示功圖變化規律在油井工況分析中的應用

白建平

摘要：隨著油田開發生產規模的擴大，有桿泵發揮著越來越重要的作用。保持油井高產、穩產使抽油泵工況處于最佳狀態，使機桿泵及地面設備協調、高效，發揮功圖的提示、監督、挖潛油井作用，必須正確使用功圖這一工具。正確分析診斷功圖結果為油井正常生產提供可靠依據十分重要。

關鍵詞：油井；工況分析；示功圖；變化規律；案例分析

油田開發的最小單元就是采油井，每口采油井的生產是否正常，關系到油田開發與生產的效果，如果采油井一旦出現了故障，生產就要受到影響，其產量就會降低，某些動態參數就會發生一定的變化，只要在監測過程中及早地發現動態參數的變化，并加以分析、判斷，再根據具體故障采取具體措施才能使油井恢復正常生產。在動態參數中，抽油機上、下行電流及示功圖是反應油井工況異常最明顯、最快捷的動態參數。通過分析示功圖，可以知道抽油機負荷的變化、泵的工作狀況，各項參數配合是否合理，是否受到砂、蠟、氣、水的影響，油層供液能力是否充足，抽油桿工作是否正常等，由示功圖及時診斷抽油井工作狀況，從而及時調整工作制度。重點介紹抽油機泵漏失、桿斷脫和桿卡等幾種常見情況。

1抽油機上、下行電流與示功圖變化特點

在生產過程中，通過所轄區塊油井動態參數的實時監測，總結、歸納出抽油機上、下行電流、示功圖的變化規律，經驗證，利用這些動態參數判斷油井工況具有良好效果。

2 應用實例與效果

利用抽油機上下行電流、示功圖變化規律，對地面故障、井下故障等油井工況進行判斷，及時采取措施恢復油井生產。

2.1 抽油機泵漏失判斷

2.1.1 泵漏原因分析

抽油泵正常生產時，上沖程，抽油桿帶動活塞向上運動，活塞上游動凡爾在油管內液柱作用下而關閉，并排出活塞沖程一段液體。與此同時，泵筒內壓力下降，在環形空間的液柱壓力作用下，固定凡爾打開，井內液體進入泵內，占據活塞所讓出的空間；下沖程，抽油桿帶動活塞向下運動，泵筒液柱受壓縮，壓力增加，當此壓力等于環空液柱壓力時，固定凡爾靠自重而關閉。活塞繼續下行，泵內壓力升高，當泵內壓力超過油管內液柱壓力時，泵內液柱即頂開游動凡爾，并將載荷轉移到油管內。泵漏失有三種情況：一是球座是否刺損或球磨損，二是凡爾球有雜物或其它硬物墊住，使球與球座密封不嚴，三是由于結蠟影響，使凡爾不工作。第一種情況只能通過作業處理，第二、三種情況可以通過熱洗處理，處理不好只能作業處理。處理和預防泵漏失對兩率的貢獻極大，在每年的檢泵作業井中也都存在著起出桿管泵無異常，說明在異常井診斷上有失誤，存在處理方法不到位情況。只有診斷準確，才能為下步處理提供指導方法，因此提高異常井診斷的準確率，對降低兩率起著相當重要的作用，尤其是對泵漏失井的處理。

2.1.2利用功圖判斷漏失類型

由于抽油泵工作環境十分惡劣，機械磨損或井下液體的腐蝕都會導致抽油泵漏失、

失靈等故障，泵漏失可分為游動凡爾漏失、固定凡爾漏失、雙凡爾漏失。（1）游動凡爾漏。現象：量油產量下降、示功圖增載緩慢、液面上升、上電流比正常時小，下電流正常，憋壓時上沖程壓力上升緩慢。將驢頭停在上死點穩壓，游動凡爾漏失穩不住。（2）固定凡爾漏。現象：量油產量下降、示功圖卸載緩慢、液面上升、上電流正常，下電流正常，憋壓時上沖程壓力上升，下沖程壓力下降，壓力憋得越高，上下沖程壓力變化越大，將驢頭停在下死點穩壓，固定凡爾漏失穩不住。（3）雙凡爾漏。現象：量油產量下降，液面上升，增載卸載都很緩慢，圖形圓滑，漏失嚴重時的功圖與斷脫功圖相似，憋泵壓力上升，穩壓穩不住。

2.2抽油桿斷脫

2017年7月發現某井上、下行電流、示功圖有明顯改變，從曲線看上行電流突然下降，行電流突然上升，又查看示功圖，發現示功圖載荷明顯減小，圖形變窄，說明抽油井的井下負荷突然減小，從參數和圖形分析該異常為斷脫，經過與巡井工人聯系現場查看證實為抽油桿斷脫。原因分析采油井正常生產時懸點的最大載荷主要由兩個方面構成。一個是抽油桿自身重量，另一個是液體重量，當抽油桿斷脫后，懸點的載荷只有斷點以上剩余桿的自重，當然要比原來小，只是由于抽油桿與井筒中液體摩擦力的作用，才使上下載荷線不重合，摩擦力大上下載荷線之間的差就相對大一些，反之就小一些。當抽油桿上行程時，由于井下一端負荷小，靠平衡塊就能將驢頭拉起，電機做功小，因此電流下降，下行時，由于井下負荷小，平衡塊要靠電機做功才能將它舉升上去，電機做功大，所以電流上升。斷脫的部位越靠上，抽油桿上部越輕，上行電流下降越多。

2.3皮帶斷

2017年5月發現某井上、下行電流明顯下降，從曲線上看，該井電流突然下降，與此同時溫度也隨之下降，綜合分析該異常為皮帶斷或油井偷停，經采油站巡井人員現場驗證異常為皮帶斷。原因分析：當抽油機皮帶斷后，電機處于空轉狀態，抽油泵停止工作，做功減少，所以電流下降，由于沒有液體抽出，溫度也隨之下降，油井偷停與皮帶斷特征相近，這些只是地面故障，不會影響示功圖的變化。

2.4井卡

2017年4月發現某井上、下行電流同時突然升高，又查看示功圖，發現示功圖明顯改變，從參數和圖形分析該異常為井卡，經與巡井人員取得聯系現場查看核實為井卡。分析井卡后柱塞在泵筒無法移動只有抽油桿的伸縮變形，上沖程中懸點載荷先是緩慢增加，將被壓縮而彎曲的抽油桿柱拉直，到達卡死點位置后，抽油桿柱因受拉而伸長，懸點載荷大幅度增加，下沖程中先是恢復彈性變形，到卡死點后抽油桿柱被壓縮而發生彎曲，所以在卡死點的前后段示功圖會有兩個斜率段，由于柱塞被卡，導致抽油泵不能抽出液體。

2.5 供液不足

泵供液不足主要是泵筒中液體不能充滿，使游動凡爾不能及時打開，造成這種情況的原因有多種，如地層能量下降，下泵深度不合理，出砂等。對于動液面高，供液較好、出砂不嚴重的井突然減產時，需要考慮管串附件堵塞或固定凡爾被卡死。對于砂面掩蓋油層，污染嚴重的需要及時沖砂，解堵。泵效下降要及時根據液面變化調整工作制度，必要時加深泵掛，或換小泵。

3 結論與建議

（1）通過遠程監測技術實時監測油井電流、載荷、示功圖等參數變化，可及時判斷油井生產情況，排除故障，實現降本增效。（2）在電流互感器發生損壞時，電流變化可造成假異常現象，因此，要及時維護各個采集部件。（3）當抽油井的電流、示功圖發生改變時，井下工況很可能發生了異常，單獨應用上、下行電流或示功圖判斷油井工況還具有局限性，兩者應結合判斷，有時同一現象可以由不同原因造成，應綜合參考其他參數變化進行判斷，才能使工況診斷更準確。

（作者單位：沈陽采油廠）