抽油機(jī)井理論示功圖PPT課件

1、2、理論示功圖的形成學(xué)習(xí)目錄4、理論示功圖的繪制3、理論示功圖載荷計(jì)算1、示功圖有關(guān)概念工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第1頁(yè)/共44頁(yè)2、理論示功圖的形成學(xué)習(xí)目錄4、理論示功圖的繪制3、理論示功圖載荷計(jì)算1、示功圖有關(guān)概念2021-11-112工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第2頁(yè)/共44頁(yè)（1）示功圖： 由專門的儀器測(cè)出，是描繪抽油機(jī)井驢頭懸點(diǎn)載荷與光桿位移的關(guān)系曲線。封閉的曲線所圍成的面積表示在一個(gè)沖程中抽油泵所作的功。 用途： 示功圖反映了抽油泵的工作情況，通過分析，可以了解油井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)及抽油裝置的各項(xiàng)參數(shù)選擇是否合理。1、示功圖有關(guān)概念2021-11-113工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第3

2、頁(yè)/共44頁(yè)第4頁(yè)/共44頁(yè)（2）理論示功圖： 在理想情況下，只考慮懸點(diǎn)所承受的靜載荷及由于靜載荷引起的桿管彈性變形，而不考慮其他因素的影響，所繪制的示功圖。1、示功圖有關(guān)概念繪制理論示功圖目的： 與實(shí)測(cè)示功圖比較，找出載荷變化差異，從而判斷深井泵、抽油桿、油管的工作狀況及油層的供液情況。2021-11-115工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第5頁(yè)/共44頁(yè)理論示功圖假設(shè)條件：1、假設(shè)泵、管沒有漏失，泵工作正常；2、油層供液能力充足，泵充滿程度良好；3、不考慮活塞在上、下沖程中，抽油桿柱所受到的摩擦力、慣性力、振動(dòng)載荷與沖擊載荷等動(dòng)載荷的影響；4、不考慮砂、蠟、氣、稠油的影響；5、不考慮油井連抽帶

3、噴；6、認(rèn)為進(jìn)入泵內(nèi)的液體是不可壓縮的，閥是瞬時(shí)開閉的。6工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第6頁(yè)/共44頁(yè)（3）實(shí)測(cè)示功圖： 實(shí)測(cè)示功圖是是在砂、蠟、氣和慣性載荷、振動(dòng)載荷等綜合因素影響下，實(shí)際測(cè)得的示功圖也稱地面示功圖。1、示功圖有關(guān)概念2021-11-117工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第7頁(yè)/共44頁(yè)2021-11-118工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第8頁(yè)/共44頁(yè)2021-11-11采油工工況分析培訓(xùn)班采油工工況分析培訓(xùn)班92、理論示功圖的形成學(xué)習(xí)目錄4、理論示功圖的繪制3、理論最大最小載荷計(jì)算1、示功圖有關(guān)概念第9頁(yè)/共44頁(yè)第10頁(yè)/共44頁(yè)上游動(dòng)閥上游動(dòng)閥（連接抽油桿）固定閥罩固定閥固

4、定閥球和座下游動(dòng)閥（有錐度）活塞上的防砂槽第11頁(yè)/共44頁(yè) 深井泵的活塞在做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。活塞在最低位置時(shí)，兩個(gè)凡爾之間有一余隙，此余隙內(nèi)充滿了液體。當(dāng)活塞下行程快接近死點(diǎn)時(shí)，固定凡爾關(guān)閉著，游動(dòng)凡爾打開著，此時(shí)，活塞上下液體連通，光桿上只承受抽油桿柱在油中的重量；油管承受了全部液柱重量。 當(dāng)活塞到達(dá)下死點(diǎn)開始上行程的瞬間，游動(dòng)凡爾立即關(guān)閉，使活塞上下不連通?；钊苿?dòng)其上的液柱向上移動(dòng)，這個(gè)液柱的重量就加在活塞上，并經(jīng)過抽油桿加在光桿上。油管此時(shí)只承受它與活塞之間環(huán)形截面上液柱的重量。2021-11-1112A點(diǎn)是下死點(diǎn)ABSW第12頁(yè)/共44頁(yè) 在下死點(diǎn)前后，抽油桿柱上多了一個(gè)活塞截面以上液

5、柱的重量，油管上少了一個(gè)活塞截面以上液柱的重量。 這時(shí)，就要發(fā)生彈性變形，油管就要縮短，抽油桿就要伸長(zhǎng)（細(xì)長(zhǎng)的油管和抽油桿柱，本身是一個(gè)彈性體，在負(fù)荷變化時(shí)，就產(chǎn)生相應(yīng)的變形，此變形的多少和負(fù)荷變化的多少成正比）此時(shí)，光桿雖然在上移，但活塞相應(yīng)于泵筒來(lái)說，實(shí)際未動(dòng)，這樣，就畫出了圖中AB斜直線。AB線表示了光桿負(fù)載增加的過程，稱為增載線。2021-11-1113ABSW第13頁(yè)/共44頁(yè) 當(dāng)彈性變形完畢光桿帶動(dòng)活塞開始上行（B點(diǎn)），固定凡爾打開，液體進(jìn)入泵筒并充滿活塞所讓出的泵筒空間，此時(shí)，光桿處所承受的負(fù)荷，仍和B點(diǎn)時(shí)一樣沒有變化，所以，畫出一條直線BC。B點(diǎn)是固定凡爾打開點(diǎn)2021-11-

6、1114ABSWC第14頁(yè)/共44頁(yè) 當(dāng)活塞到達(dá)上死點(diǎn)（C點(diǎn)），在轉(zhuǎn)入下行程的瞬間，固定凡爾關(guān)閉，活塞開始?jí)嚎s泵筒中的液體?；钊麛D壓給液體一個(gè)作用力，這個(gè)力作用在油管上，使油管伸長(zhǎng)；液體反過來(lái)又給活塞一個(gè)反作用力，使抽油桿柱開始減載，桿柱縮短，油管伸長(zhǎng)、抽油桿縮短，使泵內(nèi)壓力不能及時(shí)升高。 當(dāng)桿管變形結(jié)束，泵內(nèi)壓力大于泵上油管內(nèi)液柱壓力，游動(dòng)凡爾打開（D點(diǎn)），活塞上下連通。此時(shí)，由于油管伸長(zhǎng)，抽油桿柱縮短，活塞相對(duì)于泵筒沒有移動(dòng)，于是畫出了CD斜線。CD斜線表示了光桿上負(fù)荷減少的過程，稱為減載線。2021-11-1115第15頁(yè)/共44頁(yè) 當(dāng)彈性變形完畢，活塞開始下行，液體就通過游動(dòng)凡爾向活塞

7、以上轉(zhuǎn)移，在液體向活塞以上轉(zhuǎn)移的過程中，光桿上所受的負(fù)荷不變，所以畫出一條和BC平行的直線DA。 當(dāng)光桿行到下死點(diǎn)，在下行程完畢又將開始的瞬間，游動(dòng)凡爾關(guān)閉，負(fù)荷又發(fā)生轉(zhuǎn)移，開始了一個(gè)新的往復(fù)，這樣，就畫成了一個(gè)封閉的曲線，我們叫它做示功圖。2021-11-1116ABSWCD第16頁(yè)/共44頁(yè)AB增載線BC活塞上行程線，最大載荷線ABC驢頭上行程線CD減載線DA活塞下行程線，最小載荷線CDA驢頭下行程線 2021-11-1117工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班CBAS光光S活活DWrW1W靜靜SW第17頁(yè)/共44頁(yè)A點(diǎn)：下死點(diǎn)B點(diǎn)：懸點(diǎn)加載完畢，固定閥打開點(diǎn)C點(diǎn)：上死點(diǎn)D點(diǎn)：懸點(diǎn)卸載完畢，游動(dòng)閥

8、打開點(diǎn)2021-11-1118工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班CBAS光光S活活DWrW1W靜靜SW第18頁(yè)/共44頁(yè)S光-光桿沖程，米；S活-活塞行程，米；Wr-抽油桿柱以上的在井筒內(nèi)液體中的重量，KN；W1-活塞截面液柱重量，KN；W靜W桿W液-光桿承受的最大靜負(fù)荷，KN；1-抽油桿伸縮長(zhǎng)度，米；2-油管伸縮長(zhǎng)度，米；12-沖程損失，米。2021-11-1119工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班CBAS光光S活活DWrW1W靜靜SW1212第19頁(yè)/共44頁(yè)2021-11-11采油工工況分析培訓(xùn)班采油工工況分析培訓(xùn)班202、理論示功圖的形成學(xué)習(xí)目錄4、理論示功圖的繪制3、理論示功圖載荷計(jì)算1、示功圖

9、有關(guān)概念第20頁(yè)/共44頁(yè) 理論示功圖只考慮了懸點(diǎn)所承受的靜載荷及沖程損失，而不考慮其他因素的影響。減程比：光桿沖程在圖上的長(zhǎng)度與光桿實(shí)際沖程長(zhǎng)度之比，用“a”表示。 a = S圖/S實(shí)力比：實(shí)際懸點(diǎn)載荷與其在圖上的長(zhǎng)度之比，用“b”表示，單位KN/mm b W實(shí)/W圖沖程損失：隨著載荷的交替轉(zhuǎn)移，使油管和抽油桿發(fā)生伸長(zhǎng)縮短，因而使活塞實(shí)際沖程小于光桿沖程，這一差值即沖程損失。2021-11-1121工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第21頁(yè)/共44頁(yè)（1）抽油桿柱載荷： 在上沖程中，游動(dòng)閥關(guān)閉，抽油桿柱不受管內(nèi)液體浮力的作用，所以上沖程中作用在懸點(diǎn)的抽油桿柱載荷為桿柱在空氣中的重力。上沖程懸點(diǎn)承受

10、載荷：抽油桿柱空氣中重：Wrd2/4L桿d桿直徑 m 重度，單位:NWrq桿L qr每米抽油桿空氣中重，單位: N2021-11-1122工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第22頁(yè)/共44頁(yè)上沖程懸點(diǎn)承受載荷： 在上沖程中，由于游動(dòng)閥關(guān)閉，作用在柱塞上的液柱引起的懸點(diǎn)載荷為：（2）作用在柱塞上的液柱載荷活塞有效截面上液柱重：W1D2/4L液 d2/4L液 =（D2d2）/4L液 上沖程懸點(diǎn)承受載荷： Wr W1即懸點(diǎn)最大靜載荷：W最大 Wr W1W1q1L qr活塞有效截面上每米液柱重，單位: N2021-11-1123工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第23頁(yè)/共44頁(yè) 在下沖程中，游動(dòng)閥打開后，油管內(nèi)

11、液體的浮力作用在抽油桿柱上。所以，下沖程中作用在懸點(diǎn)上的抽油桿柱的重力減去液體的浮力，即它在液體中的重力作用在懸點(diǎn)上的載荷。Wrd2/4L（桿 液） 重度，單位:N下沖程懸點(diǎn)承受載荷：最小靜載荷： W最小 Wr3、理論示功圖載荷的計(jì)算Wrq桿L qr每米抽油桿液柱中重，N2021-11-1124工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第24頁(yè)/共44頁(yè)上行程：懸點(diǎn)最大靜載荷：W最大 Wr W1 下行程：懸點(diǎn)最小靜載荷： W最小 Wr上下行程中在桿柱和管柱之間相互轉(zhuǎn)移的載荷： 相互轉(zhuǎn)移的載荷為上下沖程懸點(diǎn)承受的靜載荷之差： W最大W最?。╓r W1） Wr上下沖程載荷差值用 W1表示。2021-11-112

12、5工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第25頁(yè)/共44頁(yè) 上下沖程載荷差 = WrW1Wr d2/4L桿（D2d2）/4L液 d2/4L（桿 液） （D2d2）/4L液 d2/4L液 D2/4L液令W1D2/4L液，簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)移載荷。由以上推導(dǎo)可知： Wr W1 Wr W12021-11-1126工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第26頁(yè)/共44頁(yè)W最大 Wr W1 Wr W13、理論示功圖載荷的計(jì)算2021-11-1127工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班CBAS光光S活活DWrW1W靜靜SW第27頁(yè)/共44頁(yè)2021-11-11采油工工況分析培訓(xùn)班采油工工況分析培訓(xùn)班282、理論示功圖的形成學(xué)習(xí)目錄4、理論示功圖

13、的繪制3、理論最大最小載荷計(jì)算1、示功圖有關(guān)概念第28頁(yè)/共44頁(yè)1109.某井的實(shí)測(cè)示功圖上，上沖程最高點(diǎn)到基線的距離為L(zhǎng)=4，動(dòng)力儀力比為c=2kN/mm，抽油機(jī)型號(hào)為CYJ10-3-48B，求抽油機(jī)負(fù)載利用率(g取10m/s2)。1109. 解：(1)懸點(diǎn)最大載荷Wmax=Lc=4102=80（kN）(2)負(fù)載利用率利=（W額/Wmax）100%= 100%=80%答：該井抽油機(jī)負(fù)載利用率為80%。第29頁(yè)/共44頁(yè) 示功圖顯示，某井抽油桿斷脫，該示功圖中線距橫坐標(biāo)10，動(dòng)力儀力比為2kN/mm，抽油桿柱在液體中的重力為36.24N/m，試求抽油桿斷脫點(diǎn)以上抽油桿的長(zhǎng)度。 解：L=hc/

14、g桿=102000/36.24=551.88(m)答：斷脫點(diǎn)以上抽油桿長(zhǎng)551.88m。10第30頁(yè)/共44頁(yè) 某抽油機(jī)井示功圖的下載荷線距基線12，上載荷線距基線17，動(dòng)力儀力比為2.2kN/mm，試求該井液柱重。解：由示功圖（驢頭懸點(diǎn)載荷）組成內(nèi)容可知：抽油機(jī)井井筒液柱重=（上載荷-下載荷）動(dòng)力儀力比即:WL=（17-12）2.2=11.0(kN)CBAS光S活DWrW1W靜SW第31頁(yè)/共44頁(yè)（1）建立坐標(biāo)：以實(shí)測(cè)圖的基線為橫坐標(biāo)S，表示沖程；通過實(shí)測(cè)圖的最左端作縱坐標(biāo)W，表示光桿上的負(fù)荷。（2）計(jì)算載荷及在圖上高度：根據(jù)所測(cè)的油井參數(shù)，求出抽油桿在液體中重量Wr和活塞截面上液柱載荷W

15、1。2021-11-1132工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班（3）然后根據(jù)力比計(jì)算出Wr W1在縱坐標(biāo)上高度，分別以Wr、W1為高做橫坐標(biāo)平行線B1C 和 AD1 。第32頁(yè)/共44頁(yè)（4）求沖程損失及在圖上長(zhǎng)度：求出沖程損失B1B=沖程損失減程比 aB1C=光桿沖程長(zhǎng)度減程比 Sa 在B1C線上，取BC=B1CB1B，確定B點(diǎn)，連接AB，過C點(diǎn)做AB平行線CD，則平行四邊形ABCD就是所求理論示功圖。2021-11-1133工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班BAD第33頁(yè)/共44頁(yè) 某抽油機(jī)井使用70mm泵，2 1/2平式油管（內(nèi)徑62mm、外徑73mm），22mm單級(jí)抽油桿生產(chǎn)，泵深800米，沖程3

16、.6米，沖次4次/分，日產(chǎn)液量90噸/天，原油含水80%，減程比1/45，動(dòng)力儀力比1.26KN/mm，原油比重0.86，鋼比重7.85，抽油桿、油管的彈性伸縮為0.8m，g=10m/s2，求該井理論示功圖。 繪制理論示功圖示例：2021-11-1134工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第34頁(yè)/共44頁(yè) 1、做直角坐標(biāo)。以實(shí)測(cè)圖的基線為橫坐標(biāo)，用s表示沖程，通過實(shí)測(cè)圖的最左端做縱坐標(biāo)，用W表示光桿負(fù)荷。SWOWS2021-11-1135工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第35頁(yè)/共44頁(yè) 2、計(jì)算抽油桿在液體中重量Wr和活塞截面上液柱載荷W1Wr d2/4L（桿 液）g這里的指比重，無(wú)因次量 3.14

17、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）沒有g(shù)時(shí)單位是噸。與前面是重度不同。如鋼重度=7.85104 N/m3g取10m/s2 2021-11-1136工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班0.86 (1-80%)+180%第36頁(yè)/共44頁(yè) 3、計(jì)算光桿負(fù)荷在縱坐標(biāo)上的高度下沖程 OA Wr/ b 20.9 / 1.26 16.6(mm)上沖程 OB (W1 Wr)/b50.8 /1.26 40.3(mm) 在縱坐標(biāo)上分別以O(shè)A、OB為高，做縱坐標(biāo)的平行線AD、BCSWOABDC2021-1

18、1-1137工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第37頁(yè)/共44頁(yè) 4、計(jì)算沖程和沖程損失在圖上長(zhǎng)度，畫出理論示功圖光桿沖程圖上長(zhǎng)度：S光 S實(shí)a36001/45 80(mm)沖程損失圖上長(zhǎng)度:沖程損失a8001/45 18(mm)在BC線上，取BCBC8018 62mm，BB18mm連接AB，過C點(diǎn)做AB平行線CDSWOABDCB2021-11-1138工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第38頁(yè)/共44頁(yè)理論示功圖解釋，點(diǎn)、線、坐標(biāo)、計(jì)算2021-11-1139工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第39頁(yè)/共44頁(yè)繪出理論示功圖與實(shí)測(cè)示功圖對(duì)比，進(jìn)行分析。2021-11-1140工況分析培訓(xùn)班工況分析培訓(xùn)班第40頁(yè)/共44頁(yè)沖程損失的計(jì)算（單級(jí)抽油桿）(12)128(毫米)=桿f1管f1+)(+()ELp液P