深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬課件

1、Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬第一頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬可以模擬在油井、輸油管線和油氣處理(chl)設(shè)備中的油、氣和水的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜的海上油田(yutin)開發(fā)陸上油田(yutin)開發(fā)及其油氣集輸 OLGA 2000是當(dāng)今世界領(lǐng)先的全動(dòng)態(tài)多相流模擬計(jì)算軟件海底管道回接使用貫穿整個(gè)項(xiàng)目周期概念 - 可行性研究 - 詳細(xì)設(shè)計(jì) - 操作第二頁，共三十六頁。第三頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬 OLGA的開發(fā)背景(bij

2、ng) OLGA的應(yīng)用范圍 OLGA的模塊簡介 OLGA的優(yōu)點(diǎn)第四頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬1980： IFE開始程序的開發(fā)1983： SINTEF啟用長距離高壓試驗(yàn)環(huán)路1984-1992：IFE和SINTEF聯(lián)合1989： SCANDPOWER公司獲得(hud)OLGA軟件商業(yè)化的專有權(quán)第五頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬 環(huán)道幾何尺寸u 直徑：1in到8in，一部分達(dá)到30inu 管道長徑比可以達(dá)到5000u 管道傾角從-15到90 壓力從1到100bar 實(shí)驗(yàn)

3、介質(zhì)可以包括(boku)各種流體第六頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬 最大的多相流數(shù)據(jù)庫u 來自實(shí)驗(yàn)室的10000數(shù)據(jù)點(diǎn)u 30個(gè)氣相/凝析液管道(gundo)數(shù)據(jù)u 15條較低氣油比管道數(shù)據(jù)u來自不同源的油井?dāng)?shù)據(jù) 參加者： u8-15 石油公司Statoil, Total, Agip, ExxonMobiluIFE 和Scandpower第七頁，共三十六頁。第八頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬第九頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障

4、及OLGA多相流模擬管流計(jì)算油井流入動(dòng)態(tài)完井設(shè)計(jì)段塞控制(kngzh)人工舉升設(shè)計(jì)與優(yōu)化 氣舉 電潛泵啟動(dòng)與關(guān)井井筒及環(huán)空積液傳熱分析油井積水欠平衡鉆井培訓(xùn)第十頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬管徑與路徑操作段塞啟動(dòng)，停輸，產(chǎn)量變化管內(nèi)積液處理與清管卸壓傳熱計(jì)算(j sun)保溫層與埋地管水合物和蠟沉積管束與復(fù)雜立管管道運(yùn)行管理第十一頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬OLGA 2000應(yīng)用(yngyng) 段塞捕集器設(shè)計(jì)海底分離器設(shè)計(jì)控制器設(shè)計(jì)抑制劑管理(gunl)火炬設(shè)計(jì)停

5、輸分析 有計(jì)劃停輸 緊急停輸 自動(dòng)控制第十二頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬OLGA 2000應(yīng)用 有害氣體跟蹤過載保護(hù)管道迸裂閥門(f mn)失效低溫安全分析壓力激動(dòng)水擊卸壓熱交換器迸裂第十三頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬 OLGA 2000可以模擬復(fù)雜的管網(wǎng)系統(tǒng)，包括匯聚型和分流型的節(jié)點(diǎn)，不限制進(jìn)入節(jié)點(diǎn)和離開節(jié)點(diǎn)的管道數(shù)目。還可以模擬封閉的系統(tǒng)，例如有共同進(jìn)口和出口的兩根平行管道。這種靈活性為工程師提供(tgng)計(jì)算復(fù)雜管網(wǎng)系統(tǒng)、氣舉系統(tǒng)、收油設(shè)施或工廠網(wǎng)狀系統(tǒng)的

6、可能性。第十四頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬 OLGA 2000可以模擬任何復(fù)雜形式的管道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及整套下游工藝設(shè)備系統(tǒng)。例如，一個(gè)有幾條管線的系統(tǒng)連接(linji)到一個(gè)與分離器和壓縮機(jī)的下游管道相連的管匯。 OLGA 2000可以模擬的工藝設(shè)備有：兩相和三相分離器、臨界節(jié)流閥和非臨界節(jié)流閥，帶可控制回流管的空氣壓縮機(jī)，有回流管和旁通管的單相流和多相流泵，熱交換器，單流閥，可控制的源和匯，管道泄漏，清管器/水合物堵塞及控制器。第十五頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬 通

7、過服務(wù)器模塊，OLGA 2000可以與管道管理系統(tǒng)相連。SCANDPOWER已經(jīng)與其合作公司做了幾個(gè)成功的項(xiàng)目。比較典型的應(yīng)用是：運(yùn)行支持監(jiān)測管線中通過/滯留的液體MEG在管線中的分布清管器的操作預(yù)測管線系統(tǒng)非穩(wěn)定狀態(tài)的發(fā)展(fzhn)變化第十六頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬 OLGA圖形用戶的菜單系統(tǒng)和可移動(dòng)窗口可以幫助用戶容易的建立OLGA模型。關(guān)鍵字窗口為用戶提供所有必要的輸入數(shù)據(jù)。另外一個(gè)有用(yu yn)的工具是參數(shù)研究功能，通過參數(shù)研究功能用戶可以設(shè)置幾個(gè)不同的輸入變量進(jìn)行模擬計(jì)算和比較。第十七頁，共三十六頁。Essc

8、a Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬第十八頁，共三十六頁。預(yù)測油水之間的滑脫現(xiàn)象速度差，在流量低的情況下，油水之間會(huì)存在很大的滑脫速度。因而水會(huì)在管線低洼處沉積，導(dǎo)致水在局部地段大量聚集，從而具有產(chǎn)生水段塞的可能。水在局部地段聚集也可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的腐蝕(fsh)問題。提供含水三相管流計(jì)算的功能用來計(jì)算與通常的油氣二相混(xin hn)輸?shù)挠坞x水流動(dòng)狀態(tài)應(yīng)用p 指出管道中哪里會(huì)由于水的沉積而產(chǎn)生腐蝕p 確定變產(chǎn)過程中油水是否會(huì)以段塞的方式流出管線p 測算隨含水率而變化的油水混合物粘度p 解釋抑制劑p 模擬三相分離器PIPELINE WATER HOLDUP PR

9、OFILE05101520020000400006000080000Pipeline DistanceWater Holdup (%)040080012001600Elevation (m)ElevationWaterHoldup第十九頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬與單相管路(un l)不同，混輸管道內(nèi)氣液兩相常以長氣泡和段塞交替流過管道截面，在管道終點(diǎn)流出的氣、液瞬時(shí)流量有很大波動(dòng)，對(duì)管道下游油氣加工設(shè)備的工作產(chǎn)生不利影響，在管道終點(diǎn)都設(shè)有段塞捕集器。產(chǎn)生段塞流的不同機(jī)理：水力段塞流態(tài)地形起伏(qf)停輸再啟動(dòng)產(chǎn)量變化清管A.

10、Slug formationB.Slug productionC. Gas penetrationD. Gas blow-down第二十頁，共三十六頁。跟蹤每個(gè)段塞從生成到從管線流出或在管線里消失的獨(dú)特功能 考慮段塞形成(xngchng)、合并、增長和縮短的各種機(jī)理模擬水力段塞 標(biāo)準(zhǔn)OLGA 2000會(huì)忽略掉形狀尖銳的液塞前沿 標(biāo)準(zhǔn)OLGA 2000將水力段塞處理為平均值設(shè)計(jì)集輸裝置方面具有很高的使用價(jià)值 確定管線下游設(shè)備（如分離器、壓縮機(jī)）能否合理地處理段塞段塞捕集器/分離器的尺寸 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 制定操作指南和程序第二十一頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)

11、保障及OLGA多相流模擬XXXXXXX能確定流體組分(zfn)的動(dòng)態(tài)變化及每個(gè)組分(zfn)沿管線的分布（時(shí)間和空間）第二十二頁，共三十六頁。第二十三頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬應(yīng)用 計(jì)算管束橫切面溫度分布，分析隔熱介質(zhì)的作用 研究同一管束里各個(gè)(gg)管之間的熱交換，例如分析關(guān)井期間和啟動(dòng)時(shí)加熱研究埋地管外部土壤里的溫度場計(jì)算下列過程的瞬變溫度分布 正常生產(chǎn) 關(guān)井 驅(qū)替 投產(chǎn)采用有限元法模擬管束(gunsh)，埋地管，復(fù)雜立管中的流體和傳熱介質(zhì)之間的瞬變傳熱第二十四頁，共三十六頁。跟蹤MEG沿管道的聚集和分布 確定管道中MEG

12、的總量MEG隨產(chǎn)量(chnling)變化管道中需要的MEG量到達(dá)處理設(shè)備時(shí)的MEG量裝置在此流量下能否運(yùn)行？ 確定是否有足夠的MEG存在來防止水合物形成 第二十五頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬該模塊使我們能詳細(xì)地模擬離心泵或體積泵。泵的特性以表格的方式給定。用戶可以輸入泵特性表。如果缺少所要泵的特性，可以用程序內(nèi)含的典型泵特性。 可以用控制器調(diào)節(jié)(tioji)泵速和回流流量，用戶可以選擇的回流為氣、液體、水或所有多相混合液優(yōu)化多相(du xin)增壓，設(shè)計(jì)和操作分析第二十六頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水

13、下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬OLGA 2000的蠟沉積模塊具有計(jì)算蠟質(zhì)成分沿管線傳輸和沉積過程的功能。當(dāng)內(nèi)管壁溫度低于結(jié)蠟點(diǎn)時(shí)，蠟質(zhì)通過分子擴(kuò)散沉積到管壁上。當(dāng)油溫低于結(jié)蠟點(diǎn)時(shí)，蠟質(zhì)從油中析出。影響增加管壁粗糙度 管徑減小由于固體蠟顆粒(kl)的沉積油相表觀粘度增加預(yù)測是否需要隔熱/加熱注化學(xué)劑 清管器清蠟PVTsim Wax生成蠟組分的表格油/蠟沉積粘度調(diào)整動(dòng)態(tài)預(yù)測管線及海底油井里蠟沉積(chnj)的獨(dú)特工具第二十七頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬油井增強(qiáng)模塊是專門為油氣井流動(dòng)分析而開發(fā)的。該模塊特別適用于模擬油藏參數(shù)和流

14、動(dòng)關(guān)系密切的系統(tǒng)。油藏流動(dòng)關(guān)系由滲透率、液體物性、油藏大小來確定；也可以從對(duì)油井實(shí)施壓降/壓力恢復(fù)試井得到。該模塊含有模擬鉆井的選項(xiàng)?？捎迷撨x項(xiàng)進(jìn)行鉆井過程中傳熱和流動(dòng)計(jì)算。鉆井選項(xiàng)能計(jì)算同心管或附管內(nèi)的流動(dòng)（如氣舉）。采用移動(dòng)網(wǎng)格法計(jì)算鉆井過程中在鉆桿中的流動(dòng)。典型場合 鉆井過程的傳熱和流動(dòng)計(jì)算環(huán)形空間流動(dòng)，氣舉 生產(chǎn)和測試井的停產(chǎn)啟動(dòng)過程注入井（水、氣交替(jiot)注入） 鉆井過程中壓力控制（如非平衡鉆井） 井噴模擬該模塊(m kui)模擬井筒內(nèi)瞬態(tài)多相流第二十八頁，共三十六頁。 象剪切稀釋及屈服應(yīng)力這樣的非牛頓現(xiàn)象可能會(huì)對(duì)多相流產(chǎn)生很大的影響, 改變生產(chǎn)系統(tǒng)的流動(dòng)穩(wěn)定性, 引發(fā)非穩(wěn)定多

15、相流。就是水平流動(dòng), 在一定的條件下,壓降會(huì)隨產(chǎn)量的增加而下降。這種現(xiàn)象, 再加上實(shí)際管線起伏變化由于(yuy)重力引起的不穩(wěn)定性, 可能產(chǎn)生非穩(wěn)定流, 擴(kuò)大出現(xiàn)流動(dòng)振蕩的范圍。取決于流變性, 粘度的增加使流動(dòng)向?qū)恿骺繑n, 從而增加氣液之間的滑脫, 最終導(dǎo)致傾斜管中的持液量更多, 壓降更大。非穩(wěn)態(tài)多相流中的獨(dú)特工具，能判斷非牛頓(ni dn)流是否會(huì)給穩(wěn)定性、持液率及壓降造成嚴(yán)重影響在下列情況下,流體可能會(huì)出現(xiàn)非牛頓現(xiàn)象重油含蠟油乳狀液水合物混合物第二十九頁，共三十六頁。計(jì)算油氣(yuq)管內(nèi)二氧化碳腐蝕速度下列三種常用的二氧化碳腐蝕(fsh)模型可供選擇： de Waard 1995 Nor

16、sok M-506主要輸入?yún)?shù) CO2分壓水濃度中的碳酸鹽水中的離子強(qiáng)度抑制劑效率乙二醇濃度應(yīng)用腐蝕模塊，可預(yù)測沿管線由于壓力、溫度、流速及流態(tài)變化而引起的腐蝕速度變化。OLGA 2000算出的流態(tài)被用來計(jì)算管壁中的油水接觸面。用流動(dòng)模型計(jì)算出來的壓力，溫度, 液體流速，管壁剪切力來計(jì)算腐蝕速度。計(jì)算下列pH值： 不含腐蝕產(chǎn)物的凝析水被炭酸鐵飽和的凝析水給定炭酸氫鹽濃度的地層水一個(gè)重要用處是能預(yù)測管線中哪些地段的腐蝕問題比較嚴(yán)重第三十頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬OLGA 2000 MATLAB工具箱使MATLAB獲取OLGA 2

17、000多相流計(jì)算結(jié)果。在多相流應(yīng)用中，應(yīng)用工程師可以在MATLAB指令中使用OLGA2000MATLAB工具箱里的各種功能元件與OLGA 2000對(duì)話，分析結(jié)果，從事控制器設(shè)計(jì)(shj)。應(yīng)用范圍生產(chǎn)仿真2D-3D繪圖模擬結(jié)果后處理控制器設(shè)計(jì)Matlab&OLGA二次開發(fā)第三十一頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬 MATLAB工具箱通過OLGA 2000服務(wù)器界面 /TCP/IP協(xié)議與多相流模擬程序連接(linji)。這樣，可以同時(shí)在同一計(jì)算機(jī)或多個(gè)計(jì)算機(jī)上運(yùn)算多個(gè)集輸系統(tǒng)。第三十二頁，共三十六頁。Essca Beijing深

18、水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬由于產(chǎn)液的特性化和物性計(jì)算是流體計(jì)算的基礎(chǔ)，故而SCANDPOWER公司和著名的CALSEP公司流體物性和相平衡專家有著緊密的合作。OLGA程序包里采用CALSEP公司的物性分析(fnx)計(jì)算程序PVTSIM。 可實(shí)現(xiàn)以下計(jì)算過程： PVT 模擬 水合物相平衡計(jì)算 結(jié)蠟預(yù)測 多相閃蒸計(jì)算 先進(jìn)的擬合計(jì)算 單元過程 PVTsim Wax應(yīng)用(yngyng)于OLGA 2000的PVT軟件包第三十三頁，共三十六頁。Essca Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動(dòng)保障及OLGA多相流模擬唯一得到認(rèn)證的動(dòng)態(tài)多相流動(dòng)模擬器重大決策的可靠保證最小的不確定性使用時(shí)間貫穿設(shè)計(jì)到操作整個(gè)項(xiàng)目周期可以模擬油井、管道和工藝設(shè)備不需要(xyo)使用多個(gè)軟件（節(jié)約成本）綜合性模塊 例如段塞追蹤，結(jié)蠟可用于流動(dòng)保障的所有領(lǐng)域穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)模擬當(dāng)動(dòng)態(tài)計(jì)算時(shí)減少重復(fù)工作并減少時(shí)間結(jié)果的一致性學(xué)科交叉工藝工程師、管道工程師、石油工程師和操作工程師廣泛的網(wǎng)絡(luò)專家支持快速準(zhǔn)確回應(yīng)提高您的效率得到多相流界世界級(jí)專家的培訓(xùn)最大化您的生產(chǎn)力第三十四頁，共三十六頁。Essca B