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1、机抽井示功图动液面监测技术及资料分析,前言 机抽井的示功图、动液面测试是油气田勘探开发中一项重要的经常性的工作。示功图测试-是了解抽油井机、杆、泵工作状况的主要手段。动液面测试-是了解抽油井的供液能力,掌握生产动态的主要手段。通常情况下示功图、动液面测试工作是同时进行的，是因为在诊断泵的工作状况时二者有紧密联系，并且相互验证。我采油厂试井监测工作使用过的仪器主要有：CY-611型水力动力仪、SH-4、SH-5、CJ-4液面测深仪、SHD-计算机综合诊断仪、SF-计算机综合测井仪、SF-计算机综合测井仪。目前我厂使用试井监测仪器:SHD-计算机综合诊断仪、SF-计算机综合测井仪、SF-计算机综合
2、测井仪。,一、低压试井示功图测试工作,低压试井通常是指机抽井示功图、动液面测试工作 低压试井测试目的：通过示功图图形分析，同时参照环空动液面测试资料，掌握机抽井泵的工作情况，及时诊断生产异常井不正常原因，为修井检泵作业施工、机抽参数的调整提供依据，以及为油井、油区动态分析提供重要第一手资料。,一、低压试井示功图测试工作,S光杆冲程，m;Sp活塞冲程，m;Wr抽油杆在液体中的重量，N WL活塞截面积上液柱载荷，N；入冲程损失（入=入1+入2），m;入1抽油杆变形长度，m；入2油管变形长度，m；A下死点；AB为加载线；BC为泵的吸入过程；C上死点；CD为卸载线；DA为泵的排出过程；理论示功图为平行
3、四边形ABCD，曲线圈闭的面积的大小表示泵做功 的多少。ABC为上冲程载荷变化线，AB为加载线，在加载过程中游动凡尔和固定凡尔同时处于关闭状态；在B点以后加载完毕，油杆、油管变形结束，活塞与泵开始发生相对位移，同时固定凡尔打开，液体进入泵筒让出的空间，BC为泵的吸入过程，在此过程中游动凡尔一直处于关闭状态。CDA为下冲程载荷变化线，CD为卸载线，在卸载过程中游动凡尔和固定凡尔同时处于关闭状态；在D点以后卸载完毕，油杆、油管变形结束，活塞与泵开始发生向下相对位移，游动凡尔被顶开而开始排液，DA为泵的排出过程，在此过程中固定凡尔一直处于关闭状态。,入,Sp,Sp,WL,S,Wr,A,B,C,D,B
4、1,D1,游动凡尔,固定凡尔,活塞,泵筒,油层,（一）理论示功图及其分析,一、低压试井示功图测试工作,A 正常的示功图形（图1）特征：图形近似平行四边形,1-1,1-2,图1-2由于机抽时惯性和振动载荷的影响，通常实测的示功图形存在一定的偏转现象，在解释分析时这类图形，应认为泵是工作台正常的。,一、低压试井示功图测试工作,实测的正常的示功图形（图2）,S200井（93-11-22）冲程1.6m；冲次9.0次/分,S126井（90-09-18）,冲程2.0m；冲次7.5次/分,一、低压试井示功图测试工作,B 油井结蜡上下行程阻力大示功图形（图3）特征：图形上下载荷线均偏离理论载荷线,3-1,3-
5、2,油井结蜡造成机抽时上下行程阻力大，实测图形存在上下载荷线均偏离理论载荷线现象，在解释分析时这类图形，应认为泵是工作正常的，同时指出油井结蜡严重。,一、低压试井示功图测试工作,实测的油井结蜡上下行程阻力大示功图形（图4）,C-10井（90-09-12）冲程1.625m；冲次9.0次/分,Y-1井（90-12-18）,冲程1.88m；冲次6.0次/分,一、低压试井示功图测试工作,C 供液不足示功图形（图5）特征：图形为刀把式，下冲程载荷线不能立即减小，当接触液面后立即卸载,3-1,这类机抽油井通常沉没度小，液面在泵挂附近，供液能力差，造成泵的充满程度低，产量一般较低，在解释分析时这类图形，应认
6、为泵是工作正常的，同时指出油井供液不足。,一、低压试井示功图测试工作,实测的油井供液不足示功图形（图6）,C-4井（90-09-18）冲程1.625m；冲次9.0次/分,S-181井（90-02-13）,冲程1.8m；冲次9.0次/分,一、低压试井示功图测试工作,D 固定凡尔漏失示功图形（图7）特征：图形反映下冲程的卸载线为下凹曲线,3-1,这类机抽油井通常随着固定凡尔漏失量逐渐增大，产量较漏失前有明显的下降，而动液面较漏失前有明显的上升，在解释分析时这类图形，可同时参照产量、液面的变化情况一并考虑。,一、低压试井示功图测试工作,实测的油井固定凡尔漏失的示功图形（图8）,SP-1井固定凡尔漏失
7、（90-12-12）冲程3.0m；冲次6.0次/分,S-126井固定凡尔严重漏失（90-11-03）,冲程3.0m；冲次7.0次/分,一、低压试井示功图测试工作,E 受气体影响的示功图形（图9）特征：图形反映下冲程的卸载线为上凹曲线,9-1,这类机抽油井通常油层产气，油气比大，泵内油气分离，下冲程不能很快卸载，在解释分析时这类图形，可同时参照产气量的情况一并考虑。,一、低压试井示功图测试工作,实测的受气体影响的示功图形（图10）,S-122井受气体影响的示功图形（90-06-28）冲程1.8m；冲次12.0次/分,S-136井受气体影响的示功图形（90-12-12）,冲程1.88m；冲次6.0
8、次/分,一、低压试井示功图测试工作,F 游动凡尔漏失示功图形（图11）特征：图形反映上冲程的卸载线为上凹曲线,3-1,这类机抽油井通常随着游动凡尔漏失量逐渐增大，产量较漏失前有明显的下降，而动液面较漏失前有明显的上升，在解释分析时这类图形，可同时参照产量、液面的变化情况一并考虑。,一、低压试井示功图测试工作,实测的油井游动凡尔漏失的示功图形（图12）,C-4井游动凡尔漏失（90-05-10）冲程1.625m；冲次7.0次/分,S-59井游动凡尔漏失（87-10-16）,冲程1.8m；冲次9.0次/分,一、低压试井示功图测试工作,G 连喷带抽示功图形（图13）特征：图形狭窄，地层有一定自喷能力，
9、游动凡 尔和固定凡尔都处于关闭不严的状态。,3-1,这类机抽油井通常泵挂深度较浅，产液量高于理论排量，动液面在井口。,一、低压试井示功图测试工作,实测的连喷带抽示功图形（图14）,S-190井连喷带抽示功图形（90-11-15）冲程1.625m；冲次12.0次/分,S-136井游动凡尔漏失（88-01-21）,冲程1.8m；冲次9.0次/分,一、低压试井示功图测试工作,H 游动凡尔和固定凡尔同时漏失示功图形（图15）特征：图形反映上下冲程的载荷线在二条理论线之间，较正常图形扁平，产量很低或不出液,3-1,这类机抽油井通常随着泵的漏失量逐渐增大，产量较漏失前有明显的下降，而动液面较漏失前有明显的
10、上升，在解释分析时这类图形，可同时参照产量、液面的变化情况一并考虑。,一、低压试井示功图测试工作,实测的游动凡尔和固定凡尔同时漏失示功图形（图16）,S-181井游动凡尔和固定凡尔同时漏失（87-10-16）,冲程1.8m；冲次9.0次/分,一、低压试井示功图测试工作,I 地层出砂泵发生砂卡示功图形（图17）特征：图形反映载荷线在附加阻力的影响下急剧变化，载荷线呈不规则的锯齿状,3-1,这类机抽油井通常因地层出砂，活塞在泵筒内存在遇卡现象。,一、低压试井示功图测试工作,实测的地层出砂泵发生砂卡示功图形（图18）,QK-4井活塞在上死点部分砂卡的示功图形（90-04-21）,冲程3.0m；冲次6
11、.0次/分,S-213井活塞在下死点部分砂卡的示功图形（97-03-02）,冲程3.0m；冲次6.0次/分,一、低压试井示功图测试工作,J 防冲距调整不当时的示功图形（图19）特征：活塞上冲程出泵筒，图形反映在上死点附近载荷突变（图形右下角有尾巴）活塞下冲程碰泵，图形反映在下死点附近载荷突变（图形左下角有尾巴）,17-2,活塞上冲程出泵筒,17-1,活塞下冲程碰泵,一、低压试井示功图测试工作,实测的活塞下冲程碰泵示功图形（图20）,QK-8井活塞在下冲程严重碰泵的示功图形（95-08-10）,冲程1.625m；冲次10.5次/分,M-1井活塞在下冲程碰泵的示功图形（97-03-02）,冲程3.
12、0m；冲次6.0次/分,一、低压试井示功图测试工作,K 活塞卡死在泵内的示功图形（图21）特征：图形狭长且与理论载荷线成较大的角度。抽油杆上下冲程被拉伸、压缩，载荷增载、减载变化快,17-2,活塞在泵的中部卡死,17-1,活塞在泵的上部卡死,一、低压试井示功图测试工作,实测的活塞卡死在泵内的示功图形（图22）,M-3井活塞在泵的中部卡死示功图形（2002）,一、低压试井示功图测试工作,L 抽油杆断脱时的示功图形（图23）特征：图形狭长，图形在理论载荷线下方，基线上方。,17-2,抽油杆从底部断脱,19-1,抽油杆从中、上部断脱,一、低压试井示功图测试工作,实测的抽油杆断脱时的示功图形（图24）
13、,S-115井中部断脱（90-07-23）冲程1.8m;冲次9.0次,S-181井底部断脱（90-04-15）冲程1.88m;冲次8.5次,一、低压试井示功图测试工作,示功图形理论载荷线计算,表二 不同泵径在不同原油密度下的液体中的重量,基线 下部的一条实线；Wr抽油杆在液体中的重量（中部一条虑线），N WL活塞截面积上液柱载荷（上部一条虑线），N；在前面我们已经分析了大量的示功图形，每张图形上都有三条直线，这三条线是我们解释分析图形的基础，如果理论线在计算有较大的误差，对图 形解释会有不同的结果，从而造成工作上的失误。其实理论线的计算十分简单，只要认真了解一下测试井的泵径、泵深、含水、比重、
14、油杆组合这几 个参数，查上述表简单计算一下就可以了。例如：一机抽井泵深1000m;泵径32mm;含水0%;原油比重0.86.；油杆直径19mm为600m、油杆直径22mm 为400m。则：抽油杆在液体中的重量（中部一条虑线）Wr=600 x20.1+400 x26.77 活塞截面积上液柱载荷（上部一条虑线）WL=1000 x6.87 下面来举例说明一下，如果理论线计算不正确，对示功图分析解释的影响,表一 不同直径的抽油杆在液体中的重量,一、低压试井示功图测试工作,图A为 一张游动凡尔严重漏失的示功图卡片，若理论线计算不正确，则可能存在以下三种不同的解释结果。1、图A1为固定凡尔严重漏失的示功图
15、（二条理论线偏下）。2、图A2为抽油杆断脱的示功图（二条理论线偏上）。3、图A3为泵工作正常的示功图（二条理论线偏上）。所以说现场的测试人员，在解释生产异常井的图形卡片时，工作责任心要强，把井况参数认真搞清楚，这样才能得到正确的诊断结果，从而指导下一步工作。,A A1,A2 A3,不同理论线的示功图，造成不同的解释结果（图25）,不同理论线的示功图，造成不同的解释结果（图25）,图1-1为四张实测的示功图卡片。A为活塞卡死在泵筒内示功图；B为抽油杆断脱的示功图；C为严重结蜡的示功图；D为活塞下行程碰泵的示功图。根据卡片诊断结果，建议应采取的措施。1、图A井产量下降的原因明显，井队应进行检泵作业
16、，使油井恢复正常生产。2、图B井不出液的原因明显，井队应立即进行检泵作业，使油井恢复正常生产。3、图C井结腊严重、产量泵效降低的原因凸现，采取热洗、清腊等措施，问题可得以解决。4、图D井及时调整防冲距，避免了可能出现的抽油杆断脱、泵效降低的不良后果。,A B,C D,争对实测的不同示功图，应采取的措施（图26）,一、低压试井示功图测试工作,一、低压试井示功图测试工作,图E-F为四张实测的示功图卡片。E为活塞在泵筒中下部存在严重砂卡示功图；F为固定凡尔严重漏失的示功图；G为供液不足的示功图；H为游动凡尔严重漏失的示功图。根据卡片诊断结果，建议应采取的措施。1、图E井活塞在泵筒中下部存在严重砂卡，
17、该井应采取防砂措施，以解决砂卡问题。2、图G井存在产量低、供液不足的情况，应考虑加深泵挂或调整冲程冲次。3、图F、H井不出液的原因明显，井队应立即进行检泵作业，使油井恢复正常生产。,E F,G H,争对实测的不同示功图，应采取的措施（图27）,二、低压试井动液面测试,动液面测试目的：通过机抽井环空动液面深度测试，同时参照示功图测试卡片，分析机抽井泵的工作情况和油层供液能力，及时诊断生产异常井不正常原因，为修井检泵作业施工、机抽参数的调整提供依据，以及为油井、油区动态分析提供重要第一手资料。同时需要说明：一口井的功图、液面测试工作是同时进行的，在诊断泵的工作状况时二者有紧密联系，并且相互验证。,
18、二、低压试井动液面测试,1、动液面测试原理：通过与套管连接的井口连接器，击发一颗发声子弹产生声脉冲，声脉冲沿着油套环空间向井下传播，当遇到油管接箍、音标和液面等障碍物便产生反射脉冲，反回的声脉冲由微音器接收转换成电脉冲，然后经过通道放大、电路整形、滤波后由探测仪接收下来，目前使用仪器可采集高频和低频二路信号，高频信号主要采集油管接箍反射波，低频信号主要采集液面和其它较大障碍物反射波。,游动凡尔,固定凡尔,活塞,泵筒,油层,H,井口枪,注：机抽生产时测试液面资料为动液面，长时间停抽液面恢复静止后测试的液面资料为静液面。,二、低压试井动液面测试,1、动液面测试计算：A、机抽井管串有音标时液面计算方
19、法,L2,L1,井口,音标,液面,油管接箍,动液面深 H=L2L1H1 H：动液面深；L2：井口波到液面波距离；L1井口波到音标距离；H1：音标下深 例：某机抽井进行了一次动液面测试，已知井口波到液面波距离100cm(L2)，井口波到音标距离80cm(L1)，音标下深1000m(H1)，计算动液面深度（H）。动液面深H=L2L1H1=100 80 1000=1250（m）,二、低压试井动液面测试,1、动液面测试计算：b、机抽井管串没有下音标时液面计算方法,L2,L1、H1,井口,液面,油管接箍,动液面深 H=L2L1H1 L2：井口波到液面波距离；L1一定数量油管之间的距离；H1：一定数量油管
20、长度 例：某机抽井进行了一次动液面测试，已知井口波到液面波距离100cm(L2)，10根油管之间的距离10cm(L1)，10根油管长度96m(H1)，计算动液面深度（H）。动液面深H=L2L1H1=100 10 96=960（m）,二、低压试井动液面测试,2、动液面信号的确定方法：a、液面反射波信号很好时,井口,液面信号,油管接箍信号,液面反射波信号很好时较为容易确定，一般声脉冲由井口向井下传送时，油管接箍信号是由大到小逐渐衰减的，衰减后再突然出现一个较大的反射波信号，即为动液面信号,二、低压试井动液面测试,2、动液面信号的确定方法：b、液面反射波信号较差，并存在其它干扰波时,井口,液面信号,
21、油管接箍信号,液面反射波信号较差，并存在干扰波时不容易确定，一般是通过调高低频液面波信号值，多次测试对比来确定液面信号，根据不同的测试曲线液面信号波深度位置不变，而干扰波声深度位置不断变化这一特点，从而来确定液面。,干扰波信号,二、低压试井动液面测试,2、动液面信号的确定方法：c、液面深度较浅时反射波信号特点,井口,油管接箍信号,液面反射波信号与油管接箍信号相似，液面反射波信号存在多次反射，一般是通过调低油管接箍、液面波信号值，并根据液面波信号等距离的反射这一特点来确定液面，液面深度为第一个液面信号波位置。,第二个液面反射信号,第一个液面反射信号,第三个液面反射信号,二、低压试井动液面测试,1
22、、动液面沉没度的概念：动液面深（H）：是指井口至环空液面的距离。沉没度（H）：是指环空液面至泵固定凡尔的距离。正常情况下，沉没度（H）为正值，机抽井才能正常生产。,游动凡尔,固定凡尔,活塞,泵筒,油层,H,井口枪,注：机抽生产时测试液面资料为动液面，长时间停抽液面恢复静止后测试的液面资料为静液面。,H,二、低压试井动液面测试（图28）,例：某机抽井泵挂深度为1500m，图A-C为该井不同时期实测的三张示功图卡片。1、图A为正常的示功图，实测的动液面深度1200M，沉没度为300m，日产液量15t。2、图B为游动凡尔部分漏失的示功图；实测的动液面深度1000M，沉没度为500m，日产液量10t。
23、3、图C为为游动凡尔严重漏失的示功图。实测的动液面深度700M，沉没度为800m，日产液量5t。根据上述功图卡片及动液面数据的实测结果 可知：1、随着泵的游动凡尔漏失量越来越大，其该井的动液面深度越来越浅，日产液量也越来越小。2、泵工作正常时供求关系平衡，漏失时供求关系失衡，动液面上升。,A B（一个月后）C（二个月后）,动液面测试数据与示功图的关系,二、低压试井动液面测试（图29）,例：某机抽井投产后泵挂深度为1500m，图A-C为该井不同时期实测的三张示功图卡片。1、图A为初期实测的正常示功图，实测的动液面深度1200m，沉没度为300m，日产液量15t。2、图B为中期实测的供液不足示功图
24、；实测的动液面深度1410m，沉没度为90m，日产液量8t。3、图C为后期实测的严重供液不足示功图；实测的动液面深度1480m，沉没度为20m，日产液量3t。根据上述功图卡片及动液面数据的实测结果 可知：1、在一个封闭的、无外界能量补充油层，随着生产周期的延伸，示功图反映其供液能力越来越差，同时动液面深度越来越深。2、泵工作正常时供求关系平衡，供液不足时供求关系失衡，动液面下降，产量降低。,A初期 B 中期 C后期,动液面测试数据与示功图的关系,二、低压试井动液面测试（图29）,例：某机抽井投产后泵挂深度为1500m，图A-B为该井实测的二张示功图卡片。1、图A为正常生产时实测的示功图，实测的
25、动液面深度1200m，沉没度为300m，日产液量15t。2、图B为抽油杆断脱时实测的示功图，实测的动液面深度900m，沉没度为600m，日产液量0t。根据上述功图卡片及动液面数据的实测结果 可知：泵工作正常时供求关系平衡，抽油杆断脱时供求关系失衡，动液面上升。,A B,动液面测试数据与示功图的关系,低压试井示功图、动液面测试工作,从上面我们介绍低压试井工作情况，可以认可：低压试井示功图、动液面测试在油田生产工作中，有非常重要的意义。通过对机抽井示功图、动液面测试工作，可以掌握机抽井泵的工作情况、地层供液情况，及时诊断分析生产异常井不正常原因，为修井检泵作业施工、机抽参数的调整提供直接的依据，同时为油井、油区动态分析提供重要第一手资料。,
