抽油机计算机诊断技术课件.ppt

一、地面示功图分析
示功图：载荷随位移的变化关系曲线所构成的封闭曲线图。
(一)理论示功图及其分析

循环过程：下死点A加载完成B上死点C卸载完成D下死点A
图10-5 静载理论示功图
部分的漏失造成排出阀打开滞后(DD’)和提前关闭(A’A)
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当吸入阀严重漏失时，排出阀一直不能打开，悬点不能卸载。
图3-34 吸入凡尔严重漏失
吸入部分和排出部分同时漏失时的示功图是分别漏失时的图形的迭加，近似于椭圆形。
图3-35 吸入凡尔和排出凡尔同时漏失
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柱塞在泵筒内被卡死在某一位置时，在抽汲过程中柱塞无法移动而只有抽油杆的伸缩变形，图形形状与被卡位置有关。
图3-36 活塞卡在泵筒中部
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在抽汲过程中，游动阀和固定阀处于同时打开状态，液柱载荷基本加不到悬点。示功图的位置和载荷变化的大小取决于喷势的强弱及抽汲液体的粘度。
图3-37 喷势强、油稀带喷
图3-38 喷势弱、油稠带喷
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抽油杆断脱后的悬点载荷实际上是断脱点以上的抽油杆柱重量，只是由于摩擦力，才使上下载荷线不重合。图形的位置取决于断脱点的位置。
抽油杆柱的断脱位置可根据下式来估算：
图3-39 抽油杆断脱
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图3-40 出砂井

图3-41 结蜡井
图3-42 管式泵活塞脱出工作筒
图3-43 防冲距过小活塞碰
固定凡尔的示功图
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二、抽油机井工况诊断技术
抽油机井工况诊断技术：
①计算抽油杆柱断面上的应力分布和示功图；
②估算泵口压力；
③判断油井潜能；
④计算活塞冲程和泵效；
⑤检验泵及油管锚的机械状况；
⑥计算和绘制扭矩曲线，并进行平衡和功率的计算与分析。
抽油井计算机诊断的内容：
光杆示功图
数学模型
计算机
井下示功图
抽油设备工况
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(一)诊断技术的理论基础
信号发送器
信号接收器
井下信号的传导线
应力波
设备工况
信号记录
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应力波在抽油杆柱中传播过程可用带阻尼的波动方程描述：
用以截尾傅立叶级数表示的悬点动负荷函数D(T)及光杆位移函数U(T)作为边界条件：
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用分离变量法，可得抽油杆柱任意深度x 断面的位移随时间的变化：
根据虎克定律：
抽油杆柱任意深度断面上的动负荷函数随时间的变化为：
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在t时间，x断面上的总载荷F(x,t)等于加上断面以下的抽油杆柱的重量为：
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抽油杆柱系统的阻尼力：粘滞阻尼力、非粘滞阻尼力。
粘滞阻尼力：(1) 杆、接箍与液体之间的粘滞摩擦力；
非粘滞阻尼力：(1) 杆、接箍与油管之间的非粘滞性摩擦力；
阻尼系数确定
(2) 泵阀的流体压力损失等。
(2) 光杆与盘根之间的摩擦力；
(3) 泵柱塞与泵筒之间的摩擦损失等。
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真实阻尼
每一个循环中系统消除等值阻尼力时的能量与消除真实阻尼时的能量相同
等值阻尼
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(二)诊断技术的应用

对影响深井泵工作的各种因素做出定性分析，求得柱塞冲程和有效排出冲程，计算出泵排量及油井产量。
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根据抽油杆柱各级顶部断面上的示功图就可计算出该断面上的最大、最小应力及许用应力以及应力范围比，并判断抽油杆柱是否超载及杆柱组合是否合理。
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由泵的示功图求得液体载荷Wf后，可由下式估算泵口压力：
对于泵下装油管锚或封隔器的油井，泵示功图的加载线基本上是垂直的，若加载线明显倾斜或出现转折，则说明油管锚或封隔器未能有效的固定油管。
油管内的压力梯度

3. 计算和分析抽油机扭矩、平衡及功率
由悬点载荷及其在曲柄轴上造成的扭矩及悬点运动速度与悬点功率之间的关系可以求得扭矩因数。
求得扭矩因数后就可绘制扭矩曲线和进行扭矩分析，并计算、分析抽油机的平衡状况和功率利用情况。
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(三)诊断技术的发展状况
(1) Gibbs S (1966年）
(2) Doty D R. & Smith (1981年)
(4) 示功图识别技术