1、深井泵质量合格，工作正常；

2、不考虑活塞在上、下冲程中，抽油杆柱所受到的摩擦力、惯性力、振动载荷与冲击载荷等的影响，假设力在抽油杆柱中传递是瞬时的，凡尔的起落也是瞬时的；

3、抽油设备在工作过程中，不受砂、蜡、水、气等因素的影响，认为进入泵内的液体不可压缩；

4、油井没有连抽带喷现象；

5、油层供油能力充足，泵能够完全充满。

理想条件下泵的工作过程和负荷的转移情况绘制理论示功图的假设条件又称为理想条件，在理想条件下，泵的工作过程和相应的示功图曲线见图1。

图1-1中横坐标表示按比例记录的光杆移动的距离；纵坐标表示按比例记录的光杆上的负荷；曲线圈闭面积的大小表示了泵做功的多少。 在绘制理论示功图之前，必须首先算出有关的基本数据再求出光杆静负荷在纵坐标上的高度及抽油杆、油管的伸缩长度在横坐标上的相应长度，最后，在直角坐标内作出平行四边形，就是所求的理论示功图。

深井泵的活塞在做往复运动。

活塞在最低位置时，两个凡尔之间有一余隙，此余隙内充满了液体。当活塞下行程快接近死点时，固定凡尔关闭着，游动凡尔打开着，此时，活塞上下液体连通，光杆上只承受抽油杆柱在油中的重量；油管承受了全部液柱重量。

当活塞到达下死点开始上行程的瞬间，游动凡尔立即关闭，使活塞上下不连通。活塞要推动其上的液柱向上移动，这个液柱的重量就加在活塞上，并经过抽油杆加在光杆上（光杆此时还承受抽油杆柱在油中的重量）。油管此时只承受它与活塞之间环形截面上液柱的重量。在下死点前后，抽油杆柱上多了一个活塞截面以上液柱的重量，油管上少了一个活塞截面以上液柱的重量。这时，就要发生弹性变形，油管就要缩短，抽油杆就要伸长（细长的油管和抽油杆柱，本身是一个弹性体，在负荷变化时，就产生相应的变形，此变形的多少和负荷变化的多少成正比）此时，光杆虽然在上移，但活塞相应于泵筒来说，实际未动，这样，就画出了图1-1中AB斜直线。AB线表示了光杆负载增加的过程，称为增载线。

当弹性变形完毕光杆带动活塞开始上行（B点），固定凡尔打开，液体进入泵筒并充满活塞所让出的泵筒空间，此时，光杆处所承受的负荷，仍和B点时一样没有变化，所以，画出一条直线BC。

当活塞到达上死点，在转入下行程的瞬间，固定凡尔关闭，游动凡尔打开，活塞上下连通。活塞上原所承受的液柱重量又加在油管上。抽油杆卸掉了这一载荷，油管上加上了这一载荷，于是，这二者又发生弹性变形，此时，油管伸长，抽油杆柱缩短，光杆下行，活塞相对于泵筒没有移动，于是画出了CD斜线。CD斜线表示了光杆上负荷减少的过程，称为减载线。

当弹性变形完毕，活塞开始下行，液体就通过游动凡尔向活塞以上转移，在液体向活塞以上转移的过程中，光杆上所受的负荷不变，所以画出一条和BC平行的直线DC。

当光杆行到下死点，在下行程完毕又将开始的瞬间，游动凡尔关闭，负荷又发生转移，开始了一个新的往复，这样，就画成了一个封闭的曲线，我们叫它做示功图。

示功图表示了光杆受力情况和位置的关系，也就是泵的工作状况和位置的关系。理想条件下的示功图具有平行四边形的模样。

所谓理论示功图是比较规则的平行四边形，而实测示功图，由于多种因素的影响（如：砂、蜡、气、粘度），图形变化很复杂，各不相同。因此，要正确的分析抽油机油井的生产情况，就必须全面地掌握油井的动态、静态资料以及设备的状况，结合示功图的变化找出油井的主要的问题，采取适当的措施，提高油井产量和泵效。

由于实测示功图受各种因素的影响图形变化千奇百怪，各不相同，为了便于分析实测示功图，将图形分割成四块，进行分析对比，找出问题。正常示功图这四块图形是完整无缺的，而且上下负荷线与基线基本平行，增载线与卸载线平行，斜率一致。有惯性影响的正常图形与上图基本一致，所不同的上、下负荷线与基线基本不平行，有一夹角，图形按顺时针偏转一个角度，冲次越大夹角越大。

左上角：主要分析游动凡尔的问题，缺损为凡尔关闭不及时，多一块（长一个角）为出砂并卡泵现象。

右上角：主要分析光杆在上死点时活塞与工作筒的配合，游动凡尔打开和固定凡尔关闭情况，少一块为活塞拔出工作筒，严重漏失；多一块为在近上死点时有碰挂现象。

右下角：主要分析泵充满程度及气体影响情况。右上、下角都多一块为衬套上部过紧或光杆盘根过紧，少一块为未充满，是供液不足或气体影响。

左下角：分析光杆在下死点时出现问题，如：固定凡尔的漏失情况等。 通过这四块的解剖分析，找出泵工作不正常的原因，提出解决问题的措施。

前面所说的理论示功图，是在五个假设条件之下，仅仅只考虑了抽油杆柱承受静载荷时作出来的，所以图形是很规则的平行四边形。而实测示功图，是在砂、蜡、水、气和惯性载荷、振动载荷、冲击载荷与摩擦阻力等因素的综合影响以下测出来的。除上述因素外，有时还要受到漏失（管拄、泵）、断脱、碰泵、设备故障、仪器故障的影响，因此，实测图形比理论图形复杂很多。为了便于分析，先介绍只受单一因素影响的典型示功图，作为分析实测示功图的基础；然后，再把典型图与实测图结合起来对比分析。

在深井泵工作正常，同时受其它因素影响不大时测出的示功图，如图1所示。这类图形的共同特点是和理论示功图的差异不大,均为一近似的平均四边形.由于抽油设备的轻微振动引起了一些微小的波纹外,其它因素的影响均在图上显示不明显。

油井出砂，对于抽油井来说，轻则增加抽汲助力、磨损抽油设备，重则卡死固定凡尔、卡死活塞，造成油井停产。活塞被卡死的情况，将在以后介绍。这里着重讨论以下四种情况。

（1）活塞砂阻

由于砂层胶结疏松或生产压差过大，在开采过程中，可能引起油层出砂。细小的砂粒，将随着液体进入泵内，造成活塞在工作筒内遇阻（如图2）,使活塞在整个行程中或在某个局部地区，增加了一个附加阻力。上冲程时，附加助力使光杆负荷增加，附加阻力使光杆负荷减少并且由于砂子分布在泵筒内各处的多少不同，影响的大小不同，致使光杆负荷在很短的时间内发生多次急剧的变化。在这种情况下测出的示功图，其负荷线上呈现出不规则的锯齿状尖峰，且在连续测图时尖峰是移动的。但这时油井仍能出油。

（2）固定凡尔卡死

深井泵在工作过程中，固定凡尔被卡死在凡尔座上，油井不出液(如图4).它的特点为：

①在上冲程时，游动凡尔关闭，固定凡尔不能打开，井中的液体不能被汲入工作筒；

②在下冲程时，由于工作筒内无液柱，游动凡尔打不开，光杆不能卸载，故下负荷线接近于最大理论值。同时，因为油中的细砂阻碍活塞的运动，所以，在下负荷线上出现了不少的锯齿状尖峰。

整个图形位于最大理论负荷线附近。

（3）固定凡尔卡死在凡尔罩上

在油井大量出砂的情况下，砂子在固定凡尔球与凡尔座之间，将凡尔球卡死在凡尔罩内。（如图5）.其特点如下：在上冲程时，由于活塞运动受到砂子的阻碍，光杆负荷忽大忽小，变化频繁，甚至光杆负荷普遍超过最大理论负荷线。在下冲程时，由于固定凡尔球卡死在凡尔罩上，失去了密封的作用，从而造成严重漏失，光杆不能卸载，直到活赛行至接近下死点，撞击了沉积的砂子或固定凡尔罩时，光杆才突然卸载。因此，实测图的最大负荷线，接近理论示功图的最大负荷线。并且，由于碰击、振动，在图的左下角产生一个“尾巴”。

（4）砂子使固定凡尔、游动凡尔失灵

在油井出砂严重，井内砂面较高时下泵生产。井内的大量细砂，随着油流进入泵内，不但使工作筒、活塞、固定凡尔和游动凡尔同时都受到冲击、磨损，造成漏失，而且可能使凡尔球起、落失灵，深井泵停止排油 (如图6)所示。其特点如下：上冲程，光杆负荷不能增加到最大理论值，下冲程，光杆负荷又不能降低到最小理论值。整个图形位于两条理论负荷线之间，好像一条全身长满毛刺的“海参”。

由于石油中大都不同程度的含有蜡。当温度降低到蜡的初始结晶温度时，溶解在石油中的蜡就会凝析出来，粘附在油管、抽油杆、深井泵等井下设备上。油井结蜡可以增大光杆负荷，引起凡尔失灵或卡死凡尔，卡死活塞，堵死油管。因此，研究油井结蜡对示功图的影响，从而了解泵工作的情况，对于维持油井正常生产，是有实际意义的。由于结蜡部位的不同，影响的严重程度不同，现分为以下几种情况进行分析。

①凡尔结蜡

由于游动凡尔和固定凡尔同时都受到结蜡影响，不能灵活的及时的开关，从而引起漏失。并且，由于油管内壁结蜡和抽油杆结蜡，增加了油流阻力。所以，当活塞上行时，光杆负荷增加，超过了最大理论值。下行时，光杆负荷不稳定，在图上呈现出波浪起伏的变化。

②油管和抽油杆结蜡

油管和抽油杆结蜡，会缩小油流通道，增大油流阻力，增大光杆负荷；严重时，可以将油管全部堵死。油井不出液。如图3-2所示。

其特点如下：光杆上行时，由于结蜡所引起的附加阻力，使负荷在整个上冲程中都超过了最大理论值；光杆下行时，又由于结蜡阻碍，负荷立即减少，当达到结蜡严重部位，负荷就很快降到最小理论值以下。所以，整个实测图比理论示功图肥胖。

③固定凡尔被蜡卡死如图7所示，在上冲程时，由于固定凡尔卡死，井中有结蜡影响，使抽油杆的运动受到了阻碍，所以，实测示功图的最大负荷线超过了理论值，并有波浪式的变化。

其特点如下：当活塞下行时，由于活塞接触不到工作筒内的液面，游动凡尔打不开，光杆不能卸载。直到活塞运动到E点时，才接触工作筒内的液面，光杆才开始卸载。所以，实测图的最小负荷线接近于最大理论负荷线，直到下死点时，负荷才降到最小理论值。

由于石油是聚集在一定地质构造中的油、气混合物。所以，在抽油过程中，总有或多或少的气体进入泵内。为了说明受气体影响的示功图的特征，先分析理想的理论示功图。如图8所示在活塞上行时，油气混合物进入泵内，并且随着活塞继续向上运动，

泵内压力降低，溶解在石油中的气体大量分离出来；同时由于气体产生膨胀，使光杆载荷不能很快的增加到最大理论值。因此，增载过程变慢。直到B1点时，增载才结束，固定凡尔才打开。所以，增载线AB1较AB的斜率小。

在活塞下行时，泵内气体受到压缩。其变化情况基本以下规律，即：“一定质量的气体，在温度不变时，它的体积跟压强成反比”。所以，随着活塞向下运动，泵内气体的体积逐渐缩小，而压力相应的逐渐增大，直到被压缩的气体压力大于活塞上面的液柱压力时，游动凡尔才能打开。

从图上CD1线的变化情况来看，由于活塞压缩气体的作用，光杆载荷较正常卸载缓慢，到了D1点时，游动凡尔被打开。光杆载荷才降到最小理论值。因此，减载线CD1较增载线AB1平缓，成为一条向右下方弯曲的弧线。弧线曲率的大小，随着进入泵内气体压力的大小而变化。气体压力大，光杆卸载快，弧线曲率小。反之，则曲率大。

曲率中心位于弧线的右下方。这条弧线，就是受气体影响的示功图的显著特征。

①泵受到气体影响的实测示功图

②凡尔“气锁”，泵不出液。

所谓凡尔“气锁”是指大量气体进入泵内后，引起游动凡尔、固定凡尔均失灵，活塞仅对气体起压缩或膨胀作用，泵不出液。气锁现象，在下述两种情况下可能出现。

A、当泵的排量大于油井在该泵挂深度的供油能力时，在抽油过程中，动液面逐渐降低，直至动液面降低到泵的进口附近，大量套管气进入泵内。在整个上冲程中，泵内气体膨胀，固定凡尔打不开；在整个下冲程中，由于工作筒内无液面，活塞只是压缩泵内的气体，即使活塞行至下死点，泵内气体压力仍然小于活塞截面积以上的液柱压力。所以游动凡尔打不开，泵不出油。

B、在油气比很高的抽油井中，有时因为在上冲程时，由于原油内的大量游离气进入泵内，并随着活塞向上运动而膨胀，占据了活塞所让出来的泵筒体积。在下冲程开始后，泵内气体受到活塞压缩，其压力逐渐增高，直到活塞行至下死点，泵内气体压力仍然小于活塞截面积以上的液柱压力，所以游动凡尔打不开，光杆负荷降不到最小理论值。但是，紧接着第二个行程的上冲程又开始了，泵内被压缩的气体膨胀，其压力逐渐降低。当活塞到达上死点，泵内气体压力降低到和沉没压力相同时，第二个行程的下冲程又开始了，所以，固定凡尔打不开。因此，在这种情况下，游动凡尔和固定凡尔均打不开，活塞仅对气体起压缩和膨胀的作用，泵不出油。整个图形靠近最大理论负荷线，减载线平缓，仍然具有上述气体影响的特征。

（1）吸入部分漏失在示功图上的表现

由于固定凡尔与凡尔座配合不严，凡尔座锥体装配不紧，凡尔罩内落入赃物或结蜡而卡住凡尔球等原因，都会造成深井泵地吸入部分漏失。

a.砂子经常和凡尔、凡尔座摩擦，使凡尔磨损变形，凡尔座被刺怀，造成二者配合不紧密。

b.砂子、蜡等沉降在凡尔座上，使凡尔球不能严密的座在凡尔座上。

c.凡尔罩内积有砂、蜡，造成凡尔球卡在凡尔罩内不能及时落下或根本落不下来。

图所示是固定凡尔漏失的示功图。

（2）排出部分对示功图的影响

深井泵的排出部分，包括游动凡尔和活塞。因此该部位产生的漏失不外乎有两种原因造成；一是游动凡尔装配不严、磨损引起的漏失；一是活塞和泵的衬套配合不紧蜜、间隙太大或沉砂磨损活塞和衬套而引起的漏失。

图是排出部分漏失时的理论示功图。当光杆离开A点开始上冲程时，活塞下面的液体压力随着抽油杆的伸长和活塞被提升而逐渐下降，活塞上下之间随即产生压力差，使活塞上部的液体经排出部分的不严密处而漏到活塞下面的工作筒内。

活塞上面的液体，通常认为其高度是不变的，（活塞上面的液柱高度与活塞运动的距离相比，相差极大，因此，可以认为液柱高度不变）。当由于活塞的抽汲作用，使得活塞下面的压力越来越低时，上下之间的压力差就越来越大，漏失也就越来越严重。

当活塞上面的液柱，从排出部分的不严密处漏入活塞下面的工作筒时，将使得工作筒中压力升高，使得压力差较不漏失时为小；与不漏失时相比较，就如同有一个向上的顶托活塞之力，使活塞以上液柱和抽油杆在光杆处造成的负荷比严蜜不漏失时为小。这种因漏失减少光杆负荷的现象，称为“顶托”作用或“顶托”现象。

（3）吸入部分和排出部分都漏失时的示功图

在现场，由于砂、蜡及磨损等原因，使吸入部分和排出部分的工作会同时受到影响，其区别只是程度的不同罢了。所以，单一的影响吸入部分或排出部分的情况，为数并不多，而大量地普遍的是这两部分同时受到影响。

在排出部分和吸入部分同时存在漏失时，这两部分还未达到完全失效或一部分完全失效，油井还在出油，当光杆在加载和减载过程中两种漏失同时存在，会使示功图的四角变为圆角。

在上冲程过程中，排出部分漏失起主导作用，使图形左上角和右上角变圆，但负荷线能达到理论上负荷线。在下冲程过程中，吸入部分漏失起主导作用，使图形左下角和右下角边圆，但下负荷线能降到理论下负荷线处，这样，理论示功图便如图9。

当原油粘度比常见的原油粘度大时，称之为稠油。油稠，使磨檫等附加阻力变大，造成上负荷线偏高，下负荷线偏低。同时，使得凡尔开关比正常时滞后，凡尔和凡尔座配合不严蜜，造成较大的漏失。

该类图形的特点是：

（1）上负荷线高于最大理论负荷线，下负荷线低于最小理论负荷线，图形肥胖。

（2）四个角圆滑。

当深井泵在抽汲过程中，液体不能及时充满泵的工作筒，致使泵的充满系数下降，排量降低，称之为供液能力差。 造成供液能力差的原因有三种：

1）深井泵的工作制度或抽汲参数组合不合理，泵的排出能力大于油层的供液能力，造成沉没度太小，液体充满不了泵筒。

2）层中的砂、蜡了部分或大部分进油孔道，致使液体进入泵筒的流动阻力增大、流量变小，动液面升高，液体来不及在泵的进油时间里充满泵筒。

3）地层本身物性差，渗透性不好，造成供液能力差。

由图可看出，当从上死点开始下冲程后，光杆负荷不是立即减少，而是向下运动一段距离后才减少，这段距离相当于泵筒中的未充满高度。由于这段泵筒中无液体，所以游动凡尔打不开，负荷仍和上冲程时一样，只有由于摩擦力、动负荷等方向的改变，使负荷有稍许降低。当活塞接触液面并开始压缩液体后，负荷才开始转移，光杆开始卸载。

一口井中，抽油杆、油管、泵等条件是固定不变的，因而，由它们所定的弹性变形过程中的弹性系数也就随之固定不变。所以，卸载线和加载线相互平行。但由于充满程度是可变的，卸载线要左右移动，说明泵充满的程度更不好。充满愈不好，卸载线越偏左。

卸载线向左移，卸载开始的时间延迟，卸载线和增载线相互平行，这是泵充满不好时示功图图形的共同特征。这类图形象一个菜刀把。

即使在油田开发后期，由于采取大型增产措施、注水见效、采用新工艺等原因，油井也可能由纯粹的抽油转变为连抽带喷的生产。 油井连抽带喷，当泵处于上冲程时，由于油流有自喷能力，它就顶着活塞往上跑，造成游动凡尔被顶开或不能严密的关闭。同时，油气充分混合，液柱比重减轻，造成光杆上的负荷大大减轻，达不到示功图的最大理论负荷线。

当下冲程时，油流同样向上顶活塞，并使固定凡尔坐不到凡尔座上或坐的不严，使固定凡尔和游动凡尔都处于开启的状态，造成光杆的负荷没有什么变化，负荷仍高于示功图的最小理论负荷线。 这时因凡尔不能正常的关闭和开启，泵没有多大的抽汲能力，活塞只起一个搅动油流、诱导油流自喷的作用。

连抽带喷时的示功图，负荷小，加载线、减载线看不出来，它和抽油杆断脱时的示功图很相似。要正确区分这二者，必须运用综合分析的方法。

油井在连抽带喷时，产量高、泵效高，泵效往往超过100%，主要是在大型增产措施、注水见效、采用新工艺之后的抽油井。而抽油杆断脱，油井不出油。

（1）活塞装置过高对示功图的影响

活塞装置过高是指活塞与吸入凡尔之间的防冲距过大，使得有效冲程减少，当抽油机上行程到接近上死点时，活塞可能部分或全部脱出工作筒，致使泵工作不正常或根本不能工作。

（2）活塞装置过低对示功图的影响

活塞装置过低，就是指泵的活塞和固定凡尔之间的防冲距过小，当活塞下行块接近下死点时，就会发生撞击。

当活塞和固定凡尔罩相撞击时，光杆负荷急剧降低，但因活塞又紧接着开始上行，在示功图的左下角形成一个不规则且带环状的尾巴。

（3）抽油杆断脱时的示功图

当抽油杆由于弹性疲劳、深井泵遇卡使抽油杆柱超过拉伸屈服极限等原因而断裂、或由于抽油杆之间未上紧而发生脱口时，示功图将成为水平条带状。

此时，光杆的负荷，只决定于抽油杆柱断脱部位以上杆柱在液体中的重量和它与液体、防喷盒等的摩擦阻力。而图形的位置取决于抽油杆断脱的位置。断脱的位置越下，图形越接近最小理论负荷线，断脱的位置愈高图形越接近基线。

（4）油管漏失对示功图的影响

油管漏失是由于油管的连接时丝扣未上紧、油管磨损、腐蚀而产生裂缝和孔洞，进入油管中的液体就会从裂缝、孔洞及未上紧处漏入油管套管间的环形空间。 油管漏失所产生的结果：

①当漏失量小于深井泵的排量时，油井仍能出油，泵效降低；

②当漏失量大于深井泵的排量时，深井泵抽汲上来的油，全部漏入井筒，油井不出油。

由于油管漏失不是深井泵装置本身所致，所以，示功图图形本身不发生什么变异，和正常出油时的示功图一样，只是漏失严重，油井不出油时，示功图的最大负荷线可能较最大理论负荷线低，所指的这段长度L相当于漏失处至井口这段液柱在光杆处所产生的负荷；若漏失处离井口很近，L将趋于零。

（5）活塞在泵筒中被卡时的示功图

管式泵中活塞被卡，当抽油机的驴头 上下运动时，看来光杆也在上下运动， 但活塞却固定不动。此时，抽油杆柱 处于被不断地拉伸和压缩及 弯曲的状态之下。当驴头上行时，抽 油杆柱被拉伸；当驴头下行时， 抽油杆柱在其弹力的作用下缩短。 这一过程是一弹性伸长和弹性缩短的过程。

图形统一条斜放着的麻花，其斜率增载线和卸载线一样，相互平行。 在现场，一般可凭卡的部位和卡的情况来区分是蜡卡还是砂卡。砂卡一般多在泵筒的下部，卡的猛，突然之间就卡了，卡后活塞不能再活动；而蜡卡一般多在泵筒的上部，卡的缓，多是慢慢地卡，卡后活塞仍可有一定的活动余地。

（6）深井泵衬套松动、活塞弯曲及衬套不正对示功图的影响 深井泵在地面安装检测过程中，若工作筒两端的压紧箍未上紧，当泵下入井内工作时会造成衬套松动（也称为衬套乱），造成严重漏失或卡活塞。若泵的活塞弯曲或衬套与活塞中心不同中心线，将导致附加摩擦阻力增加。这些，都会使示功图变形。

①衬套松动

衬套松动后，在活塞上下运动时，衬套就会随活塞移动。当移动距离很小时，活塞上的液体会穿过衬套松动后的缝隙，从衬套于工作筒的间隙中漏入活塞以下。当松动严重时，漏失就更为加剧，同时会出现严重的卡阻现象或振动。同时，因衬套过度松动和错乱，还会卡死活塞。

活塞上移时，衬套随之移动。在活塞上移的过程中，有时缝隙闭合，漏失减少，负荷增加。有时缝隙开启，漏失增加，负荷减少，造成上负荷弯弯曲曲，毫无规则。 下冲程时，由于衬套松动引起的严重漏失，使光杆负荷不能减少到最小理论负荷。

上负荷线无规律的弯曲形状和下负荷线显示漏失高于最小理论负荷线是这一类图形的特征。

②活塞弯曲及衬套不正

活塞弯曲及衬套不正，使二者轴线不重合，造成很大的不规则的附加阻力，并引起抽油杆柱的振动。这样，就造成上下负荷线急剧地波动。