浅谈利用电流示功图判断抽油机井运行状态

浅谈利用电流示功图判断抽油机井运行状态

罗春红,孙连会,王彦艳,甄瑞洁

华北油田公司第二采油厂 河北 霸州 065700

摘要: 抽油机在正常生产过程中，上下行电流是平稳的，示功图形状变化也不大，当这两个动态参数发生异常时，很可能出现油井工况问题，因此，应采取相应措施进行处理，使油井生产恢复正常；正确分析诊断示功图结果为油井正常生产提供可靠依据十分重要，抽油井在正常生产过程中，上、下行电流是平稳的，示功图形状变化也不大，当这两个动态参数发生异常时，很可能出现油井工况问题，此时，应采取相应措施进行处理，使油井生产恢复正常，通过分析抽油机上，下行电流与示功图变化特点，并结合实例，分析了抽油杆断脱、结蜡严重降低抽油机系统效率等情况下上、下行电流与示功图的具体变化，指出实际操作中应两者结合判断，综合考虑，才能准确诊断油井工况。

关键词:抽油机 电流   示功图  漏失 断脱 卡井 结蜡

目前随着油田开发生产规模的扩大，保持油井高产，稳产使抽油泵工况处于最佳状态，必须正确录取单井电流及示功图，通过动态参数就会发现、分析、判断，再根据具体故障采取具体措施才能使油井恢复正常生产，在动态参数中，抽油机上下行电流及示功图是反应油井工况异常最明显、最快捷的动态参数。通过分析示功图，可以知道抽油机负荷的变化泵的工作状况，各项参数配合是否合理，是否受到砂、蜡、气、水的影响，油层供液能力是否充足，抽油杆工作是否正常等，由示功图及时诊断抽油井工作状况，从而及时调整工作制度。

一、抽油机井电动机电流特点及对应关系

1、抽油机平衡概念

抽油机电流分为上电流和下电流，驴头上行时测得的是上电流，驴头下行时测得的是下电流；上电流是指驴头从最低点运行到最高点过程中出现的最大电流，下电流是指驴头从最高点运行到最低点过程中出现的最大电流；准确的平衡率的概念是:抽油机|下冲程过程中测得的两个最高电流中小电流与大电流的比值。I小/大>85%；现在大多数人认为平衡本是:下冲程最高电流与上冲程最高电流的比值。1ド/1上在85%~115%之间，这种概念是不准确的。例如下电流足 85安，上电流是100安，平衡率是85/100=85%，如果下电流是100安，上电流是 85 安，平衡率是100/85=117.65%，不是115%，1下/1上在85%~115%之间是不准确的，但是很多书上都这样写，技能鉴定评分表上也是这样写，所以也只能承认这个概念；抽油机平衡率的高低是由抽油机平衡重调节的，移动平衡块，改变平衡块重心至减速箱输出轴的距离就改变了平衡重。

2、抽油机井电流特点

曲柄旋转一周出现两次大电流和两次小电流，把曲柄在最高点位置作为 0度，当曲柄旋转到 70°~90°时出现电流高峰值，这是上电流，旋转到 180°附近时出现最低电流，旋转到 270°附近时又出现电流高峰值，这是下电流，旋转到360°附近时出现最低电流。

二、抽油机井电动机电流变化因素分析

1、泵漏原因分折：（1）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，泵简内压力下降，在环形空间的液柱压力作用下，固定凡尔打开，并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，泵简液柱受压缩，压力增加，当此压力等于环空液柱压力时，固定凡尔靠目重而关闭，活赛继续下行，泵内压力升高，当系内压力超过油管内液柱压力时，泵内液柱即游动几尔，并将载荷转移到油管内，泵属失有三种情况;一是球座是否刺损或球磨损，二是凡尔球有杂物或其立硬物垫住，使球与球座密封不严，三是由于结蜡影响，便凡尔不工作，第一种情况只能通过作业处理，第二、三种情况通过碰泵或洗井即可解决；（.2）利用功图判断漏失类型：1）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，泵漏失可分为动凡尔漏失、固定凡尔漏失、双凡尔漏失。2)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。3)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。4)双凡尔漏。现象:量油产量下降，液面上升，增载卸载都很缓慢，图形圆滑，漏失严重时的功图与断脱功图相似，憋泵压力上升，稳压稳不住。

2、抽油杆断脱：发现抽油机的上下电流突然出现较大程度的变化,向上的电流突然升高,向下的电流突然降低,这从侧面表示出抽油机在井下承受的负荷突然减少,抽油杆可能发生断脱,在进行更深层次的检测时发现当抽油杆一端的负荷逐渐减小时,电动机做功较小从而导致电流变小,反之,抽油杆负荷增大,系统电流也会随之增大,这就造成了电流的突然上升和下降现象。曾有一口井上行电流突然下降，下行电流突然上升，在示功图上，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，从图形上分析该异常应为断脱，后经作业证实，确为抽油杆断脱。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，悬点的载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，所以电流上升，断脱的部位越靠上，抽油杆上部越轻，上行电流下降越多。

3、卡井。某日，发现某井上，下行电流同时突然升高，经测试，发现示功图明显改变，从图形上分析该异常为井卡，经作业，查看核实为井卡。分析井卡后柱塞在泵简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，由于柱塞被卡，导致抽油泵不能抽出液体。

4、供液不足。泵供液不足主要是泵筒中液体不能充满，使游动凡尔不能及时打开，造成这种情况的原因有多种，如地层能量下降，下泵深度不合理，出砂等。对于动液面高，供液较好、出砂不严重的井突然减产时，需要考虑固定凡尔被卡死。对于砂面掩盖油层，污染严重的需要及时冲砂，解堵。泵效下降要及时根据液面变化调整工作制度，必要时加深泵挂，或换小泵。在实际生产中，我们经常使用一个简易计算泵效的方法，公式如下:

5、结蜡严重降低了抽油机井系统效率，结蜡后，造成原有的油流通道变小，多相流阻力增加，作用在泵活塞上的压强增大，同时抽油杆与油管(蜡)接触，增加了摩擦阻力，导致悬点载荷增大，上行电流也随之增大。因此，用实测上行电流和理论电流进行比较，可以判断出油井结蜡程度，即电流法。

三、总结：[Z嘉1]

通过加装远程监测，加强实时监测油井电流、载荷、示功图等多项参数，通过技术提高可及时判断油井生产情况，排除故障，实现降本增效。

参考文献

        《采油工技能鉴定》中国石油华北油田公司   石油工业出版社2019

        《采油生产现场故障诊断与处理》石油工业出版设

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