1、示 功 圖 分 析 專 題 授課人：逯建華 通過理論示功圖、典型示功圖的學通過理論示功圖、典型示功圖的學習，能夠判斷實測示功圖，以了解油層習，能夠判斷實測示功圖，以了解油層的生產能力和設備的工作狀況，從而進的生產能力和設備的工作狀況，從而進一步制定合理的技術措施。一步制定合理的技術措施。一、理論示功圖的繪制與解釋 理論示功圖 ： 是認為抽油泵不受任何外界因素影響，泵能夠完全充滿，光桿僅承受靜載荷不考慮慣性力時所繪制的示功圖。示功圖概念示功圖概念：是由動力儀繪出的一條表示懸點載荷與懸點位移之間的關系曲線圖，曲線所圍成的面積表示抽油泵在一個沖程中所做的功。 在實際工作中是以實測地面示功圖作為分在實

2、際工作中是以實測地面示功圖作為分析管桿泵工作狀況的主要依據。由于抽油井的析管桿泵工作狀況的主要依據。由于抽油井的情況較為復雜，在生產過程中，有桿泵將受到情況較為復雜，在生產過程中，有桿泵將受到制造質量，安裝質量，以及砂、蠟、水、氣、制造質量，安裝質量，以及砂、蠟、水、氣、稠油和腐蝕等多種因素的影響，所以，實測示稠油和腐蝕等多種因素的影響，所以，實測示功圖有時奇形怪狀各不相同。為了能正確分析功圖有時奇形怪狀各不相同。為了能正確分析和解釋示功圖，首先需要以繪制理論示功圖為和解釋示功圖，首先需要以繪制理論示功圖為基礎。基礎。 從圖中我們可以看出，A點為下死點，B點為上死點，斜線AB表示光桿負荷增加的

3、增載線，斜線CD表示光桿負荷減小的卸載線。理理 論論 示示 功功 圖圖理論示功圖特征分析理論示功圖特征分析無彈性形變的示功圖無彈性形變的示功圖 如果抽油桿是剛體（受力后沒有彈性伸長和縮短的物體），那么如果抽油桿是剛體（受力后沒有彈性伸長和縮短的物體），那么，動力從地面傳遞到柱塞上沒有時間滯后，既沒有伸縮和振動，也沒，動力從地面傳遞到柱塞上沒有時間滯后，既沒有伸縮和振動，也沒有摩擦。若假定每一個部件的工作效率都是百分之百，則所測得的示有摩擦。若假定每一個部件的工作效率都是百分之百，則所測得的示功圖中應該是長方形的，如圖所示該理論示功圖的特征：功圖中應該是長方形的，如圖所示該理論示功圖的特征：ab

4、/cd，bc/da。一般抽油井井深淺、小泵徑、粗抽油桿及小沖數抽油條件下。一般抽油井井深淺、小泵徑、粗抽油桿及小沖數抽油條件下生產時，有可能出現類似的水平、長方形的實測示功圖。生產時，有可能出現類似的水平、長方形的實測示功圖。 理論示功圖特征分析理論示功圖特征分析彈性抽油桿靜載示功圖彈性抽油桿靜載示功圖 實際上金屬是有彈性，會實際上金屬是有彈性，會“形變形變”的，因而使增載過程和卸載過程都的，因而使增載過程和卸載過程都不是直上直下，而是受力后伸長，卸載后縮短，都是傾斜著上下，與位移不是直上直下，而是受力后伸長，卸載后縮短，都是傾斜著上下，與位移過程成線性的線段。這一變形過程是由于抽油桿伸長和油

5、管縮短、抽油桿過程成線性的線段。這一變形過程是由于抽油桿伸長和油管縮短、抽油桿縮短和油管伸長所造成的。這類的圖形，是地面示功圖，是一般淺井（油縮短和油管伸長所造成的。這類的圖形，是地面示功圖，是一般淺井（油層供油充分，無氣體影響，沉沒壓力較高時）中，常見的理想示功圖。層供油充分，無氣體影響，沉沒壓力較高時）中，常見的理想示功圖。特征分析理論示功圖特征分析理論示功圖(動、靜載彈性變形動、靜載彈性變形)示功圖示功圖 這個圖形是一般常見的地面示功圖。實際生產中抽油桿是要承受靜載和這個圖形是一般常見的地面示功圖。實際生產中抽油桿是要承受靜載和動載的。由于抽油桿有慣性動載荷，柱塞在泵筒內運動時有摩擦力，

6、液體動載的。由于抽油桿有慣性動載荷，柱塞在泵筒內運動時有摩擦力，液體舉升過程中與管壁和桿柱有摩阻，抽油桿結箍與油管內壁有摩擦，所以上舉升過程中與管壁和桿柱有摩阻，抽油桿結箍與油管內壁有摩擦，所以上沖程時沖程時a、b點偏高，下沖程時點偏高，下沖程時c、d點偏低，點偏低，P1 和和P2是動載荷影響的值。是動載荷影響的值。圖中所示的行程線與水平線之間的夾角圖中所示的行程線與水平線之間的夾角越大，說明動載越大；另越大，說明動載越大；另外，沖數越快，動載也越大。在分析地面示功圖時，必須注意這外，沖數越快，動載也越大。在分析地面示功圖時，必須注意這種種“傾斜傾斜”規律。規律。 二、典型示功圖分析 所謂典型

7、示功圖是指某一因素十分明顯，其示功圖形狀代表了該因素影響下的基本特征，因此典型示功圖分析是示功圖分析的基礎。左上圖左上圖為最理想的地面示功圖（無氣、多水、供液充足的正常示功圖），充滿系數為最理想的地面示功圖（無氣、多水、供液充足的正常示功圖），充滿系數100 ，特，特征為平行。征為平行。 右上圖右上圖為游動閥關閉遲緩，明顯減產的示功圖，特征為圖形在上位置呈方形缺損。為游動閥關閉遲緩，明顯減產的示功圖，特征為圖形在上位置呈方形缺損。 左下圖左下圖為游動閥漏失的示功圖，曲線左上部分有圓形缺損，有時右上角也呈圓形缺損；若為游動閥漏失的示功圖，曲線左上部分有圓形缺損，有時右上角也呈圓形缺損；若是游動閥

8、或閥座被嚴重刺壞，上部曲線則呈圓形（圖中虛線）形狀。是游動閥或閥座被嚴重刺壞，上部曲線則呈圓形（圖中虛線）形狀。 右下圖右下圖是柱塞受油井出砂影響，容易卡泵時的示功圖，特征為上、下曲線沒有明顯的是柱塞受油井出砂影響，容易卡泵時的示功圖，特征為上、下曲線沒有明顯的“阻阻尼尼”狀，而是呈狀，而是呈“小牙齒小牙齒”狀的不規則、不重復的示功圖。狀的不規則、不重復的示功圖。左上圖左上圖為受蠟影響、產量下降的示功圖，上、下沖程的曲線呈不規則的為受蠟影響、產量下降的示功圖，上、下沖程的曲線呈不規則的“大牙齒大牙齒”狀狀 右上圖右上圖為管線內堵塞或井口閘門沒有開通時的示功圖，其特征為上行載荷增為管線內堵塞或井

9、口閘門沒有開通時的示功圖，其特征為上行載荷增加，曲線平行。加，曲線平行。 左下圖左下圖的上、下行曲線呈凸狀，是由于油稠，由于上、下沖程的行程中間速的上、下行曲線呈凸狀，是由于油稠，由于上、下沖程的行程中間速度較快，阻力大所致。度較快，阻力大所致。 右下圖右下圖表示泵掛較深的井，沖數快造成圖形傾斜，是由于動載增大，沖程損表示泵掛較深的井，沖數快造成圖形傾斜，是由于動載增大，沖程損失增加。失增加。 左上圖左上圖為泵固定閥漏失的示功圖。示功圖左下方呈圓形缺損；如果閥或閥座被嚴重為泵固定閥漏失的示功圖。示功圖左下方呈圓形缺損；如果閥或閥座被嚴重刺壞時，不出油，下行曲線呈圖中虛線形狀。刺壞時，不出油，下

10、行曲線呈圖中虛線形狀。 右上圖右上圖為進油部位堵塞，示功圖左下角多一面積，且下行曲線呈圓弧形，油井不為進油部位堵塞，示功圖左下角多一面積，且下行曲線呈圓弧形，油井不出油，井口檢查為軟性碰泵，不出油。出油，井口檢查為軟性碰泵，不出油。 左下圖左下圖是動力儀操作問題或是測試儀器有問題時所測得的圖，左下部位呈三角形是動力儀操作問題或是測試儀器有問題時所測得的圖，左下部位呈三角形缺損，其實油井生產正常。缺損，其實油井生產正常。 右下圖右下圖為防沖距太小，柱塞在下沖程近下死點處發生硬性碰泵。對于這類井應該為防沖距太小，柱塞在下沖程近下死點處發生硬性碰泵。對于這類井應該及時停抽，重對防沖距，避免長時間碰泵

11、而撞掉泵筒發生落井事故。及時停抽，重對防沖距，避免長時間碰泵而撞掉泵筒發生落井事故。左上圖左上圖在上沖程運動時曲線產生在上沖程運動時曲線產生“斜下斜下”現象，是柱塞與缸套之間的間隙磨大后現象，是柱塞與缸套之間的間隙磨大后所測的示功圖，該井需要作業換泵。所測的示功圖，該井需要作業換泵。 右上圖右上圖是泵的缸套被磨壞、是泵的缸套被磨壞、“拉槽拉槽”，上、下曲線呈對稱性缺損面積。，上、下曲線呈對稱性缺損面積。 左下圖左下圖表明柱塞在上行過程中脫出工作筒，需要下放光桿，對小防沖距。表明柱塞在上行過程中脫出工作筒，需要下放光桿，對小防沖距。 右下圖右下圖為上碰特征，使用桿式泵時可見右上方長角，此種情況防

12、沖距過大，為上碰特征，使用桿式泵時可見右上方長角，此種情況防沖距過大，內工作筒漏油，油井不可能出油，要求對小防沖距，使桿式泵工作筒的內工作筒漏油，油井不可能出油，要求對小防沖距，使桿式泵工作筒的“止環止環”坐嚴不漏。坐嚴不漏。左上圖左上圖表明有泵問題嚴重（襯套間隙磨大，各節缸套表明有泵問題嚴重（襯套間隙磨大，各節缸套“不對中不對中”）,應該及時修應該及時修井換泵。井換泵。 右上圖右上圖 為油管螺紋漏失時的示功圖，油井嚴重減產或不出油，抽油機停抽為油管螺紋漏失時的示功圖，油井嚴重減產或不出油，抽油機停抽時間越長，圖形上下平行線距離變小，如果某井油管漏失并且泵閥漏失，圖形時間越長，圖形上下平行線距

13、離變小，如果某井油管漏失并且泵閥漏失，圖形均有兩者特征。均有兩者特征。 左下圖左下圖上下曲線有對稱性凸出，屬于一段襯套過緊，但是泵的閥工作正常上下曲線有對稱性凸出，屬于一段襯套過緊，但是泵的閥工作正常，不需作業換泵，生產一段時間后就會正常。，不需作業換泵，生產一段時間后就會正常。 右下圖右下圖為有振動特征（抽油機平衡塊偏重）時，間隙磨大的地面示功圖。為有振動特征（抽油機平衡塊偏重）時，間隙磨大的地面示功圖。左上圖左上圖為油井沉沒度太小，供液不足時的地面示功圖。特征為上、下平行、左為油井沉沒度太小，供液不足時的地面示功圖。特征為上、下平行、左右平行。右平行。 右上圖右上圖為多氣油井特征，氣油比越

14、高，圓弧的曲率半徑越大，曲率半徑越為多氣油井特征，氣油比越高，圓弧的曲率半徑越大，曲率半徑越大，則表明油套管環空內有泡沫段存在，沉沒壓力偏小，充滿不好。氣體影響大，則表明油套管環空內有泡沫段存在，沉沒壓力偏小，充滿不好。氣體影響更加嚴重時會發生更加嚴重時會發生“氣鎖氣鎖”而不出油。無沉沒壓力時，見而不出油。無沉沒壓力時，見左下圖左下圖。 右下圖右下圖為多氣井，又有機械因素影響，但出油還正常；跳動問題要從地面為多氣井，又有機械因素影響，但出油還正常；跳動問題要從地面設備方面去檢查，當然有時屬于抽油桿接箍的碰掛或摩擦發生的跳動，也有此設備方面去檢查，當然有時屬于抽油桿接箍的碰掛或摩擦發生的跳動，也

15、有此現象。現象。左上圖左上圖為斜形向上的為斜形向上的“黃瓜狀黃瓜狀”示功圖，屬于柱塞卡死在泵筒內不動。若活塞卡死在沖示功圖，屬于柱塞卡死在泵筒內不動。若活塞卡死在沖程中部位置，就像此圖；若柱塞卡死在沖程下部，圖形位置比這還高；若柱塞卡死在沖程中部位置，就像此圖；若柱塞卡死在沖程下部，圖形位置比這還高；若柱塞卡死在沖程上部，圖形位置比該圖要低。程上部，圖形位置比該圖要低。 右上圖右上圖的圖形水平，油井不出油；固定閥被卡住的圖形水平，油井不出油；固定閥被卡住(張開著張開著)。上、下運動只是抽油桿。上、下運動只是抽油桿帶著柱塞運動，沒有進油過程，也沒有排油過程。帶著柱塞運動，沒有進油過程，也沒有排油

16、過程。 左下圖左下圖屬于泵的游動閥和固定閥都發生嚴重漏失，特征為上行曲線呈凸狀，下行曲屬于泵的游動閥和固定閥都發生嚴重漏失，特征為上行曲線呈凸狀，下行曲線呈凹狀，油井不出油，需要檢泵。線呈凹狀，油井不出油，需要檢泵。 右下圖右下圖為游動閥球卡死（張開著），或是修井作業時柱塞沒有下人泵筒，或是井下為游動閥球卡死（張開著），或是修井作業時柱塞沒有下人泵筒，或是井下泄油器被打開，均不出油。泄油器被打開，均不出油。左上圖左上圖為抽油桿斷或脫時示功圖，油井不出油。抽油桿斷脫的示功圖有摩擦特征為抽油桿斷或脫時示功圖，油井不出油。抽油桿斷脫的示功圖有摩擦特征，近于水平狀。抽油桿斷脫部位不同，圖形所處上、下位

17、置不同。，近于水平狀。抽油桿斷脫部位不同，圖形所處上、下位置不同。 右上圖右上圖為怪形示功圖，示功圖左邊屬于正常生產示功圖，右邊有起伏同步上為怪形示功圖，示功圖左邊屬于正常生產示功圖，右邊有起伏同步上下，油井出油正常，屬于抽油機變速箱內有較大的問題，需要及時修理地面設備下，油井出油正常，屬于抽油機變速箱內有較大的問題，需要及時修理地面設備。 左下圖左下圖為連抽帶噴時的示功圖。圖形特征為近于水平狀，很少有振動波，圖為連抽帶噴時的示功圖。圖形特征為近于水平狀，很少有振動波，圖形兩端有一段曲線近于平行。噴勢較大的井，兩端還有圓形面積，形兩端有一段曲線近于平行。噴勢較大的井，兩端還有圓形面積， 右下圖

18、右下圖為圖像失真，無法分析，應該重新測圖。為圖像失真，無法分析，應該重新測圖。三、常見的幾種示功圖活塞未完全下入工作筒或提防沖距過高，在上沖程中活塞全部脫出工作筒，造成上載荷 線急劇卸載防沖距對小了，活塞在下沖程未與固定凡爾罩發生撞擊；砂粒進泵造成活塞工作時砂阻，光桿載荷發生不規則的變化，載荷線呈現不規則的鋸齒狀尖峰；由于油井結蠟油稠，使桿柱上下行均增加了磨擦力，使上行程增載，下行程減載，使示功圖變“胖”四、南區實測示功圖分析H動404 Fmax=69.7 Fmin=23.4H動井口 Fmax=39.1 Fmin=29.7上部管漏，井口下面第4根管本體破一大口子原井油管第91根管脫,發現油管絲

19、扣腐蝕.第92根油管落井,魚頂為接箍H:420m max=48.8 min=25.0H:384m max=34.9min=21.9第73桿根絲扣斷H:597m max=62.8 min=6.6H:85m max=54.4 min=2.8H:754m max=51.2 min=24.1H:1m max=38.2 min=29.4泵上第二、三根油管絲扣穿孔(脫節爪子斷、桿深部斷脫、油管脫）H:764m max=42.8 min=23.5H:1m max=53.2 min=24.1游動凡爾關不上現象：示功圖不能增載，圖形與抽油桿底部斷脫類似。蹩壓時，上沖程壓力不升，下沖程壓力上升，井口下沖程出油，電

20、流上沖程減小，下沖程正常。游動凡爾打不開現象：不出油，液面到井口，示功圖與固定凡爾失靈差不多，載荷卸不下來。蹩壓時上沖程壓力上升，下沖程壓力下降，變化值基本不變。這類井熱洗時將活塞提出泵筒能洗通，放入泵筒內就洗不通，電流：上電流正常，下電流比正常時要小。典型示功圖典型示功圖 采油工藝技術采油工藝技術 采油工采油工 采油地質工采油地質工活塞出泵筒活塞出泵筒特征描述 ：下泵時由于防沖距過大 , 使上行程的后半行程活塞脫出工作筒 , 脫出工作筒后懸點立即卸載,因此,后半行程與下行程線基本重合并伴有振動。右下角有耳朵，右上角缺，形如倒置“菜刀”。 措施制定：調防沖距典型示功圖典型示功圖 采油工藝技術采

21、油工藝技術 采油工采油工 采油地質工采油地質工活塞碰固定閥活塞碰固定閥下泵時防沖距過小，驢頭在下行終止前 ( 到下死點前 )，活塞與固定閥相撞，光桿負荷突然減小，示功圖在左下角打扭。同時上行程產生較大的波形，主要是因為防沖距太小，活塞到近下死點時碰固定閥，使負載突然減小，由于余振引起上行呈波浪形。 特征描述 ：措施制定：重新調整防沖距加長光桿 典型示功圖典型示功圖 采油工藝技術采油工藝技術 采油工采油工 采油地質工采油地質工上行碰泵（上行碰泵（上行碰、掛）上行碰、掛） 特征描述 ：因為抽油桿長度配得不合適，使光桿下第一個接箍進入采油樹，在井口碰刮；或是因用桿式泵或大泵時防沖距過大造成抽油機驢頭

22、在上行終止前，抽油桿接箍刮井口，使負載突然增加，圖形在右上方有個小耳朵。典型示功圖典型示功圖 采油工藝技術采油工藝技術 采油工采油工 采油地質工采油地質工活塞遇卡活塞遇卡特征描述 ：活塞在泵筒中遇卡之后，抽汲過程中活塞不能運動，驢頭上下運行時，只有抽油桿伸縮變形。上沖程時，懸點載荷首先是緩慢增加，當抽油桿被拉直后，懸點載荷急劇上升。下沖程時，首先是恢復彈性變形，卸載很快，到達卡死點以后，抽油桿柱載荷作用在卡死點上，卸載變得緩慢,直到驢頭到達下死點。以上是理論分析，當活塞遇卡之后，一般應馬上停抽，不測示功圖。因為這樣容易將抽油桿拉斷，電動機被燒壞。典型示功圖典型示功圖 采油工藝技術采油工藝技術

23、采油工采油工 采油地質工采油地質工活塞與泵筒間隙漏失活塞與泵筒間隙漏失特征描述 ：活塞與泵筒間隙漏失。由于活塞與襯套之間磨損、間隙過大，造成漏失。 在上行時液體從中漏失 ，光桿負載減小，使右上角呈現斜坡， 缺少一塊面積。 典型示功圖典型示功圖 采油工藝技術采油工藝技術 采油工采油工 采油地質工采油地質工結蠟嚴重結蠟嚴重 措施制定：洗井特征描述 ：結蠟井，上下行程流動阻力增加。上行程時，流動阻力的方向向下，使懸點載荷增加；下行程時，流動阻力的方向向上，使懸點載荷減小。示功圖出現肥大，上、下行線均超過理論負荷線，且有波紋。典型示功圖典型示功圖 采油工藝技術采油工藝技術 采油工采油工 采油地質工采油

24、地質工結蠟嚴重結蠟嚴重游動閥、固定閥均受結蠟影響，開關不靈而引起漏失，圖形四個角均呈圓形，上負荷線超出理論負荷線。典型示功圖典型示功圖 采油工藝技術采油工藝技術 采油工采油工 采油地質工采油地質工結蠟嚴重結蠟嚴重油管結蠟，使抽油機負荷增加，閥漏失，圖形呈鴨蛋圓，電流變化失去平衡，產量下降。典型示功圖典型示功圖 采油工藝技術采油工藝技術 采油工采油工 采油地質工采油地質工結蠟嚴重結蠟嚴重 固定閥被蠟堵死，使活塞下行時不能即時接觸到液面，游動閥打不開，光桿不能卸載， 當活塞碰到液面，游動閥打開， 光桿開始卸載。 典型示功圖典型示功圖 采油工藝技術采油工藝技術 采油工采油工 采油地質工采油地質工稠油

25、影響稠油影響特征描述 ：稠油井，上下行程流動阻力增加。上行程時，流動阻力的方向向下，使懸點載荷增加；下行程時，流動阻力的方向向上，使懸點載荷減小。稠油井的最大和最小載荷線振動要比結蠟井小，但兩種示功圖都會出現肥大。 典型示功圖典型示功圖 采油工藝技術采油工藝技術 采油工采油工 采油地質工采油地質工出砂出砂特征描述 ：油井出砂多為壓裂后下泵。油井出砂，使活塞阻卡，上下行程會出現振動載荷，光桿負荷在很短時間內發生急劇變化 ，負荷線上呈現不規則的鋸齒尖鋒。 特征描述 ：圖形飽滿。上行線平直。由于平衡太輕，下行時變速箱輸出轉速產生滯后現象，出現振動，使下行負載線產生大幅度波動。上、下行線基本平行。一般產生在換大泵，加深泵掛以后。 措施制定：調平衡，平衡塊向曲柄軸外調。 典型示功圖典型示功圖 采油工藝技術采油工藝技術 采油工采油工 采油地質工采油地質工平衡塊輕平衡塊輕特征描述 ：圖形飽滿。由于平衡太重，上行時變速箱輸出轉速產生滯后現象，出現振動，使上行負載線產生大幅度波動。下負荷線平直。上下負荷線基本平行。一般產生在換小泵、上提泵掛或調小參數時。 措施制定：調平衡，平衡塊向內調。 典型示功圖典型示功圖 采油工藝技術采油工藝技術 采油工采油工 采油地質工采油地質工平衡塊過重平衡塊過重特征描述 ：產量無，負載明顯增加，沖程損失大，