深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座

TheTransientMultiphase

FlowSimulator全動態(tài)多相流管道模擬系統(tǒng)ByESSCA

Beijing深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第1頁能夠模擬在油井、輸油管線和油氣處理設(shè)備中油、氣和水運(yùn)動狀態(tài)復(fù)雜海上油田開發(fā)陸上油田開發(fā)及其油氣集輸OLGA是當(dāng)今世界領(lǐng)先全動態(tài)多相流模擬計(jì)算軟件海底管道回接使用貫通整個項(xiàng)目周期概念->可行性研究->詳細(xì)設(shè)計(jì)->操作深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第2頁世界在運(yùn)動，多相流也在運(yùn)動！深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第3頁主要內(nèi)容OLGA開發(fā)背景

OLGA應(yīng)用范圍

OLGA模塊介紹

OLGA優(yōu)點(diǎn)深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第4頁1980：IFE開始程序開發(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企業(yè)取得OLGA軟件商業(yè)化專有權(quán)OLGA開發(fā)背景OLGA

已經(jīng)成為石油界非穩(wěn)態(tài)多相流模擬計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化程序深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第5頁

環(huán)道幾何尺寸直徑：1in到8in，一部分到達(dá)30in

管道長徑比能夠到達(dá)5000

管道傾角從-15到90

壓力從1到100bar

試驗(yàn)介質(zhì)能夠包含各種流體試驗(yàn)——

模型準(zhǔn)確性可靠確保深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第6頁

最大多相流數(shù)據(jù)庫來自試驗(yàn)室10000數(shù)據(jù)點(diǎn)

30個氣相/凝析液管道數(shù)據(jù)

15條較低氣油比管道數(shù)據(jù)來自不一樣源油井?dāng)?shù)據(jù)參加者：8-15石油企業(yè)Statoil,Total,Agip,ExxonMobilIFE和ScandpowerOVIPOLGAVerificationandImprovementProject深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第7頁動態(tài)三相流動數(shù)學(xué)和物理模型深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第8頁OLGA用戶列表深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第9頁OLGA應(yīng)用油藏與油井（Wells）管流計(jì)算油井流入動態(tài)完井設(shè)計(jì)段塞控制人工舉升設(shè)計(jì)與優(yōu)化氣舉電潛泵開啟與關(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)深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第10頁OLGA應(yīng)用管線（Flowlines）管徑與路徑操作段塞開啟，停輸，產(chǎn)量改變管內(nèi)積液處理與清管卸壓傳熱計(jì)算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)行管理深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第11頁OLGA應(yīng)用

工藝設(shè)備（ProcessFacilities）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)抑制劑管理火炬設(shè)計(jì)停輸分析有計(jì)劃停輸緊急停輸自動控制深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第12頁OLGA應(yīng)用

流動安全保障（Safety）有害氣體跟蹤過載保護(hù)管道迸裂閥門失效低溫安全分析壓力激動水擊卸壓熱交換器迸裂深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第13頁模擬完整管網(wǎng)系統(tǒng)

OLGA能夠模擬復(fù)雜管網(wǎng)系統(tǒng)，包含匯聚型和分流型節(jié)點(diǎn)，不限制進(jìn)入節(jié)點(diǎn)和離開節(jié)點(diǎn)管道數(shù)目。還能夠模擬封閉系統(tǒng)，比如有共同進(jìn)口和出口兩根平行管道。這種靈活性為工程師提供計(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)可能性。深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第14頁模擬工藝設(shè)備

OLGA能夠模擬任何復(fù)雜形式管道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及整套下游工藝設(shè)備系統(tǒng)。比如，一個有幾條管線系統(tǒng)連接到一個與分離器和壓縮機(jī)下游管道相連管匯。

OLGA能夠模擬工藝設(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，帶可控制回流管空氣壓縮機(jī)，有回流管和旁通管單相流和多相流泵，熱交換器，單流閥，可控制源和匯，管道泄漏，清管器/水合物堵塞及控制器。深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第15頁在線/離線現(xiàn)場模擬器

經(jīng)過服務(wù)器模塊，OLGA能夠與管道管理系統(tǒng)相連。SCANDPOWER已經(jīng)與其合作企業(yè)做了幾個成功項(xiàng)目。比較經(jīng)典應(yīng)用是：運(yùn)行支持監(jiān)測管線中經(jīng)過/滯留液體MEG在管線中分布清管器操作預(yù)測管線系統(tǒng)非穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)展改變深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第16頁OLGA圖形用戶界面

OLGA圖形用戶菜單系統(tǒng)和可移動窗口能夠幫助用戶輕易建立OLGA模型。關(guān)鍵字窗口為用戶提供全部必要輸入數(shù)據(jù)。另外一個有用工具是參數(shù)研究功效，經(jīng)過參數(shù)研究功效用戶能夠設(shè)置幾個不一樣輸入變量進(jìn)行模擬計(jì)算和比較。深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第17頁OLGA模塊介紹深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第18頁水三相模塊（WaterModule）預(yù)測油水之間滑脫現(xiàn)象速度差，在流量低情況下，油水之間會存在很大滑脫速度。因而水會在管線低洼處沉積，造成水在局部地段大量聚集，從而具有產(chǎn)生水段塞可能。水在局部地段聚集也可能會導(dǎo)致嚴(yán)重腐蝕問題。提供含水三相管流計(jì)算功效用來計(jì)算與通常油氣二相混輸游離水流動狀態(tài)應(yīng)用指出管道中哪里會因?yàn)樗练e而產(chǎn)生腐蝕確定變產(chǎn)過程中油水是否會以段塞方式流出管線測算隨含水率而改變油水混合物粘度解釋抑制劑模擬三相分離器深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第19頁段塞流模塊（SlugtrackingModule）與單相管路不一樣，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)流出氣、液瞬時流量有很大波動，對管道下游油氣加工設(shè)備工作產(chǎn)生不利影響，在管道終點(diǎn)都設(shè)有段塞捕集器。產(chǎn)生段塞流不一樣機(jī)理：水力段塞流態(tài)地形起伏停輸再開啟產(chǎn)量改變清管深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第20頁段塞流模塊（SlugtrackingModule

）跟蹤每個段塞從生成到從管線流出或在管線里消失獨(dú)特功效考慮段塞形成、合并、增加和縮短各種機(jī)理模擬水力段塞標(biāo)準(zhǔn)OLGA會忽略掉形狀尖銳液塞前沿標(biāo)準(zhǔn)OLGA將水力段塞處理為平均值設(shè)計(jì)集輸裝置方面含有很高使用價(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/分離器尺寸控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)制訂操作指南和程序深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第21頁組份跟蹤模塊（CompositionalTrackingModule）XXXXXXX能確定流體組分動態(tài)改變及每個組分沿管線分布（時間和空間）深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第22頁組份跟蹤模塊（CompositionalTrackingModule）沿管線流體組分因?yàn)橐韵略蚩赡軙l(fā)生改變

滑脫影響（相間速度差）

界面質(zhì)量傳輸傳遞

不一樣流體匯合入管網(wǎng)

入口處流體組分改變組分模型經(jīng)過求解每一成份分布在氣相、油層、水層、油珠、水珠里物質(zhì)守恒方程，跟蹤組分隨時間和位置改變。組分相關(guān)經(jīng)典情況管網(wǎng)輸送不一樣流體停產(chǎn)再開啟過程注氣/氣舉/氣體質(zhì)量跟蹤入口和源組分改變卸壓過程地形段塞/安全分析StardardOLGACompositionalTrackingModule深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第23頁三維熱傳導(dǎo)模塊（FEMthermModule）應(yīng)用

計(jì)算管束橫切面溫度分布，分析隔熱介質(zhì)作用研究同一管束里各個管之間熱交換，比如分析關(guān)井期間和開啟時加熱研究埋地管外部土壤里溫度場計(jì)算以下過程瞬變溫度分布正常生產(chǎn)關(guān)井驅(qū)替投產(chǎn)采取有限元法模擬管束，埋地管，復(fù)雜立管中流體和傳熱介質(zhì)之間瞬變傳熱深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第24頁水合物抑制劑追蹤模塊（MEGTracking）跟蹤MEG沿管道聚集和分布確定管道中MEG總量MEG隨產(chǎn)量改變管道中需要MEG量抵達(dá)處理設(shè)備時MEG量裝置在此流量下能否運(yùn)行？確定是否有足夠MEG存在來預(yù)防水合物形成深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第25頁多相泵模塊（MultiphasePumpModule）該模塊使我們能詳細(xì)地模擬離心泵或體積泵。泵特征以表格方式給定。用戶能夠輸入泵特征表。假如缺乏所要泵特征，能夠用程序內(nèi)含經(jīng)典泵特征。

能夠用控制器調(diào)整泵速和回流流量，用戶能夠選擇回流為氣、液體、水或全部多相混合液優(yōu)化多相增壓，設(shè)計(jì)和操作分析深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第26頁蠟沉積模塊（WaxModule）OLGA蠟沉積模塊含有計(jì)算蠟質(zhì)成份沿管線傳輸和沉積過程功效。當(dāng)內(nèi)管壁溫度低于結(jié)蠟點(diǎn)時，蠟質(zhì)經(jīng)過分子擴(kuò)散沉積到管壁上。當(dāng)油溫低于結(jié)蠟點(diǎn)時，蠟質(zhì)從油中析出。影響增加管壁粗糙度管徑減小因?yàn)楣腆w蠟顆粒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PVTsimWax生成蠟組分表格油/蠟沉積粘度調(diào)整動態(tài)預(yù)測管線及海底油井里蠟沉積獨(dú)特工具深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第27頁油井增強(qiáng)模塊（AdvancedWellModule）油井增強(qiáng)模塊是專門為油氣井流動分析而開發(fā)。該模塊尤其適合用于模擬油藏參數(shù)和流動關(guān)系親密系統(tǒng)。油藏流動關(guān)系由滲透率、液體物性、油藏大小來確定；也能夠從對油井實(shí)施壓降/壓力恢復(fù)試井得到。該模塊含有模擬鉆井選項(xiàng)?？捎迷撨x項(xiàng)進(jìn)行鉆井過程中傳熱和流動計(jì)算。鉆井選項(xiàng)能計(jì)算同心管或附管內(nèi)流動（如氣舉）。采取移動網(wǎng)格法計(jì)算鉆井過程中在鉆桿中流動。經(jīng)典場所鉆井過程傳熱和流動計(jì)算環(huán)形空間流動，氣舉生產(chǎn)和測試井停產(chǎn)開啟過程注入井（水、氣交替注入）鉆井過程中壓力控制（如非平衡鉆井）井噴模擬該模塊模擬井筒內(nèi)瞬態(tài)多相流深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第28頁復(fù)雜流體模型模塊（ComplexFluidModule）象剪切稀釋及屈服應(yīng)力這么非牛頓現(xiàn)象可能會對多相流產(chǎn)生很大影響,改變生產(chǎn)系統(tǒng)流動穩(wěn)定性,引發(fā)非穩(wěn)定多相流。就是水平流動,在一定條件下,壓降會隨產(chǎn)量增加而下降。這種現(xiàn)象,再加上實(shí)際管線起伏改變因?yàn)橹亓σl(fā)不穩(wěn)定性,可能產(chǎn)生非穩(wěn)定流,擴(kuò)大出現(xiàn)流動振蕩范圍。取決于流變性,粘度增加使流動向?qū)恿骺繑n,從而增加氣液之間滑脫,最終造成傾斜管中持液量更多,壓降更大。非穩(wěn)態(tài)多相流中獨(dú)特工具，能判斷非牛頓流是否會給穩(wěn)定性、持液率及壓降造成嚴(yán)重影響在以下情況下,流體可能會出現(xiàn)非牛頓現(xiàn)象重油含蠟油乳狀液水合物混合物深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第29頁腐蝕模塊（CorrosionModule）計(jì)算油氣管內(nèi)二氧化碳腐蝕速度以下三種慣用二氧化碳腐蝕模型可供選擇：deWaard1995NorsokM-506主要輸入?yún)?shù)CO2分壓水濃度中碳酸鹽水中離子強(qiáng)度抑制劑效率乙二醇濃度應(yīng)用腐蝕模塊，可預(yù)測沿管線因?yàn)閴毫?、溫度、流速及流態(tài)改變而引發(fā)腐蝕速度改變。OLGA算出流態(tài)被用來計(jì)算管壁中油水接觸面。用流動模型計(jì)算出來壓力，溫度,液體流速，管壁剪切力來計(jì)算腐蝕速度。計(jì)算以下pH值：不含腐蝕產(chǎn)物凝析水被炭酸鐵飽和凝析水給定炭酸氫鹽濃度地層水一個主要用處是能預(yù)測管線中哪些地段腐蝕問題比較嚴(yán)重深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第30頁MATLAB工具箱（MATLABToolbox）OLGAMATLAB工具箱使MATLAB獲取OLGA多相流計(jì)算結(jié)果。在多相流應(yīng)用中，應(yīng)用工程師能夠在MATLAB指令中使用OLGAMATLAB工具箱里各種功效元件與OLGA對話，分析結(jié)果，從事控制器設(shè)計(jì)。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)深水油氣管道和水下采油樹流動保障和OLGA多相流模擬專家講座第31頁MATLAB工具箱（MATLABToolbox）MATLAB工具箱經(jīng)過O