IPM｜PROSPER对3种常用的人工举升方式的设计及优化

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这是阿什卡微信公众号的第658篇原创文章

首发于2019年7月7日

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作者：孙静静

PROSPER（PROduction and Systems PERformanceanalysis）是IPM中的一个组件，作为完井优化设计与单井生产动态分析软件，可实现10种人工举升方式的设计与优化。下面对10种人工举升方式中常用的3种（连续气举、电潜泵、有杆泵）在软件中的实现逐一进行介绍。

图1 PROSPER可实现的10种人工举升方式

在进行人工举升方式之前，首先需要对PVT实验数据进行拟合，因为我们知道不同开发阶段下，由于温度压力不同，流体在地下和井筒中的物性不同，而准确描述流体物性参数才能获得确信可靠的生产参数。PROSPER对于PVT数据的拟合提供了众多的经验公式并根据实验数据对经验公式进行校正。

图2 应用多种经验公式对PVT实验数据进行拟合和校正

在PVT参数拟合完后，进入人工举升方式的设计和优化。

1. 连续气举

在红色框中输入气举设计设置（包括设计目标，阀类型，注入点，阀的安装方式、孔板尺寸设计方法，管内流动方程等）、设计参数（包括最大产量、最大气注入量、井口压力，注入压力，通过阀的压降损失，最大注入深度等）及选择阀的类型（制造商、类型，最大孔径等），内置了大量的气举阀设备及参数数据库，同时允许自定义气举阀添加。

输入基础参数后，进行气举设计如图3左所示。蓝色框显示设计结果，粉色框显示气举阀设计。蓝色框中的曲线为注气量与产量的关系，从曲线最高点可获得最优的注气量。粉色框中对于气举阀位置的结果可以用右图展示。对于卸载阀和工作阀的设计给出了清晰的图解。

图3 气举设计流程及气举阀位置图解

同时可进行动态瞬时的气举模拟，观察瞬时卸载过程，可检查验证阀设计的合理性，如图4所示。

图4 油管及井筒中流体液面与产量的关系及压力变化图

对于不同时间下的阀的打开和关闭状态、油管压力、套管压力，可拖动时间条进行动态展示，如图5所示。

图5 不同时间下阀的打开关闭状态

对于气举设计，我们还可以进行敏感性参数的研究，例如，对于气举气注入量、油藏不同开发阶段地层压力及含水率不同等各敏感参数进行设计和优化。

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2. 电动潜油离心泵

电潜泵的设计界面看上去与连续气举界面类似，同样包括输入数据、设计结果和结果图。这同时也使得软件使用者能更快熟悉和上手软件操作。

如图6所示，界面左侧输入设计相关参数，红色方框内可计算获得所需的泵的工作参数，包括泵出入口压力、温度、气液比、扬程等。根据泵的工作参数，在篮框内选择符合条件的泵、电机及电缆，软件内置大量设备供选择。对于所选择设备的验证可以从右侧泵性能工况图上判断，泵的工作参数在蓝色曲线上即最大泵效线上，说明该泵的选择最优。

图6 电潜泵设计流程与设计结果及软件内置设备数据库

计算后，根据Dunbar图可进行下气锚判断，如图7左所示。图中，设计点在Dunbar因子之上，不需要下气锚。

对于不同生产阶段不同含水率条件下可进行敏感性参数分析，检查验证对于整个生产周期泵的性能是否都能满足要求，如图7右所示。

图7 下气锚分析和敏感性参数分析

3. 有杆泵

同样，有杆泵的设计界面如图8左所示，输入流体性质、设备数据、IPR数据、设计参数等可以进行有杆泵的设计，得到示功图、扭矩图及泵速图。

可以分析不同类型杆对产量的影响，如图8右所示。

图8 有杆泵设计优化及杆的敏感性分析

PROSPER对于其他几种举升方式的设计具有同样的流程及类似的界面，因此在软件界面上非常友好，只要掌握对一种举升方式的设计流程，使用者可以自行方便找到其所需举升方式的设计流程。

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