四化功圖采集設備運行中常見異常功圖分析

王建偉

摘 要：本文針對抽油機井采用四化采集設備對示功圖自動采集時，因采集設備的安裝、調(diào)試、運行等過程中經(jīng)常出現(xiàn)的，非油井自身原因而導致的異常功圖進行分析，并找出問題所在，并提供解決方法，可為現(xiàn)場在安裝過程中避免出現(xiàn)類似問題提供參考，以及為維護、維修提供故障診斷依據(jù)，同時也為功圖在使用時避免對油井生產(chǎn)狀況產(chǎn)生錯誤判斷提供參考。

關(guān)鍵詞：功圖死點，功圖周期，數(shù)據(jù)對，死點開關(guān)，載荷傳感器

隨著勝利油田四化建設的不斷深入，四化采集的數(shù)據(jù)在油田生產(chǎn)中的應用也越來越廣泛，地位也越來越重要，抽油機井示功圖的采集手段也由人工長周期采集為主改變?yōu)樗幕O備自動高密度的采集，但在這些設備的安裝，調(diào)試以及運行過程中會產(chǎn)生各種各樣的新的非油井自身原因引起的異常功圖，這就需要相關(guān)操作人員了解并掌握導致這些異常的原因，要分析其原因首先要了解其基本工作過程。

一、四化功圖采集的基本過程

四化現(xiàn)場所用的功圖采集設備雖然有不同的廠家，采集方法也不盡相同，但其最終采集的結(jié)果均為標準結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。

所采集數(shù)據(jù)的主體部分絕大多數(shù)為200個數(shù)據(jù)對，每對數(shù)據(jù)包含一個位移數(shù)據(jù)和一個與之相對應的載荷數(shù)據(jù)，用這些數(shù)據(jù)再配合輔助數(shù)據(jù)就可以描述一個完整的示功圖。其中的載荷數(shù)據(jù)來源于安裝在井口光桿懸繩器上的載荷傳感器，而位移數(shù)據(jù)獲取方式較多，有角位移、死點開關(guān)、一體化傳感器等，下面就這幾種常見的方式予以簡單介紹：

1.1角位移傳感器采集位移數(shù)據(jù)的過程

角位移傳感器適于游梁式抽油機，通常安裝于游梁前臂的下方，隨著游梁的上下擺動，該傳感器可以感知游梁擺動的角度，用該角度與預先設定好的前臂參數(shù)即可計算出光桿上下運行的方向和距離，進而即可計算出位移數(shù)據(jù)，但該傳感器安裝是有方向性的，如果裝反了，其上、下沖程以及載荷數(shù)據(jù)的時序均會顛倒。

1.2死點開關(guān)采集位移數(shù)據(jù)的過程以及安裝要求

死點開關(guān)適用于游梁式抽油機、塔式等抽油機，抽油機在運轉(zhuǎn)的過程中，每一個周期激活一次，通常采用磁場接近激活，每次激活，認為一個周期的結(jié)束和下一周期的開始。但用該種傳感器使用前需預先標定，即需要通過位移校準器標定死點所處沖程的位置，以及實際沖程與時序的關(guān)系。標定完成后，正常使用時，就可以根據(jù)死點來確定周期的開始和結(jié)束并根據(jù)時序關(guān)系來確定位移數(shù)據(jù)。該傳感器因無法感知激活的方向，為調(diào)試方便，現(xiàn)場通常安裝在下死點位置。

二、幾種在四化采集中常見的異常功圖

抽油機井正常生產(chǎn)時的示功圖其形狀接近于平行四邊形，但因現(xiàn)場設備的操作、運行、人為錯誤等原因常會出現(xiàn)各種異常圖形，這類圖形與油井本身異常圖形又有較大差別，下面分別進行分析。

2.1 示功圖鏡像翻轉(zhuǎn)

在現(xiàn)場中，有時會見到鏡像翻轉(zhuǎn)的示功圖，總結(jié)常見于兩種原因，一是，XHH43-X45井，左側(cè)為該井正常示功圖，右側(cè)為異常示功圖，落實現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，該井使用角位移傳感器，對其更換電池后裝反所致，將其按照正確方式安裝后，功圖恢復正常。

造成這種圖形的另一種原因，常見于皮帶式抽油機，該種抽油機對電機的轉(zhuǎn)向沒有確切的要求，但在使用中會因更換電機，接線等原因?qū)е码姍C反轉(zhuǎn)，該井所采集的示功圖也會呈現(xiàn)鏡像反轉(zhuǎn)，SNSH3-3-71井，左側(cè)為該井正常示功圖，右側(cè)為異常示功圖，該井采用皮帶式抽油機，出現(xiàn)這種圖形是在更換電機接線后出現(xiàn)的，對于這種情況，對電機進行調(diào)向或重新位移標定后，示功圖即可恢復正常。

2.2位移零點超前與滯后

對于依賴死點開關(guān)采集功圖的井，如果死點位置發(fā)生移動，其所采集的功圖也會發(fā)生變化。如圖3，XHH75-X74井，左側(cè)為該井正常示功圖，右側(cè)為異常示功圖，從圖中可以看出右側(cè)的異常圖有些類似油井雙漏的功圖，即功圖的上、下死點位置變得圓滑。出現(xiàn)該問題后，落實油井生產(chǎn)正常，對該井四化設備檢查時發(fā)現(xiàn)，該井的死點磁鐵在近期維護抽油機時被移動，比原位置滯后30CM左右。

該井磁鐵相位的滯后，會讓四化采集設備誤認為，下死點位置還沒有到，而此時載荷已經(jīng)進入了上升段，于是就會造成功圖左下角處圓圈內(nèi)的斜線，該圖右上角的異常原因與此相同。磁鐵調(diào)整到原位置后，功圖恢復正常。

與上一井類似，XHH43-X39井，其右半部分的圖形極類似于供液不足的示功圖，分析其原因為，磁鐵位置比正常位置相位提前，采集設備認為下死點已經(jīng)到達，開始記錄上行段數(shù)據(jù)，而實際上，下行段并未結(jié)束，造成有半米左右的載荷數(shù)據(jù)沒有上升，如圖中圓圈內(nèi)所示，圖中右上角的異常同理。

2.3 操作不規(guī)范，位移標定受限

采用死點法采集功圖的設備在使用前通常需要用位移校準器進行標定，受到現(xiàn)場設備等因素影響，如防盜箱過高，井口無適宜懸掛位置，人為操作而導致位移校準器的拉線不能與光桿平行，甚至其下端比光桿的下死點懸點還高，以這種方式標定出來的功圖會導致如圖5左側(cè)所示現(xiàn)象，接近下死點附近的載荷數(shù)據(jù)均被擠壓在很小的位移范圍內(nèi)，功圖左下角應該出現(xiàn)的銳角也未出現(xiàn)，同時該井的沖程比實際的要短。對該井按照標準操作重新標定后，恢復正常。

2.4 功圖周期與實際不符

四化采集到的異常功圖中常見采集周期大于或小于實際周期，常見原因有異常磁場干擾，死點故障以及其它電器設備的干擾。

1、異常磁場干擾

在四化功圖采集設備安裝前，會有部分井安裝過其它類似的功圖采集設備，其遺留的磁鐵會對新安裝的設備造成干擾，如XHH100-X40井，該井使用皮帶式抽油機，該井設備安裝完成后，也順利標定完成，可采集到卻是異常功圖。如圖6左側(cè)為該井正常功圖，右側(cè)所示的2種功圖隨機出現(xiàn)，經(jīng)過對現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，在該井抽油機的鏈條上，與本次安裝完全對稱的位置安裝有另一塊磁鐵，那塊磁鐵是以前功圖采集設備所遺留的，對稱的位置導致周期檢測時不會發(fā)現(xiàn)兩次周期的不同，可以通過檢測，但會導致實際采集數(shù)據(jù)時，會將上半個沖程的數(shù)據(jù)映射成一個周期，如圖6中間所示，或者將下半個沖程的數(shù)據(jù)映射成一個周期如圖右側(cè)，將干擾磁鐵去除重新標定后，功圖恢復正常。

2、電路信號干擾導致圖形混亂

采用有線死點采集功圖的井，其死點信號是通過檢測RTU的DI7或DI9來實現(xiàn)的，現(xiàn)場常發(fā)現(xiàn)部分井控制柜干擾嚴重，尤其是抽油機在變頻運行時，此時會導致四化設備采集功圖周期的錯誤，常見采集周期比實際周期短，采集的功圖也是由部分功圖數(shù)據(jù)映射成一個周期的圖形，混亂不堪。

3、死點開關(guān)運行不穩(wěn)定導致多周期圖形

采用有線死點采集功圖的井，常見死點開關(guān)因磁場減弱或其本身靈敏度下降，或其它原因?qū)е鹿ぷ鞑环€(wěn)定，致使周期信號變長，此時采集的功圖沖次明顯變慢，功圖為多個周期功圖疊加而成。

2.5磁鐵失效，沾滿異物

對于使用皮帶式抽油機的井，激活死點開關(guān)用的磁鐵大部分是吸附在抽油機內(nèi)部的鏈條上的，該磁鐵會周期性的浸入機油中，并吸附機油中的鐵屑，當鐵屑積累到一定量時，該磁鐵外在表現(xiàn)的磁場強度就很弱，死點開關(guān)也就難以感應到磁場的存在，進而導致功圖不能正常采集。與此類似，游梁式抽油機，也會出現(xiàn)因磁鐵吸附大量抽油機掉落的鐵銹，鐵渣等異物，導致磁鐵的失效的情況。

三、結(jié)論

以上是四化示功圖采集設備運行中常見的幾個問題，既有設備本身的問題，也有安裝調(diào)試的問題，根據(jù)現(xiàn)象，通過原理入手，結(jié)合現(xiàn)場所發(fā)現(xiàn)問題很容易找的癥結(jié)所在，維修也就事半功倍，同時在功圖的使用和分析中，為避免對油井的生產(chǎn)情況產(chǎn)生錯誤的判斷提供了參考。

參考文獻：

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