示功图与动液面在油井生产中的应用.docx

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1、本科毕业论文（设计）论文题目：示功图与动液面在油井生产中的应用摘要石油作为工业的血液，对保障国家经济和社会的稳定有着重要的作用，我国石油资源总量丰富，但分布不均，而经济发展对原油需求持续增长，石油供应紧张，对外依存度不断增加。虽然我国油气资源储量丰富，但受技术、成本等因素制约，资源勘探开发程度低，经济高效的规模效益较差。在采油现场得出最常用的生产资料为示功图与动液面，示功图是由载荷随位移的变化关系曲线所构成的封闭曲线图，现场用来分析泵在油井生产过程中的工作情况，如泵的抽油量、泵的效率以及泵最大抽油高度等参数。本文通过比较实测示功图与理论示功图的差异，判断光杆的运动状态及抽油机的性能表现，利用示

2、功图诊断油井生产过程中的问题得到一系列数据资料，计算油田含水率，确定油田最佳的生产参数，提高了油井的生产效率和经济效益。此外，通过示功图来分析泵的工作情况，寻找原因，并采取相应的措施进行处理。动液面是指油井内产油水两相界面的变化情况。本文列举了多种测量方法，利用动液面测量技术帮助对问题进行诊断和解决，降低生产中断和维修成本。通过对低产低效油田的研究，对其成因和治理方法研究，提出将示功图与动液面相结合的方式，总的来说，将示功图与动液面结合起来，可以通过科学的数据分析、合理调整参数、优化设施等综合手段来提高油田的生产效率和采收率。这些措施不仅能够提高油气资源的开发水平，同时也能够降低勘探成本和环境

3、风险。关键词：示功图；动液面；有杆泵采油；低产低效；提高采收率论文类型：工程设计AbstractOilasthebloodofindustry,toensurethestabilityofthecountryseconomyandsocietyplaysanimportantrole,Chinastotaloilresourcesarerich,butunevenlydistributed,andeconomicdevelopmentoncrudeoildemandcontinuestogrow,oilsupplyistight,foreigndependenceisincreasing.Al

4、thoughChinaisrichinoilandgasreserves,itisconstrainedbytechnology,costandotherfactors,thedegreeofresourceexplorationanddevelopmentislow,andthecost-effectivescaleefficiencyispoor.Intheoilproductionsite,themostcommonlyusedproductionmaterialsareworkdiagramanddynamicfluidlevel,Theworkdiagramisaclosedcurv

5、ecomposedofthechangecurveofloadwithdisplacement,whichcanbeusedtoanalyzetheworkingsituationofthepumpintheoilwellproductionprocess,suchasthepumpingcapacityofthepump,theefficiencyofthepumpandthemaximumpumpingheightofthepump.Bycomparingthedifferencebetweenthemeasureddiagramandthetheoreticaldiagram,judge

6、themotionofthelightrodandtheperformanceofthepumpingunit,thediagnosisoftheproductionprocessofaseriesofdata,calculatetheoilfieldmoisturecontent,determinethebestproductionparameters,improvetheproductionefficiencyandeconomicbenefitoftheoilwell.Inaddition,theoperationofthepumpisanalyzedthroughtheworkdiag

7、ram,findthecause,andtakecorrespondingmeasurestodealwithit.Dynamicliquidlevelreferstothechangeofthetwo-phaseinterfaceofoilandwaterproducedintheoilwell.Thispaperlistsavarietyofmeasurementmethods,usingthedynamicfluidlevelmeasurementtechnologytohelpdiagnoseandsolvetheproblem,reducetheproductioninterrupt

8、ionandmaintenancecosts.Throughthestudyoflowyieldandinefficientoilfield,thecauseandtreatmentmethods,putforwardthecombinationofthediagramanddynamiclevel,ingeneral,thediagramanddynamiclevel,canthroughscientificdataanalysis,reasonableadjustmentparameters,optimizationfacilitiesandothercomprehensivemeanst

9、oimprovetheproductionefficiencyandefficiencyofoilrecovery.Thesemeasureswillnotonlyimprovethedevelopmentlevelofoilandgasresources,butalsoreduceexplorationcostsandenvironmentalrisks.Keywords:Theindicatordiagram;Fluidlevel;Rodpumping;1.owyieldandlowefficiency；Enhancedoilrecovery摘要IAbstractII目录III1绪论11.

10、1 研究背景11.2 研究目的和意义I1.3 国内外研究现状21.3.1 示功图研究21.3.2 动液面测量计算22抽油机示功图和动液面测试原理及方法42.1 有杆抽油系统基础理论42.1.1 抽油机42.1.2 抽油泵52.1.3 抽油杆72.2 抽油机示功图的基础介绍72.2.1 抽油机理论示功图82.2.2 气体影响示功图92.2.3 供液不足示功图102.2.4 游动阀（排出阀）漏失示功图Il2.2.5 固定阀（吸入阀）漏失示功图113油井液面计算方法133.1 示功图计算动液面原理133.2 理论示功图计算动液面的原理133.3 油套环形空间内动液面的基础143.3.1 动液面测试方

11、法及原理143.3.2 回声法动液面测试操作153.3.3 音标法动液面测试操作164示功图诊断在低产低效井的应用184.1 我国油田低产低效情形及其成因184.2 油田应用分析184.2.1 示功图工况诊断及计量原理194.2.2 示功图数据在油井中的应用194.2.3 示功图实时计算含水率194.2.4 示功图精细清防蜡管理204.2.5 示功图调整生产参数204.3 现场应用效果21结论22参考文献23致谢241绪论示功图是油田开发动态分析中常用的一种重要资料，它能够综合反映抽油机的工作状态和油井的工作状况。通过分析示功图，可以判断砂、蜡、气等对抽油泵的影响，诊疗泵漏失、油管漏失、抽油杆

12、断脱等井下故障，同时也可以了解油井的供液情况，诊断油井工况。动液面是油井生产过程中的一个重要参数，反映油井内产油水两相的界面变化情况，被称为油井的“脉搏”。动液面监测的精度和准确性对于提高油井采油效率具有重要作用，对于生产人员来说，及时监测和分析动液面数据，可以帮助识别生产中的问题，优化生产运营，提高油井的产量和效率。因此，在油井开发中，技术人员和生产人员可以利用示功图和动液面数据，通过分析两者之间的关系，调整油井的生产参数，降低生产成本，提高生产效率和采油效益。随着示功图测试手段的不断发展，动液面计算技术的应用也从理论走向了实践，成为油井监测和分析中的重要工具。动液面监测和示功图测试相结合的

13、技术手段在油井生产中运用，可提供准确可靠的井下工况信息，促进采油工作的顺利、安全和高效进行。1. 1研究背景石油作为现代工业的重要能源，广泛用于生产各种石化产品，如润滑油、燃料油、化肥、塑料、橡胶等，这些产品几乎涵盖了现代社会的全部领域。石油的发现和开采，推动了工业革命的进程，为世界各地的工业化进程提供了动力。其次，石油是交通运输领域的重要能源，汽油和柴油作为主要的车用燃料，促进了汽车、轮船、飞机等交通工具的发展，缩短了人们的距离，使世界更加紧密地联系在了一起。此外，石油的使用也对生活方式和生活质量产生了深远的影响，石油的广泛应用提高了生产效率和生活水平。油田开发的主要任务是最大经济化的采出原

14、油以满足国民经济日益发展的需求。有杆泵抽油系统在我国人工举升方式中占据着重要的位置，目前我国油田90%以上的油田采用有杆泵抽油系统，油田生产井80%以上都是抽油机井网。这种系统的广泛应用对油井生产动态的跟踪和生产资料的获取十分重要，对实现油井生产的最大化和最优化，促进油田采油行业的持续发展有显著作用。1.2 研究目的和意义本文对示功图理论及其发展进行了梳理，有助于提高其在实际中的应用，动液面深度测量是确定油井合理工作制度和确定合理下泵深度的重要依据，传统的测量方法往往需要人工应用声波仪进行测试，操作繁琐，增加了生产周期和人力物力的消耗未找到引用*O因此，为了提高油井生产效率和降低生产成本，科技

15、人员不断研发出更加先进的动液面监测技术，提高油井生产的效率和准确性，减少人为因素对采油工作的干扰，减少生产周期和成本，同时也为油井智能化生产提供了重要支持。技术的不断发展和应用，有望推动油井生产的持续发展和优化。快速准确的获取示功图以及并将其充分应用于生产动态分析是油井生产中最为重要的环节。通过对低产低效油田的研究，将示功图和动液面应用于油井工作中，获得更加准确的动液面计算结果，满足企业工程应用需要，对降低油井能量消耗，增加油田产量具有良好的应用价值。1.3 国内外研究现状1.3.1 示功图研究示功图的自动诊断技术。自动诊断技术应用于示功图的处理中，可以帮助诊断故障并进行修复，从而提高生产效率

16、。该技术在国内外得到了广泛应用和研究。示功图的数值模拟技术。数值模拟可以模拟出油井生产中的各个环节，优化生产过程，降低成本，提高生产效率。研究表明，通过数值模拟技术可以减少生产过程中的误差，提高生产效益工基于人工智能的示功图智能管理系统。人工智能技术被应用于油井生产管理中，可以通过对示功图数据的分析和处理，提高生产过程的智能化和自动化程度，该技术在油气勘探和开发领域得到了广泛应用。理论研究：国内外学者对理论示功图分析方法进行了探索研究，提出了从流体力学、杆柱动力学、泵与管柱之间的耦合特性等方面入手研究示功图，从而深入探讨示功图的产生机制。测量技术研究：示功图测量技术是关键的研究方向之一。这方面

17、的研究主要包括：数据采集系统、测量设备的精度、测量设备的可靠性、数据处理与分析等。应用研究：在应用研究方面，国内外学者着重探索了使用示功图监测油井生产的相关问题。例如，利用示功图可以检测油井产量、抽油杆弯折、波动等问题，并提出相应的解决方案。算法优化：为了提高示功图的计算精度和效率，国内外学者还在研究示功图中涉及的算法。基于机器学习的示功图自动识别算法四、基于物理模型的示功图数值模拟。总的来说，示功图的研究历程己经持续了几十年，无论是在国内还是国外，各种研究成果和实践经验都已经积累得比较丰富。未来，随着科技的不断进步和应用的不断深化，示功图在石油工业中的地位和应用前景也将不断提高和拓展。1.3

18、.2动液面测量计算动液面测量是指对地下油气水体系中主要是油气与水相接触的界面位置进行测量，通常用于分析油田储量、评估油藏采收率等。其测量对于了解油井产能和井底情况有着至关重要的作用。以下是国内外对动液面测量本领域研究的总结：1962年，美国达拉斯西南大学的学者Soodak提出了裸眼法动液面的测量方法。1986年，加拿大A1.eORNoilFieklReSearCh成功发明了一种通过低频电磁探测测量动液面位置的方法。1994年，法国的学者Chauveteau和Michele提出了一种新的动液面测量方法地面电磁感应法。2000年吴新杰等研究人员利用测得动液面的信号进行过滤处理从而计算动液面深咕:，

19、未找到引用反02()04年，中国石油大学的学者成功实现了动液面示踪仪研制，并在大庆油田进行了现场测试。2(X)8年陈殿房，韩祥立，杨晶对比分析了测量计算动液面的压力计探测法、浮筒法以及回声法的原理特性以及优缺点。2017年张喜明等人，通过对于不同井下条件的油井进行计算来对比，建立了一套自相关分析法测量实验系统动液面测试结果U1.2019年王通，段泽文应用了一种基于模糊评价自适应更新基础上的动液面测量模型网。2020年，中国科学院地质与地球物理研究所和东方电气联合研究团队基于高精度流体成像技术，开发了一种新型地电场动液面成像仪，实现了动液面位置的实时高分辨率成像。总的来说，动液面测量是石油勘探开

20、发中十分重要的技术手段之一。国内外探测技术的快速发展和创新已为油田勘探开发、储量重评、提高采收率及延长油田寿命等方面提供了强有力技术支持，进一步完善了动液面探测技术体系，同时也促进了油气资源的可持续发展。2抽油机示功图和动液面测试原理及方法2.1有杆抽油系统基础理论有杆抽油系统是一种常见的油田采油方式，主要用于低中产量油井的开采。它由抽油机、抽油杆、抽油泵和阀门等组成“41。有杆抽油系统可以通过调节电机或发动机的转速来控制采油量，在油井生产中应用广泛。然而，它也存在一些限制，例如水平井、油井深度较深、硬岩层等地质条件不适合采用这种方式，因为所需的抽油杆长度和重量会增加，增加生产难度。因此，在不

21、同的油田条件下，有杆抽油系统要根据实际情况进行选型。图2.1是有杆抽油系统的结构示意图。I.吸入阀，2泵筒，3柱塞.4排出阀,5抽油杆，6油杆，7套管.&三通9盘根盘IO驴头11-游梁,12连忏，13曲柄，14-减速箱，15动力机图2.1有杆抽油系统结构不意图2.1.1抽油机抽油机是指有杆抽油系统的地面装置，主要包括四连杆、减速设备、动力设备等，是一种将动力转换为机械能的机械设备，用于驱动有杆抽油系统中的抽油杆和抽油泵工作。抽油机通常由电机或内燃机作为动力源，将旋转功率通过传动装置（如齿轮和皮带传动）传递到有杆抽油系统的四连杆机构上，使抽油杆做往复运动，从而带动抽油泵提取井下油水混合物。图2.

22、2是抽油机的示意图。抽油机的性能指标包括功率、效率和转速等，功率和效率直接影响系统的采油效果和经济效益。因此，在选型抽油机时需要根据井口流量、地质条件、油井深度和井筒直径等参数进行综合评估和设计。目前，随着油田开采技术的进步，抽油机的自动化程度和控制精度也逐渐提高。工作时，动力设备高速旋转带动皮带及减速箱将高速运动转化为曲柄的低速旋转运动，再通过游梁做往复运动，用于改变运动的方向、速度等末即1引用鼻.常规型游梁抽油机结构示意图1一刹车装置；2-动力机I3一减速箱皮带轮I4一减速箱I5一输入轴；6中间轴I7-输出轴；8曲柄：9一连杆轴；Io一支架：11一曲柄平衡块112一连杆；13横梁轴：14一

23、横梁：15游梁平衡块；16一海梁；17一支架轴：18一驴头；19一悬绳器：20底座图2.2抽油机示意图2.1.2抽油泵抽油泵是有杆抽油系统中的一部分，用于将井下的油水混合物提升至地面。它通常由泵筒、柱塞和固定阀和游动阀组成。工作时，柱塞在上下往复运动中将液体进出井下泵筒，再通过管道输送至地面装置。图2.3是抽油泵的结构示意图。有杆抽油系统抽油泵主要分为杆式泵和管式泵两种，它们的结构和工作原理有一些区别。第一结构不同：杆式泵由泵头、驱动机构和抽油杆组成，抽油杆连通泵头和地面，在油井中垂直上下运动；管式泵由泵管和泵参数等主要构成，全部下入油井作业，其工作原理是取压。第二工作原理不同：杆式泵通过地面

24、上抽杆运动，把泵下部的活塞移动，从而实现吸入和压出液体。与之不同的是，管式泵通过管内压力差来将液体吸入管中，并将其压出。第三适用范围不同：杆式泵通常适用于油田、煤层气开采等领域，它的风险较低，运营成本较高。与之相比，管式泵适用于水处理、化工等领域，由于其部件下入管中，更适合运行在压差较小且易于腐蚀的环境中。第四施工中难度不同：由于杆式泵需要在每个泵下部使用和维护抽油杆，部署和维修难度较高。相比之下，管式泵不容易受到外部干扰和损坏，部署和维修难度较小。图2.3抽油泵示意图总的来说，在不同的地层，杆式泵和管式泵有它们各自的优缺点和适用范围，所以在使用前需要根据需求选择合适的泵类别。例如，在低油砂比

25、的油井中，常用的是冲程短的隔膜泵；在含沙量高的油井中，为了防止泵筒磨损，常常采用自吸离心泵。此外，还有电潜水泵、变频抽油泵等多种类型。抽油泵在油田生产中起到至关重要的作用，因此需要定期保养和维护，以保证其正常运行和延长使用寿命未找到引出丁如图2.4为抽油泵工作示意图，抽油泵的抽汲过程是把井下的油水混合物吸入泵筒内，然后通过柱塞的往复运动将混合物推离泵筒并输送至地面。在抽油泵的抽汲过程中，首先需要使泵体内部形成低压区域，这可以通过连通泵体内部和井口的吸油管实现。在泵体内部的柱塞往下运动的同时，油水混合物通过吸油管进入泵筒并充满其内部空间。此时，随着柱塞的上升，泵筒内部的压力陡然升高，导致阀门关闭

26、。同时，随着泵筒内压力的增大，油水混合物被强制从泵筒中推出，并通过离心力输送至地面。抽油泵的上下往复运动不断重复以上的抽汲过程，从而实现油水的抽提。2.1.3抽油杆抽油杆用于将抽油机带来的动力传递到井下的抽油泵中。抽油杆通常由多节钢管组成，通过扣件连接在一起。为了增强其刚度和强度，抽油杆通常采用高强度合金钢制造，同时还需要较好的耐腐蚀性。在抽油杆的组装和施工过程中，需要根据油井深度、井的直径和油井条件等参数进行综合评估。抽油杆的长度和粗细会影响到采出油水量和钻井难度，一般来说，抽油杆的直径会随着井深的增加或者油田采油层数的加深而增加。在使用过程中，由于抽油杆处于高压、高载荷状态下，并且不断地进

27、行振动和摩擦，因此抽油杆还需要经常进行维护和保养，以保证其正常运转。图2.5是抽油杆结构示意图。I-外螺纹接口4-扳手方径2-卸载槽5-凸缘3-推承面合肩6-圆弧过渡区图2.5抽油杆结构示意图2.2抽油机示功图的基础介绍抽油机示功图是一种记录和分析油井抽油机运行状态和油井产出情况的有力工具。这种工具以示功图表形式展现抽油机的运行状态和油井生产情况，展现其动态运行特征和机械状况。示功图记录了在一定时间内，抽油机在不同位置下输出的抽油杆力（或泵-抽油杆力）与对应的行程数（或时间）的变化曲线。通过分析示功图上的波形信息，可以判断抽油机的稳定性、运行效率、工作偏差和机械磨损等问题，为优化油田开采和维护

28、抽油机提供重要依据。抽油机示功图测量基本原理是连接齿轮箱，通过拉绳将位置传感器与抽油杆上下运动的运动区分开来，以实时记录抽油杆上下行程、位置传感器信号和转齿轮箱输出功率信号，计算出抽油机每个位置输出的力和功率。输出功率为抽油机在特定时刻输出的功率，该时刻的位置即为示功图中的时间轴，输出功率的最大值对应的力即为示功图中泵抽油杆力的最大值。在实际应用中，示功图可帮助油田工程人员准确判断油井产量、评估抽油机的运行状态和机件磨损状况，进行维护和优化决策，提高油井生产效率和可靠性。对于实测示功图的应用和分析，需要基于对于理论示功图正确清晰的认识，并在实测数据的基础上进行总结和经验积累。2.2.1抽油机理

29、论示功图抽油机理论示功图是用数学方法理论推导出的，可以表征油井中光杆的运动状态以及抽油机所做的功。理论示功图的表达式较为复杂，一般表示为一个函数图像，横坐标表示抽油机的运动行程或者时间，纵坐标表示在一个特定的行程或时间内抽油机所做的功。理论示功图的形状和大小与油井的特定参数密切相关，如油井深度、产油层的物性参数、抽油机的特性等。如图2.6理想示功图是用来描述抽油机在理想条件下在油井中所应该表现出的功图。在实际应用中，理论示功图被用于辅助评价油井的生产情况和效果。此外，理论示功图还可以用于预测油井产量，优化油井生产条件等方面的应用。图中Se-光杆的冲程；s-泵活塞的冲程；P杆-原油中抽油杆的质量

30、；P液-泵上液柱的质量；P静-光杆承受的静载荷；l-抽油杆的伸缩长度；2-油管伸缩的长度；入-冲程损失，其为油杆及油管伸缩长度之和。其中，X轴代表抽油机运行的行程或时间，Y轴代表抽油机所做的功率。在理想状态下，示功图应该呈现出一个规则的矩形区域，上下平行切线分别代表抽油机进行上下冲程时产生的最大正功和最大反功，在上升过程中进行正功，在下降过程中进行反功。整个周期内，抽油机所做的功率没有发生明显的变化。矩形的上边AB代表抽油机上冲程的过程，同时也表示深井泵的静载荷变化过程。在油水两相流加载过程中，由于油水两相间的压力，使油水二相流中的柱塞逐渐承受来自油水二相流的压力，油水二相流中的流动与固定两相

31、流中，油水三相流中柱塞的压力逐渐增大。当负载到达最大值，即B点时，液体柱塞的负载完全加载完毕，此时光杆从起点A开始移动。在B点至C点之间，活塞与泵本体之间产生了一定的偏移，表明泵处于下行程阶段。在这种情况下，当深井泵的泵内压力小于沉没压力，固定阀被顶开，使液体进入泵内，当光杆上冲程到达上死点后，游动阀上面的液柱压力不足以维持泵内外的平衡，游动阀被泵内压力所顶开，使液体排出。在下行程时，抽油泵产生的动力也以长方形来表示。在此基础上，提出了一种基于CDA的深井泵静力负荷变化曲线。与上行程中的AB部分相似，此CD部分代表了泵简体与活塞间没有相对移动，移动阀与固定阀均为闭合。在卸荷过程中，由于地下管柱

32、受压时间过长，导致柱塞出现位移，示功图“变形”。在CD段，由于泵内液体的作用，使泵内压力比外部液柱压力高，吸入阀关闭，排除阀打开，使泵内液体排出，当泵内压力下降回到外部压力以下时，下一次抽吸循环过程就开始了。当CD段的面积超过泵的极限面积时，就会出现漏失，此时游动阀和固定阀都处于打开状态，泵内液体通过井口排出。抽油机在运动中的悬点载荷主要由以下三部分组成，首先是井口装置所提供的静载荷，其次包括杆柱及井筒对液体的浮力，该部分主要由抽油杆提供。以及由液柱压力产生的流体阻力，该部分主要由液柱自重和井筒内液体所产生的阻力组成。深井泵在运行时，如果不考虑以上三个部分的作用，则会使深井泵在运行过程中处于一

33、种不利状态，即载荷变化很小或载荷几乎不变。实际上，这种状态往往是由于油层出砂、结蜡等因素造成的。需要注意的是，理想示功图是一种理论模型，实际测量中常常会出现变形和畸变。同时，深井泵的静态载荷变化曲线也是受到多种影响因素的作用，例如油井地质条件、产油层物性参数等，均需要进行适当的调整和修正。2.2.2气体影响示功图典型示功图是指当某一种外界因素影响十分明显的时候，理论示功图就会发生“变形”，如图2.7,这是受到气体影响的典型示功图1。这是由于井中的液体富含少量溶解气体，那么在泵的下通道末端，分析出的溶解气体积聚在泵的泵的残余间隙中，活塞在提升时放弃部分体积，使气体随着压力的降低而体积膨胀，并且固

34、体阀门在气体膨胀的影响下打开产生滞后，井中的液体不能及时注入泵中。因此，活塞上的负载很低。随着生产时间的增加，套管和活塞之间相对位移逐渐增加，使得泵内气进入更多溶解气，泵内液体不能及时进入。即图中BB，段越长。在原油抽吸过程中，到地面的饱和压力下降，原油中溶解的气体沉淀下来，在行程末尾，由于光杆下面的泵腔中还有部分气体，此时上部的活塞将其移开，泵腔中的压力下降，溶解的气体快速膨胀。另外，由于不能快速降压，使泵腔中的气体膨胀，从而使阀门被锁住，抽吸不能及时开启，导致卸载速度慢。2.2.3供液不足示功图当油井动液面较低或者地层供液能力不足时，示功图在后半段会呈现刀把状的形态,如图2.8所示。这是由

35、于在下冲程卸载阶段，柱塞无法及时触碰到液面，导致卸载滞后，悬挂载荷减小幅度较少。当活塞持续下行直至沉没在液体内时，卸载才发生，这导致卸载阶段曲线平直并快速下降。这种现象被称为气体影响的示功图或供液不足的示功图。需要注意的是，这种情况仅适用于特定的井下条件，不同井下环境下示功图形态各异，需要基于现场测量数据进行准确分析。也()图2.8供液不足示功图2. 2.4游动阀（排出阀）漏失示功图当光杆上行程时，由于内燃机中游动阀关闭不严密，导致气缸内混合气体泄漏到排气系统或冷却系统中，从而导致发动机性能下降，使得该气缸产生的有效工作量减少，导致该气缸的示功图表现出不正常的下降趋势。在B点卸载的载荷由于柱塞

36、与泵筒衬套之间的间隙从而发生漏失现象，这导致泵腔内的压力较泵外液柱的压力较小，使柱塞上下端产生了压差。由于压力作用游动阀上方的液柱漏入泵内，使泵腔内的压力低于泵外的液柱沉没压力，导致加载过程迟滞。间隙越大，漏失越严重，压力就越小，漏失速度越快，漏入泵筒的液体会在泵腔内向下顶住活塞，阻碍上行加载。当漏失速度小于活塞移动速度时，示功图加载线才进入正常位置，表示悬挂载荷已经完成加载。需要注意的是，示功图加载迟滞的现象与泵的运行状态有关。为了避免游动阀漏失,通常需要定期检查和维护游动阀和气门系统，特别是气门导管和气门座。在实际应用中，应特别注意准确测量泵的漏失量和加载量，以便更好地判断泵的运行状态并作

37、出相应的调整。图2.9游动阀漏失示功图在上冲程末时，光杆移动速度缓慢，漏失速度比柱塞移动速度大，导致图2.9中的C点尚未到达上死点，泵尚未充满，但漏失液体的作用力导致柱塞提前卸载，并且负载值降低到C”点，光棒上升到上死点。如果固定阀的开启延迟，柱塞实际上会从原来的BC段移动到BC段，如果泄漏量大，泵腔内柱塞顶部的向下力足够大，使得固定阀不能打开和始终关闭，所以深井泵的排量为0,并且油井不会产生液体。3. 2.5固定阀（吸入阀）漏失示功图如图2.10的CD段，当固定阀处于漏失状态时，光杆下的冲程启动后，由于泄漏效应，泵腔内的压力不能及时上升，从而无法及时打开游动阀，顺利排出液体，直到游动阀由于活

38、塞向下的速度超过泵内液体漏失的速度，才能打开泵内的液体并开始排出液体。活塞上方的液柱压力通过将游动阀的预设关闭位置预设到A点，逐渐增加泵中的压力。如果由于初始载荷导致提前加载到达下死点，则深泵吸入阶段的活塞冲程足够短，泵的总容积不足以影响泵的效率，因为当冲程未有效达到时，悬浮载荷值已增加到A点。井口显示的内容通常从保压压力开始，但是当压力停止并稳定时，压力迅速下降，泵中只有部分液体上升到底部。图2.10固定阀漏失示功图实测示功图形态因不同油井的地质条件、井下设备参数等因素而异，上述介绍的示功图形态仅代表了采油现场最常见的几种情况。在实际应用中，需要根据现场测量数据和分析结果得出准确的示功图形态

39、，进而确定合适的生产措施和调整方案。3油井液面计算方法3.1示功图计算动液面原理图3.1为有杆抽油泵示意图，抽油泵由泵筒、游动阀、固定阀等零件组成，假设下泵深度为H,动液面深度则为1./*除找利用”。图3.1有杆抽油泵示意图3. 2理论示功图计算动液面的原理根据标准示功图对井下泵进行受力关系分析的步骤如下：首先将泵作为一个整体:在受力分析中，将泵视为一个整体，忽略过阀阻力等摩擦力的影响，只考虑泵在不同位置时产生的受力情况口兀在加载过程中，随着柱塞移动载荷持续增加，此时游动阀和固定阀均关闭，载荷值主要包括抽油杆柱在井底液体中的重力。在计算冲程时，加载结束后，固定阀完全打开，原油进入泵筒中，泵的沉

40、没度下降了与冲程长度相同的高度卜在上冲程时，因为柱塞游动阀关闭，固定阀打开，悬点载荷主要包括抽油杆在流体中的重力、活塞以上液柱重力、油管压力对活塞的作用力，再去除沉没度液体对活塞的反作用力和套管压力对活塞的反作用力123。在下冲程中，固定阀关闭游动阀打开，原油从泵筒经活塞进入到油管中，此时的悬点载荷只有抽油杆在液体中的重力。由此得到计算动液面深度的公式：1.fJF-MP(3.1)Appig1.f为动液面深度，m；AF为示功图上下载荷差，kN；Pt为井口回压，Pa；PC为井口套压，Pa；AP为柱塞截面积，m2；PI为原油密度，kgm-3o图3.2理论示功图计算动液面原理图3. 3油套环形空间内动

41、液面的基础油井在正常生产时，通过示功图的分析，可以判断出该油井的泵效、冲程、冲次、沉没度等重要参数。在液面测试中，通常采用连续取样法（2次取样）、间断取样法（1次取样）和连续取样与间断取样相结合的方法来测定动液面。在正常生产情况下，油井下泵工作时，抽油杆对液体的作用表现为三种形式：一是抽油机运行时，抽油杆带动液体作往复运动；二是在泵筒内随液流作循环运动；三是抽油杆在液体中作上升运动。需要注意的是，准确的动液面数据和泵柱深度数据对于判断油井的工作状态和生产能力至关重要，因此应保证数据的准确性和可靠性。3. 3.1动液面测试方法及原理测量动液面的方法有多种，下面介绍几种常用的方法：传统方法：通过油

42、井井口上方的动液面传感器，测量液面高度。根据测量结果，可以推算出动液面的高度变化情况，进而评估油井的产能状况。电容法测量：电容法测量是一种广泛应用于油田生产中的动液面测量技术。这种测量方法主要是通过将电容传感器放入井中，测量电容器与地壳之间的电容变化以获得动液面高度变化。该方法具有测量精度高、测量范围广等优点，但需要专业的设备和技术支持。振弦法测量：振弦法是另一种常用的动液面测量方法。这种方法利用井杆作为振动体，测量振动波的频率和振动模式，从而获得动液面高度。该技术具有简便、可靠、成本低等优点，但需要对井杆进行特殊的改造。声波法：利用声波在液体中传播的速度与密度成正比的关系，通过发射和接收声波

43、信号的方式，测量液面高度。该方法测量结果准确度高，尤其适用于高粘度液体的测量。射线法：通过射线透过井筒壁向液面发出射线，测量发射和接收信号之间的时间差,以此计算出液面高度。该方法需要在现场安装专用的射线接收器和发射器，操作维护成本相对较高，但适用范围广。无线电感应法：透过井筒壁向下发出电磁信号，当信号与液面相遇时反射回来，通过测量反射信号的强度和时间来计算液面高度。该方法适用范围广，但可能受到井筒壁材料、金属结构等干扰。需要根据具体情况选择合适的动液面测量方法，并保证测量设备和数据的准确性和安全性。4. 3.2回声法动液面测试操作回声法是一种常用于测量液位或动液面的方法，其基本原理是通过向容器

44、中发射声波，并测量声波反射的时间和强度，计算出液面高度。对于油井的动液面测量，回声法也可以被应用22。首先发射声波，通过声波发射器发出一个频率确定的音频信号，声波信号经过反射到井中。其次反射声波，声波与液体接触后被部分反射，一部分声波在液面的位置被反射，沿着相反的路径返回到声波接收器。最后计算液面高度，声波接收器接收到反射声波的时间和强度，通过计算反射声波的时间和强度，可以得出液面高度的精确值。图3.3为回声法测量动液面示意图。1.=vt/2（3.2）式中，1.为液面高度，m；V为声波传送速度，m/s;t为声波从井口到液面后再返回到井口所需要的时间，s.图3.3为回声法所获得的声波反射波示意图

45、。声波速度可以从不同的方法来确定：（1）有音标井为了确定音速，应预先在测量井内的油管上装一音标。音标位置应在液面以上，根据已知的音标深度和测得的音标反射所需的时间1就可确定音速V：V=与（3.3）t2将V代入到（3.2）可得：1.=1.l5（3.4）（2）无音标井有些井预先没有下音标或无法下音标，因此就不能根据测液面的资料直接进行液面深度计算，首先要先计算出声波速度之后就可以用公式（3.2）计算出液面深度。根据波动理论和声学原理，声波在气体中的传播速度为：(3.5)式中，V代表声波速度,ms;K代表绝热指数;P代表在压力p下的气体密度,Kgm3;P代表气体压力，Pa利用气体状态方程就可以确定上

46、述中的气体密度。将所求出的气体密度带入到Izrtk(3.6)V=J式中,Z代表气体压缩因子,在低压下一般取1；R代表摩尔气体常数,8.31J(molK);T代表气体绝对温度，K；K代表天然气绝热指数，可取1.287.29；代表气体相对分子质量，kg/mol图3.3回声法测量动液面示意图3.3.3音标法动液面测试操作音标法是一种常用于计算油井动液面深度的方法，它是利用声波在液体和气体介质中传播速度不同的特性，通过测量声波从发射器到接收器之间的时间差和距离差，来计算动液面深度。下面是具体的操作方法：(1)安装传感器，将传感器一端与泵体相连，另一端与导管相连。(2)打开开关，将音标按到液面上。(3)

47、关闭开关，使音标恢复至初始状态。(4)用小锤在液面上轻击音标，使其与液面保持在同一高度。(5)记录音标高度，并换算出液面高度。(6)测量时，使用同样的方法测量两次(或三次)，取平均值。(7)在测量过程中，如果有气泡进入音标，则应适当降低音标的位置。如发现液体有明显的波动(如液体表面突然下降或上升)且有气泡溢出时应适当提高音标的位置。对于音标法测量的动液面结果分析步骤如下：(I)测量结果的计算确定音标的高度、深度。在测量过程中，如发现音标高度或深度不能保持稳定，则应将音标或深度校正一次。根据测得的数据换算出液面高度，并与同一标准进行比较。计算过程如下：S二WH/1.将液面高度换算成标准高度H,并

48、用与标准液面相同的方法测量，得出的结果为：H=0.04（或0.4示功图诊断在低产低效井的应用4.1 我国油田低产低效情形及其成因油田生产随着开采时间的增加，面临的问题也越来越多，导致油田出现低产低效12%目前我国油田的低产低效情形主要表现在以下几个方面：第一开发程度不高，我国是世界上石油资源最丰富的国家之一。根据国内石油和天然气资源统计，我国目前探明储量为280亿吨，可采储量约为120亿吨，位居世界第三。但是，我国油田大多处于中晚期，多年开采后，原油产量逐渐下降。油田开发程度低，剩余可采储量不足。据统计，我国目前石油采收率只有2535%,远低于世界平均水平。国内油田普遍存在的开发问题一是剩余油分布零散，二是高含水油藏多。据统计，目前国内有相当一部分油田己经进入高含水后期开