示功图监测措施
煤层气地面开发是一个长期性的过程,为了减少煤粉产出对煤层气持续高效生产造成影响,减少因煤粉聚集而造成的井下事故性停产等,需要在煤层气井生产中进行精细的排采管理与日常巡检工作,最大限度地降低煤粉产出对生产效益造成的负面影响。根据韩城区块煤层气地面排采特征,在煤层气井日常巡检过程中,需要进行一系列的数据记录和排采状况检查工作。其中包括测定油套环空中动液面深度和套压、抽油机上冲程和下冲程的电流、日产水量、日产气量、排出液含煤粉状况及抽油机的示功图监测等。根据大量的生产经验,煤粉产出一般会在煤层气井排采生产中具有一定的预兆性特征,体现在排出液量的变化、上冲程和下冲程的电流值的无规律变化及抽采系统出现故障等。因此,煤粉产出的预防工作与其治理措施同等重要。为了防患于未然,将煤粉伤害程度控制在最小,在煤层气地面生产中需要采取合理有效的预防措施,做到提前预警,进而采取相应处理措施,减轻或避免产出愈来愈多的煤粉而造成煤层气井生产间断,甚至停产(姚征等,2015a)。由于排出液中的煤粉是煤储层产出的煤粉通过抽油机的抽汲提升煤层水(和/或相邻地层水),并由抽油泵经油管自下而上运移至地面而导出的。因此,地面排出液中所反映的煤粉含量具有一定滞后性,其含量未能及时准确地表现出煤储层产出煤粉的强度。而对抽油机示功图、上冲程和下冲程的电流值进行跟踪监测,当示功图的悬点载荷值变化幅度较大、封闭曲线图形波动较大或电流呈无规律跳跃式变化等现象出现时,则极有可能表明存在煤粉产出。故监测抽油机示功图、分析抽油机上冲程和下冲程的电流值变化是相对合理有效的预警指示方法。下面对示功图的监测进行介绍。示功图是由载荷随位移的变化关系曲线所构成的封闭曲线图(胡广杰等,2008),其横坐标代表位移(单位:m),纵坐标代表载荷(单位:N)。反映抽油机悬点载荷随其位移变化规律的图形为光杆示功图(周继德,2005;文浩等,2002),是指抽油机在一个完整工作冲程中的光杆载荷变化图,是检查抽油泵工作状况是否稳定良好的有效方法之一(图7-40,图7-41)。图7-40 抽油泵示意图如表7-5、表7-6所示,示功图在抽油机上、下冲程中具有不同状态特征。由于生产中存在惯性载荷,单向冲程将增大。下死点A0处存在的向下最大惯性力使抽油杆伸长,故表现为上冲程吸入过程线延长。上死点C0处存在的向上最大惯性力使抽油杆缩短,故表现为下冲程排出过程线延长。由于抽油杆在井筒液体中的振动,加载、卸载结束后会出现短暂波动,且波幅不断减小(文浩等,2002)。因此,生产中示功图并非理论形状A0B0C0D0,而为左上角与右下角的载荷线具有延长与波动特征的不规则四边形ABCD(图7-41)。图7-41 理论示功图与实际示功图D—位移;Sp—柱塞冲程;Spr—光杆冲程;L—载荷;Lpr—光杆所受静载荷;Plc—泵以上液柱重力;Psr—抽油杆在液体中的重力表7-5 抽油机示功图上冲程阶段特征表7-6 抽油机示功图下冲程阶段特征由于煤粉产出会造成绕丝筛管堵塞而引起出液量不足、凡尔失灵引起抽油泵漏失及卡泵等,因此,识别及分析这些示功图的特征是有效预警煤粉产出的基础。(1)供液不足:泵筒内无法充满液体会导致煤层气井排水不畅。煤粉大量产出会导致排水不畅的发生。由于煤粉附着在绕丝筛管表面,使地层水无法畅通进入抽油泵,导致泵筒内水面降低,故下冲程的悬点载荷不能正常卸载,只有当活塞遇到水面时才能迅速卸载。泵筒内水体未充满程度越严重,卸载线越往左移,即图7-42中D1→D2→D3的变化过程。此类故障示功图呈“刀把”状,排水不畅程度越大,卸载线越滞后,即“刀把”越长(周继德,2005;文浩等,2002;杨洋,2008;张楠,2009)。然而,当气锚无法有效分离气体时,部分气体会进入泵筒内,气体的压缩与膨胀会占据泵筒空间,导致泵效降低,其示功图形状同样呈“刀把”状。与气体影响造成的上冲程加载与下冲程卸载的双重滞后效应不同,煤粉产出导致的排水不畅不会影响上冲程加载过程。因此,对比分析上冲程加载状态可识别煤粉相关排水不畅故障。图7-42 供液不足情况下的示功图煤粉在绕丝筛管表面的覆盖率决定了绕丝筛管的过水面积及泵筒内水面高度,进而决定了示功图下冲程卸载线滞后幅度,即覆盖面积越大,水面高度越低,滞后幅度越强,两者之间具有一定正相关性。本书定义卸载线左移水平距离S为“刀把”长度,卸载线滞后幅度R为S与A0D0的比值,依R值将排水不畅强度由轻及重划分为四级:Ⅰ级(R≤25%)、Ⅱ级(25%＜R≤50%)、Ⅲ级(50%＜R≤75%)、Ⅳ级(R＞75%)。通过监测示功图中卸载线滞后幅度,可及时辨别井下状况。当产水量降低、示功图卸载线开始滞后,此时尚处于Ⅰ级可控阶段,需立即采取措施,避免排水不畅故障持续严重化而达到Ⅲ级或Ⅳ级。(2)游动凡尔漏失:游动凡尔漏失主要影响示功图上冲程状态。上冲程中,随着柱塞的提升,泵筒内压力逐渐降低。柱塞上端的液柱高压迫使上端液体经游动凡尔漏失缝隙进入下端泵筒内,液体产生的上托力会使悬点载荷加载缓慢。上托力随活塞提升加快而相对减小,直至活塞上行速度大于漏失强度。如图7-43所示,加载线偏差夹角θ越大,上行线收缩越强,代表漏失程度越严重。此类故障示功图呈左上角和右上角缺失,加载线弧度增大(周继德,2005;文浩等,2002;张楠,2009)。图7-43 游动凡尔漏失情况下的示功图煤粉在凡尔处沉淀胶结会造成凡尔漏失,影响抽油泵吸水/排水效果。漏失故障中示功图卸载/加载线与正常载荷线间的偏差夹角θ的大小可显示此类故障的严重程度。本书以载荷线偏差夹角θ为准,将凡尔漏失故障强度由轻及重划分为四级:Ⅰ级(0°＜θ≤10°)、Ⅱ级(10°＜θ≤20°)、Ⅲ级(20° ＜θ≤30°)、Ⅳ级(θ＞30°)。通过监测示功图,可查明夹角θ大小,确定凡尔漏失强度等级。通过对煤粉堆积进行冲洗、稀释、排除,将偏差夹角θ控制在15°以内,可及时有效缓解煤粉伤害,保证煤层气井连续稳定生产。(3)固定凡尔漏失:通常固定凡尔漏失仅对示功图下冲程造成影响。下冲程时,固定凡尔漏失会减慢泵筒内增压速度,延缓卸载过程。在活塞下行速度大于凡尔漏失强度后,泵筒内将持续增压至大于液柱压力,游动凡尔方能打开而卸去液柱载荷。悬点以最小载荷继续下行,直至活塞下行速度小于漏失速度的瞬间。如图7-44所示,下冲程卸载线偏差夹角θ越大,下行线收缩越强,漏失程度越严重。此故障示功图呈左下角与右下角缺失,卸载线弧度增大(张楠,2009)。图7-44 固定凡尔漏失情况下的示功图(4)凡尔全漏失:凡尔全漏失为固定凡尔与游动凡尔漏失综合影响的结果。因此,此故障中上冲程加载与下冲程卸载均不能有效完成,如图7-45所示,此类井下故障的典型示功图一般呈椭圆条带状,漏失程度越严重,曲线收缩越强,形状越窄(胡广杰等,2008;张楠,2009)。图7-45 凡尔全漏失情况下的示功图(5)卡泵:煤粉持续沉积于泵筒会导致卡泵故障。柱塞卡在泵筒内某一位置时,悬点移动只表现为抽油杆的变形,示功图形状与柱塞卡停位置有关。上冲程阶段悬点把压弯的抽油杆拉直,悬点载荷首先缓慢增加,然后抽油杆受拉弹性伸长,载荷急剧升高。下冲程阶段抽油杆柱恢复弹性形变后被压缩弯曲(胡广杰等,2008;张楠,2009)。因此,在卡停位置前后,悬点以不同强度加载与卸载,示功图中上、下冲程载荷线具有不同斜率(图7-46)(姚征等,2015a)。图7-46 卡泵情况下的示功图
抽油机示功图中的力比，减程比，是什么意思啊
示功图：是载荷随位移变化的封闭曲线。
地面示功图：是表示悬点载荷随悬点位移变化的封闭曲线；
减程比：以悬点位移为横坐标，图上冲程与实际冲程之比值称为减程比；
力比：以悬点载荷为纵坐标，每毫米纵坐标表示的载荷称为力比。
实测示功图：若是用动力仪在悬点处测得的示功图，称为实测示功图。
理论示功图：而人工绘制的悬点理论载荷随悬点位移变化的封闭曲线，称为理论示功图。
石油工程的钻井和采油
我也是学石油工程的，在钻井一线工作六年了，针对你的问题回答：1.钻井的确比采油累，刚入职钻井比采油年收入多一两万肯定是有的。至于提拔，国企提拔靠资历和人脉，没人没银子很难提拔呀，外来大学生想要往上走走，建议你选择技术路线，也就是往技术老总（如总工程师）方向发展，这是硬饭碗，靠得是本事，不是有钱有人就可以干的。2.现在钻井比采油更需要大学生，因为钻井相对比较辛苦比较累，所以很多人都选择采油。不过多劳多得，钻井的薪水待遇肯定好一些，刚入职基本工资1990左右（涨了好几回也没涨多少，哈哈）中石油统一标准，五大钻探集团都一样，刚参加工作年收入至少四五万，如果外语好出国的话，翻五倍算。油公司活轻松，但肯定没这么多，普通职工年薪也就三万左右。如果想积累财富，建议你选择钻井，出国机会很多，记住要把外语好好学，如果搞钻井，外语好的出国三五年提个项目平台经理还是绰绰有余。3.大伙对钻井的评价就是脏累差、危险！那也是相对的，其实，钻井的重大事故率比你骑自行车摔倒的几率还要小，有人统计过，1/30000吧。但是现场工作安全意识一定要高，出事没小事，现在流行打水平井，尤其是大位移井，一口井动辄上亿元投资，要打报废了把咱卖了也赔不起啊，哈哈！只要按操作规程操作，不偷懒耍滑，大部分情况下还是很安全的，我在一线工作六年除了刚毕业上班时手指甲碰了一下，没碰到别的受伤事故。希望对你有所启发！
