传统的举升方式优化设计,立足于设计出能够满足指定产量的最优机、杆、泵参数,其实质是对能提供一定能量的举升装置（设备）本身的效率进行优化或优选,以达到既满足举升要求又节能的目的,但这种设计方法重点在于提高举升设备对外界（人工）输入能量的利用效率,忽略了生产井自身对储层所提供能量的有效利用情况的讨论。在地层能量不足的情况下,当井口压力为定值时,驱使一定的流体从井底流到井口的所需的总能量也是一定的,而在不同的举升位置举升时,流动过程中的能量消耗具有一定的差异,所需要举升设备提供的能量也是不一样的,也就是说在不同位置举升对天然能量利用程度是不一样的。因此,改善生产井对自身天然能量的利用情况,尽可能降低举升流体过程的能量消耗,对举升优化设计具有重要的意义。即使不考虑举升设备本身的效率问题,单从井筒多相流和油井流入动态的角度来说,在地层能量不足的情况下,下泵深度不同,泵所需提供的能量也是不同的,则天然能量利用效率也不同。本文首先基于这种思路研究直井不同产量下、不同深度处,保证正常生产所需举升能量的计算方法,并对相关的影响因素进行了敏感性分析,在此基础给出了油井本身效率的表征方法,建立油井效率的分析模型。定向井、斜直井等存在的不同倾斜程度的斜井段,为了研究井斜对井筒多相流能耗情况的影响,本文还建立了可以模拟不同倾角下的倾角井筒两相流动的实验装置,通过物理实验模拟研究了倾斜井筒倾角的变化对井筒多相流动规律特别是两相流流型转换界限的影响,为建立斜井对应的井筒能耗、举升压差和油井效率计算模型提供研究基础。本文还对深部油气藏和海上油田的开发过程中的深井、超深井所采用的组合式接替举升方式下的油井效率问题和系统效率问题进行了研究,接替举升方式的油井本身的效率不仅和各个举升点在井筒的位置有关,还应考虑各个举升点能量的匹配关系。针对现有的人工举升优化设中普遍缺少考虑油井本身的效率的问题,本文还在油井流入动态和井筒多相流的基础上,结合油气井系统节点分析法的思路,对油井本身的效率进行表征和计算,在此基础上进一步研究了综合考虑油井效率和举升设备效率的有杆泵优化设计方法。对于深井接替举升,研究不同举升位置组合、举升间距以及考虑各个位置所需举升压差的匹配关系下的井筒能耗和油井效率计算方法,并给出了对应的举升参数优化设计方法。