OLGA的全動態(tài)多相流模擬技術(shù)課件

TheTransientMultiphase

FlowSimulator多相流管道模擬系統(tǒng)ByESSCA

Beijing可以模擬在油井、輸油管線和油氣處理設(shè)備中的油、氣和水的運動狀態(tài)復(fù)雜的海上油田開發(fā)陸上油田開發(fā)及其油氣集輸OLGA2000是當(dāng)今世界領(lǐng)先的全動態(tài)多相流模擬計算軟件海底管道回接使用貫穿整個項目周期概念->可行性研究->詳細(xì)設(shè)計->操作世界在運動，多相流也在運動！1980：IFE開始程序的開發(fā)1983：SINTEF啟用長距離高壓試驗環(huán)路1984-1992：IFE和SINTEF聯(lián)合1989：SCANDPOWER公司獲得OLGA軟件商業(yè)化的專有權(quán)OLGA的開發(fā)背景OLGA2000已經(jīng)成為石油界非穩(wěn)態(tài)多相流模擬計算的標(biāo)準(zhǔn)化程序

環(huán)道幾何尺寸直徑：1in到8in，一部分達(dá)到30in

管道長徑比可以達(dá)到5000

管道傾角從-15到90

壓力從1到100bar

實驗介質(zhì)可以包括各種流體實驗——

模型準(zhǔn)確性的可靠保證

最大的多相流數(shù)據(jù)庫來自實驗室的10000數(shù)據(jù)點

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)來自不同源的油井?dāng)?shù)據(jù)參加者：8-15石油公司Statoil,Total,Agip,ExxonMobilIFE和ScandpowerOVIPOLGAVerificationandImprovementProjectOLGA2000用戶列表OLGA2000應(yīng)用油藏與油井（Wells）管流計算油井流入動態(tài)完井設(shè)計段塞控制人工舉升設(shè)計與優(yōu)化氣舉電潛泵啟動與關(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)OLGA2000應(yīng)用管線（Flowlines）管徑與路徑操作段塞啟動，停輸，產(chǎn)量變化管內(nèi)積液處理與清管卸壓傳熱計算保溫層與埋地管水合物和蠟沉積管束與復(fù)雜立管管道運行管理OLGA2000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模擬完整的管網(wǎng)系統(tǒng)

OLGA2000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，不限制進(jìn)入節(jié)點和離開節(jié)點的管道數(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計算復(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)的可能性。模擬工藝設(shè)備

OLGA2000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，一個有幾條管線的系統(tǒng)連接到一個與分離器和壓縮機的下游管道相連的管匯。

OLGA2000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，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。OLGA圖形用戶界面

OLGA圖形用戶的菜單系統(tǒng)和可移動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)。另外一個有用的工具是參數(shù)研究功能，通過參數(shù)研究功能用戶可以設(shè)置幾個不同的輸入變量進(jìn)行模擬計算和比較。OLGA2000模塊介紹水三相模塊（WaterModule）預(yù)測油水之間的滑脫現(xiàn)象速度差，在流量低的情況下，油水之間會存在很大的滑脫速度。因而水會在管線低洼處沉積，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導(dǎo)致嚴(yán)重的腐蝕問題。提供含水三相管流計算的功能用來計算與通常的油氣二相混輸?shù)挠坞x水流動狀態(tài)應(yīng)用指出管道中哪里會由于水的沉積而產(chǎn)生腐蝕確定變產(chǎn)過程中油水是否會以段塞的方式流出管線測算隨含水率而變化的油水混合物粘度解釋抑制劑模擬三相分離器段塞流模塊（SlugtrackingModule

）跟蹤每個段塞從生成到從管線流出或在管線里消失的獨特功能考慮段塞形成、合并、增長和縮短的各種機理模擬水力段塞標(biāo)準(zhǔn)OLGA2000會忽略掉形狀尖銳的液塞前沿標(biāo)準(zhǔn)OLGA2000將水力段塞處理為平均值設(shè)計集輸裝置方面具有很高的使用價值確定管線下游設(shè)備（如分離器、壓縮機）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)計制定操作指南和程序組份跟蹤模塊（CompositionalTrackingModule）XXXXXXX能確定流體組分的動態(tài)變化及每個組分沿管線的分布（時間和空間）組份跟蹤模塊（CompositionalTrackingModule）沿管線的流體組分由于如下原因可能會發(fā)生變化

滑脫影響（相間速度差）

界面質(zhì)量傳輸傳遞

不同流體匯合入管網(wǎng)

入口處流體組分的改變組分模型通過求解每一成分分布在氣相、油層、水層、油珠、水珠里的物質(zhì)守恒方程，跟蹤組分隨時間和位置的變化。組分相關(guān)的典型情況管網(wǎng)輸送不同流體停產(chǎn)再啟動過程注氣/氣舉/氣體質(zhì)量跟蹤入口和源的組分變化卸壓過程地形段塞/安全分析StardardOLGACompositionalTrackingModule水合物抑制劑追蹤模塊（MEGTracking）跟蹤MEG沿管道的聚集和分布確定管道中MEG的總量MEG隨產(chǎn)量變化管道中需要的MEG量到達(dá)處理設(shè)備時的MEG量裝置在此流量下能否運行？確定是否有足夠的MEG存在來防止水合物形成多相泵模塊（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)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)化多相增壓，設(shè)計和操作分析復(fù)雜流體模型模塊（ComplexFluidModule）象剪切稀釋及屈服應(yīng)力這樣的非牛頓現(xiàn)象可能會對多相流產(chǎn)生很大的影響,改變生產(chǎn)系統(tǒng)的流動穩(wěn)定性,引發(fā)非穩(wěn)定多相流。就是水平流動,在一定的條件下,壓降會隨產(chǎn)量的增加而下降。這種現(xiàn)象,再加上實際管線起伏變化由于重力引起的不穩(wěn)定性,可能產(chǎn)生非穩(wěn)定流,擴大出現(xiàn)流動振蕩的范圍。取決于流變性,粘度的增加使流動向?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)重影響在下列情況下,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腐蝕模塊（CorrosionModule）計算油氣管內(nèi)二氧化碳腐蝕速度下列三種常用的二氧化碳腐蝕模型可供選擇：deWaard1995NorsokM-506主要輸入?yún)?shù)CO2分壓水濃度中的碳酸鹽水中的離子強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。OLGA2000算出的流態(tài)被用來計算管壁中的油水接觸面。用流動模型計算出來的壓力，溫度,液體流速，管壁剪切力來計算腐蝕速度。計算下列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MATLAB工具箱（MATLABToolbox）OLGA2000MATLAB工具箱使MATLAB獲取OLGA2000多相流計算結(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OLGA2000對話，分析結(jié)果，從事控制器設(shè)計。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Matlab&OLGA二次開發(fā)MATLAB工具箱（MATLABToolbox）MATLAB工具箱通過OLGA2000服務(wù)器界面/TCP/IP協(xié)議與多相流模擬程序連接。這樣，可以同時在同一計算機或多個計算機上運算多個集輸系統(tǒng)。PVTsim由于產(chǎn)液的特性化和物性計算是流體計算的基礎(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公司的物性分析計算程序PVTSIM。可實現(xiàn)以下計算過程：PVT模擬水合物相平衡計算結(jié)蠟預(yù)測多相閃蒸計算先進(jìn)的擬合計算單元過程PVTsimWax應(yīng)用于OLGA2000的PVT軟件包OLGA2000優(yōu)點唯一得到認(rèn)證的動態(tài)多相流動模擬器重大決