OLGA全动态多相流模拟软.ppt

T The he Transient MultiphaseTransient Multiphase F Flow low S Simulatorimulator全全动态多相流多相流模模拟系系统OLGA是当今世界领先的全动态多相流模拟计算软件，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油气集输 海底混输管线使用贯穿整个项目周期：概概念念设计- - 可行性可行性研研究究- - 详细设计- - 运运行管理行管理Prdrainage boundarywell borePwfPwhP riser basewell headriserbaseP sepflow lineseparatorPressure lossesReservoirProductionFacilitiesOLGA1980： IFE开始程序的开发1983： SINTEF启用长距离高压试验环路1989： SCANDPOWER公司获得OLGA软件商业化的专有权OLGAOLGA石油界非稳态多相流模拟计算的标准化程序石油界非稳态多相流模拟计算的标准化程序石油界非稳态多相流模拟计算的标准化程序石油界非稳态多相流模拟计算的标准化程序vv OLGAOLGA的开发背景的开发背景的开发背景的开发背景l 环道几何尺寸 直径：1in到8in，一部分达到30in 管道长径比可以达到5000 管道倾角从-15到90l 压力从1到100barl 实验介质可以包括各种流体vv实验实验实验实验 模型准确性的可靠保证模型准确性的可靠保证模型准确性的可靠保证模型准确性的可靠保证l 最大的多相流数据库 来自实验室的10000数据点 30个气相/凝析液管道数据 15条较低气油比管道数据 来自不同源的油井数据l 参加者 8-15 石油公司Statoil, Total, Agip, ExxonMobil IFE和ScandpowerOLGA Verification and Improvement ProjectOLGA Verification and Improvement Projectvv OVIPOVIP多相混输的动静态水力计算多相混输的动静态水力计算管道尺寸和路径管道尺寸和路径液相处理设备的容量液相处理设备的容量液体产量的控制液体产量的控制正常操作增产和减产清管器的操作关井和停产再启动过程 管线增压和卸压过程沿管道的压力降沿管道的压力降水合物水合物, , 结蜡结蜡管道腐蚀管道腐蚀vv 非稳态多相流模拟非稳态多相流模拟非稳态多相流模拟非稳态多相流模拟面临的主要挑战面临的主要挑战面临的主要挑战面临的主要挑战液体容易聚集在管道较低的位置液体容易聚集在管道较低的位置, , 水会和油分离并滞留在管道的底部水会和油分离并滞留在管道的底部vv 多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题 水水水水液体在管道出口的流量液体在管道出口的流量vv 多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题 段塞流段塞流段塞流段塞流 产量增加产量增加, ,管线中的滞液率减少管线中的滞液率减少 产量变化会引发产量变化会引发段塞段塞流流vv 多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题 产量变化产量变化产量变化产量变化 关井和重新开井的过渡过程关井和重新开井的过渡过程关井后液体在重力的影响下重新分布停产再启动后不断增加的流量可能会引起段塞流vv 多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题 关井和重新开井关井和重新开井关井和重新开井关井和重新开井 地形引起的地形引起的段塞段塞流流A: 液体聚集在地势低的地方, 堵塞了流动, 液体逐渐增加B: 在堵塞点的上游压力增加C&D: 当压力高到一定程度, 气体将低处的液体推出去,形成了一个液体段塞地形引起的地形引起的段塞段塞流可能会在管道出口流可能会在管道出口处引起相当严重的压力及液体流量波处引起相当严重的压力及液体流量波动动地形引起的地形引起的段塞段塞流是流是非稳态的非稳态的, , 必须必须用动态模拟软件来预测其流动过程用动态模拟软件来预测其流动过程vv 多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题 地形引起段塞地形引起段塞地形引起段塞地形引起段塞 清管器模拟清管器模拟随着清管器在管线中推进, 将会有大量液体聚集在清管器前部.清管器将会带出大量液体优化清管器操作vv 多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题 清管器模拟清管器模拟清管器模拟清管器模拟 流动稳定性取决于管道进口流量流动稳定性取决于管道进口流量0510152025020406080100120Time (min)Liquid flow rate at riser top (kg/s)10 kg/s mixture15 kg/s mixtureFlowlineprofilevv 多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题 流量和流动稳定性流量和流动稳定性流量和流动稳定性流量和流动稳定性 对管道做绝热保护对管道做绝热保护 通常用于比较短的和中等长度的管线较长的凝析油一般不用这种方法管束管束复杂的管束可用于深水管线系统 通常用于立管以及比较短的和中等长度的管线注入化学剂阻止水合物的生成注入化学剂阻止水合物的生成一般用于凝析油系统用于输油管线的关键部位和操作的关键阶段例如井口例如井口关井关井 - - 冷却冷却 - - 开井开井vv 多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题多相混输中常见的问题 控制水合物控制水合物控制水合物控制水合物 lOLGAOLGA 可以模拟的工艺处理设备可以模拟的工艺处理设备段塞捕集器 多相流分离器气体压缩机多相流泵控制器阀门清管器换热器l和其他设备模拟软件连接和其他设备模拟软件连接HYSYS Dynamics (Aspentech)UniSim (Honeywell)D-SPICE (Kongsberg)INDISS (RSI)SET (Kongsberg)Dynsim (Invensys)vv OLGAOLGA 工艺处理设备工艺处理设备工艺处理设备工艺处理设备l跟踪危险气体跟踪危险气体l过压保护过压保护l管道断裂或泄漏管道断裂或泄漏l阀门误动作阀门误动作l控制最低温度控制最低温度l压力波动压力波动l水锤水锤l计算计算泄泄压过程中释放的流量压过程中释放的流量l换热器内漏换热器内漏vv OLGAOLGA 安全分析安全分析安全分析安全分析水合物水合物水合物水合物动动动动力学力学力学力学模块模块模块模块稳态模块稳态模块稳态模块稳态模块三维热三维热三维热三维热传导模传导模传导模传导模块块块块高级井高级井高级井高级井模块模块模块模块组分跟踪组分跟踪组分跟踪组分跟踪模块模块模块模块多相泵多相泵多相泵多相泵段塞跟段塞跟段塞跟段塞跟踪模块踪模块踪模块踪模块腐蚀模块腐蚀模块腐蚀模块腐蚀模块三相三相流基流基本平台本平台MEG MEG 跟跟跟跟踪模块踪模块踪模块踪模块蜡沉积蜡沉积蜡沉积蜡沉积模块模块模块模块MATLAB MATLAB ToolboxToolbox复杂流复杂流复杂流复杂流体模块体模块体模块体模块PVTsimPVTsimvv OLGAOLGA 多相流动态模拟和分析模块多相流动态模拟和分析模块多相流动态模拟和分析模块多相流动态模拟和分析模块该模块提供含水三相管流计算的功能是OLGA运行的基本平台，OLGA运行的基础，OLGA的其他的模块需要插入到该平台中运行。

Batch Module 是整个软件的核心和灵魂，其中包装了OLGA计算模型，而且该模型是在长期的大量的实验和现场数据校验的情况下封装的，正因为OLGA模型的实验环境和研发过程的先进性决定了该模型为当前管道工业界最先进的模型，并且成为业界的多相流管道模拟计算的标准Server Module 为OLGA软件运行于网络中提供了数据管理，资源调度，多用户系统环境GUI Module 是一个OLGA系统的图形用户界面，提供了人机交互建模，动态曲线分析，参数敏感性研究，报告结果打印输出等各种基础功能，同时还提供了大量的关键字，可以让用户将各种工艺控制设备定义到系统当中Geometry Module 交互定义管道高程走向，快速粗化地形测量数据，形成管道地形分布走向模型vv 三相流基本平台（三相流基本平台（三相流基本平台（三相流基本平台（BasicBasic ModuleModule）跟踪每个段塞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产生段塞流的不同机理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计算段塞长度计算段塞长度vv 段塞跟踪模块（段塞跟踪模块（段塞跟踪模块（段塞跟踪模块（Slugtracking ModuleSlugtracking Module）沿管线的流体组分由于如下原因可能沿管线的流体组分由于如下原因可能会发生变化会发生变化 滑脱影响（相间速度差） 界面质量传输传递 不同流体汇合入管网 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、水珠里相、油层、水层、油珠、水珠里的物质守恒方程，跟踪组分随时的物质守恒方程，跟踪组分随时间和位置的变化。

间和位置的变化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）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停产再启动过程注气/气举/气体质量跟踪入口和源的组分变化卸压过程地形段塞/安全分析vv 组份跟踪模块（组份跟踪模块（组份跟踪模块（组份跟踪模块（Compositional TrackingCompositional Tracking）lOLGA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l影响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预测是否需要隔热/加热注化学剂清管器清蜡动态预测管线及油井里蜡沉积的独特工具动态预测管线及油井里蜡沉积的独特工具动态预测管线及油井里蜡沉积的独特工具动态预测管线及油井里蜡沉积的独特工具vv 蜡沉积模块（蜡沉积模块（蜡沉积模块（蜡沉积模块（Wax ModuleWax Module）计算油气管内二氧化碳腐蚀速度计算油气管内二氧化碳腐蚀速度计算油气管内二氧化碳腐蚀速度计算油气管内二氧化碳腐蚀速度一个重要用处是能预测哪些位置的腐蚀问题比较严重一个重要用处是能预测哪些位置的腐蚀问题比较严重一个重要用处是能预测哪些位置的腐蚀问题比较严重一个重要用处是能预测哪些位置的腐蚀问题比较严重下列三种常用的二氧化碳腐蚀模型可供选择： de Waard 1993 de Waard 1995 Norsok M-506l应用腐蚀模块，可预测由于压力、温度、流速及流态变化而引起的腐蚀速度变化。

lOLGA算出的流态被用来计算管壁中的油水接触面用流动模型计算出来的压力，温度, 液体流速，管壁剪切力来计算腐蚀速度l计算下列pH值： 不含腐蚀产物的凝析水被炭酸铁饱和的凝析水给定炭酸氢盐浓度的地层水vv 腐蚀模块（腐蚀模块（腐蚀模块（腐蚀模块（Corrosion ModuleCorrosion Module）水合物动力学模块可以预测水合物动力学模块可以预测水合物动力学模块可以预测水合物动力学模块可以预测 水合物平衡曲线水合物平衡曲线水合物平衡曲线水合物平衡曲线 水合物形成速率水合物形成速率水合物形成速率水合物形成速率 运移方程运移方程运移方程运移方程- -水合物流变性水合物流变性- -水合物流动模型水合物流动模型WaterOil时间, 距离水合物颗粒生成水滴。