抽油机井理论示功图.ppt

,抽油机井理论示功图,孙爱军,河南油田第一采油厂,2、理论示功图的形成,学习目录,4、理论示功图的绘制,3、理论示功图载荷计算,1、示功图有关概念,工况分析培训班,2、理论示功图的形成,学习目录,4、理论示功图的绘制,3、理论示功图载荷计算,1、示功图有关概念,2020/9/24,3,工况分析培训班,（1）示功图： 由专门的仪器测出，是描绘抽油机井驴头悬点载荷与光杆位移的关系曲线。封闭的曲线所围成的面积表示在一个冲程中抽油泵所作的功。 用途： 示功图反映了抽油泵的工作情况，通过分析，可以了解油井的生产动态及抽油装置的各项参数选择是否合理。,1、示功图有关概念,2020/9/24,4,工况分析培训班,（2）理论示功图： 在理想情况下，只考虑悬点所承受的静载荷及由于静载荷引起的杆管弹性变形，而不考虑其他因素的影响，所绘制的示功图。,1、示功图有关概念,绘制理论示功图目的： 与实测示功图比较，找出载荷变化差异，从而判断深井泵、抽油杆、油管的工作状况及油层的供液情况。,2020/9/24,6,工况分析培训班,理论示功图假设条件：,1、假设泵、管没有漏失，泵工作正常；,2、油层供液能力充足，泵充满程度良好；,3、不考虑活塞在上、下冲程中，抽油杆柱所受到的摩擦力、惯性力、振动载荷与冲击载荷等动载荷的影响；,4、不考虑砂、蜡、气、稠油的影响；,5、不考虑油井连抽带喷；,6、认为进入泵内的液体是不可压缩的，阀是瞬时开闭的。,7,工况分析培训班,（3）实测示功图： 实测示功图是是在砂、蜡、气和惯性载荷、振动载荷等综合因素影响下，实际测得的示功图也称地面示功图。,1、示功图有关概念,2020/9/24,8,工况分析培训班,2020/9/24,9,工况分析培训班,2020/9/24,采油工工况分析培训班,10,2、理论示功图的形成,学习目录,4、理论示功图的绘制,3、理论最大最小载荷计算,1、示功图有关概念,上游动阀,上游动阀 （连接抽油杆）,固定阀罩,固定阀,固定阀球和座,下游动阀 （有锥度）,活塞上的防砂槽,深井泵的活塞在做往复运动。活塞在最低位置时，两个凡尔之间有一余隙，此余隙内充满了液体。当活塞下行程快接近死点时，固定凡尔关闭着，游动凡尔打开着，此时，活塞上下液体连通，光杆上只承受抽油杆柱在油中的重量；油管承受了全部液柱重量。 当活塞到达下死点开始上行程的瞬间，游动凡尔立即关闭，使活塞上下不连通。活塞要推动其上的液柱向上移动，这个液柱的重量就加在活塞上，并经过抽油杆加在光杆上。油管此时只承受它与活塞之间环形截面上液柱的重量。,2020/9/24,13,A点是下死点,在下死点前后，抽油杆柱上多了一个活塞截面以上液柱的重量，油管上少了一个活塞截面以上液柱的重量。 这时，就要发生弹性变形，油管就要缩短，抽油杆就要伸长（细长的油管和抽油杆柱，本身是一个弹性体，在负荷变化时，就产生相应的变形，此变形的多少和负荷变化的多少成正比）此时，光杆虽然在上移，但活塞相应于泵筒来说，实际未动，这样，就画出了图中AB斜直线。AB线表示了光杆负载增加的过程，称为增载线。,2020/9/24,14,当弹性变形完毕光杆带动活塞开始上行（B点），固定凡尔打开，液体进入泵筒并充满活塞所让出的泵筒空间，此时，光杆处所承受的负荷，仍和B点时一样没有变化，所以，画出一条直线BC。,B点是固定凡尔打开点,2020/9/24,15,C,当活塞到达上死点（C点），在转入下行程的瞬间，固定凡尔关闭，活塞开始压缩泵筒中的液体。活塞挤压给液体一个作用力，这个力作用在油管上，使油管伸长；液体反过来又给活塞一个反作用力，使抽油杆柱开始减载，杆柱缩短，油管伸长、抽油杆缩短，使泵内压力不能及时升高。 当杆管变形结束，泵内压力大于泵上油管内液柱压力，游动凡尔打开（D点），活塞上下连通。此时，由于油管伸长，抽油杆柱缩短，活塞相对于泵筒没有移动，于是画出了CD斜线。CD斜线表示了光杆上负荷减少的过程，称为减载线。,2020/9/24,16,当弹性变形完毕，活塞开始下行，液体就通过游动凡尔向活塞以上转移，在液体向活塞以上转移的过程中，光杆上所受的负荷不变，所以画出一条和BC平行的直线DA。 当光杆行到下死点，在下行程完毕又将开始的瞬间，游动凡尔关闭，负荷又发生转移，开始了一个新的往复，这样，就画成了一个封闭的曲线，我们叫它做示功图。,2020/9/24,17,AB增载线 BC活塞上行程线，最大载荷线 ABC驴头上行程线 CD减载线 DA活塞下行程线，最小载荷线 CDA驴头下行程线,2020/9/24,18,工况分析培训班,A点：下死点 B点：悬点加载完毕，固定阀打开点 C点：上死点 D点：悬点卸载完毕，游动阀打开点,2020/9/24,19,工况分析培训班,S光-光杆冲程，米； S活-活塞行程，米； Wr-抽油杆柱以上的在井筒内液体中的重量，KN； W1-活塞截面液柱重量，KN； W静W杆W液-光杆承受的最大静负荷，KN； 1-抽油杆伸缩长度，米；2-油管伸缩长度，米； 12-冲程损失，米。,2020/9/24,20,工况分析培训班,1,2,1,2,2020/9/24,采油工工况分析培训班,21,2、理论示功图的形成,学习目录,4、理论示功图的绘制,3、理论示功图载荷计算,1、示功图有关概念,理论示功图只考虑了悬点所承受的静载荷及冲程损失，而不考虑其他因素的影响。,减程比：光杆冲程在图上的长度与光杆实际冲程长度之比，用“a”表示。 a = S图/S实,力比：实际悬点载荷与其在图上的长度之比，用“b”表示，单位KN/mm b W实/W图,冲程损失：随着载荷的交替转移，使油管和抽油杆发生伸长缩短，因而使活塞实际冲程小于光杆冲程，这一差值即冲程损失。,2020/9/24,22,工况分析培训班,（1）抽油杆柱载荷： 在上冲程中，游动阀关闭，抽油杆柱不受管内液体浮力的作用，所以上冲程中作用在悬点的抽油杆柱载荷为杆柱在空气中的重力。,上冲程悬点承受载荷：,抽油杆柱空气中重：Wrd2/4L杆 d杆直径 m 重度，单位:N,Wrq杆L qr每米抽油杆空气中重，单位: N,2020/9/24,23,工况分析培训班,上冲程悬点承受载荷：,在上冲程中，由于游动阀关闭，作用在柱塞上的液柱引起的悬点载荷为：,（2）作用在柱塞上的液柱载荷,活塞有效截面上液柱重： W1D2/4L液 d2/4L液 =（D2d2）/4L液,上冲程悬点承受载荷： Wr W1,即悬点最大静载荷：W最大 Wr W1,W1q1L qr活塞有效截面上每米液柱重，单位: N,2020/9/24,24,工况分析培训班,在下冲程中，游动阀打开后，油管内液体的浮力作用在抽油杆柱上。所以，下冲程中作用在悬点上的抽油杆柱的重力减去液体的浮力，即它在液体中的重力作用在悬点上的载荷。,Wrd2/4L（杆 液） 重度，单位:N,下冲程悬点承受载荷：,最小静载荷： W最小 Wr,3、理论示功图载荷的计算,Wrq杆L qr每米抽油杆液柱中重，N,2020/9/24,25,工况分析培训班,上行程：悬点最大静载荷：W最大 Wr W1,下行程：悬点最小静载荷： W最小 Wr,上下行程中在杆柱和管柱之间相互转移的载荷：,相互转移的载荷为上下冲程悬点承受的静载荷之差： W最大W最小（Wr W1） Wr,上下冲程载荷差值用 W1表示。,2020/9/24,26,工况分析培训班,上下冲程载荷差 = WrW1Wr d2/4L杆（D2d2）/4L液 d2/4L（杆 液） （D2d2）/4L液 d2/4L液 D2/4L液,令W1D2/4L液，简称转移载荷。,由以上推导可知： Wr W1 Wr W1,2020/9/24,27,工况分析培训班,空气中杆柱重,泵上有效截面液柱重,W最大 Wr W1 Wr W1,3、理论示功图载荷的计算,2020/9/24,28,工况分析培训班,2020/9/24,采油工工况分析培训班,29,2、理论示功图的形成,学习目录,4、理论示功图的绘制,3、理论最大最小载荷计算,1、示功图有关概念,1109.某井的实测示功图上，上冲程最高点到基线的距离为L=4，动力仪力比为c=2kN/mm，抽油机型号为CYJ10-3-48B，求抽油机负载利用率(g取10m/s2)。,1109. 解：(1)悬点最大载荷Wmax=Lc=4102=80（kN） (2)负载利用率利=（W额/Wmax）100%= 100%=80% 答：该井抽油机负载利用率为80%。,示功图显示，某井抽油杆断脱，该示功图中线距横坐标10，动力仪力比为2kN/mm，抽油杆柱在液体中的重力为36.24N/m，试求抽油杆断脱点以上抽油杆的长度。,解：L=hc/g杆=102000/36.24=551.88(m) 答：断脱点以上抽油杆长551.88m。,10,某抽油机井示功图的下载荷线距基线12，上载荷线距基线17，动力仪力比为2.2kN/mm，试求该井液柱重。,解：由示功图（驴头悬点载荷）组成内容可知： 抽油机井井筒液柱重=（上载荷-下载荷）动力仪力比 即:WL=（17-12）2.2=11.0(kN),（1）建立坐标：以实测图的基线为横坐标S，表示冲程；通过实测图的最左端作纵坐标W，表示光杆上的负荷。,（2）计算载荷及在图上高度：根据所测的油井参数，求出抽油杆在液体中重量Wr和活塞截面上液柱载荷W1。,2020/9/24,33,工况分析培训班,（3）然后根据力比计算出Wr W1在纵坐标上高度，分别以Wr、W1为高做横坐标平行线B1C 和 AD1 。,（4）求冲程损失及在图上长度： 求出冲程损失 B1B=冲程损失减程比 a B1C=光杆冲程长度减程比 Sa,在B1C线上，取BC=B1CB1B，确定B点，连接AB，过C点做AB平行线CD，则平行四边形ABCD就是所求理论示功图。,2020/9/24,34,工况分析培训班,某抽油机井使用70mm泵，2 1/2平式油管（内径62mm、外径73mm），22mm单级抽油杆生产，泵深800米，冲程3.6米，冲次4次/分，日产液量90吨/天，原油含水80%，减程比1/45，动力仪力比1.26KN/mm，原油比重0.86，钢比重7.85，抽油杆、油管的弹性伸缩为0.8m，g=10m/s2，求该井理论示功图。,绘制理论示功图示例：,重力加速度：10米每二次方秒,2020/9/24,35,工况分析培训班,1、做直角坐标。以实测图的基线为横坐标，用s表示冲程，通过实测图的最左端做纵坐标，用W表示光杆负荷。,S,W,O,W,S,2020/9/24,36,工况分析培训班,2、计算抽油杆在液体中重量Wr和活塞截面上液柱载荷W1,Wr d2/4L（杆 液）g,这里的指比重，无因次量, 3.14 0.0222/4 800（7.85 0.972）10, 20.9（KN）,W1D2/4L液g, 3.140.072/4 8000.97210, 29.9（KN）,没有g时单位是吨。,与前面是重度不同。如钢重度=7.85104 N/m3 g取10m/s2,2020/9/24,37,工况分析培训班,0.86 (1-80%)+180%,3、计算光杆负荷在纵坐标上的高度,下冲程 OA Wr/ b 20.9 / 1.26 16.6(mm),上冲程 OB (W1 Wr)/b50.8 /1.26 40.3(mm),在纵坐标上分别以OA、OB为高，做纵坐标的平行线AD、BC,2020/9/24,38,工况分析培训班,4、计算冲程和冲程损失在图上长度，画出理论示功图,光杆冲程图上长度：S光 S实a36001/45 80(mm),冲程损失图上长度:冲程损失a8001/45 18(mm),在BC线上，取BCBC8018 62mm， BB18mm,连接AB，过C点做AB平行线CD,2020/9/24,39,工况分析培训班,理论示功图解释，点、线、坐标、计算,2020/9/24,40,工况分析培训班,绘出理论示功图与实测示功图对比，进行分析。,2020/9/24,41,工况分析培训班,冲程损失的计算（单级抽油杆）,(,12,)128(毫米),P 液抽油杆在井内液体中的重量 （ N） W1,L泵深 （米）,E钢弹性模量 =2.1107N/cm2,f杆抽油杆截面积 cm2,f管抽油管截面积 cm2,采油工工况分析培训班,冲程损失的计算（两级抽油杆）,(,12,P液抽油杆在井内液体中的重量 （ N） Wr,L泵深 （米）；L11级杆深； L22级杆深,E钢弹性模量 =2.1107N/cm2,f杆抽油杆截面积 cm2,f管抽油管截面积 cm2,2020/9/24,44,