6.8.2 认识示功图在线视频

同学们好

从本节开始

我们学习基于示功图的抽油机井

工况诊断

在本节中我们先认识一下

什么是示功图

示功图是载荷随位移变化

所构成的一条封闭曲线

对于地面示功图或者叫光杆示功图

指的就是悬点位置处的

载荷与位移的关系曲线

这是一个抽油机

在悬点的位置

也就是在这个位置上安装载荷传感器

来测量载荷随时间的变化

同时利用拉线法

或者是采用超声波的办法

来测量位移随时间变化的曲线

将载荷与位移随时间的变化合成在一起

就变成了载荷随位移的关系曲线

这是实测的一口井的

载荷随时间变化的曲线

下面这条是位移随时间变化的曲线

我们看到在一个周期之内

载荷是有一个明显的增加和降低的过程

将载荷与位移合成在一个图形上

我们就得到了所谓的封闭曲线

也就是示功图

我们看到横轴是位移轴

纵轴是载荷轴

从下死点开始

随着位移的逐渐增加

载荷是这样的一种变化趋势

到达这个位置

就到了上死点

在下冲程的过程中

随着位移的变化

载荷有相应的变化

这样在上冲程和下冲程的过程中

就构成了一个封闭的曲线

如果抽油机井下的工作状态

发生了变化

反映在载荷与位移的这条封闭曲线上

它的形状形态就会发生相应的变化

我们来分析这个示功图

它的形态形状的变化

就能够感知预测井下设备

发生了什么样的状况

这就是基于示功图的工况分析

在介绍具体的工况类型

对应的示功图形状之前

我们需要了解一下

标准的示功图

应该是什么形状

首先我们先看一下

静载荷作用下的理论示功图

我们学习抽油机井的载荷

我们了解到

整个的上下冲程过程中

静载荷的作用

主要是受到了

杆柱载荷和液柱载荷两部分的作用

而且在上冲程的时候

是受到了杆载加液载

在下冲程的过程中

只受到了杆柱载荷的作用

我们看在泵的工作过程当中

由下冲程转换为上冲程的时候

有一个明显的加载过程

这个加载就是将液柱载荷加载了柱塞上

也就是作用在了悬点上

而到上死点之后

转换为下冲程的过程中

会有一个明显的减载的过程

减载的过程也就是游动阀打开

液载由柱塞转移到泵筒上的一个过程

这种加载和减载体现在示功图上

就应该是这样的一种形状

也就是瞬间完成了

在下死点的加载过程

到达上死点之后

又瞬间完成了减载的一个过程

就出现了示功图是一个矩形的

这样的一种形状

这就是考虑静载荷的作用

理论上的示功图应该是这种形状

在加载的过程和卸载的过程中

是瞬间完成的吗

实际上是有一个位移上的变化的

我们在讲冲程损失的时候

大家还记得

在下死点上升的过程中

悬点向上运动

同时油管又有一个弹性的伸缩

这种伸长和油管的伸缩

就造成了一种现象

就是悬点在向上运行一段时间

但是下面的泵 柱塞

没有任何的位移变化

没有位移变化

这种情况体现在功图上

就应该是位移有了一个上升的变化

而载荷是一个瞬间完成的过程

体现在示功图上

我们就可以看到

由矩形就变成了平行四边形

这个平行四边形这个斜边

就是一个加载的一个过程

加载对应的这一段位移

表达的就是悬点变化

而地下的泵柱塞没有变化

这样的一个过程

同样的在下冲程的时候

是一个卸载的过程

也是由一段悬点的位移

来完成的卸载

因此考虑了加载和卸载的过程性之后

理论示功图就变成了这种

平行四边形的形状

考虑到静载荷之后

我们再来看一下动载荷

我们首先看惯性载荷作用之下

理论的示功图应该是什么形状

惯性载荷是跟加速度有关的

我们来看这一条加速度的曲线

它的特点就是在下死点的时候

它是有一个最大的惯性值

这个惯性它的大小是最大的

它的方向是向下的

换句话说它是增加了悬点载荷的

这个增加值

随着上冲程的进行

它是逐渐减小的

减小到什么时候

减小为0了呢

减小到上冲程的一半的位置的时候

变成了0

从这个位置开始继续的上冲程

也就是上冲程的后半程

加速度变成了负值

也就意味着这时候的惯性载荷

是逐渐加大了

同时它是方向向上的

它是减小了悬点的载荷的

在这样的一个上冲程的过程里面

叠加上去惯性载荷的影响之后

我们再来看一下

示功图变成了什么形状呢

由下死点开始

因为它有一个最大幅度的增加

所以悬点载荷由A点变成了A，点

同样的由B点就变成了B，点

这条线就变成了A，B，的这条线

在以后的变化当中

它是增加幅度越来越小的

所以我们看到由B，点开始

这条线是缓慢的向下延伸的一条线

延伸到这个位置重合了

这个位置是什么

就是上冲程的一半的位置

在这一半的位置之后的一部分

我们看到惯性载荷

随着加速度逐渐的增加

但是反方向的增加

它会减小悬点载荷

而且减小的幅度是越来越大的

一直在减小

一直到C，点

到达了上死点的这个位置

到达这个位置之后

载荷其实就由C变成了C，

这是整个的上冲程的过程

而下冲程是类似的

跟刚才相反的一个变化趋势

这样的一个上下冲程

考虑了惯性载荷之后

我们的理论示功图

就由ABCD变成了A，B，C，和D，

就变成了一个旋转的平行四边形了

动载荷除了包括惯性载荷之外

还包括了振动载荷

这种振动载荷的来源主要是

在柱塞的位置加入载荷

主要是液柱载荷和减掉液柱载荷

这种波动变化

会引起抽油杆柱的振动

这种振动由泵的位置

传递到悬点的位置

就得到了一种波动的示功图的形状

我们来看

这是考虑了惯性载荷的示功图

在这个基础上

如果考虑了振动的话

如果考虑了振动的话

我们就会发现它是有一个

起伏变化的一个示功图

讲到这个地方的时候

我们需要强调给大家的一点

就是我们上面分析的示功图的形状

和理论示功图

是指的地面的悬点位置的理论示功图

实际上因为这种振动

或者是其他因素的造成

使得地面的示功图

有时候它会有一个形状的变化

甚至是扭曲

甚至是一个完全的失真

这时候我们再去分析地面的示功图

或者叫悬点的示功图

去判断抽油机井的工况

有时候就会产生错误的结果

所以我们需要将地面的示功图

转化成井下

还原真实的泵功图

才能够去分析实际的泵的工作状况

下面的一个演示

我们就看到了

在井下泵的这个位置

如果画出载荷与位移关系的话

它是一个相对比较规则的矩形的形状

因为抽油杆柱的传递

到达了悬点的位置之后

它所对应的地面的悬点示功图

我们会发现

它是有一个很大的形状上的变化的

所以抽油机井的工况诊断技术

其中一个必需的步骤就是

需要将测量出来的地面示功图

经过求解波动方程的方式来解出

或者是预测出井下的泵

它的功图是什么形状的

从而去更加直接直观地

去分析泵的工作状况

这就是本节我们介绍的主要内容

同学们再见