抽油机井示功图测量方法

张骅

摘   要：文章主要对抽油机井示功图测量方法进行论述。首先阐述了示功图自动诊断方法的应用机理，其次在分析抽油机井典型示功图特征的同时，对该技术的操作要点进行讨论。希望分析后，可以给相关工作人员提供参考。

关键词：抽油机井;示功图;测量;方法

1    示功图自动诊断方法概述

很多因素所造成的多重影响，导致计算机准确地进行地面示功图判定有着较高的难度，而使用井下示功图要比地面光杆示功图的判定相对来说简单。传统计算机诊断技术是通过地面实测示功图的方式进行确定，利用计算机可以准确地计算出抽油杆任何截面位置上的载荷与位移参数，然后就能够明确井下示功图。利用数字处理后，因为抽杆柱变形不会存在与粘滞阻力方面的问题，也不存在振动与惯性的影响，所以可以直接形成更加简单且反映出井下实际情况的示功图，以了解抽油泵的工作状态。

2    抽油机井典型示功图的特征分析

抽油机井示功图是抽油机井可以在完整的冲程中通过关干悬点载荷与悬点位移组合成为关系曲线图，使工作人员能够直接掌握光杆的实际运行状态。静载荷的持续作用之下，其理论施工图以平行四边形的方式表示。通过实际测量示功图，可以准确地判定其具体的工作状态，能够直接反映出不同泵况的运行条件。目前主要的抽油机井示功图最为典型的有9种。

3    示功图自动诊断方法

3.1  几何参数分析法

3.1.1  两条线特征值

两条线主要指的是最大、最小载荷曲线，可以获取该示功图所现实的数据，然后与理论数据进行对比分析，确定3个比值：大=P实大/P理大、小=P实小/P理小、δΔ=ΔP实/ΔP理，按照该值的阈值来判定最终的结果。目前最大荷载计算公式如下：

（1）理论最小载荷计算公式为：

（2）经过比值的对比分析，能够准确地判定出抽油杆断脱和连抽带喷的工作状态。抽油杆断脱之火，示功图中的上、下荷载数据相差不大，且处在下冲程的荷载曲线以下问题，即为P实大/P理大、ΔP实/ΔP理，数据变小非常明显;连抽带喷时，上、下荷载线相差不大，处在下荷载以上位置，且位置不固定，表现为P实大/P理大减小不明显、P实小/P理小变大或变小、ΔP实/ΔP理明显减小。

其特点是能够准确地判定出抽油杆断脱、连抽带喷等具体的情况。

3.1.2  5个点特征值

从实际情况分析可以发现，供液不足与气影响功图从实际图形中分析，其二者是难以准确分辨的，所以需要检查、确定供液不足的拐点位置，确定拐点的曲率则是明确二者功图差异的主要操作方式。明确下冲程内5个点的具体位置，即下死点A、上死点C、固定凡尔的关闭点E、供液不足的拐点F、有效行程的起始点G，如图1所示。

3.1.3  各点的提取

（1）A，C点的提取。根据曲线中的变化规律可以发现，下死点A是位移量最小的点，上死点C是位移量最大的点。

（2）E，F，G点的提取。根据功图的形状分析可以发现，该3点是下冲程曲线内的3个曲率变化最大的点。

一是可以准确地判定曲线中的各点曲率数据：利用相邻3点圆弧曲率计算方式（见图2）确定各个离散点的曲率数据Ki。

二是计算确定下冲程中的各个点曲率变化实际情况：按照所选取的各个点曲率可以确定点Pi（xi，Fi）曲率变化量δKi，即δKi=Ki+1-Ki。

三是消除波动误差：因为泵功图内的曲线中包含着多个高频点，有些情况下曲线的变化幅度比较大，所以容易存在多个曲率变化比较大的点，为了能够消除或者减缓波动变化，在实际计算过程中通过5点平均法来确定中间点变化量，δKi=δKi-2+δKi-1+δKi+δKi+1+δKi+2，然后就能够全面地提升数据的计算精确度。

3.2  差分曲线法

因为理论功图的图形为平行四边形，下冲程是反向对称线部分，也就是上、下沖程中的反向对称线会直接反映出重合现象。抽油井在发生故障问题之后，会直接在上下冲程荷载线中出现，然后沿着线路发生一定的变化，并且会存在异常的反应。因此，差分曲线法主要是通过上、下冲程反向线差数据变化来确定示功图类型。

4    结语

（1）总结出示功图特征参数的诊断方式，使得几何参数计算方法更加完善，与差分曲线法联合应用，可以使得数据运算更加简单，数据识别更加精确。

（2）总结出几何参数法、差分曲线法等方式来确定示功图的判定，然后可以通过二维数据转换，利用数据处理的自动化软件，进行自动诊断确定，为系统运行状态的判定提供有力支持。

[参考文献]

[1]姜浩，张彦廷.游梁式抽油机示功图检测新方法[J].石油机械，2010（12）：85-87.

[2]牟海维.油井抽油机示功仪的研制[J].电测与仪表，2000（5）：35-37.

[3]柴满州.抽油机井电功率实时监控系统的开发[J].江汉石油学院学报，2003（3）：120-121.