抽油機井理論示功圖.ppt

,抽油機井理論示功圖,孫愛軍,河南油田第一采油廠,2、理論示功圖的形成,學習目錄,4、理論示功圖的繪制,3、理論示功圖載荷計算,1、示功圖有關概念,工況分析培訓班,2、理論示功圖的形成,學習目錄,4、理論示功圖的繪制,3、理論示功圖載荷計算,1、示功圖有關概念,2020/9/24,3,工況分析培訓班,（1）示功圖： 由專門的儀器測出，是描繪抽油機井驢頭懸點載荷與光桿位移的關系曲線。封閉的曲線所圍成的面積表示在一個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動態(tài)及抽油裝置的各項參數選擇是否合理。,1、示功圖有關概念,2020/9/24,4,工況分析培訓班,（2）理論示功圖： 在理想情況下，只考慮懸點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、示功圖有關概念,繪制理論示功圖目的： 與實測示功圖比較，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。,2020/9/24,6,工況分析培訓班,理論示功圖假設條件：,1、假設泵、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、振動載荷與沖擊載荷等動載荷的影響；,4、不考慮砂、蠟、氣、稠油的影響；,5、不考慮油井連抽帶噴；,6、認為進入泵內的液體是不可壓縮的，閥是瞬時開閉的。,7,工況分析培訓班,（3）實測示功圖： 實測示功圖是是在砂、蠟、氣和慣性載荷、振動載荷等綜合因素影響下，實際測得的示功圖也稱地面示功圖。,1、示功圖有關概念,2020/9/24,8,工況分析培訓班,2020/9/24,9,工況分析培訓班,2020/9/24,采油工工況分析培訓班,10,2、理論示功圖的形成,學習目錄,4、理論示功圖的繪制,3、理論最大最小載荷計算,1、示功圖有關概念,上游動閥,上游動閥 （連接抽油桿）,固定閥罩,固定閥,固定閥球和座,下游動閥 （有錐度）,活塞上的防砂槽,深井泵的活塞在做往復運動?；钊谧畹臀恢脮r，兩個凡爾之間有一余隙，此余隙內充滿了液體。當活塞下行程快接近死點時，固定凡爾關閉著，游動凡爾打開著，此時，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。 當活塞到達下死點開始上行程的瞬間，游動凡爾立即關閉，使活塞上下不連通?；钊苿悠渖系囊褐蛏弦苿?，這個液柱的重量就加在活塞上，并經過抽油桿加在光桿上。油管此時只承受它與活塞之間環(huán)形截面上液柱的重量。,2020/9/24,13,A點是下死點,在下死點前后，抽油桿柱上多了一個活塞截面以上液柱的重量，油管上少了一個活塞截面以上液柱的重量。 這時，就要發(fā)生彈性變形，油管就要縮短，抽油桿就要伸長（細長的油管和抽油桿柱，本身是一個彈性體，在負荷變化時，就產生相應的變形，此變形的多少和負荷變化的多少成正比）此時，光桿雖然在上移，但活塞相應于泵筒來說，實際未動，這樣，就畫出了圖中AB斜直線。AB線表示了光桿負載增加的過程，稱為增載線。,2020/9/24,14,當彈性變形完畢光桿帶動活塞開始上行（B點），固定凡爾打開，液體進入泵筒并充滿活塞所讓出的泵筒空間，此時，光桿處所承受的負荷，仍和B點時一樣沒有變化，所以，畫出一條直線BC。,B點是固定凡爾打開點,2020/9/24,15,C,當活塞到達上死點（C點），在轉入下行程的瞬間，固定凡爾關閉，活塞開始壓縮泵筒中的液體?；钊麛D壓給液體一個作用力，這個力作用在油管上，使油管伸長；液體反過來又給活塞一個反作用力，使抽油桿柱開始減載，桿柱縮短，油管伸長、抽油桿縮短，使泵內壓力不能及時升高。 當桿管變形結束，泵內壓力大于泵上油管內液柱壓力，游動凡爾打開（D點），活塞上下連通。此時，由于油管伸長，抽油桿柱縮短，活塞相對于泵筒沒有移動，于是畫出了CD斜線。CD斜線表示了光桿上負荷減少的過程，稱為減載線。,2020/9/24,16,當彈性變形完畢，活塞開始下行，液體就通過游動凡爾向活塞以上轉移，在液體向活塞以上轉移的過程中，光桿上所受的負荷不變，所以畫出一條和BC平行的直線DA。 當光桿行到下死點，在下行程完畢又將開始的瞬間，游動凡爾關閉，負荷又發(fā)生轉移，開始了一個新的往復，這樣，就畫成了一個封閉的曲線，我們叫它做示功圖。,2020/9/24,17,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,2020/9/24,18,工況分析培訓班,A點：下死點 B點：懸點加載完畢，固定閥打開點 C點：上死點 D點：懸點卸載完畢，游動閥打開點,2020/9/24,19,工況分析培訓班,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荷，KN； 1-抽油桿伸縮長度，米；2-油管伸縮長度，米； 12-沖程損失，米。,2020/9/24,20,工況分析培訓班,1,2,1,2,2020/9/24,采油工工況分析培訓班,21,2、理論示功圖的形成,學習目錄,4、理論示功圖的繪制,3、理論示功圖載荷計算,1、示功圖有關概念,理論示功圖只考慮了懸點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度與光桿實際沖程長度之比，用“a”表示。 a = S圖/S實,力比：實際懸點載荷與其在圖上的長度之比，用“b”表示，單位KN/mm b W實/W圖,沖程損失：隨著載荷的交替轉移，使油管和抽油桿發(fā)生伸長縮短，因而使活塞實際沖程小于光桿沖程，這一差值即沖程損失。,2020/9/24,22,工況分析培訓班,（1）抽油桿柱載荷： 在上沖程中，游動閥關閉，抽油桿柱不受管內液體浮力的作用，所以上沖程中作用在懸點的抽油桿柱載荷為桿柱在空氣中的重力。,上沖程懸點承受載荷：,抽油桿柱空氣中重：Wrd2/4L桿 d桿直徑 m 重度，單位:N,Wrq桿L qr每米抽油桿空氣中重，單位: N,2020/9/24,23,工況分析培訓班,上沖程懸點承受載荷：,在上沖程中，由于游動閥關閉，作用在柱塞上的液柱引起的懸點載荷為：,（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,上沖程懸點承受載荷： Wr W1,即懸點最大靜載荷：W最大 Wr W1,W1q1L qr活塞有效截面上每米液柱重，單位: N,2020/9/24,24,工況分析培訓班,在下沖程中，游動閥打開后，油管內液體的浮力作用在抽油桿柱上。所以，下沖程中作用在懸點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上的載荷。,Wrd2/4L（桿 液） 重度，單位:N,下沖程懸點承受載荷：,最小靜載荷： W最小 Wr,3、理論示功圖載荷的計算,Wrq桿L qr每米抽油桿液柱中重，N,2020/9/24,25,工況分析培訓班,上行程：懸點最大靜載荷：W最大 Wr W1,下行程：懸點最小靜載荷： W最小 Wr,上下行程中在桿柱和管柱之間相互轉移的載荷：,相互轉移的載荷為上下沖程懸點承受的靜載荷之差： W最大W最?。╓r W1） Wr,上下沖程載荷差值用 W1表示。,2020/9/24,26,工況分析培訓班,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，簡稱轉移載荷。,由以上推導可知： Wr W1 Wr W1,2020/9/24,27,工況分析培訓班,空氣中桿柱重,泵上有效截面液柱重,W最大 Wr W1 Wr W1,3、理論示功圖載荷的計算,2020/9/24,28,工況分析培訓班,2020/9/24,采油工工況分析培訓班,29,2、理論示功圖的形成,學習目錄,4、理論示功圖的繪制,3、理論最大最小載荷計算,1、示功圖有關概念,1109.某井的實測示功圖上，上沖程最高點到基線的距離為L=4，動力儀力比為c=2kN/mm，抽油機型號為CYJ10-3-48B，求抽油機負載利用率(g取10m/s2)。,1109. 解：(1)懸點最大載荷Wmax=Lc=4102=80（kN） (2)負載利用率利=（W額/Wmax）100%= 100%=80% 答：該井抽油機負載利用率為80%。,示功圖顯示，某井抽油桿斷脫，該示功圖中線距橫坐標10，動力儀力比為2kN/mm，抽油桿柱在液體中的重力為36.24N/m，試求抽油桿斷脫點以上抽油桿的長度。,解：L=hc/g桿=102000/36.24=551.88(m) 答：斷脫點以上抽油桿長551.88m。,10,某抽油機井示功圖的下載荷線距基線12，上載荷線距基線17，動力儀力比為2.2kN/mm，試求該井液柱重。,解：由示功圖（驢頭懸點載荷）組成內容可知： 抽油機井井筒液柱重=（上載荷-下載荷）動力儀力比 即:WL=（17-12）2.2=11.0(kN),（1）建立坐標：以實測圖的基線為橫坐標S，表示沖程；通過實測圖的最左端作縱坐標W，表示光桿上的負荷。,（2）計算載荷及在圖上高度：根據所測的油井參數，求出抽油桿在液體中重量Wr和活塞截面上液柱載荷W1。,2020/9/24,33,工況分析培訓班,（3）然后根據力比計算出Wr W1在縱坐標上高度，分別以Wr、W1為高做橫坐標平行線B1C 和 AD1 。,（4）求沖程損失及在圖上長度： 求出沖程損失 B1B=沖程損失減程比 a B1C=光桿沖程長度減程比 Sa,在B1C線上，取BC=B1CB1B，確定B點，連接AB，過C點做AB平行線CD，則平行四邊形ABCD就是所求理論示功圖。,2020/9/24,34,工況分析培訓班,某抽油機井使用70mm泵，2 1/2平式油管（內徑62mm、外徑73mm），22mm單級抽油桿生產，泵深800米，沖程3.6米，沖次4次/分，日產液量90噸/天，原油含水80%，減程比1/45，動力儀力比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：,重力加速度：10米每二次方秒,2020/9/24,35,工況分析培訓班,1、做直角坐標。以實測圖的基線為橫坐標，用s表示沖程，通過實測圖的最左端做縱坐標，用W表示光桿負荷。,S,W,O,W,S,2020/9/24,36,工況分析培訓班,2、計算抽油桿在液體中重量Wr和活塞截面上液柱載荷W1,Wr d2/4L（桿 液）g,這里的指比重，無因次量, 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）,沒有g時單位是噸。,與前面是重度不同。如鋼重度=7.85104 N/m3 g取10m/s2,2020/9/24,37,工況分析培訓班,0.86 (1-80%)+180%,3、計算光桿負荷在縱坐標上的高度,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),在縱坐標上分別以OA、OB為高，做縱坐標的平行線AD、BC,2020/9/24,38,工況分析培訓班,4、計算沖程和沖程損失在圖上長度，畫出理論示功圖,光桿沖程圖上長度：S光 S實a36001/45 80(mm),沖程損失圖上長度:沖程損失a8001/45 18(mm),在BC線上，取BCBC8018 62mm， BB18mm,連接AB，過C點做AB平行線CD,2020/9/24,39,工況分析培訓班,理論示功圖解釋，點、線、坐標、計算,2020/9/24,40,工況分析培訓班,繪出理論示功圖與實測示功圖對比，進行分析。,2020/9/24,41,工況分析培訓班,沖程損失的計算（單級抽油桿）,(,12,)128(毫米),P 液抽油桿在井內液體中的重量 （ N） W1,L泵深 （米）,E鋼彈性模量 =2.1107N/cm2,f桿抽油桿截面積 cm2,f管抽油管截面積 cm2,采油工工況分析培訓班,沖程損失的計算（兩級抽油桿）,(,12,P液抽油桿在井內液體中的重量 （ N） Wr,L泵深 （米）；L11級桿深； L22級桿深,E鋼彈性模量 =2.1107N/cm2,f桿抽油桿截面積 cm2,f管抽油管截面積 cm2,2020/9/24,44,