油井生产系统优化设计
该系统包括：电潜离心泵井、抽油机井、地面驱动螺杆泵井、电潜螺杆泵井以及自喷井生产系统的优化设计软件。各部分都采用先进的技术理论和数学模型，并且和矿场应用实现了无缝隙对接。其中：产能预测是以广义IPR曲线为基础，可根据录取油井基础资料的情况，采用多种方式预测油井产能，绝大多数井都能用该系统出设计；多相管流（环空流）压力分布的计算，采用被广泛应用且预测精高的Orkiszewski方法；各种举升方式排出动态的描述与计算，都采用理论先进且预测精度高的计算方法。
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一、 电潜离心泵井生产系统优化设计
关键技术是离心泵特性曲线的修正，预测井况条件下潜油电泵的举升能力，主要进行泵吸入口处的气液比修正和混合液粘度的修正。电潜泵井生产系统的优化设计可采用两种方式进行：第一种为常规的设计方式（确定级数法），其核心内容为：设计人员根据油层的供液能力，人为的输入泵型、泵挂深度及油井的产液量，由计算机计算出所需的泵叶轮级数，然后进行电力系统的计算，这是最为经典的电潜泵井优化设计的方法；第二种设计方法为方案预测法，即：设计人员根据预测的油井产能情况，输给计算机一个完整的设计方案，由计算机预测出这一方案的结果，由此来判断这一方案是否可行。增加这种设计方式主要是为满足现场管理对机组配套的实际需要。软件的功能完整、方便灵活，预测精度高，基本能够满足实际应用的各种需要。下面是设计示例：
ESP井优化设计结果
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配套及实测情况:
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绝对误差:（对比方法:设计与实测的产液量、动液面都相同，对比预测的组配扬程和实际组配的扬程等参数的差别）
组配扬程误差：1788-1883=-95 m
有效功率误差：19.83-19.19=0.64kW
实际工作电流：29.16-29.50=-0.34A
工作电压误差：1659-1690= -31V
有功功率误差：57.64-54.34=3.3 Kw
日耗电量误差：1383-1304= 79 Kw.h
系统效率误差：34.4%-35.32%=-0.92%
2007年油田电泵专家组对国内5个电潜泵井生产系统优化设计软件进行评估，并进行实际井例的计算对比，该软件胜出。2018年为使软件能够适应国际化应用的需求，又对软件进行实质性的改进，软件的功能和适应性大幅提升。
二、 抽油机井生产系统优化设计软件
该系统的开发、应用、改进和完善经过了一个漫长的过程，从1991年开发成功以来，在实际应用的过程中不断的进行改进和完善。一方面体现了抽油机驱动抽油杆带动深井泵往复运动这种采油方式的最新理论研究成果，同时又充分考虑到矿场中的使用条件，实现了比较完美的统一。在杆柱设计方面，为精确计算杆柱的动载荷和活塞行程等参数，完善了动态参数预测方法，同时引入API RP 11L推荐作法（作为一个动态的参照标准），实现了两种算法的相互验证，增强了计算结果的可靠性。同时增加了对高原皮带机、各种特种抽油泵设计的功能，增加了抽油系统的能耗分析功能，能够精确预测抽油机井的日耗电量、系统效率等参数；2017年，为使软件有更广泛的适应性，增强了对各种管柱组合的适应功能，软件的品质又有新的提高。
软件实现的功能：既能对普通游梁抽油机进行设计，又能对链条（皮带）抽油机进行设计；既能对普通抽油泵（深井泵）进行设计，又能对多种类型的抽稠泵进行设计；既可进行上粗下细的等强度设计，又能进行非等强度设计（如：底部加重的杆柱设计）；既能对常用抽油杆柱进行设计，又能对各种特种杆（包括：玻璃钢杆、碳纤维抽油杆、连续抽油杆、钢丝绳、加重杆等）以及由各种类型的抽油杆杆组成的混合抽油杆柱进行设计，能够解决混合杆柱的设计问题，最多能够对四级杆进行设计；能够预测出日耗电量及系统效率；采用多种方式预测油井产能，同时保留经验预测法，增强了软件的适应性。能够解决绝大多数情况下抽油机井的设计问题。比较实用、好用、贴近实际，在基础资料准确、井下摩擦正常的情况下，预测的主要技术参数的相对误差比较小，能够满足实际应用的需求。
下面是某井的模拟计算实例：
RPW井优化设计结果file:///C:/Users/Admin/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image018.jpgfile:///C:/Users/Admin/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image020.jpg
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动态参数预测方法预测的结果（最大载荷、最小载荷）
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APIRP 11L方法预测的结果（带“*”号的数据项）
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两种不同的计算方法预测结果十分接近，说明计算结果一定是正确的。
下面是软件预测的示功图情况：
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同一天的实测示功图为：
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绝对误差（预测值-实测值）：
最大载荷：8866-8972= -106 kg
最小载荷：2733-2878= -145 kg
活塞行程：3.49-3.576= - 0.086m
光杆功率：5.70-5.93= -0.23 kW
三、地面驱动螺杆泵井生产系统优化设计软件
上世纪90年代、我所开发的地面驱动单头单螺杆泵井生产系统的优化设计软件，由于受当时技术理论和产品种类的限制，目前已经不能满足实际应用的要求。近年来无论是螺杆泵采油技术理论、算法还是产品种类都有了很大的进展，全球已经有数万口螺杆泵井。螺杆泵具有泵效率高、能适应恶劣井况、目前无论是适用范围还是运转周期都比较理想等独特的优势，是不可或缺的。最近对地面驱动螺杆泵井生产系统的优化设计软件进行了升级改造，以满足其国际化应用的需求。改进后的软件，基本上不受限制，能够适应各种情况的设计。
下面是软件设计示例：
PCP井优化设计结果file:///C:/Users/Admin/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image032.jpg
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四、电潜螺杆泵井生产系统优化设计软件
电潜螺杆泵井是地面驱动螺杆泵井和电潜离心泵井的组合体。其举升能力的描述与计算与地面驱动螺杆泵比较相似，不同之处是泵上流体多相管流有所差别（地面驱动螺杆泵井为多相垂直环空流，电潜螺杆泵井为多相垂直管流）；动力驱动部分与电潜离心泵比较相似，不同之处潜油电机的磁极对数可能不同（电潜离心泵井使用的一般为2极电机，输出的转速2980r/min，不需要使用减速器；电潜螺杆泵通常使用的为4极电机，输出的转速1425r/min，也有使用2极或其它极数电机的，通常需要使用减速器），其它方面都大同小异。它克服了地面驱动螺杆泵下泵深度受限、杆管偏磨受损、杆液管摩擦功耗大等方面的不足，是一种非常有发展前景的采油方式。其技术关键是工况条件下螺杆泵特性曲线的修正，要比电潜离心泵复杂一些，包括转速修正、过盈量修正、泵吸入口处的气液比修正和粘度修正，同时也是判断螺杆泵工况是否合理的重要依据。研发的目标是能够满足国际化应用的需求。 ESPCP软件油井优化设计结果如下：
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五、自喷井生产系统优化设计
自喷井无增压设备，靠油层自身的能量将原油举升到地面。从软件开发的角度来看，自喷井是最简单的采油方式，其次是电潜离心泵。但是，自喷井的产量通常都比较高，其在举升中的地位不容忽视。涉及到的计算主要有油井产能预测、多相管流的计算、节流装置及油嘴压降的计算等。升级改造后自喷井优化设计软件的计算示例如下：
FW井优化设计结果file:///C:/Users/Admin/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image056.jpgfile:///C:/Users/Admin/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image058.jpg
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三十年磨一剑，定会坚韧锋利；一分耕耘，就会有一份收获。
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发表于 2022-10-31 02:14:34
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