采油工程有杆泵采油.ppt

(二)典型示功图分析 典型示功图：某一因素的影响十分明显，其形状代表了该因素影响下的基本特征的示功图。 1.气体和充不满对示功图的影响 图3-30 有气体影响的示功图 ①气体影响示功图 充满系数： 气锁 ②充不满影响的示功图 充不满现象：地层产液在上冲程末未充满泵筒的现象。 液击现象：泵充不满生产时，柱塞与泵内液面撞击引起抽油设备受力急剧变化的现象。 图3-31 充不满的示功图 2.漏失对示功图的影响 ① 排出部分的漏失 图3-32 泵排出部分漏失 柱塞的有效吸入行程： 泵效： ② 吸入部分漏失 图3-33 吸入凡尔漏失 柱塞的有效吸入行程： 泵效： 图3-34 吸入凡尔严重漏失 ③吸入部分和排出部分同时漏失 图3-35 吸入凡尔和排出凡尔同时漏失 3.柱塞遇卡的示功图 柱塞在泵筒内被卡死在某一位置时，在抽汲过程中柱塞无法移动而只有抽油杆的伸缩变形，图形形状与被卡位置有关。 图3-36 活塞卡在泵筒中部 4.带喷井的示功图 在抽汲过程中，游动阀和固定阀处于同时打开状态，液柱载荷基本加不到悬点。示功图的位置和载荷变化的大小取决于喷势的强弱及抽汲液体的粘度。 图3-37 喷势强、油稀带喷 图3-38 喷势弱、油稠带喷 5.抽油杆断脱 抽油杆断脱后的悬点载荷实际上是断脱点以上的抽油杆柱重量，只是由于摩擦力，才使上下载荷线不重合。图形的位置取决于断脱点的位置。 抽油杆柱的断脱位置可根据下式来估算： 图3-39 抽油杆断脱 图3-40 出砂井 6.其它情况 图3-41 结蜡井 图3-42 管式泵活塞脱出工作筒 图3-43 防冲距过小活塞碰 固定凡尔的示功图 三、抽油机井工况诊断技术 抽油机井工况诊断技术： ①计算抽油杆柱断面上的应力分布和示功图； ②估算泵口压力； ③判断油井潜能； ④计算活塞冲程和泵效； ⑤检验泵及油管锚的机械状况； ⑥计算和绘制扭矩曲线，并进行平衡和功率的计算与分析。 抽油井计算机诊断的内容： 光杆示功图 数学模型 计算机 井下示功图 抽油设备工况 (一)诊断技术的理论基础 信号发送器 信号接收器 井下动态信号的传导线 应力波 设备工况 信号记录 应力波在抽油杆柱中传播过程可用带阻尼的波动方程描述： 用以截尾傅立叶级数表示的悬点动负荷函数D(T)及光杆位移函数U(T)作为边界条件： 用分离变量法，可得抽油杆柱任意深度X断面的位移随时间的变化： 根据虎克定律： 抽油杆柱任意深度断面上的动负荷函数随时间的变化为： 抽油杆柱任意深度断面上的动负荷函数随时间的变化为： 式中： 抽油杆柱系统的阻尼力：粘滞阻尼力、非粘滞阻尼力。 粘滞阻尼力：(1) 杆、接箍与液体之间的粘滞摩擦力； 非粘滞阻尼力：(1) 杆、接箍与油管之间的非粘滞性摩擦力； 阻尼系数确定 (2) 泵阀的流体压力损失等。 (2) 光杆与盘根之间的摩擦力； (3) 泵柱塞与泵筒之间的摩擦损失等。 真实阻尼 每一个循环中系统消除等值阻尼力时的能量与消除真实阻尼时的能量相同 等值阻尼 (二)诊断技术的应用 1.判断泵的工作状况及计算泵排量 2.计算各级杆柱的应力和分析杆柱组合的合理性 3. 计算和分析抽油机扭矩、平衡及功率 4.估算泵口压力及预测油井产量 5.判断油管锚或封隔器固定油管的有效性 (三)诊断技术的发展状况 (1) Gibbs S G.一维带阻尼的波动方程(1966年） (2) Doty D R. Smith Z.二维预测模型(1981年) (4) 示功图识别技术的发展 主要特点：考虑了抽油杆的惯性，而忽略了液柱的惯性； 目前计算机诊断技术的理论基础。 主要特点：同时考虑了抽油杆和液柱的惯性。 (3) 余国安等三维振动预测模型(1989年) 主要特点：同时考虑了杆、液、管的惯性与振动。 人工智能(AI)技术。使用模式识别技术、专家系统及神经网络技术来判断泵的工作状况。 附录A：API RP 11L 方法 计算内容：(1)柱塞冲程； 特点：(1) 经API专家组推荐，于1967年公开发表； (3) 由以无因次量表示的一系列图表和简单计算公式所组成； (2) 归纳和总结了电模拟研究成果； (4) 以公报形式发表了1100多张以无因次量表示的模拟示功图，可用类比分析。 (2)泵排量； (3)光杆最大载荷； (4)光杆最小载荷； (5)最大扭矩； (6)光杆马力； (7)有效平衡值。 一、基本假设 (1) 普通型游梁式抽油机； (2) 低滑差，即转数随负载变化很小的硬特性电动机； (3) 模拟的是上粗下细的级次杆； (4) 泵完全充满(没有气体影响)； (5) 井下摩擦正常； (6) 油管锚定； (7) 抽油机完全平衡，且传动效率为100%； (8) 未考虑具体