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抽油机常见井下故障判别及处理方法

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抽油机井常见井下故障判别及处理方法

撰写人：郭洪权

抽油机常见井下故障判别及处理方法
抽油机井地面故障原因分析比较直观，故障处理也比较方便、简单,而井下故障相对地面故障而言,则原因分析及处理难度都较大。本文阐述了如何利用技术方法来对井下故障进行判别,同时将井下故障在分析与判断过程中还要同地面故障分析相结合，只有这样才能保证井下故障的诊断准确率,并提出下一步处理方法。
1、 抽油机井下故障诊断方法
目前抽油机井井下故障诊断方法很多,油田上常用的诊断方法主要有六种：
第一种是光杆示功图诊断法;
第二种是井下示功图诊断法;
第三种是井口憋压诊断法；

常见方法介绍：
第一种是光杆示功图法:就是利用安装在悬绳器上的水力动力仪,直接测出示功图，然后与理论示功图进行对比，观察实测示功图各部缺失情况进行泵况判断.光杆示功图法，对于冲次较低,泵深较浅的纯抽井，可以得出较准确的泵况诊断。
“十”字平分法

示功图法是将实测示功图与理论示功图相比较，观察实测示功图各部分的缺失情况来判断,也叫“十”字平分法。该方法是在闭合图型上虚描“十”字线,将其平分为四部分，用简单的常用公式计算出上下行程静载线，也虚划于卡片上。力比和减程比都使用相应卡片值,再计算出行程损失值“λ"，上行和下行间两条负载过渡线就变成了斜线,这样，一张平行四边形的“静力示功图”就重合于实测卡片上了。
典型示功图
正常示功图 供液不足功图

气体影响功图 排油阀漏失

进油阀漏失 断脱

第二种是井下示功图法:根据波动方程原理，用计算机技术将实测光杆示功图或信号转化为井下任意深度的示功图后，再靠人的视力和经验诊断泵况。
井下示功图法对于没有自喷力的纯抽井，示功图形状复杂时,判断效果较好。但是由于井下示功图的诊断模型，是以带粘滞阻尼系数的波动方程为基础,其粘滞阻尼系数难以确定，从而引起井下泵功图的失真。
第三种是憋压诊断法：用憋压时所取得的油管井口压力与憋压时间的关系曲线来分析泵况的方法。
常见的憋压方法分3种:
（1）、启机憋压(常规憋压)
就是抽油机在正常生产时，关闭生产闸门所进行的憋压，简称“抽憋".
（2）、关机憋压(高压憋压)
当抽憋压力达到一定值后，停止抽油机运转,在相对高压下进行憋压，简称“关憋”。
（3)、停机憋压
将正常生产的抽油机停转后，关闭生产闸门进行憋压，简称“停憋”。
根据油井条件和漏失问题性质的不同，又可采取三种憋压方式：
（1)三相憋压
三相憋压是最简单的直接憋压，这是油管内是油、气、水三相。一般情况下可以采取这种憋压方式。
（2）两相憋压
如果油井气量过大，则关回油闸门后，油管内的自由气体积占油管内总体积的比例较大，导致整个流体的压缩系数明显偏离常量。
为了消除这种影响，可在关闭回油闸门后的适当时刻，待油管中的气体游离到上部后打开回油闸门，放掉气体再憋压。
（3）单相憋压
在油井热洗后立即憋压，这时整个井筒中基本都是水,这种情况下憋压，能够较真实地反映泵况.
2、抽油机井常见井下故障判别方法的应用及处理方法
由于抽油机井井下附件较多,工作环境恶劣，地下形势复杂，给抽油机井井下故障诊断带来很大困难，为了能够准确地判断井下故障类型，以便采取相应的处理措施，减少无功作业，这里简单地向大家介绍一下，抽油机井常见井下故障判断方法的应用。
2．1抽油泵故障
由于抽油泵工作环境十分恶劣，免不了会发生各种各样的故障。机械磨损或井下液体的腐蚀，都会导致抽油泵凡尔漏失、失灵，卡泵等故障。泵漏失可分为：游动凡尔漏失、固定凡尔漏失、双凡尔漏失
2．1.．1游动凡尔漏失
现场验证方法：量油、测功图、液面、上下电流、双蹩曲线
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，蹩压时，上冲程压力上升缓慢。
2．1.．2固定凡尔漏失
现象：量油产量下降，上电流正常，下电流稍大。抽蹩时上冲程压力上升,下冲程压力下降,压力蹩得越高，上下冲程压力变化越大，待压力升起后再将驴头停在下死点稳压，若固定凡尔漏失则稳不住压。
2．1。．3双凡尔漏失
现象：量油产量下降，液面上升，增载卸载都很缓慢，图形圆滑,双凡尔漏失严重时的功图与断脱功图相类似，上电流较低，下电流稍大，严重漏失时不出油，抽蹩压力上升缓慢，严重时不升，驴头停在上、下死点都稳不住压力。
上述异常现象需要现场验证要求：蹩压时，先停蹩压力稳定不升时再启抽蹩压,以检验泵的工况。停蹩时要记录每分钟压力值，抽蹩时要注意上下冲程时压力变化情况。
处理方法：一般来讲，造成游动凡尔漏失，主要原因是由于结蜡严重，蜡卡游动凡尔，也可能是由于凡尔球与球座磨损漏失，对于前种情况可采取长时间热洗方法处理，洗后在管柱内充满洗井液的情况下再进行测示功图和蹩压工作以确定是否还漏失。注意：在洗井过程中应采取反复关开回油闸门的方法以使游动凡尔球在开关过程中与座相互碰撞除掉球与座上的蜡及脏物。
上述工作完成后若仍然漏失应报检泵处理。
2．1。．4现场举例
举例1：N1—2—B34井双凡尔漏失诊断情况
该井2002年5月以前,抽油泵工作正常，日产液108t/d，含水90.3％，泵效45。5％，沉没度281。45m,电流49/48，功图分析为气体影响.
到2002年10月，产量逐渐下降到72t/d，含水上升到99.7％，泵效下降到23.8％，沉没度回升到593。75m，电流下降到40/37，功图分析为漏失。
该井检泵后恢复正常
这口井失效时，产量、电流、液面、功图、载荷等资料均与正常时变化较大。
举例2:B1—40-543井双凡尔漏失诊断情况
但是从该井失效后现场憋压情况来看，憋压资料失真.
停憋：10分钟 油压0.3Mpa不升
抽憋：1分钟 油压由0。3上升到3。2Mpa
稳压：3分钟 油压由3.2下降到1.4Mpa 后不再下降
如果单纯从憋压情况分析,应为油管漏失，但从产量情况看，油井产量不应下降16t/d，这口井虽然分析正确，但是一些验证工作还是没有作全.这类井应该在发生失效后彻底洗井,然后再重复以上验证工作,最好采取憋压测功图，或双表憋压.
2．1.．5凡尔未打开
游动凡尔打不开现象：不出油，液面到井口,示功图与固定凡尔失灵差不多，载荷卸不下来。蹩压时上冲程压力上升,下冲程压力下降，变化值基本不变。这类井热洗时将活塞提出泵筒能洗通，放入泵筒内就洗不通,电流：上电流正常，下电流比正常时要小。
固定凡尔打不开现象：不出油，液面在井口，示功图不能卸载，类似于游动凡尔打不开，电流上冲程大，下冲程小(因为泵抽空产生吸力），洗井不通处理：对于这类井应查清是否有井下开关，若有井下开关则按井下开关失灵处理，若无井下开关采取高压主热洗处理，无效作业。
2．1.．6凡尔关不上
游动凡尔关不上： 现象：示功图不能增载，图形与抽油杆底部断脱类似.蹩压时,上冲程压力不升，下冲程压力上升，井口下冲程出油，电流上冲程减小，下冲程正常。
固定凡尔关不上: 现象:示功图不能卸载,井口不出油，液面在井口,上下冲程电流均小于正常时电流，洗井正常。
处理：大排量热洗,并在洗井过程中开关回压闸门,再测试功图，蹩压,若无效则报作业
固定阀罩变形,使阀球在开启时堵塞油流通道，造成井液不能入泵，泵抽真空，不出油.
这类问题多数是由于固定凡尔罩材质不合格造成,另外碰泵生产也能造成固定阀罩变形。这类问题多发生在修复泵上
2．2杆的故障
抽油杆在工作中承受交变载荷，所以会发生疲劳破坏,造成断裂；另外，如果在上抽油杆时丝扣没有上紧，会发生脱扣事故。实际工作中，一般把上述抽油杆故障合称为抽油杆断脱。
现场验证：量油、测试功图、液面、电流、双蹩曲线、碰泵.
现象：井口产量突然大幅度下降或不出油，液面上升幅度大，功图一般在下理论负荷线以下，图形呈黄瓜状。电流上冲程小，下冲程大，越是上部断脱,上电流越小,下电流越大。蹩压不升，如果是底部断脱蹩压可能出现上冲程压力下降，下冲程压力上升的现象变化值不变热洗后抽蹩测功图，压力不升图形不变。如果是杆断，下放光杆超过防冲距一段距离后不再下行，如果是杆脱下放光杆距离与防冲距基本相当。
处理:上部杆断脱可以利用吊车打捞;带有对接器的井热洗后对接数次无效报作业，不带有对接器的井，确定断脱无误后申请作业.
例如：G101—35井2003年4月17日产液量56t/d，泵效38。6%，电流57/66，动液面926.2m,沉没度54。03m，最大载荷75KN.
4月18日突然不出油，现场憋压油压不升,测示功图，图形呈黄瓜状,在下理论负荷线以下,靠近基线，最大载荷只有6.5KN,功图分析为明显的抽油杆上部断脱。
4月24日检泵，现场跟踪抽油杆第24根接箍断
该井虽然功图测试为明显的抽油杆上部断脱,但是验证工作仍没有做细,较为重要的电流资料没有录取，根据所测功图分析，该井的电流变化会非常明显（上电流会明显下降；下电流会明显上升，抽油井下行应极为困难）。
例如：N1—D2—35井产液量18t/d,泵效31。3%，电流57/54，动液面947。42m，沉没度31.43m，最大载荷45.9KN
8月21日突然不出油，现场憋压油压不升,测示功图，图形不规则,最大载荷只有5.06KN，功图分析为断脱，现场下放光杆1。5m，未碰到泵。
03年3月6日检泵，现场跟踪抽油杆第18根中部断
该井功图测试图形不规则，可能由于盘根过紧或结蜡严重造成，但是从载荷变化情况来看,为抽油杆上部断脱,验证工作仍没有做细,较为重要的电流资料没有录取，根据所测功图分析,该井的电流变化会非常明显（上电流会明显下降；下电流会明显上升，抽油井下行应极为困难)。

2．3管的故障
管柱的故障包括油管漏失和油管断脱
2．3.．1油管漏失
现象：这类井产液量逐渐下降，液面逐渐上升，电流上冲程小，下冲程正常，功图呈正常功图但实际负荷小于理论负荷，越是上部漏失图形越接近正常功图.抽蹩压力上升，稳压稳不住,热洗后图形逐渐增大，但实际负荷仍小于上理论负荷，在一定压力下能达到上理论负荷线,蹩压仍稳不住。
例如：G158—514井,正常时产液量53t/d，含水91。1％泵效40.5%，电流72/76，动液面189.6m，沉没度748.8m,最大载荷42KN,最小载荷18.25KN。
03年3月8日，产量下降到23t/d，含水上升到93。9％,泵效降至17。4％,电流为64/76，现场憋压油压不升，测示功图最大载荷降至35。75KN，最小载荷16。25KN，现场下放光杆1。2m,碰到泵，分析为漏失。
03年3月20日检泵,现场跟踪油管第98根漏失
根据该井功图测试图形、产量、载荷、电流、液面等数据分析,完全可以判断为油管漏失，但是该井憋压资料失真，应在洗井后憋压验证。

2．3．2油管断脱
现象：油井产量突然大幅度下降或不出油，液面回升到井口，功图在下理论负荷线以上是呈黄瓜状,电流上冲程小,下冲程大，洗井返上时间短,下放光杆碰不着泵的固定凡尔.
注意：如果是油管上部断脱，功图可能类似于油管漏失功图，但断脱井产量变化大(突然性的)热洗马上返热,下放光杆碰不着泵的固定凡尔罩。
2．4. 253下移
253旁通开关一般下在∮83mm以上大泵产量较高的井上,它属于作业不压井开关一种.
253下移井口表现不出油，液面测不出来，长期关井液面也不能恢复到井口，功图类似于固定凡尔卡死功图.打开套管闸门往里吸气，洗井过程中抽油机运转正常，个别井可能会出现采油树震动，有上刮下碰现象,用水泥车反打能稳住压，253下移多数出现在刚作业后的井。
2．5.井下开关失灵
对于这类井只需采取碰泵处理,在碰泵时要记清碰泵次数，不能乱碰。有时可能发现将活塞坐在开关上，洗井通，将活塞提起后洗井不通，再坐下洗井又通，提起又不通,这可能是开关内弹簧断，只能上检泵作业。另一个作业不压井开关是脱堵器，这种井下开关主要装在Ф70mm整筒泵，Ф83mm、Ф95mm泵上，它的工作原理是对接器对上后开关打开，对接器脱开后开关关闭。
2．6油套串
目前，我厂抽油机井使用的采油树主要有两种：一种是250型，一种是偏心型。
250型采油树的油管头采用锥体密封,另外，在生产过程中250型采油树的油管头的顶丝是上紧的,因此油管头不动.一般来说，如果在作业时密封圈未损坏，在生产过程中出现油套串的可能性很小。
偏心型采油树的油管头采取直线密封，在作业施工时坐油管头时很容易损伤密封圈,另外，在测试解卡时转动油管挂，可使密封圈刮坏或磨损，发生油套串.
现象:热洗时在井口能听到刺水声音，洗井液返上时间短.蹩压时用2块压力表，一块装在油压表接头上，另一块装在套压表接头上，蹩压过程中油套压表同时波动并且油套压相等。
2．7。卡泵
卡泵可分为蜡卡活塞拉伤、泵筒拉伤，衬套乱,下井工具质量等原因。
2．7。．1蜡卡井
一般来讲，正常生产半年以上的井出现衬套乱或砂卡现象极少,大多是蜡严重造成的卡泵，这类井一般都出现在测压或停电后就不能启抽。
现象:当抽油机井结蜡后，在其上行冲程中抽油机的负荷增大，而下行时则负荷减小，表现电动机的上行电流增加，下行时电流比正常时也增加；光杆下行困难，严重结蜡时光杆不能下行。
处理：将活塞提出泵筒洗井，如果条件允许的话可安排热洗车进行洗井，无效后报作业。
2．7．2衬套乱卡泵井
抽油工作时，地面光杆在某一位置上不再下行，向上仍能提动抽油杆，但下放至原位置时不再下行,这种现象表明该段衬套错位.近年来整筒抽油泵广泛应用，衬套组合泵在逐渐淘汰，衬套乱卡泵现象已很少出现,因此，要求我们技术人员在判断衬套乱时，必须查清井下抽油泵的类型.
2．7.．3泵筒脏造成卡泵
新投产井或刚施工后的井，有时由于井筒脏等原因，会发生卡泵现象
处理:这类井处理好的希望很大，要求采油队对这类井的处理必须严格按洗井要求进行，对于能洗通的井把活塞提出泵筒大排量冲洗,进出口温度达到要求，若还不能解卡，要求使用水泥车洗井，若仍无效可申请作业。

4结论：
4．1.做好抽油机井井下故障的诊断及泵况管理，作为基层采油队技术员首先必须对本队每口抽油机井的工作状况做到心中有数，最好自己建立一个单井基础数据档案，将单井地面工程、采油工程、油藏地质、日常管理等有机的结合在一起,将工作点前移到单井，将每口井当做一项工程项目;将每个注采单元当作一个系统工程来看待，要做到心中有数，油井作业施工或采取措施后,初期正常生产时的各项资料数据最为重要,它对后期井下故障诊断有极大的帮助作用,因此建议技术人员,应注意收集、整理、分析、保存好些资料。
4．2在井下故障原因分析过程中,首先是要录全、录准各项基础资料（产液量、含水、电流、电压、功图、液面等），同时还作一些必要性的现场验证工作.如洗井、憋压、下放光杆碰泵等。在分析井下故障原因、制定处理方案的过程中，最重要一条原则是，一定要做到，各项相关资料相互符合、对扣。
4．3在做好井下故障诊断、制定处理方案后，千万不要忘记还要跟踪、记录故障处理过程,以验证我们的对井下故障的分析符合率，从而不断提高我们技术人员分析问题解决问题的能力。

参考文献
［1］ 张琪。采油工程原理与设计.石油大学出版社
[2]王鸿勋等：《采油工艺原理》,石油工业出版社