应用示功图变化分析抽油井故障原因与处理办法

毛迎新 张艳辉 翟淑丽

【摘 要】现场经验表明，油井实测示功图是分析抽油井工作状况的重要诊断手段，由于没有及时根据示功图变化采取相应的技术和管理措施，造成抽油井躺井的现象十分普遍。通过几年来的实测示功图和检泵结果的对比分析，逐步地摸索总结出一套实测示功图综合解释方法，降低了抽油井的躺井率。

【关键词】抽油井；示功图；躺井率

众所周知，工况的好坏直接关系到抽油井的生产，综合解释示功图是分析油井的生产动态的重要手段。通过示功图，可以掌握油井工作制度是否合理，找出影响泵效或不出液的原因，如果把示功图和液面等资料结合起来分析，还可以了解油层的供液能力，及时调整单井配产、配注计划。选择合理的采油工作制度和检、修泵措施，为油井提高泵效、合理开发、高效管理提供可靠依据。

一、应用示功图变化分析抽油井故障原因

利用抽油机上下行电流、示功图变化规律，对地面故障、井下故障等油井工况进行判断，及时处理办法恢复油井生产。

1.1 抽油机泵漏失判断

1.1.1 泵漏原因分析

抽油泵正常生产时，上冲程，抽油杆带动活塞向上运动，活塞上游动凡尔在油管内液柱作用下而关闭，并排出活塞冲程一段液体。与此同时，泵筒内压力下降，在环形空间的液柱压力作用下，固定凡尔打开，井内液体进入泵内，占据活塞所让出的空间；下冲程，抽油杆带动活塞向下运动，泵筒液柱受压缩，压力增加，当此压力等于环空液柱压力时，固定凡尔靠自重而关闭。活塞继续下行，泵内压力升高，当泵内压力超过油管内液柱压力时，泵内液柱即顶开游动凡尔，并将载荷转移到油管内。泵漏失有三种情况：一是球座是否刺损或球磨损，二是凡尔球有杂物或其它硬物垫住，使球与球座密封不严，三是由于结蜡影响，使凡尔不工作。第一种情况只能通过作业处理，第二、三种情况可以通过热洗处理，处理不好只能作业处理。处理和预防泵漏失对两率的贡献极大，在每年的检泵作业井中也都存在着起出杆管泵无异常，说明在异常井诊断上有失误，存在处理方法不到位情况。只有诊断准确，才能为下步处理提供指导方法。

1.1.2利用功图判断漏失类型

由于抽油泵工作环境十分恶劣，机械磨损或井下液体的腐蚀都会导致抽油泵漏失、失灵等故障，泵漏失主要为游动凡尔漏失、固定凡尔漏失。（1）游动凡尔漏。现象：量油产量下降、示功图增载缓慢、液面上升、上电流比正常时小，下电流正常，憋压时上冲程压力上升缓慢。将驴头停在上死点稳压，游动凡尔漏失稳不住。（2）固定凡尔漏。现象：量油产量下降、示功图卸载缓慢、液面上升、上电流正常，下电流正常，憋压时上冲程压力上升，下冲程压力下降，压力憋得越高，上下冲程压力变化越大，将驴头停在下死点稳压，固定凡尔漏失稳不住。

1.2 抽油杆断脱

2016年7月发现某井上、下行电流、示功图有明显改变，从曲线看上行电流突然下降，行电流突然上升，又查看示功图，发现示功图载荷明显减小，图形变窄，说明抽油井的井下负荷突然减小，从参数和图形分析该异常为断脱，经过与巡井工人联系现场查看证实为抽油杆断脱。原因分析采油井正常生产时悬点的最大载荷主要由两个方面构成。一个是抽油杆自身重量，另一个是液体重量，当抽油杆断脱后，悬点的載荷只有断点以上剩余杆的自重，当然要比原来小，只是由于抽油杆与井筒中液体摩擦力的作用，才使上下载荷线不重合，摩擦力大上下载荷线之间的差就相对大一些，反之就小一些。当抽油杆上行程时，由于井下一端负荷小，靠平衡块就能将驴头拉起，电机做功小，因此电流下降，下行时，由于井下负荷小，平衡块要靠电机做功才能将它举升上去，电机做功大。

1.3 皮带断

2016年5月发现某井上、下行电流明显下降，从曲线上看，该井电流突然下降，与此同时温度也随之下降，综合分析该异常为皮带断或油井偷停，经采油站巡井人员现场验证异常为皮带断。原因分析：当抽油机皮带断后，电机处于空转状态，抽油泵停止工作，做功减少，所以电流下降，由于没有液体抽出，温度也随之下降，油井偷停与皮带断特征相近，这些只是地面故障，不会影响示功图的变化。

1.4 井卡

2016年4月发现某井上、下行电流同时突然升高，又查看示功图，发现示功图明显改变，从参数和图形分析该异常为井卡，经与巡井人员取得联系现场查看核实为井卡。分析井卡后柱塞在泵筒无法移动只有抽油杆的伸缩变形，上冲程中悬点载荷先是缓慢增加，将被压缩而弯曲的抽油杆柱拉直，到达卡死点位置后，抽油杆柱因受拉而伸长，悬点载荷大幅度增加，下冲程中先是恢复弹性变形，到卡死点后抽油杆柱被压缩而发生弯曲，所以在卡死点的前后段示功图会有两个斜率段，。

二、实测典型示功图的故障分析与对策

2.1 固定凡尔漏失

特征分析：固定凡尔是从关闭到开启的过程，固定凡尔漏，相当于固定凡尔提前打开，加载比正常情况快，漏失严重时接近垂线；从下冲程开始，到固定凡尔关闭，卸载完毕，凡尔漏失，卸载比正常情况慢。处理办法：导致固定凡尔漏失的原因可能是蜡块或颗粒脏赃物卡在固定凡尔座上导致固定凡尔暂时性漏失，或者是固定凡尔座有刺漏豁口。前者一般现场解办法为首先调防冲距进行轻微碰泵生产或热洗，但后者只有检泵。

2.2 游动凡尔漏

特征分析：上行加载时游动凡尔关闭，负荷全部加在抽油杆上，因凡尔漏失，加载变得缓慢，使ab段斜率变小；卸载时游动阀漏相当于提前打开，卸载加速，漏失严重时接近垂线。实际上，游动阀与固定阀在同一时刻运动反相（相位差180°），游动阀漏失示功图旋转180°才与固定阀漏失的功图特征相同。处理办法：结合油井生产动态及参数，如果是蜡或沙粒导致漏失，可采取出泵筒、增大排液解决漏失，否则只能检泵。

2.3 油稠使双凡尔球关闭、打开迟缓

特征分析：由于原油粘度高，液体磨擦阻力增大，对三球的上下运行起到较大的缓冲作用，活塞上、下行时，游动凡尔球下、上行，原油起到阻碍作用，稠油粘度大导致游动凡尔球无法迅速坐落或离开游动阀座上，活塞上行程时液体磨擦力向下、光杆负荷增大；下行程时磨擦力向上、光杆负荷变小；一正一负使功图上、下行程线之间距离增大，示功图变得“肥胖”类似双阀漏失。处理办法：一般现场采取电热杆生产或适当上调电杆电流，使井口出油温度在控制值以上，特别针对同期末井，含水较低，油温应比正常值稍高些；或定期热洗井。

2.4 出砂示功图

特征分析。当油中含砂时，部分细小颗粒会进入活塞与工作筒间隙，因砂粒不规则、分布不均匀，所产生的阻力也是时刻变化的，反映在示功图上有不规则的锯齿状。处理办法：如诊断为砂卡。处理办法是保持油井平稳生产，减少停井次数和时间，放套管气也应平稳进行。活塞轻微出泵筒生产。

2.5 杆断示功图

特征分析：杆断、图形有摩擦特征，近于水平状，抽油杆断脱部位不同，图形所处上、下位置不同。若断脱发生在活塞附近，或是活塞脱扣或阀球球罩断落，图形位于杆重载荷线位置，若断脱发生在光杆附近，图形接近于水平坐标线。处理办法：首先要装抽油防脱器，且合理优化组合抽油杆柱，相对下小泵径，慢冲次生产。对于偏磨严重的井，要井下抽油杆扶正器或采取其它有效措施，特别是冲次不能过大，对稠油生产井尤为重要，一般采用抽油机最小冲次为宜。

三、结束语

在实际现场生产过程中，油井的工况复杂，不只受出砂、结蜡、含气等单一因素影响，而是受两种或几种因素相结合的影响，通过油井示功图的深化分析，做到重点防治，做好防躺井工作。需要经常进行示功图分析，以采取相应的措施提高油井泵效。要通过日常示功图分析，及时采取相应的对策，降低抽油井躺井率。

【参考文献】

[1]张琪、吴晓东 抽油井计算机诊断及其应用 华东石油学院学报 1984.