利用油井示功图结合电流变化诊断抽油机故障

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  摘 要:正确分析诊断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。文章分析了抽油机上、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、井卡等情况下上、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;故障诊断
  前言
  随着油田开发生产规模的扩大,有杆泵发挥着越来越重要的作用。保持油井高产、稳产使抽油泵工况处于最佳状态,使机杆泵及地面设备协调、高效,发挥功图的提示、监督、挖潜油井作用,必须正确使用功图这一工具。油田开发的最小单元就是采油井,每口采油井的生产是否正常,关系到油田开发与生产的效果,如果采油井一旦出现了故障,生产就要受到影响,其产量就会降低,某些动态参数就会发生一定的变化,只要在生产过程中及早地发现动态参数的变化,并加以分析、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。重点介绍抽油机泵漏失、杆断脱和杆卡等几种常见情况。
  1 抽油机上、下行电流与示功图变化特点
  2 应用实例与效果
  利用抽油机上下行电流、示功图变化规律,对地面故障、井下故障等油井工況进行判断,及时采取措施恢复油井生产。
  2.1 抽油机泵漏失判断
  2.1.1 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。
  2.1.2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,泵漏失可分为游动凡尔漏失、固定凡尔漏失、双凡尔漏失。(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。(3)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。
  2.2抽油杆断脱。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。
  2.3井卡。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,由于柱塞被卡,导致抽油泵不能抽出液体。
  2.4 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。
  3 结论与建议
  (1)建议各井可加装远程监测,此技术应具备实时监测油井电流、载荷、示功图等多项参数,通过此技术,可及时判断油井生产情况,排除故障,实现降本增效。(2)当抽油井的电流、示功图发生改变时,井下工况很可能发生了异常,单独应用上、下行电流或示功图判断油井工况还具有局限性,两者应结合判断,有时同一现象可以由不同原因造成,应综合参考其他参数变化进行判断,才能使工况诊断更准确。
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