示功图最常见的四种采集方式：

        1、有线负荷变送器 + 抽油机平衡块上安装位置开关  采集功图；

        2、有线负荷变送器 + 抽油机横梁和支架结合处安装位置开关 采集功图；

        3、有线负荷变送器 + 有线角位移变送器 采集功图；

        4、无线一体化示功仪 采集功图。

        下面逐一介绍。

方式一： 有线负荷变送器 + 抽油机平衡块上安装位置开关    

安装位置示意图如下：

位置开关的作用：测量上死点和下死点；

载荷变送器的作用：安装在悬绳器上测量井口负荷。

优点：简单，大大减轻示功图在RTU中的处理难度；

缺点：安装难度高，要刚好安装在下死点位置对施工人员考验大，而且磁钢容易脱落，抽油机一调参就得重新校准位置。

这种示功图的采集方式已经被逐渐淘汰。

方式二：有线负荷变送器 + 抽油机横梁和支架结合处安装位置开关

安装位置示意图如下：

1.“五指式动力仪”分析方法
这种方法主要依靠操作人员手掌的感觉来分析抽油设备的工作状况。由经验丰富的操作人员用手握住光杆，跟随光杆上下运动几个冲程，凭感觉来判断抽油泵的某些故障。这种原始的方法，只能在很浅的油井上使用，随着泵挂深度的增加，这种方法早己被淘汰了。
2．地面示功图分析法
该方法利用光杆动力仪绘制光杆示功图，然后对光杆示功图进行解释，以判断油井与设备故障。光杆动力仪因其操作简单，使用方便，早已成为世界各国监测有杆抽油井的有效手段，至今仍为许多国家广泛应用。 光杆示功图法，对于冲次较低，泵深较浅的纯抽井，可以得到比较准确的判断结论， 而且具有简便的优点。但是，对于泵挂较深，冲次较高，示功图形状比较复杂的井，该 法就很难判断，此时，可以用井下示功图诊断法]。
3.井下示功图诊断法
这种方法是将井下动力仪随同抽油泵一起下入井内，用其直接测量泵示功图。这样就可以获得抽油泵工作状况的第一手资料，除掉了抽油杆等许多不准定因素给分析解释 带来的困难。此方法可以直接获得泵示功图，但是安装井下动力仪时，必须将泵和抽油杆从井下提出， 再下入井中测量，要观察测量结果，要将仪器提出。

4、计算机诊断法

利用计算机通过计算井下示功图来自动诊断泵况和杆柱情况。

抽油机生产过程介绍： 

        石油开采中常用一种设备就是抽油机，抽油机运行状态好坏将直接影响原油产量及采油时能源消耗。抽油机运行好坏通常是示功图来显示分析，采集示功图数据和分析示功能图数据也就变十分重要。怎样显示示功图，怎样分析示功图数据方法现已经比较成熟，这里主要联系项目介绍一种紫金桥软件OPC方式实现示功图数据采集过程。

示功图数据采集过程特性分析：

          示功图数据采集过程并很复杂，不同采集方式有不同特点。

　　示功图中通常主要包含抽油机运行一个周期（一个冲程）电流、电压、负载及位移产生四组数据。一个运行周期内每组数据个数采样方式不同，也会不同。按着固定位移间隔采样，每个周期采集四组数据数据个数是固定。采样是按固定时间间隔来进行，那么不同冲程周期内产生数据个数就可能不同。

　　从上面示功图数据特点可以看出，示功图数据采集通常是通讯协议或API接口函数方式以数据块形式进行数据采集。我们知道OPC通讯方式通常是以数据项为基本单位进行数据传送，可以OPC组进行批量数据读取，通常组内各数据项之间是相互独立（有OPC Server支持数组数据项）。那么我们为什么要OPC方式进行示功图数据采集呢？这是有些示功图数据采样是PLC或一些智能仪表（或模块）来实现，而这些设备直接通讯协议是不开放，它们只对外提供OPC接口。

　　从上面分析我们可以看出实现示功图OPC接口是非常必要。实现OPC采集示功图数据也主要解决以下两个问题：一、示功图中各数据块数据个数确定问题；二是数据块内数据与OPC数据项之间关联问题。

示功图中各数据块数据个数确定

示功图数据块中数据个数可以三种方式确定：

数据块中数据个数是固定

　　　设备定义时，数据块属性定义中先指定每个数据块最大数据项数，然后再“项数确定”选择“最大数据项数”即可完成此种方式定义。

数据块中数据个数由首个数据确定

　　　设备定义时，数据块属性定义中先指定每个数据块最大数据项数，然后再“项数确定”选择“首数据定义”即可完成此种方式定义。

数据块中数据是三个0作为结束标志

　　　设备定义时，数据块属性定义中先指定每个数据块最大数据项数，然后再“项数确定”选择“三个0终止”即可完成此种方式定义。

数据块内数据与OPC数据项之间关联

　　　示功图中数据通常是以数据块方式存贮，支持数组方式传送数据OPC Server则比较简单，对一个数据块定义一个数据项即可。不支持数组方式传送数据OPC Server则需要按一定规则定义OPC数据项，才能方便连接和数据采集。

OPC Server支持数组方式传送数据

　　　这种服务器定义数据块属性时，将“项名”选择为“数组”，进行数据连接时（点组态中，I/O连接时），将数组项名输入到对应连接项中即可。

OPC Server支持数组方式传送数据

　　　这种服务器，进行OPC Server本身数据项定义时，要求数据项名称定义要有规律，即同一数据块内各数据项名称前缀和后缀（可以没有后缀）应该是相同，不同数据项包含一个与之数据块中位置相对应序号（如，L001.PV,L002.PV,L003.PV……）。这样数据采集时就可以按着数据项名命名规律自动采集了。

　　　这种服务器定义数据块属性时，将“项名”选择为“增量项名”，进行数据连接时（点组态中，I/O连接时），将数据块中第一个数据项名（如：L001.PV）输入到对应连接项中即可。

说明：以上是对紫金桥软件OPC接口实现示功图数据采集简单介绍，希望能对大家在示功图数据采集的理解上有所帮助。

这里在介绍一个基于紫金桥监控组态软件示功图的油井无线巡控系统的例子，希望对大家有所帮助。

        在我国油井的数据采集基本上靠人工完成，无论是天气炎热的盛夏还是千里冰封的数九冷天，采油工人都必须到现场采集油井示功图、电流图、状态及产量等井口生产数据，工人劳动强度大，并且数据的正确性可靠度完全依靠于采油工人的工作责任心。

       而现有的采油井治理及数据采集存在如下问题：

        1.油井一般都很分散，分布范围广，地区偏远。对油井出现的异常情况不能及时发现、及时采取措施，从而导致原油产量降低，设备使用寿命减短，能耗增加，有时甚至会造成严重的经济损失，降低了经济效益。

        2.油井治理中的大量生产数据全靠人工采集，耗费大量的人力和物力，而数据的正确性则因数据采集职员的工作责任心而异。部分油井无法实现正常的井口资料采集及井下泵况的测试，影响油井的动态分析和日常治理，不能及时有效地对油井的工作情况进行分析和治理，影响油井的正常工作。

       3.油井采集的数据为非连续性数据，因而对油井真实工作状况无法正确地把握，导致对油井的诊断时间拖得很长，而降低生产效率，增加了采油本钱。

        紫金桥监控组态软件示功图的油井无线巡控系统，就是采用无线数传电台的形式在油井与主站之间形成通讯网，有效的解决了因油井分布分散而造成的突发事件处理不及时的题目；数据直接传送到主站，避免信息采集中因人为因素造成的损失；采集信息实时性强，能够实时把握现场的生产情况。

系统的解决方案 ：

         该系统利用井口数据采集器采集油井的状态、产量、示功图、电流图等参数，经过数传电台将数据传递到采油厂主站的实时数据库中。紫金桥监控组态软件利用自身的示功图组件，将实时数据库中的数据，显示为现场的实际示功图曲线和电流曲线，并提供相应的存储、查询、数据显示、打印以及放大缩小等功能。

系统的硬件介绍

        硬件系统是由固定安装在抽油机井井口的负荷、位移及电流传感器、数据采集处理器和上位机治理系统组成。该仪器功能之一是采集抽油机井的示功图数据，同时还可以采集到同一冲次内的电流数据，通过无线方式上传到油井监测系统，并形成曲线并存储供生产分析使用。 

        硬件系统将传感器与数据采集处理部分整合，形成一体化RTU井口计量装置，放置井口进行长期监测和计量，并使其体积最小、功耗最低。这里选用新的超低功耗、集成化程度高的微控制器及相关电子原件开发而成。一体化RTU井口计量装置采用集成化程度高的微控制器可以使外围器件更少，减小了一体化RTU井口计量装置的主板体积。电子器件都要选择功耗低的，电源部分进行智能化治理，最大限度地降低功耗，减少由于长期使用而造成电能浪费，节约电能。

紫金桥示功图组件简介 

       示功图就是以抽油机光杆所承受的负荷为Y轴，以光杆的位移为X轴所绘制的平面曲线图形。

示功图对油井监控极为重要，应用示功图的比较和分析诊断技术，对深井泵和油层生产状况进行分析，可达到优化抽油机井控制模式和参数的目的。 

 根据抽油机的结构特点，负荷传感器安装在光杆的提升座上，位移传感器安装在采油机曲柄轴上部。通过角位移的变量，将光杆的升降负荷量转换为线性位移的曲线。现场绘制示功图的标准与专用测井仪器测出的示功图完全吻合。

X轴：是指抽油机运行的一个冲程，从最低点到最高点的间隔，一般为3米、3.5米、4米，或更高。X轴是一个可变的值，根据实际情况设定。单位为米，所以显示X轴位移的坐标信息为（米）。

Y轴：Ｙ轴为负荷，单位为ＫＮ，在抽油机的运行过程中负荷是不断变化的。显示Y轴坐标信息单位为（千牛）。

曲线说明：一个抽吸周期内由负荷与位移形成的封闭曲线，分为上行程和下行程。

负荷最大值：指上行程负荷的最大值。

负荷最小值：指下行程负荷的最小值。

冲程：为抽油机提升臂带动光杆运动，从最低点到高点升降的间隔，由位移量的最小值到最大值输出信号的变量确定。

系统功能简介：

紫金桥监控组态软件提供完整的监控功能：

显示：提供示功图、电流图的现实功能，满足油井监控的专业需要 
采集：利用无线电台等通讯手段，完成对现场生产数据的采集。 
数据存储：通过强大的数据存储功能，便于对照和分析。 
报表功能：利用紫金桥软件强大的报表功能，根据用户的不同需要，灵活的显示各项记录。 
稳定性：利用紫金桥软件特有的动态加点功能，使系统具有更强的稳定性，适合长期运行。 
安全性：系统给具操纵职员的不同，给与不同的操纵权限，使整个操纵更加安全。 
 
动态修改油井

        利用紫金桥软件特有的动态加点功能，真正做到运行时动态增加、修改、删除油井，极大的进步了系统监控的运行的连续性和稳定性。

        具有操纵权限的操纵工，可以很方便的增加、修改、删除油井，而不必再进行复杂的配置。

状态查询：

        系统自动可以每隔一定时间查询各油井的状态，也可以手动实时查询。利用报表显示各项参数值，并且能够根据现场需要修改某些参数的设定值。可以将数据导出为txt、csv等格式。

 功图数据显示

       利用紫金桥软件自身的示功图组件，可以灵活的显示油井的示功图、电流图。系统提供定时采集（天天一至两幅）和手动实时采集两种查询方式，手动采集又可以分为采集一口井和采集多口井。

        每次采集后都会天生一条带有时间标签的采集记录保存在报表中，双击即可查询显示；对于时间较久远的功图可以通过历史查询，来得到一段时间的功图、电流图记录。每一条记录均可以手动删除。在显示功图曲线的同时，同样会在报表中得到所有的功图、电流数据，并且可以将报表中的数据保存为文本文档或者Excel可以打开的文件格式。各曲线均可以打印。

对于这个问题，首先我们将介绍下示功图的基本概念，然后针对一个基本事例加以介绍：

        示功图概念：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。表示悬点载荷与位移关系的示功图称为地面示功图或光杆示功图。在实际工作中是以实测地面示功图作为分析深井泵工作状况的主要依据。

        示功图是油田对油井实施管理的重要依据，是油田的一项经常性的检查项目。快速准确方便地获取功图对于及时了解油井产油状态和抽油机的工作状态，及时发现卡杆、断杆等故障，保持采油产量、减少电量消耗都具有非常重要的意义。但采油设备的主要部件（油泵和光杆等）都位于地下，人们无法直观知道它们的工作是否正常。借助于示功图（抽油机负荷与抽油杆位移的关系曲线），可以判断出采油设备工作及供油情况是否正常，以便对非正常油井进行及时的停机作业，减少设备的无效磨损，节约无效的电能消耗，保证其工作在最佳状态。

       各类的文章和书籍对游梁式抽油机示功图采集的介绍很多了诸如：游梁式抽油机示功图检测新方法、游梁式抽油机示功图的间接测量。这里笔者在查阅相关资料后感觉最值得学习的最有创意的当属于安控公司的单井数据采集系统——单井数据采集器-ECHO5313。这里将其详细介绍如下：

         "单井数据采集系统"具有安全可靠、操作简单、维护方便，可适应恶劣环境等特点。
　　系统以油井"功图法量油技术"为核心来解决单井产液量计算。油井功图法量油技术把有杆泵抽油系统视为一个复杂的三维振动系统，首先采集抽油机井地面示功图，应用杆柱、液柱和油管三维振动数学模型求解，得到井下各级杆柱功图和泵功图，然后对泵功图进行识别分析并计算油井产液量。
　　"单井数据采集系统"由单井数据采集器、通讯系统、软件系统三部分组成。系统结合了采油工程技术、自动化仪表技术、通信技术和计算机技术，具有油井自动检测、实时示功图、压力、温度等数据采集、油井工况诊断、产液量计量计算和查询等功能。
　　系统能够在无人值守的情况下实现油井的远程实时监控，实现完备的生产数据统计分析，及时掌握油井的动态变化，提高油田生产效率，保证安全生产，提高经济效益。

　单井数据采集器-ECHO5313
　　可靠、灵活、简便
　　单井数据采集器既可独立工作，也可方便地联入控制网络实现远程遥测，形成SCADA系统，它由RTU、传感器、手操器等组成。RTU结合负荷传感器、角位移传感器或位置开关便可实现示功图采集。
　　主要硬件功能配置如下表：

相关附件：
　　无线负荷传感器：S902型负荷传感器是专用于测试抽油机抽油杆所受压力的专用设备。通讯协议符合IEEE802.15.4标准，无线芯片采用单片低成本低能耗的RF 收发芯片。
　　角位移传感器（适用于游梁式抽油机）：S901型角位移传感器是专用于测试游梁式抽油机抽油杆位移的设备。
　　位置传感器（适用于悬梁式抽油机）：SKEY4型位置开关采用稳定可靠的霍尔器件制作，是专用于测试抽油机示功图时计量抽油杆位移的专用设备。
　　手操器：通过手操器现场显示示功图，现场读取、设定工作参数，可本地读取RTU保存的数据，上传到软件系统。

安装与施工：
　　一切为客户着想，安装简便，配件齐全，设计细致入微；
　　针对油井作业频繁的特点，精心设计产品结构及安装方式，插拔式接线，拆装方便。做到小修不拆卸，大修不费事。
　　模块式结构，安装、拆卸无须专业人员，普通工作人员经过简单培训即可完成，维修方便，为您节省每一分维护成本。
　　无线通讯设计，无线载荷设计，减少现场布线，节省施工成本。

通讯系统
　　永远在线
　　系统支持GPRS、CDMA通讯，合理设置通讯流量规划，采用先进算法，节省用户运营费用。
　　传输流程：现场采集数据－现场RTU（编码）GPRS发送－公网－信息中心－转传未解码数据包－局域网－处理和应用服务器－网络终端用户。
　　GPRS网络临时中断或其它原因造成信息中断，影响数据传输时，RTU会对采集数据进行临时存储，并在网络恢复后系统主动读取RTU的数据。存储空间保证至少3天数据采集量。
　　系统还支持移动存储监测方式，适用于因条件所限，井口RTU不能与中控室通讯的状况。工作方式为现场人员用单井数据采集器配套的附件手操器，采用短距离无线技术在现场将各RTU存储的数据采集到手操器然后转存到中心控制室进行数据分析，产液量计算等操作。
　　软件系统            
　　"单井数据采集系统"是针对油田生产而开发的集数据采集显示、数据分析存储、辅助管理、WEB发布功能的专用一体化软件系统。系统设计遵循"简单实用、经济高效"的原则，软件自动化程度高，实时采集、实时计算、实时发布。系统实现了油井产液量的自动计量、油井产液量的查询和油井运行监控，油井生产状况、功图、产液量曲线展示，实现单井生产信息的数字化处理。油井的示功图、产液量、压力等生产数据可以随时提取，管理人员可以及时发现油井的异常情况并采取措施。
　　软件系统的设计以简化地面计量流程和提高系统效率为目标，是油田自动化和生产分析设计工作有机的结合，从而为油田地面工艺系统的优化设计提供强有力的技术支撑。
　　现场工艺仿真：单井量油控制器实时采集现场数据，监视现场设备生产状态，模拟现场工艺流程。

        功图采集：实时采集地面功图，可根据现场要求灵活设定功图刷新频率；与抽油机基本数据结合，计算出井下泵功图，更真实的反应井下实际情况。
　　功图分析：可按时间顺序对每个井口进行功图叠加对比，直观得出井口功图的变化趋势；可以诊断出供液不足、自喷等井口工况。
　　产液量计算：系统以油井"功图法量油技术"为核心来解决单井产液量计算，计量算法有很强的适用性，油井生产后期阶段的间歇出油、间抽工作和井况变化较大的情况下，同样能够适用。
　　安全功能：系统根据功图可自动判断断杆、卡杆等故障；同时监测负荷、压力等参数，异常时主动产生声光报警，保证系统生产安全。

　    统计、分析功能：生成单井产液量的曲线，方便工作人员观察单井产液量的变化，可以设定站、层位、区块等的地质统计信息。
　　定制查询功能：用户可定制查询条件，对数据进行查询，如设定查询产液量波动比较大的不正常井；油套压变化较大的井等操作，查询输出支持曲线、报表、饼图等方式，方便打印。

　   提供标准数据库接口：可方便与其它系统共享数据；
　　海量信息存储：历史数据长期存储，油井生产日志支持工程师对日常生产决策分析；
　　高效的WEB发布功能：无论企业内部局域网还是互联网都可以实时发布数据。
　　系统结构图：

　    单井数据采集器既可独立工作，也可方便地联入控制网络实现远程遥测，形成SCADA系统。
　　效益分析            
　　功图法计量技术使油井产液量连续计量成为现实；
　　在线功图给出的油井诊断结果，为现场生产工矿分析和管理提供了有力的保证；
　　改变了传统的油井计量方式，能够简化地面计量流程，降低油田开发投资；
　　生产现场远程自动数据采集和分析，减少交通车辆配备数量和运行时间，降低生产运行费用；
　　提高劳动生产率，减少生产管理人员，改善工人的劳动环境；
　　对抽油井进行生产分析、优化和决策，减少停产时间，提高油井生产时率；
　　自动化测控系统与分析优化决策系统联用，提高油田科学化管理水平和系统效率。

示功图概念：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。表示悬点载荷与位移关系的示功图称为地面示功图或光杆示功图。在实际工作中是以实测地面示功图作为分析深井泵工作状况的主要依据。

由于示功图在油田的有着很广泛的应用。间接测得示功图的方法主要有以下三种。

1油管受力图转化法

油管受力图转化法，采用从油管悬挂器以下测取油管受力图对井下泵的工况进行分析，认为利用油管受力图可以反映井下泵的工况特性，试图开辟认识井下泵工作规律的新途径，产生一种新的测试解释理论，为了解抽油井工作规律提供新的依据。
油管受力图转化法主要原理是根据上冲程时液柱载荷作用在活塞上时，抽油杆柱受力而伸长；下冲程时液柱载荷作用在固定凡尔上时，油管柱受力而伸长。液柱载荷转移时，相应地抽油杆柱或油管柱便缩短或伸长，这种载荷交替出现造成的杆、管柱的长度变化即造成了冲程损失。若将油管柱受力过程按时间展开或按光杆位移展开，则可得到油管上所承受的液柱载荷与时间的关系曲线或与光杆位移的关系曲线(见图1、图2)，这些曲线反映出液柱载荷周期出现在油管上的规律。

2 功率转化法

电机功率转化法是采用功率曲线来转化出油井示功图的方法[3 ]，根据实测的功率曲线通过计算得出抽油机井的示功图，部分井修正后可与实测功图大体一致，提供了不停井获得示功图的一种新手段。悬点载荷与减速箱输出轴的输出扭矩之间存在着一定的关系，根据扭矩系数法，如果不考虑结构不平衡重随曲柄角改变而发生的变化，各运动部件的惯性作用和轴承间的摩擦，则悬点载荷与曲柄轴净扭矩之间的关系为

式中， 
tn — 曲柄轴净扭矩，如 ·m；W——悬点载荷，kg ；
B——结构不平衡重，kg ； Q——平衡块重，kg ；
R——平衡块重心距离，m； q——曲柄重，kg ；
r——曲柄重心距离，m； T——扭矩系数，m。
扭矩系数与抽油机的几何尺寸和曲柄转角有关

3、功率损耗转化法

由于根据功率曲线与抽油机的尺寸的关系求解示功图时，每口井的抽油机几何尺寸数据不容易获得，并且尺寸误差对结果影响很大，因此，可以采用一组已知的示功图与功率曲线图计算功率损耗来推测其他时间的示功图，主要原理如下：功率曲线中，功率主要由两部分组成：光杆功率、损耗功率(摩擦损耗、不平衡损耗、皮带打滑损耗等)。事先用手持式测试仪测定一组已知示功图和功率曲线，根据公式计算P损耗，假设每个冲次的损耗的功率P损耗为一定值，则采集的电功率曲线图去掉其损耗的功率P损耗，则可得到其光杆功率P光杆，根据光杆功率与载荷的对应关系则可得到各位置对应的载荷值，即示功图。

事先用手持式测试仪测定一组已知示功图和功率曲线，根据公式计算P损耗，假设每个冲次的损耗的功率P损耗为一定值，则采集的电功率曲线图去掉其损耗的功率P损耗，则可得到其光杆功率P光杆，根据光杆功率与载荷的对应关系则可得到各置对应的载荷值，即示功图。

间接示功图特点以及局限性分析
通过分析研究可以发现，无论是油管受力图转化法还是功率曲线图计算法，由于其理论基础薄弱，使用条件苛刻，在实际应用中都有很大的局限性，致使其在实际应用中很难推广。
1、油管受力图转化法特点和局限性
通过研究可以知道，油管上反映出的载荷与光杆位移间的对应关系，很难正确反映悬点载荷的变化。在上冲程时，游动凡尔关闭，液柱作用在柱塞上，流体与油管问的作用力主要是摩擦力；在下冲程时，固定凡尔关闭，液柱作用于泵筒，通过泵筒作用于油管。如果泵筒被锚定的话，油管受力图将更不能够反映泵的真实工况。因此，油管测力短节测得的受力图只能够真实地反映井下油管的受力情况，油管受力图中不能够很好的表明抽油杆和油管柱受液柱载荷而产生的形变对柱塞冲程的影响。同时，在现场实际应用中，工程技术人员普遍参考的是抽油杆悬点的示功图，通过图1、图2可以看出油管的载荷图与示功图有很大差别，因此，参考油管受力图使工作人员很不方便。通过油管受力图来判断油井工况，与直接通过示功图判断油井工况相比，其实施过程复杂，维修困难，而且油管受力图来判断油井工况其理论基础不强，并且油田现场工作人员实践较少，容易产生误差，给生产带了许多不便。
2 、功率转化法特点和局限性
由于油田中抽油机井的有功功率普遍不高，因此通过测试电机的输入功率，然后导出抽油机井的示功图与实测示功图之间的误差就会很大。在通过电机的输入功率向光杆功率的转换工程中，往往有很多因素需要考虑，例如：曲柄转角变化时抽油机结构不平衡；各个运动部件的惯性作用和轴承之间的摩擦力、无功补偿等等，这些因素往往都不能够很好地量化，因此，通过多次修正后才能够得到与实际示功图基本一致的功图。

上图为10-271油井的示功图与功率曲线图，由图可以看出，示功图发生了很大的变化，然而与其相对应的功率曲线图却没什么变化。分析原因认为，该井平衡率较低，系统效率只有25．28％，有功功率在其总功率所占比重很少，致使虽然功图发生了很大的变化，但是功率曲线图根本反映不出其变化。大多数抽油机的工作效率很低，其光杆功率占其总功率的比例很小，尤其对于气体影响大的井，功图变化明显，然而功率曲线图往往都不能灵敏地反映油井的功图变化。从这点可以很明显的看出，对于凡尔漏失等功图变化相对小的现象更是反应不出来。同时， 由于抽油机的几何尺寸对计算结果的影响甚大，必须对抽油机几何尺寸进行精确的实际测量，所以，在实施过程中就存在许多的不便。

3、功率损耗转化法局限性
根据功率损耗转化法原理要求，图4为某井已知的示功图(标定)及其相应的功率曲线，根据示功图、功率曲线图数据进行计算，可得出系统的损耗功率。应用此损耗功率进行功率曲线图转化示功图，图5为该井实际采集的两个时刻的功率曲线图，图6为应用功率损耗转化法间接得到的两个示功图，图7位实际采集的两个示功图，从图6、7可以看出，求解得到的间接示功图形状总是受标定的示功图(图4)主导，标定功图的有效冲程在1米左右，通过功率损耗转化法得到的功图也总在1米左右，然而实测的示功图(图6)的有效冲程0．4米、0．1米左右，很显然通过功率损耗转化法得到的功图和实际功图不相符。分析可知，由于油井泵工况变化，载荷在不断变化，事实上，损耗功率也是不断变化的，该方法假定系统的损耗功率不变显然是不正确的。只有油井况不变时，油井损耗功率不发生变化，才有可能转化出比较与实际相符的示功图。因此，通过功率曲线图转化的示功图来判断井的工况，很难达到工程技术的要求。

定向井示功图与直井示功图的区别

1.由于磨擦负荷和惯性负荷均比直井稍大，所以上行负荷较大、下行负荷较小，示功图较直井宽。
2.与直井示功图相比，定向井示功图的摩擦影响增大，振动影响减小，这是因为定向井摩擦力较大；
3.从泵的功图上看，随着倾斜程度的增加，柱塞冲程有所增加，这是因为上冲程作用在活塞上的液柱载荷有所降低；
4.若定向井倾角较小（а≤20°）,且抽油杆上装有扶正器时,其功图与直井差别不大,可按直井方法诊断。

这里再介绍一下游梁式抽油机示功图的间接测量

　抽油机示功图是抽油机光杆载荷与位移的关系曲线. 示功图在线测量的难点是抽油机光杆载荷的在线测量, 目前有些文献中提到直接使用载荷传感器来测量光杆载荷 , 也有文献提到示功图间接测量方法 . 前者受到载荷传感器易老化、使用寿命短以及人为破坏严重等限制而没有很好的应用效果. 本文应用间接测量原理,选取比较容易直接测量的电机功率以及抽油机光杆上下死点位置为二次变量, 通过一次变量与二次变量的关系来计算获得抽油机示功图

1 　示功图间接测量模型
抽油机的工作是一个周期性过程, 周期一般在10～20 s 范围内. 目前在我国抽油机所配备的动力源一般是三相异步电机, 随着一个冲次内光杆载荷的变化, 驱动电机的输出功率也呈周期性变化. 图1 是江汉油田725 抽油机在一个冲程内
的电机功率2时间曲线.

图1 　一个冲次电机功率2时间曲线
以一个冲次为研究对象, 取光杆下死点为起点,则一个冲次中抽油杆从最低点上升到最大位移,然后从最大位移下降到位移为零,路程为两倍冲程. 为了保证函数的单值性,这里以路程为自变量进行叙述.

2 　示功图的计算过程
在进行示功图计算之前有几点需要进行说明:
a. 由于抽油机偏心角的存在,使得抽油机上升与下降过程不对称,上升和下降的时间不相等.于是将抽油机的一个冲次分成两个部分来考虑,将光杆从位移0 上升到最大位移( smax) 的过程称为上冲程,将光杆从最大位移下降到位移0 的过程称为下冲程.
b. 上升、下降过程抽油机光杆速度按照正弦规律来处理.
c. 实测电机功率曲线一般是功率2时间关系曲线,如何得到功率与光杆位移的关系.采用加装同步信号的方法对光杆的死点位置判断准确而且容易在现场实现.同步信号由安装在抽油机上的两个微动开关提供,图2 表示了微动开关在抽油机上的安装方式和安装位置. 当抽油机光杆处于上死点或下死点时,游梁可以分别触动两个微动开关. 数据采集器一方面接收微动开关的同步信号, 另一方面采集电机的功率, 则可以在电机功率和光杆位移之间建立联系.

图2 　同步信号的获取示意图

 

3 　现场试验与结果分析
该抽油机示功图间接测量方法在江汉油田做了现场测试试验, 在进行示功图测试试验时计算得到的示功图在上下死点位置附近容易出现尖峰,这些尖峰是计算过程中产生的畸变. 为了解决这个问题,在编制计算软件时,先对电机功率进行滤波,特别在上下死点位置附近对功率曲线进行平滑处理;在计算出的示功图输出时,根据前后正常点的值剔除明显错误的畸形数据, 并对上下死点附近的示功图进行平滑处理, 以得到合理的载荷数据.图4 为725 抽油机的试验曲线,其中图4 (a)是用电子示功仪直接测得的示功图,而图4 (b) 和图4 (c) 是通过测试电机功率曲线, 间接计算出的示功图曲线(进行了平滑处理) . 图5 为624 抽油机的试验曲线,其中图5 (a) 是电子示功仪测试的示功图曲线,图5 (b) 和图5 (c) 是计算得出的示功图曲线(进行了平滑处理) . 从两组曲线的比较可以看出,间接测量得出的示功图与直接测量的示功图曲线之间存在一定的误差,但仍然可以很好地反映示功图的趋势,对抽油机、深井泵的状况分析和故障诊断是可以信赖和采用的.

在进行现场测量时需要对A ( s) 曲线进行一定的说明: A ( s) 只与光杆位置有关, 而与时间无关的性质是相对的. 随着时间的推移,抽油机传动部分的磨损会导致A ( s) 中损耗部分Ps ( s) 发生变化;如果抽油机改造或重新调平衡后, A ( s) 曲线中机械部分Pj ( s) 也会发生变化. 故需要定期重复计算过程中的第一步对A ( s) 曲线进行重新修正以保证测量的精度.
同步信号的安装实现了电机功率2时间曲线向功率2位移曲线的简单、精确地转换, 保证了计算过程的正确性. 采用修正的计算方法使得示功图测量过程只需涉及很少几个抽油机几何尺寸参数,具有很好的适应性. 该间接测量方法配备一定的通信手段就可以实现抽油机示功图的远程实时监视.

油田抽油机示功图的测量方法，是在抽油机的横梁上安装倾角传感器，在抽油机光杆上安装负荷传感器，倾角传感器和负荷传感器的输出端均与一数据采集器连接；数据采集器根据抽油机的冲次和倾角传感器测量到与倾角对应的电流计算出抽油机一个运行周期内每一点的光杆位移值，负荷传感器测得每一位移值的负荷值，根据位移值和负荷值，计算和绘制出示功图；再根据倾角传感器最大、最小转换点，计算出抽油机运行一个周期的时间，并计算出每分钟抽油机运行的周期数。通过倾角传感器测量抽油机横梁倾角的变化自动计算冲程和光杆的位移，能够实现对抽油机示功图的实时测量，具有准确性高、方便等优点。

数据采集器使用北京安控科技股份有限公司的E530X抽油机控制器。
E530X抽油机控制器是针对油田生产需要，结合采油工程技术、自动化仪表技术、通信技术及计算机技术，而开发、生产的智能型控制器。具备油井状态自动检测、油井远程智能控制、油井工况智能诊断、油井示功图采集、油井工艺参数采集等功能。
E530X抽油机控制器由控制器和保护箱组成，结合负荷、位移传感器及多种现场仪表可实现示功图、电流图的采集、井口油压、套压、回压、油温、以及抽油机电机电压、电流等参数的监测，可按随意设定时间间隔采集油井功图，采集各种现场参数，可远程智能控制抽油机启停，同时具有空抽控制、间抽控制和连喷带抽控制功能，可使抽油井、抽油机运行在最佳工作状态，起到节能增产的作用。既可联入控制网络实现远程遥测、遥控，也可独立工作完成各项功能。

游梁式示功图的采集方式有以下集中

抽油机平衡块和有限负荷变送器上装有位置开关；

抽油机横梁和支架与有限负荷变送器连接处装有位置开关；

有线角位移变送器与有线负荷变送器构成的；

无限一体化；