(已结束)安控数字化油田擂台第五期-示功图采集方式及特点？ 点击：3608 | 回复：40
讨论主题：油田数字化建设中，抽油机数量巨大，而对游梁式抽油机的工况诊断，最有效的方式就是分析示功图，结合自己的工作，谈谈游梁式示功图的采集方式？所采用采集设备的特点？
要求：最好结合自己实际工作。
参与方式：采取跟帖的方式参与。
评奖规则：由活动组织者评奖，并进行公开公布告示。
活动结贴：每周为1期，由安控数字化论坛擂台版主选定议题，半个月后（隔一期）擂台版主从所有参与讨论的网友中选出6个优胜者。
奖项设置：每期选出6个优胜者，其中：
一等奖1名：奖200MP（相当于200人民币），
二等奖5名，奖工控精美礼物一个（工控点点、工控T恤、工控徽章、工控工具四者任选一个，相当于65人民币）。
活动发奖：MP评奖后一周内发放，精美礼物每月发放一次，统一在月初寄送。
北京安控科技股份有限公司（简称“安控科技”），是专业从事工业级RTU产品研发、生产、销售和系统集成业务的高新技术企业。基于RTU技术在油气、环境在线监测行业开发出多款专业化经典产品，产品广泛应用于石油天然气的开采、处理、管输、储配等各个环节以及环境在线监测、城市燃气、供水供热等管网监控领域，并已远销美国、加拿大、墨西哥、土耳其、哈萨克斯坦、土库曼斯坦、伊拉克、伊朗、韩国、泰国、马来西亚等国家。安控科技严格执行ISO9000质量管理体系、建立了先进的生产和检测平台，并获得了多项国际认证（如UL 、CE、EMC四级认证等），产品品质达到国际先进水平。
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本着“卓越品质，源于更高要求”的核心理念，“勤奋、严谨、协作、卓越”的企业精神，安控人必将以更可靠的工业RTU产品、更先进的自动化解决方案和更完善的服务答谢用户、回报社会，为振兴民族自动化事业、创建民族自动化品牌而努力奋斗。
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为了能正确分析和解释示功图，常要绘制出理论示功图进行对比分析，而且实测示功图的解释都是以理论示功图为基础，因此，对理论示功图特征分析就显得尤为重要。
1.没有弹性变形的理论示功图
假定：抽油杆是刚体，动力从地面传到柱塞上没有时间滞后，既没有伸缩和振动，也无摩擦，假定每一个部件的工作效率都是100%所测得的示功图。
分析：图中a点是上冲程的始点。由于刚体没有弹性形变，则ab为即刻增载，泵柱塞的游动凡尔关闭，全部载荷由光杆承受。bc是上冲程过程，泵的游动凡尔关闭，固定凡尔打开是进油过程。图中C点是下冲程的始点，同样由于刚体没有弹性变形。则
cd 即刻卸载，抽油杆下行时所画出da线是载荷不变的下冲程位移过程，泵的固定凡尔关闭。
该理论示功图的特征：ab平行于cd ，bc平行于da，一般抽油机井在井深浅、小泵径、粗抽油杆及小冲数抽油条件下生产时，有可能出现类似的水平、长方形实测示功图。
4.动、静载荷+弹性载荷+振动载荷的示功图
抽油杆柱产生振动的原因是抽油机构带动抽油杆时产生的自振频率引起。因此在进行的油杆柱设计时，应尽量避免同步速度抽汲。理论研究和实践表明，当发生二级振动时，示功图的特征是：图形的面积偏集在上冲程开始处，而且在上死点处迥绕成“结”。这是抽油杆柱受力换向与杆柱弹性作用下造成的。
由于弹性振动传递快，而杆柱与油管和液体摩擦等因素造成滞后，影响曲线的形状而产生扭结。通常见到的是有弹性振动的示功图，只要上、下曲线的平均线平行，泵即工作正常。有时测得歪曲的示功图形，只要符合上述特点，则可用冲次太快引起振动予以解释
2.泵漏失的实测示功图
泵漏失是油井常见的故障之一。泵漏失包括固定凡尔漏失、游动凡尔漏失和双凡尔漏失三种情况。
①固定凡尔漏失时的示功图
固定凡尔漏失包括：固定凡尔与凡尔座配合不严、凡尔球被砂子刺坏或凡罩内积有砂、蜡等脏物，使凡尔球的起落失灵等原因造成的漏失。
这类功图的特点是：增载线比卸载线陡，图形的左下角变圆，右上角变尖，而且漏失越严重，图形的左下角变得愈圆，右上角变得愈尖。
②游动凡尔漏失的示功图
游动凡尔部分漏失包括：排出阀球与阀座配合不严；活塞与泵的衬套配合不当；或长期磨损使间隙变大；阀尔罩内积有脏物、砂、蜡，使阀球起落失灵等原因造成的漏失。
这类功图的特点是：卸载线与增载线陡，图形的左下角变尖，右上角变圆。当漏失特别严重时，增载线、卸载线和最大载荷线便构成了一条向下方弯曲的圆滑弧线。
③双凡尔漏失
这类功图的主要特点是：四角消失，中间粗；两头尖，形如梭状。
二、由于影响抽油泵正常工作的因素很多,加之受定向井、低产、低渗、高油气比等原因的影响，使示功图的瞬时性很强，所以在解释示功图时，要全面了解油井情况（井下设备、管理制度、目前产量、动液面、沉没度、油气比及以往的生产情况等），这样才能对泵的工作状况和生产不正常的原因做出判断。
三、在现场分析判断示功图时，应用叠加的方法，即根据该井平时生产过程中的特点，结合前期录取的实际功图进行分析，在理论示功图的基础上，画出油井理论载荷线，与影响该井生产的主要因素进行综合分析后，判断泵况正常与否。
四、在计算机诊断技术的应用中，地面功图转化为井下功图时，输入的各项数据必须与单井实际相符，否则所测得的泵功图并不能真实反映该井的实际泵况。
不同原油粘度下API 游梁式抽油机模型示功图分析
1、确定模型示功图的基本思路
对于每种机型,在对应不同的泵径、冲程、冲次和2 种杆柱组合的条件下,根据确定的最大下泵深度值计算出该种工况下示功图的基本参数,这样就计算出了每种工况下的示功图。共有90 种与工况对应的示功图,去掉没有意义的示功图,剩余的示功图的数量也很多,如何从这些示功图中找出一种代表该种型号抽油机工作状况的示功图对抽油机的设计非常重要。通常,最能代表抽油机工作性能的是抽油机承受的最大悬点载荷和减速器最大扭矩。选择模型示功图时,应尽量使抽油机的这两个性能在保证可靠性的情况下得到充分发挥。抽油杆相当应力也是一个重要的判定依据,一般是按D 级杆的抗疲劳强度来设计抽油杆,不过,随着高强度抽油杆的应用越来越多,对抽油杆的要求也可以适当放宽。文献[2 ]给出了稀油工况下国产抽油机模型示功图的判断思路,但是稠油工况和稀油工况有很大差别,判断方法也不同。API 抽油机设计中很多方法是与国产抽油机不同的,例如,国产抽油机减速器额定扭矩的设计是按当量扭矩来设计的 ,而API 抽油机减速器额定扭矩是按峰值扭矩来设计的[ ,所以对减速器扭矩的限制也不相同,其模型示功图也不相同
2、稠油和稀油工况下部分机型模型示功图分析
通过对中原油田上千口油井近万份地面示功图资料进行统计分析,结合原油粘度、泵径、泵深、沉没度、杆柱组合等资料,得出了稠油工况下和稀油工况下API 游梁式抽油机的模型示功图, 以C-912D-365-144 和C-640D-256-144 型API 游梁式抽油机为例说明稠油工况和稀油工况下模型示功图的区别
图1 C-912D-365-144 型在稀油工况下模型示功图
图4 C-640D-256-144 型在稠油工况下模型示功图
3、从以上分析可以得到一下结论
1) 稠油工况下,最大下泵深度受抽油杆额定相当应力的限制,只有泵径为<56 和<70 mm 2 种工况的最大下泵深度才有实际意义,模型示功图也表现在这2 种泵径上。稀油工况下最大下泵深度影响因素较少,模型示功图主要表现在<38 、<44 mm 2 种泵径上。
2) 稀油工况最大下泵深度主要受悬点载荷的制约, 稠油工况最大下泵深度主要受减速器额定扭矩和抽油杆额定相当应力的限制。
3) 稠油工况和稀油工况下模型示功图有较大的差别,稀油工况下主要受惯性载荷的影响,模型示功图变化较为规则,稠油工况下受摩擦力的影响在很大程度上限制了惯性影响的发挥,主要表现为上冲程结束时的悬点载荷与上死点悬点载荷差别不大,下冲程结束时的悬点载荷与下死点悬点载荷有较大差别。
4) 稀油工况时,上冲程结束时的悬点载荷、上死点悬点载荷、下冲程结束时的悬点载荷、下死点悬点载荷都大于稠油工况时的相应悬点载荷值,这说明稠油工况下,抽油机受摩擦力的影响大于受惯性载荷的影响。
5) 在选择模型示功图时,在减速器扭矩的选择上,应考虑到国产抽油机减速器额定扭矩的配备是按减速器输出轴当量扭矩,减速器安全系数较高,为了充分发挥减速器的性能,通常配备减速器扭矩按ξ2 ≤1.11 ;而API 抽油机减速器额定扭矩是按峰值扭矩配备的,为了保证减速器的安全,减速器扭矩应该选取ξ2 ≤1 。
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