OLGA的全动态多相流模拟技术v教学提纲.ppt

Essca BeijingT The he Transient MultiphaseTransient Multiphase F Flow low S Simulatorimulator全动态全动态多相流多相流管道模拟系统管道模拟系统ByByESSCAESSCA BeijingBeijingEssca Beijing可以模拟在油井、输油管线和油气处理设备中的油、气和水的运动状态复杂的海上油田开发陆上油田开发及其油气集输 OLGA 2000是当今世界领先的全动态多相流模拟计算软件海底管道回接使用贯穿整个项目周期概念 - 可行性研究 - 详细设计 - 操作世界在运动，多相流也在运动！世界在运动，多相流也在运动！Essca BeijingEssca Beijing1980： IFE开始程序的开发1983： SINTEF启用长距离高压试验环路1984-1992：IFE和SINTEF联合1989： SCANDPOWER公司获得OLGA软件商业化的专有权OLGAOLGA的开发背景的开发背景OLGAOLGA 2000 2000已经成为石油界非稳态多相流模拟计算的标准化程序已经成为石油界非稳态多相流模拟计算的标准化程序Essca Beijing 环道几何尺寸u 直径：1in到8in，一部分达到30inu 管道长径比可以达到5000u 管道倾角从-15到90 压力从1到100bar 实验介质可以包括各种流体实验实验 模型准确性的可靠保证模型准确性的可靠保证Essca Beijing 最大的多相流数据库u 来自实验室的10000数据点u 30个气相/凝析液管道数据u 15条较低气油比管道数据u来自不同源的油井数据 参加者： u8-15 石油公司Statoil, Total, Agip, ExxonMobiluIFE 和ScandpowerOVIP OVIP OLGA Verification and Improvement ProjectOLGA Verification and Improvement Project动态三相流动数学和物理模型动态三相流动数学和物理模型Essca BeijingOLGA 2000OLGA 2000用户列表用户列表Essca BeijingOLGA 2000OLGA 2000应用应用 油藏与油井（油藏与油井（WellsWells）管流计算油井流入动态完井设计段塞控制人工举升设计与优化 气举 电潜泵启动与关井井筒及环空积液传热分析油井积水欠平衡钻井培训Essca BeijingOLGA 2000OLGA 2000应用应用 管线（管线（FlowlinesFlowlines）管径与路径操作 段塞 启动，停输，产量变化 管内积液处理与清管 卸压传热计算 保温层与埋地管 水合物和蜡沉积 管束与复杂立管管道运行管理Essca BeijingOLGA 2000应用 工艺设备（工艺设备（Process FacilitiesProcess Facilities）段塞捕集器设计海底分离器设计控制器设计抑制剂管理火炬设计停输分析 有计划停输 紧急停输 自动控制Essca BeijingOLGA 2000应用 流动安全保障（流动安全保障（SafetySafety）有害气体跟踪过载保护管道迸裂阀门失效低温安全分析压力激动水击卸压热交换器迸裂Essca Beijing模拟完整的管网系统模拟完整的管网系统 OLGA 2000可以模拟复杂的管网系统，包括汇聚型和分流型的节点，不限制进入节点和离开节点的管道数目。

还可以模拟封闭的系统，例如有共同进口和出口的两根平行管道这种灵活性为工程师提供计算复杂管网系统、气举系统、收油设施或工厂网状系统的可能性Essca Beijing模拟工艺设备模拟工艺设备 OLGA 2000可以模拟任何复杂形式的管道网络系统及整套下游工艺设备系统例如，一个有几条管线的系统连接到一个与分离器和压缩机的下游管道相连的管汇 OLGA 2000可以模拟的工艺设备有：两相和三相分离器、临界节流阀和非临界节流阀，带可控制回流管的空气压缩机，有回流管和旁通管的单相流和多相流泵，热交换器，单流阀，可控制的源和汇，管道泄漏，清管器/水合物堵塞及控制器Essca Beijing/ /离线离线 现场模拟器现场模拟器 通过服务器模块，OLGA 2000可以与管道管理系统相连SCANDPOWER已经与其合作公司做了几个成功的项目比较典型的应用是： 运行支持 监测管线中通过/滞留的液体 MEG在管线中的分布 清管器的操作 预测管线系统非稳定状态的发展变化Essca BeijingOLGAOLGA图形用户界面图形用户界面 OLGA图形用户的菜单系统和可移动窗口可以帮助用户容易的建立OLGA模型关键字窗口为用户提供所有必要的输入数据。

另外一个有用的工具是参数研究功能，通过参数研究功能用户可以设置几个不同的输入变量进行模拟计算和比较Essca BeijingOLGA 2000OLGA 2000模块介绍模块介绍水三相模块水三相模块（Water ModuleWater Module）预测油水之间的滑脱现象速度差，在流量低的情况下，油水之间会存在很大的滑脱速度因而水会在管线低洼处沉积，导致水在局部地段大量聚集，从而具有产生水段塞的可能水在局部地段聚集也可能会导致严重的腐蚀问题提供含水三相管流计算的功能用来计算与通常的油气二相混输的游离水流动状态应用p 指出管道中哪里会由于水的沉积而产生腐蚀p 确定变产过程中油水是否会以段塞的方式流出管线p 测算随含水率而变化的油水混合物粘度p 解释抑制剂p 模拟三相分离器Essca Beijing段塞流模块段塞流模块（Slugtracking ModuleSlugtracking Module）与单相管路不同，混输管道内气液两相常以长气泡和段塞交替流过管道截面，在管道终点流出的气、液瞬时流量有很大波动，对管道下游油气加工设备的工作产生不利影响，在管道终点都设有段塞捕集器产生段塞流的不同机理： 水力段塞流态 地形起伏 停输再启动 产量变化 清管段塞流模块段塞流模块（Slugtracking ModuleSlugtracking Module ）跟踪每个段塞 从生成到从管线流出或在管线里消失的独特功能 考虑段塞形成、合并、增长和缩短的各种机理模拟水力段塞 标准OLGA 2000会忽略掉形状尖锐的液塞前沿 标准OLGA 2000将水力段塞处理为平均值设计集输装置方面具有很高的使用价值 确定管线下游设备（如分离器、压缩机）能否合理地处理段塞 段塞捕集器/分离器的尺寸 控制系统设计 制定操作指南和程序Essca Beijing组份跟踪模块组份跟踪模块（Compositional Tracking ModuleCompositional Tracking Module）XXXXXXX能确定流体组分的动态变化及每个组分沿管线的分布（时间和空间）组份跟踪模块组份跟踪模块（Compositional Tracking ModuleCompositional Tracking Module） 沿管线的流体组分由于如下原因可能会发生变化沿管线的流体组分由于如下原因可能会发生变化 滑脱影响（相间速度差）滑脱影响（相间速度差） 界面质量传输传递界面质量传输传递 不同流体汇合入管网不同流体汇合入管网 入口处流体组分的改变入口处流体组分的改变 组分模型通过求解每一成分分布在气相、油层、水层组分模型通过求解每一成分分布在气相、油层、水层、油珠、水珠里的物质守恒方程，跟踪组分随时间和、油珠、水珠里的物质守恒方程，跟踪组分随时间和位置的变化。

位置的变化 组分相关的典型情况组分相关的典型情况 管网输送不同流体管网输送不同流体 停产再启动过程停产再启动过程 注气注气/ /气举气举/ /气体质量跟踪气体质量跟踪 入口和源的组分变化入口和源的组分变化 卸压过程卸压过程 地形段塞地形段塞/ /安全分析安全分析Stardard OLGAStardard OLGACompositional Tracking ModuleCompositional Tracking ModuleEssca Beijing三维热传导模块三维热传导模块（FEMtherm ModuleFEMtherm Module）应用 计算管束横切面温度分布，分析隔热介质的作用 研究同一管束里各个管之间的热交换，例如分析关井期间和启动时加热 研究埋地管外部土壤里的温度场计算下列过程的瞬变温度分布 正常生产 关井 驱替 投产采用有限元法模拟管束，埋地管，复杂立管中的流体和传热介质之间的瞬变传热水合物抑制剂追踪模块水合物抑制剂追踪模块（MEG TrackingMEG Tracking） 跟踪MEG沿管道的聚集和分布 确定管道中MEG的总量 MEG随产量变化 管道中需要的MEG量 到达处理设备时的MEG量 装置在此流量下能否运行？ 确定是否有足够的MEG存在来防止水合物形成 Essca Beijing多相泵模块多相泵模块（Multiphase Pump ModuleMultiphase Pump Module）该模块使我们能详细地模拟离心泵或体积泵。

泵的特性以表格的方式给定用户可以输入泵特性表如果缺少所要泵的特性，可以用程序内含的典型泵特性 可以用控制器调节泵速和回流流量，用户可以选择的回流为气、液体、水或所有多相混合液优化多相增压，设计和操作分析Essca Beijing蜡沉积模块蜡沉积模块（Wax ModuleWax Module）OLGA 2000的蜡沉积模块具有计算蜡质成分沿管线传输和沉积过程的功能当内管壁温度低于结蜡点时，蜡质通过分子扩散沉积到管壁上当油温低于结蜡点时，蜡质从油中析出影响 增加管壁粗糙度 管径减小 由于固体蜡颗粒的沉积油相表观粘度增加预测是否需要 隔热/加热 注化学剂 清管器清蜡PVTsim Wax 生成蜡组分的表格 油/蜡沉积粘度调整动态预测管线及海底油井里蜡沉积的独特工具Essca Beijing油井增强模块油井增强模块（Advanced Well ModuleAdvanced Well Module）油井增强模块是专门为油气井流动分析而开发的该模块特别适用于模拟油藏参数和流动关系密切的系统油藏流动关系由渗透率、液体物性、油藏大小来确定；也可以从对油井实施压降/压力恢复试井得到该模块含有模拟钻井的选项。

可用该选项进行钻井过程中传热和流动计算钻井选项能计算同心管或附管内的流动（如气举）采用移动网格法计算钻井过程中在钻杆中的流动典型场合 钻井过程的传热和流动计算 环形空间流动，气举 生产和测试井的停产启动过程 注入井（水、气交替注入） 钻井过程中压力控制（如非平衡钻井） 井喷模拟该模块模拟井筒内瞬态多相流复杂流体模型模块复杂流体模型模块（Complex Fluid ModuleComplex Fluid Module） 象剪切稀释及屈服应力这样的非牛顿现象可能会对多相流产生很大的影响, 改变生产系统的流动稳定性, 引发非稳定多相流 就是水平流动, 在一定的条件下,压降会随产量的增加而下降这种现象, 再加上实际管线起伏变化由于重力引起的不稳定性, 可能产生非稳定流, 扩大出现流动振荡的范围 取决于流变性, 粘度的增加使流动向层流靠拢, 从而增加气液之间的滑脱, 最终导致倾斜管中的持液量更多, 压降更大非稳态多相流中的独特工具，能判断非牛顿流是否会给稳定性、持液率及压降造成严重影响在下列情况下,流体可能会出现非牛顿现象 重油 含蜡油 乳状液 水合物混合物腐蚀模块腐蚀模块（Corrosion ModuleCorrosion Module）计算油气管内二氧化碳腐蚀速度下列三种常用的二氧化碳腐蚀模型可供选择： de Waard 1995 Norsok M-506主要输入参数 CO2分压 水浓度中的碳酸盐 水中的离子强度 抑制剂效率 乙二醇浓度应用腐蚀模块，可预测沿管线由于压力、温度、流速及流态变化而引起的腐蚀速度变化。