應(yīng)用示功圖變化分析抽油井故障原因與處理辦法

毛迎新 張艷輝 翟淑麗

【摘 要】現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)表明，油井實(shí)測(cè)示功圖是分析抽油井工作狀況的重要診斷手段，由于沒有及時(shí)根據(jù)示功圖變化采取相應(yīng)的技術(shù)和管理措施，造成抽油井躺井的現(xiàn)象十分普遍。通過幾年來的實(shí)測(cè)示功圖和檢泵結(jié)果的對(duì)比分析，逐步地摸索總結(jié)出一套實(shí)測(cè)示功圖綜合解釋方法，降低了抽油井的躺井率。

【關(guān)鍵詞】抽油井；示功圖；躺井率

眾所周知，工況的好壞直接關(guān)系到抽油井的生產(chǎn)，綜合解釋示功圖是分析油井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的重要手段。通過示功圖，可以掌握油井工作制度是否合理，找出影響泵效或不出液的原因，如果把示功圖和液面等資料結(jié)合起來分析，還可以了解油層的供液能力，及時(shí)調(diào)整單井配產(chǎn)、配注計(jì)劃。選擇合理的采油工作制度和檢、修泵措施，為油井提高泵效、合理開發(fā)、高效管理提供可靠依據(jù)。

一、應(yīng)用示功圖變化分析抽油井故障原因

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)處理辦法恢復(fù)油井生產(chǎn)。

1.1 抽油機(jī)泵漏失判斷

1.1.1 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。

1.1.2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，泵漏失主要為游動(dòng)凡爾漏失、固定凡爾漏失。（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?，F(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。

1.2 抽油桿斷脫

2016年7月發(fā)現(xiàn)某井上、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。原因分析采油井正常生產(chǎn)時(shí)懸點(diǎn)的最大載荷主要由兩個(gè)方面構(gòu)成。一個(gè)是抽油桿自身重量，另一個(gè)是液體重量，當(dāng)抽油桿斷脫后，懸點(diǎn)的載荷只有斷點(diǎn)以上剩余桿的自重，當(dāng)然要比原來小，只是由于抽油桿與井筒中液體摩擦力的作用，才使上下載荷線不重合，摩擦力大上下載荷線之間的差就相對(duì)大一些，反之就小一些。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。

1.3 皮帶斷

2016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，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。

1.4 井卡

2016年4月發(fā)現(xiàn)某井上、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，。

二、實(shí)測(cè)典型示功圖的故障分析與對(duì)策

2.1 固定凡爾漏失

特征分析：固定凡爾是從關(guān)閉到開啟的過程，固定凡爾漏，相當(dāng)于固定凡爾提前打開，加載比正常情況快，漏失嚴(yán)重時(shí)接近垂線；從下沖程開始，到固定凡爾關(guān)閉，卸載完畢，凡爾漏失，卸載比正常情況慢。處理辦法：導(dǎo)致固定凡爾漏失的原因可能是蠟塊或顆粒臟贓物卡在固定凡爾座上導(dǎo)致固定凡爾暫時(shí)性漏失，或者是固定凡爾座有刺漏豁口。前者一般現(xiàn)場(chǎng)解辦法為首先調(diào)防沖距進(jìn)行輕微碰泵生產(chǎn)或熱洗，但后者只有檢泵。

2.2 游動(dòng)凡爾漏

特征分析：上行加載時(shí)游動(dòng)凡爾關(guān)閉，負(fù)荷全部加在抽油桿上，因凡爾漏失，加載變得緩慢，使ab段斜率變??；卸載時(shí)游動(dòng)閥漏相當(dāng)于提前打開，卸載加速，漏失嚴(yán)重時(shí)接近垂線。實(shí)際上，游動(dòng)閥與固定閥在同一時(shí)刻運(yùn)動(dòng)反相（相位差180°），游動(dòng)閥漏失示功圖旋轉(zhuǎn)180°才與固定閥漏失的功圖特征相同。處理辦法：結(jié)合油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)及參數(shù)，如果是蠟或沙粒導(dǎo)致漏失，可采取出泵筒、增大排液解決漏失，否則只能檢泵。

2.3 油稠使雙凡爾球關(guān)閉、打開遲緩

特征分析：由于原油粘度高，液體磨擦阻力增大，對(duì)三球的上下運(yùn)行起到較大的緩沖作用，活塞上、下行時(shí)，游動(dòng)凡爾球下、上行，原油起到阻礙作用，稠油粘度大導(dǎo)致游動(dòng)凡爾球無法迅速坐落或離開游動(dòng)閥座上，活塞上行程時(shí)液體磨擦力向下、光桿負(fù)荷增大；下行程時(shí)磨擦力向上、光桿負(fù)荷變??；一正一負(fù)使功圖上、下行程線之間距離增大，示功圖變得“肥胖”類似雙閥漏失。處理辦法：一般現(xiàn)場(chǎng)采取電熱桿生產(chǎn)或適當(dāng)上調(diào)電桿電流，使井口出油溫度在控制值以上，特別針對(duì)同期末井，含水較低，油溫應(yīng)比正常值稍高些；或定期熱洗井。

2.4 出砂示功圖

特征分析。當(dāng)油中含砂時(shí)，部分細(xì)小顆粒會(huì)進(jìn)入活塞與工作筒間隙，因砂粒不規(guī)則、分布不均勻，所產(chǎn)生的阻力也是時(shí)刻變化的，反映在示功圖上有不規(guī)則的鋸齒狀。處理辦法：如診斷為砂卡。處理辦法是保持油井平穩(wěn)生產(chǎn)，減少停井次數(shù)和時(shí)間，放套管氣也應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行。活塞輕微出泵筒生產(chǎn)。

2.5 桿斷示功圖

特征分析：桿斷、圖形有摩擦特征，近于水平狀，抽油桿斷脫部位不同，圖形所處上、下位置不同。若斷脫發(fā)生在活塞附近，或是活塞脫扣或閥球球罩?jǐn)嗦洌瑘D形位于桿重載荷線位置，若斷脫發(fā)生在光桿附近，圖形接近于水平坐標(biāo)線。處理辦法：首先要裝抽油防脫器，且合理優(yōu)化組合抽油桿柱，相對(duì)下小泵徑，慢沖次生產(chǎn)。對(duì)于偏磨嚴(yán)重的井，要井下抽油桿扶正器或采取其它有效措施，特別是沖次不能過大，對(duì)稠油生產(chǎn)井尤為重要，一般采用抽油機(jī)最小沖次為宜。

三、結(jié)束語

在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過程中，油井的工況復(fù)雜，不只受出砂、結(jié)蠟、含氣等單一因素影響，而是受兩種或幾種因素相結(jié)合的影響，通過油井示功圖的深化分析，做到重點(diǎn)防治，做好防躺井工作。需要經(jīng)常進(jìn)行示功圖分析，以采取相應(yīng)的措施提高油井泵效。要通過日常示功圖分析，及時(shí)采取相應(yīng)的對(duì)策，降低抽油井躺井率。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張琪、吳曉東 抽油井計(jì)算機(jī)診斷及其應(yīng)用 華東石油學(xué)院學(xué)報(bào) 1984.