液柱即頂開游動(dòng)凡爾，并將載荷轉(zhuǎn)移到油管內(nèi)。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(yán)，三是由于結(jié)蠟影響，使凡爾不工作。第一種情況只能通過作業(yè)處理，第二、三種情況可以通過熱洗處理，處理不好只能作業(yè)處理。處理和預(yù)防泵漏失對(duì)兩率的貢獻(xiàn)極大，在每年的檢泵作業(yè)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(zhǔn)確，才能為下步處理提供指導(dǎo)方法，因此提高異常井診斷的準(zhǔn)確率，對(duì)降低兩率起著相當(dāng)重要的作用，尤其是對(duì)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(huán)境十分惡劣，機(jī)械磨損或井下液體的腐蝕都會(huì)導(dǎo)致抽油泵漏失、失靈等故障，泵漏失可分為游動(dòng)凡爾漏失、固定凡爾漏失、雙凡爾漏失。①游動(dòng)凡爾漏。現(xiàn)象：量油產(chǎn)量下降、示功圖增載緩慢、液面上升、上電流比正常時(shí)小，下電流正常，憋壓時(shí)上沖程壓力上升緩慢。將驢頭停在上死點(diǎn)穩(wěn)壓，游動(dòng)凡爾漏失穩(wěn)不住。②固定凡爾漏。現(xiàn)象：量油產(chǎn)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(shí)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(diǎn)穩(wěn)壓，固定凡爾漏失穩(wěn)不住。③雙凡爾漏?，F(xiàn)象：量油產(chǎn)量下降，液面上升，增載卸載都很緩慢，圖形圓滑，漏失嚴(yán)重時(shí)的功圖與斷脫功圖相似，憋泵壓力上升，穩(wěn)壓穩(wěn)不住。

2.抽油桿斷脫

2017年7月19日發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)示功圖載荷明顯減小，圖形變窄，說明抽油井的井下負(fù)荷突然減小，從參數(shù)和圖形分析該異常為斷脫，經(jīng)過與巡井工人聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)查看證實(shí)為抽油桿斷脫。當(dāng)抽油桿上行程時(shí)，由于井下一端負(fù)荷小，靠平衡塊就能將驢頭拉起，電機(jī)做功小，因此電流下降，下行時(shí)，由于井下負(fù)荷小，平衡塊要靠電機(jī)做功才能將它舉升上去，電機(jī)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(fā)現(xiàn)某抽油井上、下行電流同時(shí)突然升高，又查看示功圖，發(fā)現(xiàn)示功圖明顯改變，從參數(shù)和圖形分析該異常為井卡，經(jīng)與巡井人員取得聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)查看核實(shí)為井卡。分析井卡后柱塞在泵筒無法移動(dòng)只有抽油桿的伸縮變形，上沖程中懸點(diǎn)載荷先是緩慢增加，將被壓縮而彎曲的抽油桿柱拉直，到達(dá)卡死點(diǎn)位置后，抽油桿柱因受拉而伸長(zhǎng)，懸點(diǎn)載荷大幅度增加，下沖程中先是恢復(fù)彈性變形，到卡死點(diǎn)后抽油桿柱被壓縮而發(fā)生彎曲，所以在卡死點(diǎn)的前后段示功圖會(huì)有兩個(gè)斜率段，由于柱塞被卡，導(dǎo)致抽油泵不能抽出液體。

4.皮帶斷

2018年5月發(fā)現(xiàn)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(shí)溫度也隨之下降，綜合分析該異常為皮帶斷或油井偷停，經(jīng)采油站巡井人員現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證異常為皮帶斷。原因分析：當(dāng)抽油機(jī)皮帶斷后，電機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，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(huì)影響示功圖的變化。

二、應(yīng)用示功圖調(diào)整措施

1.供液不足

供液不足的示功圖一般表現(xiàn)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?yàn)楣┮翰蛔愕木好孑^低，只有當(dāng)泵內(nèi)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(chǎn)主要原因。調(diào)整措施一般為下調(diào)工作制度、關(guān)井恢復(fù)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(xiàn)為增載正常，卸載為圓弧狀。主要原因?yàn)橐好孑^深，當(dāng)套壓太高氣體進(jìn)入泵桶導(dǎo)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(chǎn)主要原因。調(diào)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(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)為井口不出液，電流及抽油機(jī)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(fù)荷線高于最大理論負(fù)荷線，下負(fù)荷線低于最小理論負(fù)荷線，圖形比較肥胖，四角圓滑。圖形產(chǎn)生變異，但泵總體做功面積和充滿系數(shù)較高，排液仍然正常，出液性質(zhì)變化。主要對(duì)進(jìn)泵液體降粘，可采取環(huán)空加藥，亦可采取環(huán)空加熱措施，或者采用反饋抽稠泵機(jī)抽。

三、幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

（1）通過遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油井電流、載荷、示功圖等參數(shù)變化，可及時(shí)判斷抽油井生產(chǎn)情況，排除故障，實(shí)現(xiàn)降本增效。

（2）在電流互感器發(fā)生損壞時(shí)，電流變化可造成假異?，F(xiàn)象，因此，要及時(shí)維護(hù)各個(gè)采集部件。

（3）當(dāng)抽油井的電流、示功圖發(fā)生改變時(shí)，井下工況很可能發(fā)生了異常，單獨(dú)應(yīng)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(yīng)結(jié)合判斷。

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

【參考文獻(xiàn)】

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