第八节 抽油泵工况分析抽油泵工作状况的好坏,直接影响抽油井的系统效率,因此,需要经常进行分析,以采取相应的措施 。
分析依据：地面实测示功图 。
示功图：悬点载荷同悬点位移之间的关系曲线图,
它实际上直接反映的是光杆的工作情况,因此又称为光杆示功图或地面示功图 。
实际井将受泵制造质量、安装质量，以及砂、蜡、水、
气、稠油和腐蚀等多种因素的影响，所以，实测示功图的形状很不规则，需对照理论示功图分析。
一,理论示功图分析
1,静载荷作用的理论示功图绘制步骤：
1）计算,,λ；
2）利用力比，减程比，
折算 W,λ,Sp ；
3）绘图。
静载荷作用的理论示功图为一平行四边形。
maxW minW
ABC为上冲程静载变化线,
A：下死点，静载 Wrl,开 关,关。
AB：加载线，加载过程,关,关。
B：加载完毕，,关,关 开 。
BC：吸入过程,BC=Sp,关,开。
C：上死点。
上冲程'BB
游动阀 固定阀
CDA为下冲程静载变化线,
C：上死点，静载,关，开 关；
CD：卸载线，卸载过程,关,关；
D：卸载完毕，,关 开,关；
DA：排出过程,DA=Sp,开,关
（相对位移）；
A：下死点。
下冲程
'DD
lr WW?
游动阀 固定阀
*若不计杆管弹性，静载作用下理论示功图为矩形。
2,惯性和振动载荷作用的理论示功图
（ 1）惯性载荷前半：由大变小的向下的惯性力，（加载）；
后半：由小变大的向上的惯性力，（减载）；
上冲程前半：由大变小的向上的惯性力，（减载）；
后半：由小变大的向下的惯性力，（加载）；
下冲程
（ 2）振动载荷叠加在四边形 A’B’C’D’
上。振动发生在粘性液体中，为阻尼振动，逐渐减弱。另外，由于振动载荷的方向具有对称性，反映在示功图上的振动载荷也是按上、下冲程对称的。
3.
由于气体很容易被压缩,表现在示功图上便是加载和卸载缓慢 。 呈现明显的,刀把,形 。
原因：在下冲程末余隙内还残存一定数量的溶解气,上冲程开始后泵内的压力因气体膨胀而不能很快降低,使吸入阀打开滞后 (B’点 ),加载缓慢 。
下冲程由于气体受压缩,泵内压力不能迅速提高,排出阀打开滞后 (D’点 ),因此使得卸载变得缓慢 (CD’)。
气体影响使泵效降低值为：
s
DD
vg
'
充不满的示功图（供液不足，稠油）：下冲程开始卸载缓慢，只有活塞遇液面后才开始快速卸载。
4.
漏失的影响与漏失程度、运动过程以及抽汲速度有关。即：漏失越严重，对示功图影响越大；
（ 1）排出部分漏失（只发生在上冲程）
1）上冲程,排除阀座封不严，活塞与衬套间隙，使活塞上部液体漏到活塞下部的工作筒内，漏失量岁泵内压力的减少而增大，因漏失液体对活塞有向上的“顶托”作用，
所以悬点载荷不能及时上升到最大值（油 B B’）,使加载缓慢。
2）上后半冲程：活塞上行速度减慢，在 （ C’
点），又出现了漏失液体的“顶托”作用，使悬点负荷提前卸载，到上死点时，悬点载荷已降至 C’’点。
有效行程,
3)当漏失量很大时，由于漏失液体对活塞的“顶托”作用很大，上冲程载荷远低于最大载荷 AC’’，使吸入阀始终关闭，泵排量为 0。
漏塞 VV?
''CBs p ei?
s
CB ''
（ 2）吸入部分漏失（只发生在下冲程）
下冲程开始后，由于吸入阀漏失使泵内压力不能及时提高，延缓了卸载过程，同时，使排出阀不能及时打开。吸入部分漏失造成排出阀打开滞后（ DD’）和提前关闭（ A’A），活塞的有效排出冲程：
'' ADs p ed?
s
AD ''
二,典型示功图分析典型示功图是指某一因素影响十分明显，示功图的形状反映了该因素影响的基本特征。尽管实际情况很复杂，但总是存在一个最主要因素，因此可根据示功图判断泵的工作状况。
三,抽油井计算机诊断技术 （ 自学 ）
抽油井计算机诊断技术是将实测地面示功图利用数学的方法,借助于计算机求出抽油杆柱任一截面上的载荷与位移,同时绘出井下抽油泵的示功图,以此判断并分析抽油泵乃致整个抽油设备的工作状况 。
1,诊断技术的理论基础把抽油杆柱作为一根井下动态的传导线,其下端的泵作用为发送器,上端的动力仪作为接收器 。 井下泵的工作状况以应力波的形式沿抽油杆柱以声波速度传递到地面 。 把地面记录的资料经过数据处理,就可定量地推断泵的工作情况 。 应力波在抽油杆柱中的传播过程可用带阻尼的波动方程来描述
2,诊断技术的应用把地面示功图数据用计算机进行数字处理后,
由于消除了抽油杆柱的变形和粘滞阻力以及振动和惯性的影响,将会得到形状简单而又能真实反映泵工作状况的井下示功图 。
(a)表明理想情况下 (油管锚定,
无气体影响和漏失等 )泵的示功图为一矩形,长边为活塞冲程,
短边为液体载荷 。
(b)为一平行四边形,由于其存在冲程损失,表明油管未锚定 。
(c)为油管锚定,只有气体影响泵的理论示功图 。 活塞的有效排出冲程为,泵的充满程度则为
pes ppe sss )(
(d)较气体影响的卸载线陡直,反映出供液不足 。
(e) 为排出部分漏失
(f)吸入部分漏失 。
分析依据：地面实测示功图 。
示功图：悬点载荷同悬点位移之间的关系曲线图,
它实际上直接反映的是光杆的工作情况,因此又称为光杆示功图或地面示功图 。
实际井将受泵制造质量、安装质量，以及砂、蜡、水、
气、稠油和腐蚀等多种因素的影响，所以，实测示功图的形状很不规则，需对照理论示功图分析。
一,理论示功图分析
1,静载荷作用的理论示功图绘制步骤：
1）计算,,λ；
2）利用力比，减程比，
折算 W,λ,Sp ；
3）绘图。
静载荷作用的理论示功图为一平行四边形。
maxW minW
ABC为上冲程静载变化线,
A：下死点，静载 Wrl,开 关,关。
AB：加载线，加载过程,关,关。
B：加载完毕，,关,关 开 。
BC：吸入过程,BC=Sp,关,开。
C：上死点。
上冲程'BB
游动阀 固定阀
CDA为下冲程静载变化线,
C：上死点，静载,关，开 关；
CD：卸载线，卸载过程,关,关；
D：卸载完毕，,关 开,关；
DA：排出过程,DA=Sp,开,关
（相对位移）；
A：下死点。
下冲程
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游动阀 固定阀
*若不计杆管弹性，静载作用下理论示功图为矩形。
2,惯性和振动载荷作用的理论示功图
（ 1）惯性载荷前半：由大变小的向下的惯性力，（加载）；
后半：由小变大的向上的惯性力，（减载）；
上冲程前半：由大变小的向上的惯性力，（减载）；
后半：由小变大的向下的惯性力，（加载）；
下冲程
（ 2）振动载荷叠加在四边形 A’B’C’D’
上。振动发生在粘性液体中，为阻尼振动，逐渐减弱。另外，由于振动载荷的方向具有对称性，反映在示功图上的振动载荷也是按上、下冲程对称的。
3.
由于气体很容易被压缩,表现在示功图上便是加载和卸载缓慢 。 呈现明显的,刀把,形 。
原因：在下冲程末余隙内还残存一定数量的溶解气,上冲程开始后泵内的压力因气体膨胀而不能很快降低,使吸入阀打开滞后 (B’点 ),加载缓慢 。
下冲程由于气体受压缩,泵内压力不能迅速提高,排出阀打开滞后 (D’点 ),因此使得卸载变得缓慢 (CD’)。
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充不满的示功图（供液不足，稠油）：下冲程开始卸载缓慢，只有活塞遇液面后才开始快速卸载。
4.
漏失的影响与漏失程度、运动过程以及抽汲速度有关。即：漏失越严重，对示功图影响越大；
（ 1）排出部分漏失（只发生在上冲程）
1）上冲程,排除阀座封不严，活塞与衬套间隙，使活塞上部液体漏到活塞下部的工作筒内，漏失量岁泵内压力的减少而增大，因漏失液体对活塞有向上的“顶托”作用，
所以悬点载荷不能及时上升到最大值（油 B B’）,使加载缓慢。
2）上后半冲程：活塞上行速度减慢，在 （ C’
点），又出现了漏失液体的“顶托”作用，使悬点负荷提前卸载，到上死点时，悬点载荷已降至 C’’点。
有效行程,
3)当漏失量很大时，由于漏失液体对活塞的“顶托”作用很大，上冲程载荷远低于最大载荷 AC’’，使吸入阀始终关闭，泵排量为 0。
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（ 2）吸入部分漏失（只发生在下冲程）
下冲程开始后，由于吸入阀漏失使泵内压力不能及时提高，延缓了卸载过程，同时，使排出阀不能及时打开。吸入部分漏失造成排出阀打开滞后（ DD’）和提前关闭（ A’A），活塞的有效排出冲程：
'' ADs p ed?
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二,典型示功图分析典型示功图是指某一因素影响十分明显，示功图的形状反映了该因素影响的基本特征。尽管实际情况很复杂，但总是存在一个最主要因素，因此可根据示功图判断泵的工作状况。
三,抽油井计算机诊断技术 （ 自学 ）
抽油井计算机诊断技术是将实测地面示功图利用数学的方法,借助于计算机求出抽油杆柱任一截面上的载荷与位移,同时绘出井下抽油泵的示功图,以此判断并分析抽油泵乃致整个抽油设备的工作状况 。
1,诊断技术的理论基础把抽油杆柱作为一根井下动态的传导线,其下端的泵作用为发送器,上端的动力仪作为接收器 。 井下泵的工作状况以应力波的形式沿抽油杆柱以声波速度传递到地面 。 把地面记录的资料经过数据处理,就可定量地推断泵的工作情况 。 应力波在抽油杆柱中的传播过程可用带阻尼的波动方程来描述
2,诊断技术的应用把地面示功图数据用计算机进行数字处理后,
由于消除了抽油杆柱的变形和粘滞阻力以及振动和惯性的影响,将会得到形状简单而又能真实反映泵工作状况的井下示功图 。
(a)表明理想情况下 (油管锚定,
无气体影响和漏失等 )泵的示功图为一矩形,长边为活塞冲程,
短边为液体载荷 。
(b)为一平行四边形,由于其存在冲程损失,表明油管未锚定 。
(c)为油管锚定,只有气体影响泵的理论示功图 。 活塞的有效排出冲程为,泵的充满程度则为
pes ppe sss )(
(d)较气体影响的卸载线陡直,反映出供液不足 。
(e) 为排出部分漏失
(f)吸入部分漏失 。
