抽油機(jī)井示功圖測量方法

張驊

摘? ?要：文章主要對抽油機(jī)井示功圖測量方法進(jìn)行論述。首先闡述了示功圖自動(dòng)診斷方法的應(yīng)用機(jī)理，其次在分析抽油機(jī)井典型示功圖特征的同時(shí)，對該技術(shù)的操作要點(diǎn)進(jìn)行討論。希望分析后，可以給相關(guān)工作人員提供參考。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī)井;示功圖;測量;方法

1? ? 示功圖自動(dòng)診斷方法概述

很多因素所造成的多重影響，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)準(zhǔn)確地進(jìn)行地面示功圖判定有著較高的難度，而使用井下示功圖要比地面光桿示功圖的判定相對來說簡單。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)診斷技術(shù)是通過地面實(shí)測示功圖的方式進(jìn)行確定，利用計(jì)算機(jī)可以準(zhǔn)確地計(jì)算出抽油桿任何截面位置上的載荷與位移參數(shù)，然后就能夠明確井下示功圖。利用數(shù)字處理后，因?yàn)槌闂U柱變形不會(huì)存在與粘滯阻力方面的問題，也不存在振動(dòng)與慣性的影響，所以可以直接形成更加簡單且反映出井下實(shí)際情況的示功圖，以了解抽油泵的工作狀態(tài)。

2? ? 抽油機(jī)井典型示功圖的特征分析

抽油機(jī)井示功圖是抽油機(jī)井可以在完整的沖程中通過關(guān)干懸點(diǎn)載荷與懸點(diǎn)位移組合成為關(guān)系曲線圖，使工作人員能夠直接掌握光桿的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。靜載荷的持續(xù)作用之下，其理論施工圖以平行四邊形的方式表示。通過實(shí)際測量示功圖，可以準(zhǔn)確地判定其具體的工作狀態(tài)，能夠直接反映出不同泵況的運(yùn)行條件。目前主要的抽油機(jī)井示功圖最為典型的有9種。

3? ? 示功圖自動(dòng)診斷方法

3.1? 幾何參數(shù)分析法

3.1.1? 兩條線特征值

兩條線主要指的是最大、最小載荷曲線，可以獲取該示功圖所現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)，然后與理論數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，確定3個(gè)比值：大=P實(shí)大/P理大、小=P實(shí)小/P理小、δΔ=ΔP實(shí)/ΔP理，按照該值的閾值來判定最終的結(jié)果。目前最大荷載計(jì)算公式如下：

（1）理論最小載荷計(jì)算公式為：

（2）經(jīng)過比值的對比分析，能夠準(zhǔn)確地判定出抽油桿斷脫和連抽帶噴的工作狀態(tài)。抽油桿斷脫之火，示功圖中的上、下荷載數(shù)據(jù)相差不大，且處在下沖程的荷載曲線以下問題，即為P實(shí)大/P理大、ΔP實(shí)/ΔP理，數(shù)據(jù)變小非常明顯;連抽帶噴時(shí)，上、下荷載線相差不大，處在下荷載以上位置，且位置不固定，表現(xiàn)為P實(shí)大/P理大減小不明顯、P實(shí)小/P理小變大或變小、ΔP實(shí)/ΔP理明顯減小。

其特點(diǎn)是能夠準(zhǔn)確地判定出抽油桿斷脫、連抽帶噴等具體的情況。

3.1.2? 5個(gè)點(diǎn)特征值

從實(shí)際情況分析可以發(fā)現(xiàn)，供液不足與氣影響功圖從實(shí)際圖形中分析，其二者是難以準(zhǔn)確分辨的，所以需要檢查、確定供液不足的拐點(diǎn)位置，確定拐點(diǎn)的曲率則是明確二者功圖差異的主要操作方式。明確下沖程內(nèi)5個(gè)點(diǎn)的具體位置，即下死點(diǎn)A、上死點(diǎn)C、固定凡爾的關(guān)閉點(diǎn)E、供液不足的拐點(diǎn)F、有效行程的起始點(diǎn)G，如圖1所示。

3.1.3? 各點(diǎn)的提取

（1）A，C點(diǎn)的提取。根據(jù)曲線中的變化規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)，下死點(diǎn)A是位移量最小的點(diǎn)，上死點(diǎn)C是位移量最大的點(diǎn)。

（2）E，F(xiàn)，G點(diǎn)的提取。根據(jù)功圖的形狀分析可以發(fā)現(xiàn)，該3點(diǎn)是下沖程曲線內(nèi)的3個(gè)曲率變化最大的點(diǎn)。

一是可以準(zhǔn)確地判定曲線中的各點(diǎn)曲率數(shù)據(jù)：利用相鄰3點(diǎn)圓弧曲率計(jì)算方式（見圖2）確定各個(gè)離散點(diǎn)的曲率數(shù)據(jù)Ki。

二是計(jì)算確定下沖程中的各個(gè)點(diǎn)曲率變化實(shí)際情況：按照所選取的各個(gè)點(diǎn)曲率可以確定點(diǎn)Pi（xi，F(xiàn)i）曲率變化量δKi，即δKi=Ki+1-Ki。

三是消除波動(dòng)誤差：因?yàn)楸霉D內(nèi)的曲線中包含著多個(gè)高頻點(diǎn)，有些情況下曲線的變化幅度比較大，所以容易存在多個(gè)曲率變化比較大的點(diǎn)，為了能夠消除或者減緩波動(dòng)變化，在實(shí)際計(jì)算過程中通過5點(diǎn)平均法來確定中間點(diǎn)變化量，δKi=δKi-2+δKi-1+δKi+δKi+1+δKi+2，然后就能夠全面地提升數(shù)據(jù)的計(jì)算精確度。

3.2? 差分曲線法

因?yàn)槔碚摴D的圖形為平行四邊形，下沖程是反向?qū)ΨQ線部分，也就是上、下沖程中的反向?qū)ΨQ線會(huì)直接反映出重合現(xiàn)象。抽油井在發(fā)生故障問題之后，會(huì)直接在上下沖程荷載線中出現(xiàn)，然后沿著線路發(fā)生一定的變化，并且會(huì)存在異常的反應(yīng)。因此，差分曲線法主要是通過上、下沖程反向線差數(shù)據(jù)變化來確定示功圖類型。

4? ? 結(jié)語

（1）總結(jié)出示功圖特征參數(shù)的診斷方式，使得幾何參數(shù)計(jì)算方法更加完善，與差分曲線法聯(lián)合應(yīng)用，可以使得數(shù)據(jù)運(yùn)算更加簡單，數(shù)據(jù)識別更加精確。

（2）總結(jié)出幾何參數(shù)法、差分曲線法等方式來確定示功圖的判定，然后可以通過二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，利用數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化軟件，進(jìn)行自動(dòng)診斷確定，為系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的判定提供有力支持。

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