pipephase-training-basic油气生产和管网系统

油气生产和

系统设计和分析的工具张增富M:E:zengfu.

.cn1P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G关于PipePhase拟用于油气

的严格的稳态多相流模应用范围广泛油气集输天然气输送和分配原油输送管线注水、注蒸汽严格的传热分析管线尺寸设计水化物分析2P

I

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H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G的阻力降的如何计算？把一定量的油送到目的地，最少需要多大输送压力？管线中的相态分布如何？管线的持液量呢？管线流体的流型是怎样变化的？会不会有水合物生成？管线中有

流吗？的大小如何？P

I

PEP蒸H

汽A

S到E

T达R

A井I

N口I

N的G

压力是多3油田设计中常遇到的问题整个管线的热损失是多少？你知道流体的粘温曲线吗？管线有保温层吗？如果没有，需要什么材料？多厚？您的油井采用气举采油吗？对气举量进行过整体优化吗？将一个高压井并入

将发生什么？压缩机或泵站的设置是合理的吗？PipePhase是解答这些问题的工具！优化瞬态模拟多相流

模拟处理厂PRO/IIPIPEPHASENETOPTTACITEMS

Office油藏模拟器API程序层COM上游优化包4P

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A

S

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T

R

A

I

N

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N

GPIPEPHASE管线、

、油气生产的稳态多相流模拟器严格的油气集输和传输系统建模计算引擎：详细的物性数据库和热力学功能流体类型：黑油、凝析油、组成、气体、液体、蒸汽广泛的应用从单井关键参数的灵敏度分析到整个油田的计划研究包括气举、清管等5P

I

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R

A

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N

GPIPEphase的应用分析单个管线和复杂管线输送能力计算气体凝析问题CO2、蒸汽、N2注入网络严格的传热计算和能量平衡井筒分析生产井和注入井详细的油藏流入动态性能的特征化完井模型人工举升整个油田的分析油井、集输

和地面设施、注入井等的相互关系储层的衰减曲线6P

I

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S

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T

R

A

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I

N

GPIPEphase

的应单用个管线输送能力计算给定出口压力泵的规格给定压力凝析油析出问题20001600PHASE

ENVELOPEPH104008001200-150-1000-50Temperat

ure,

F50100Pressure,

PSICritical

PointSaturat

ed

LiquidSat

uratedVaporSaturat

ed

Vapor15%Liq.10%Liq.5%Liq.7P

I

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E

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H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

GPIPEphase

的应用简单管线蒸汽注入600

psiaSourceP

?加热油管线、换热器8P

I

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S

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T

R

A

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N

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N

G井筒分析生产的流体（油、气、水）地表储层9P

I

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S

E

T

R

A

I

N

I

N

G井筒性能分析井底流压ID

=2

1/2"ID

=

3"ID

=3

1/2"ID

=

4"储层性能流量流量储层性能10P

I

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P

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S

E

T

R

A

I

N

I

N

G井底流压气举分析气举阀储层条件Q

? P=2100

psigT=182

FQG

(Optimum)井口压力=165

psig气举气P=950

psigT=100

F,

Q=?QL

(Max.)QLQG11P

I

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E

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S

E

T

R

A

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N

I

N

G整个油田的分析整个油田系统的模拟计划（基于和时间相关的模拟）油藏衰减设施的变化销售合同的变化Well

112P

I

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P

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A

S

E

T

R

A

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N

I

N

GWell

2(with

gaslift)PIPEPHASE界面介绍13P

I

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R

A

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N

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G14P

I

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S

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T

R

A

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N

I

N

G模拟的基本步骤基本设置：定义模拟类型、单位制等导航式、定义完后也可修改绘制流程图，填入相关设备及数据按照流程顺序运行及结果查看

多种方式查看结果15P

I

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S

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R

A

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N

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N

G演示建模过程16P

I

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S

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R

A

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N

I

N

GPIPEphase输入和输出PIPEphase

程序和界面的关系PIPEphase图形界面PIPEphase数据库文本编辑器PIPEphase计算模块PIPEphase文件PIPEPHASERASPIPEphase报表（txt和Excel）17P

I

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S

E

T

R

A

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N

I

N

GPIPEphase

输入输入分为七种类型：一般数据组分数据网络数据热力学数据PVT数据结构数据单元操作数据$

SIMSCI

PIPEPHASE

Version

9.1.Devkeyword

file...$$

General

DataSection$TITLE

PROBLEM=EXAMPLE1,

USER=SIMSCI,

DATE=10/01/97$DESCRIPTION

PUMP

LIQUID

SOLVENT

FROM

A

STOCK TOA

HEADER$DIMENSION

English,

PRESSURE=PSIG,

RA

V)=GPM$OUTDIMENSION

SICALCULATION

NETWORK,

Liquid,

ISOTHERMAL$FCODE

PIPE=HW$DEFAULT

IDPIPE=4.026,

IDTUBING=4.026,

IDRISER=4.026,

*IDANNULUS=6.065,

THKPIPE=0.2,

THKINS=0,

*$SEGMENT

AUTO=ON,

DLHORIZ(FT)=2000,

DLVERT(FT)=500$$

NetworkData

Section$NETWORK

DATA$SOLUTION

PBALANCE,

FLOWAL=1$TOLERANCE

PRESSURE=2$$ PVT

Data

Section$PVTPROPERTY

DATA$SET

SETNO=1,

GRAV(LIQUID,

API)=46.062,

CP=0.525,

*VISC=32,

0.395/

122,

0.246$$ Structure

Data

SectionDEMO18P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

GPIPEphase

输入特殊计算选项气举（仅限黑油模型）灵敏度分析管线尺寸设计工况分析Time

Step19P

I

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E

P

H

A

S

E

T

R

A

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N

I

N

GPIPEphase

输出输出分为三个主要部分（Output文件）输入重新打印中间求解过程和输出最终结果输出Results

Access

System

(RAS)多个变量图模拟结果 在数据库中Excel报表输出和Output文件内容类似数据和图形DEMODEMODEMO20P

I

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S

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R

A

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N

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G21P

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S

E

T

R

A

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N

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N

GPIPEphase

输出输入重新打印交叉检查数据的一致性和逻辑性输入数据重新解释，包括所有缺省的和输入的数据输入检查时尤为有用误差小结每次迭代后输出错误或警告PIPEPHASE

输出：最终结果Flash

ReportSeparator

ReportLink

SummaryNodeSummaryDevice

SummaryStructure

DataSummaryVelocity

SummaryResults

SummaryLink

Device

DetailReportLink

PropertyDetailReportSlugReportCase

SummarySensitivity

ysisSphering

Report22P

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A

S

E

T

R

A

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G23P

I

P

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P

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A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

GPIPEPHASE

输出：最终结果在每个节点和分离器中打印闪蒸报告计算物理性质相分离连接小结（Link

Summary）实际工况下的流量压降温度降表示逆流流量为负值24P

I

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E

P

H

A

S

E

T

R

A

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N

I

N

GPIPEPHASE

输出节点小结（Node

Summary）温度、压力、流量标况下的体积流量设备小结（Device

Summary）压力、温度、持液量管线－直径、管长、高程变化换热器－负荷泵、压缩机－功率PIPEPHASE

输出连接设备详细报表（Link

Device

Details）压力、温度报告和图表相包络图持液量、流速报告压力梯度报告Tai

-Dukler流态图连接的图（Link

Plots）压力－管程温度－管程相包络图25P

I

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E

P

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A

S

E

T

R

A

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N

I

N

G相包络图26P

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E

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S

E

T

R

A

I

N

I

N

GPIPEPHASE

输出：RAS27P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

GPIPEPHASE

输出：RAS28P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

GPIPEPHASE

输出：RAS作图29P

I

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H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

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G30P

I

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P

H

A

S

E

T

R

A

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N

I

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G练习：黑油管线（Black

Oil

Pipeline）31P

I

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H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G流程结构有关定义节点（Nodes）Source–流体的Sink-流体的出口Junction–流体混合或分离连接（Links）包含一系列的设备流动设备装置设备完井32P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

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G33P

I

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E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

GSource

数据输入要求流体PVT性质组成模型－热力学模型组分数据(H2S,CH4等）组成数据蒸馏曲线非组成模型－经验关联式PVT性质（如密度等）34P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

GSource

和Sink的要求Source:

焓的定义温度（蒸汽的干度）Source的边界条件压力（固定或预估）流量（固定或预估）Sink的边界条件压力（固定或预估）流量（固定或预估）Junction

的输入要求进出Junction有至少有三个连接净流量＝0压力预估值（可选）35P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G单一连接的边界条件Case1:

PQP?

前馈计算求解Sink压力Case2:

PQ?P

迭代计算求解Source流量36P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G单一连接的边界条件P

?QP

前馈迭代计算

求解Source压力Case

3:37P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G网络的边界条件每个节点一个未知量(P

or

Q)至少有一个边界压力必须是固定的Source

P,

Q?Sink

P?,

Q?Source

P,QJunctionP?JunctionP?JunctionP?Sink

P,

Q?Source

P?,

Q38P

I

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H

A

S

E

T

R

A

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N

I

N

G网络的类型环状网络流动方向通常未知因而收敛可能会SourceSourceSinkSink??Sourceä

树状网络（集输、分配网络）流动方向通常是已知的39P

I

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E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G连接（Links）两个连接间的一系列设备组成能包括流动设备、处理设备和完井开孔完井3“井筒油嘴泵6“管线SinkSource油水分离40P

I

P

E

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S

E

T

R

A

I

N

I

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G41P

I

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P

H

A

S

E

T

R

A

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N

I

N

G流动设备（Flow

Devices）结构数据长度、高程变化、直径压降计算模型、粗糙度、流动效率传热环境温度（梯度）、传热系数、详细传热情况（地面管线、水底管线、埋地管线）流动设备－管线（PIPE）管长－每个管段的长度高程变化－高程的相对变化向上－正值向下－负值高程变化42P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G流动设备－提升管（Riser）管长－每个管段的长度高程变化高程变化－到顶端的距离43P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G流动设备－井筒和环管（Tubing/Annulus

）管长－从地面计算，实际管线的物理长度深度－从地面计算的实际垂直深度深度44P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

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G45P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

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N

I

N

G油藏流入性能关系(IPR)生产指数（单相液体）VOGEL系数（多相、以液相为主）气体流动模型（多相、以气相为主）层流、惯性流、湍流水平井表格输入油藏流入性能关系(IPR)Cum.Prodn,

NPORRes.Pressure,

Pr46P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

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N

I

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GProduction

Rate,

QFlowing

Well

Pressure,

Pwf47P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G油藏流入性能关系(IPR)线性生产指数Qo

=

PI

. (Pr

- Pwf

)仅对单相流有效（泡点压力以上）从虚拟稳态方程推算出来（Darcy规则）计算基准是－油、整个液相？油藏流入性能关系(IPR)Sh Factor:

x48P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G油藏流入性能关系(IPR)溶解气趋油藏（Vogel）QoNP

=

0NP

/

NPriPwfInflow

Performance

CurvesQo/QmaxPwfPrVogel抯Curve

Below

Bubble

Point49P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G油藏流入性能关系(IPR)Fetkovich’s

气体流动方程3-Pt

Isochronal

Test

f as

Flow

Coefficientslog

QGlog

(Pr2

-

Pwf2)xSlope

=

nxxIntercept

=

log

CPFetkovich

(1975)

-FromRadial

Flow

EqQG=

Cp(

Pr2

-

Pwf2

)nSlope,

0.5

<

n

<

1.0turbulent-to-laminarForscheimer

(LIT)

Eqn:(

P

2

-

P

2

)

=AQ

+

BQr

wf

GG250P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G油藏流入性能关系(IPR)水平井51P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

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G井下完井McLeod

模型–开孔完井Jones

模型–砂石堆积完井McLpenPerforation

ModelPerf

DiaPenetration

DepthCrushed

ZonecasingcementCenterlineJones

Gravel

Pack

ModelPerf

Diatubingsand

screentunnellengthdrill

hole

radius52P

I

P

E

P

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A

S

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R

A

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N

I

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G设备泵压缩机加热冷却器53P

I

P

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A

S

E

T

R

A

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N

I

N

G设备止回阀分离器气举阀TubingCasing54P

I

P

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P

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S

E

T

R

A

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N

I

N

G设备调节器油嘴TPQDP-DT

设备55P

I

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E

P

H

A

S

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T

R

A

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N

I

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G56P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

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N

I

N

G注入设备注入能在指定温度压力下闪蒸计算仅适用于单一连接的组成流体从分离器中分离出的组成流体练

：带设备的黑油管线57P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

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N

I

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G58P

I

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P

H

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S

E

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R

A

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N

I

N

G定义流体性质59P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

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N

I

N

GPIPEphase

流体模型非组成模型黑油Black

oil凝析油Condensate单相液体单相气体蒸汽组成模型纯组分库石油馏分蒸馏曲线60P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G非组成模型非组成：即要用平均性质来定义流体需要每个相的密度物性的经验关联式粘度压缩因子缺省关联式由程序根据流体类型而选择61P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G黑油模型输入数据油气水相密度（必须）两点粘度气体杂质：N2、CO2、H2S调整STANDING关联式以拟合实际数据62P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G黑油模型经验关联式的选择气体压缩因子(Standing-Katz,Hall-Yarboroughwet

and

dry

gas)油的生成体积因子FVF(TUFFP

Vasquez-Beggs,Standing,Glaso)溶解气油比(TUFFP

Vasquez-Beggs,

Standing,Lasater,Glaso)油的粘度(TUFFP

Vasquez-Beggs,

Beal-Standing/Chew-Conally,Glaso)气体粘度(Lee

et

al.,Katz,Carr

et

al.)粘度和混合规则(Volumetric

averaging,APIProcedure

14b,

Woelfin)63P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G气体凝析油模型输入数据气体、凝析油、水相的密度（必须）气体杂质：N2

CO2

H2S经验关联式（不能选择）不能调整Standing参数应用于轻油(API>

45)64P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G单相液体模型输入数据液体密度（必须）油相水相两点液体粘度（可选）热容（可选）选择经验关联式油粘度水粘度不能调整Standing参数65P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G单相气体模型输入数据气体密度（必须）气体杂质N2,CO2,H2S

（可选）比热（可选）选择经验关联式气体粘度气体压缩因子不能调整Standing关联66P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G蒸汽模型输入数据水密度（必须）基于蒸汽表格数据的经验关联式保持焓平衡67P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G组成模型用下列定义流体：纯组分石油组分能调整参数以拟合蒸馏曲线68P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G纯组分库超过2000种纯组分固定性质数据密度分子量沸点临界压力临界温度临界体积临界压缩因子偏心因子二元作用参数69P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G石油组分下列中的至少两个密度分子量中沸点70P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

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N

G蒸馏曲线需要的数据蒸馏曲线（必须）平均密度（必须）密度曲线（可选）分子量曲线（可选）定义轻组分PipePhase根据蒸馏曲线生成石油组分拟合曲线为馏分切割提供温度范围经验关联式的选择71P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G热力学方法选择热力学方法用于相平衡焓值密度（气体、液体）能提供二元交互作用参数72P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G热力学方法油、水系统的焓平衡水处于饱和点（简单）水允许过热和过冷（严格）热量平衡考虑的因素和环境间的传热Joule-Thompson效应管线中流体膨胀的冷却效应可能冷到环境温度以下73P

I

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E

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S

E

T

R

A

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N

I

N

G传递性质方法选择传递算法气体、液体导热率表面张力气相、液相粘度传递性质方法选择油水混合规则体积平均API

procedure14BWoelflin

模型–包括用户定义曲线提供两点粘度曲线74P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

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N

I

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G75P

I

P

E

P

H

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S

E

T

R

A

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N

I

N

G练习2：组成流体管线或气井P22（严格热力学计算和关联式计算的对比）76P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G单相和多相流体流动单相流的压降dL

gc加速项通常忽略经验关联式用于摩擦因子dP

g

sin

fv2

vdvL2dLdP

FGdP

IJ

FGdP

IJHdL

Kelevation

HdL

Kfriction

HdL

Kacceleration

FGdP

IJ77P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G摩擦因子Re

>

3000Turbulent

FlowRe

<

3000Laminar

FlowParabolic

Profile78P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

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GFlat

ProfilefHd

Kfunction

FG

,

Re

IJ,

whereRe

vd

两相流的压降摩擦密度流速dLdP

FGdP

IHdL

Kelevation

FGdP

IHdL

Kfriction

FGdP

IHdL

Kacceleration

g

g

cfm

mmL

v

dv msin

m

m

mv

22dP

dL用混合物的性质计算f

m

mv

m79P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G有关两相流的定义A

GA

L持量(体积分率)持液量(实际体积分率)L

G(流量分率)实际体积分率＝流量分率无滑移的持液量(v =v

)

HA

LA

L

+

AGLH

=q

LLNSLq

+

qG=V

=VG

+VLA

=AG

+AL80P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G相同的流量－不同的持液量上坡 下坡H

L>

H

LNSvL

<

vGvGvLH

L<

H

LNSvL

>vGvLvGqG

=

vGAGqL

=

vLAL81P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G水平管流态Segregated

FlowDistributed

Flow雾状Mist泡状Bubble82P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G环状Annular波状Wavy层状Stratified水平管流态Intermittent

Flow塞状PlugSlug83P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G流态关联式AASL84P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

GSGv

qL

,

v

qGFunction

(vSL,vSG,

物性折算速率：流态

=其它关联式计算持液量–计算混合物的密度和粘度m

=

HL

L

+

(1-HL)

G;摩擦因子m

=

HL

L

+

(1-HL)

GMandhane

流态图仅适用于水平管WavySlugMistBubbleStratified1.00.10.0120.010.0100300Annular1.0

vSL0.1vSG85P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

GTai

-Dukler-Barnea

流态图该图随倾角的变化而不同1.000.100.0110.075.00.11.010.0900.0100.0IntermittentAnnularStratifiedWavyStratifiedSmoothBubblyvSL

(ft/sec)vSG

(ft/sec)86P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

GDuns

and

Ros

流态图110NGV10210-110-1仅适用于竖直管线10210NLVBubbleFlowPlugFlow1SlugFlowRegion

IRegioFrothFlowRegionIIIMistFlow10387P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

GP

I

P

E

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H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G88Ansari

流态图110-110210-Superficial

Liquid

Velocity(m/s)10Superficial

Gas

VelocityDISPERSED

BUBBLECABUBBLYBARNEAB

TRANSITIONSLUG

OR

CHURN

ANNULARD

D1竖直向上102101多相流提出问题：多相摩擦因子关联惰性持液量关联流态图89P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G多相流特有的现象1.

竖直向上流动的Heading现象q(gas)P不稳定流稳定流两相流高程占主导Pelevation90P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G摩擦占主导Pfriction多相流特有的现象2.

地形导致的

流向下的层状流压力增益很小流态：和管线的倾角有关.......

.

..

..

....

..

..

.

.

.

...

.

...

.

...

.

.

.

......

....

.

.....

.

.

...

.

..

.

.

.

...

.

..

.

..

.....

..

..............

......

..

...

.91P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G多相流特有的现象：小结气液相以不同速率流动流造成多相流固有的流动不稳压力经常波动和定性管线倾角、流体温度和流量强烈影响压降和持液量92P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G93P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G工况分析（Case

Study）94P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G进行参数研究在模拟中改变一个或多个变量单个Source

或Sink参数单个连接设备的参数整体连接设备的参数95P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G工况研究Case数量以及每个Case的变量数不限整体变化仅影响制定设备如：所有10”管线改变为12”变量的变化是累积的能恢复到基本工况的值Output文件中有Case

Study的小结每个Case

Study的描述96P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

GSource

和Sink的变量Source压力、温度、流量组成气油比、水切凝析油气比、水气比蒸汽干度Sink压力、流量注入指数（IPR）97P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G管线变量Pipe,

tubing,

annulus,

riser直径粗糙度传热系数压降关联式其它变量长度、高程、环境温度温度梯度外径（Annulus）98P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G设备变量泵、压缩机功率、压力、效率、级数加热器冷却器负荷、温度、压降其它：油嘴气举阀完井生产指数、系数、指数（IPR）油井测试数据（Well

test

data）99P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G练习3：黑油管线的工况研究100P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G练习4：重油管线101P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G计算方法Traverse

DirectionForward

TraverseCalculation

DirectionOutletInletFlow

Direction102P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G计算管段（Segment）一段接一段的计算方法用户指定管段的长度对组成模型，需要的时候管道长度可自动调小在计算的平均温度压力下计算流体性质流体和热量出口POut,TOutPIn,TIn流体和热量进入倾角103P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G管段的求解算法STARTGIVEN

P1,T1,H1,DL,mESTIMATE

T

&

PCALC

FLUID

PROPS.CALC

PEST|PEST

-

P|<

PP

=

PESTNOT

=

T1

+

T/2CALCULATE

HEST

USING

HEAT

BAL.内循环P

=

P1

+P/2NOT=T.H/HOLDP=PEST外循环YSTOP由于计算流体性质需要温度和压力值，因此缺省的方法是迭代的。104P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G105P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G计算选项模拟计算的类型网络单一连接气举PVT性质表的生成表格数据缺省VMAX=f

(

f)=

100

f106P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G管线尺寸设计（Line

Sizing）仅对单连接有效在程序自有的或用户定义的管线尺寸中P1

,

P2

,

Q

FixedID

?速度标准IPS管线尺寸校核107P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G选择Line

Sizing－Run108P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G查看Output文件－Sizing结果109P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G清管Sphering

(Pigging)Flow新建立的两相流区域未扰动的两相重流区带清管球的两相流动Flow正常的两相流（层状）NetworkCalculationMethods-->Spheringysis110P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G111P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G传热计算等温和严格传热计算可定义总传热系数（缺省为1

BTU/ft2-hr-F)可以为管线计算总传热吸收井筒传热Ramey

Function部分埋地管线Neher

Formulation层流－湍流－过渡流Churchill

Correlation112P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G传热计算允许多个保温层对组成流体严格计算压缩和膨胀的热效应对井下的应用，可输入温度梯度温度计算通过管线的热流U

1

s用户给定总传热系数(缺省U=1BTU/ft2-hr-F)程序可以根据详细的传热性质计算UQ

U

d

T

f

T

A

L113P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G热阻抗

原因RInside,

FilmRPipeRInsulationRSurrRInside

(optional)管内壁的边界层管线的材质绝热层环境（土壤空气水）管内壁的附加热阻(用户定义)管外壁的附加环境热阻（用户定义）热辐射ROutside

(optional)RRad

(optional)内膜

管壁环境（土壤、空气、水）绝热材料114P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G大的高程变化

z115P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G大的高程变化严格传热计算组成流体TJoule-Thompson

冷却效应环境温度非组成流体管长116P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G117P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G温度的影响流体性质相分离压降和持液量水合物的生成蜡的析出流态图的计算118P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G的计算－术语两个以上的连接构成节点=source,

sink

或是junction?=要计算的参数，流量通常必须给初始值Source

P?,

QSource

P,

Q?Source

Q,

P?Sink

P?,

QJunction

P?Junction

P?JunctionP?Sink

Q?,

P119P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G的计算－术语至少一个边界压力必须固定对每个边界节点固定压力或流量压力平衡和质量平衡方法120P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G的类型树状SpurEqCAPGBqBCFE

qDqDHAGBCFED

H121P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G环状简单环状122P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G环状复杂环状??????123P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G收敛精度（Tolerance）为 收敛设置压力的收敛精度缺省：TOLERANCE

PRESSURE

(PSI)=0.1值:0.05-5

PSI压降很大时可以给较大的值压降较小时应给较小的值124P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G125P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G获得更好的收敛‘From’节点压力通常比‘to‘节点要高（下坡除外）PFROM

>

PTO每个中间节点（junction）至少有一个流出连接和一个流入连接网络结构中必须有Junction节点生成相图、流态图和闪蒸报告获得更好的收敛3

尽可能少用Junction以减少问题的大小Junction仅用于模拟，并没有物理意义126P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G获得更好的收敛4

一个Source或Sink只允许接，用下列方法解决多个连接到一个Source或Sink的问题：BetterShort

PipeLarge

IDShort

PipeLarge

ID127P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G获得更好的收敛5

如果由于逆流的问题造成求解过程大幅度的震荡：如果每个连接的流向已知，则使用“No

FlowReversal”选项如果不是每个连接的流向都已知，则在关键的连接中使用单向阀使用

“Flow

Rate

Dam

”128P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

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G练习5：环状黑油129P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G130P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G练习6：黑油集输系统131P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G管件的压降计算阀门和管件（弯头、三通）－单相流理论基础成熟－Crane的方法P1-PH

=K

*G2/2gK

=

(f

*KMUL)

=

(f

*

L/D)阻抗系数当量长度132P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G由于阻抗系数随管件和阀门的尺寸而变，而某种类型的管件其当量长度往往一定，因而实际一般用当量长度。133P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G阀门和管件（弯头、三通）－两相流PTP

=

P1-PH

*

=多相流校正因子现有模型Chisholm–考虑气液相滑移–Chisolm参数可调Homogeneous

(no-Slip)阀门和管件（弯头、三通）－两相流Chisholm–考虑两相的滑移134P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G阻抗系数K和阀的Cv间的关系135P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G的收敛问题136P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G的收敛算法Newton-Raphson算法一维Taylor

Series:F(x+h)

=

F(x)

+

h*

F‘(x)

+

(h2/2)*

F‘‘(x)

+

……IfF(x+h)

=

0

thenF‘(x)

*

h

=

-

F(x)

;

h

=

-

F(x)

/

F‘(x)h

isthe

full

Newton

stepxk+1

=

xk

+

hWhen

Dam

:xk+1

=

xk

+

h

where

is

the

dam

factor137P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G的收敛算法Solutionf(X)0Xx1

x2

x*好的初始值x0138P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G不好的初始值－收敛好的初始值－发散f(x)x*X0的收敛算法振荡139P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G的收敛算法一维(发散)xk+1

=

xk+

hxkxk+1xk+2F(x)X140P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G的收敛算法一维（收敛）xk+1

=

xk

+

h

<1.0

为阻尼因子xk+2F(x)xkP

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G一般建议IPS142P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G什么原因可能导致产生不收敛？变量超出有物理意义的范畴压力为负值压力或温度过高－物性计算失效初始值不好步长过大：发散过小：收敛慢－噪音增加噪音函数或函数不连续性143P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G144P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G1.建模的范畴考虑是否所有的设备都需要详细建模？对压力降较大的管线，不一定所有的设备都要建模而对于压降较小的管线，忽略任何的设备都可能导致大的误差比如流体从管道进入大的罐体或空气中时的压降145P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G2.压力或流量的估算值Source和Sink的压力或流量必须给估算值估算值应该来自实际数据或经验数据压力估算值应考虑实际流动方向高压力点低压力点流量估算值应考虑物料平衡146P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G3.Junction的应用什么时候用Junction？网络结构中需要汇集或分流时用户需要生成相图、流态图或Flash报告时除此之外无需用Junction！增大方程矩阵4.

的结构注意流动方向的定义避免形成封闭环状对

，多固定流量比多固定压力容易收敛尤其是对于环状固定流量，通过Case

Study分析不同压力的影响设备出口条件不要与节点相互147P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G5.最大迭代次数缺省20次打印迭代历史General

Print

Options选择Iteration

Printout选148P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G6.

Link流量估算模型数PPBAL（缺省）：根据整个Link的阻力系算PBAL-Simple：根据第一个Pipe的直径计算PBAL-Rigorous：根据节点质量守恒原则计算件将最大迭代次数设为0可查看PBAL初始流量分配结果。149P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G7.输入检查P输入时需检查：模型是否有物理意义？是否有前后

的数据？尽量提供好的初始值如果发散，尽量找出原因ut文件中的提示！8.错误的边界条件P

?Q?PQPP

?Q?PQ?P

?Q?PQPP

?Q?PQPQP

?Q?151P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G流体物性的混合最好用PRO/II！对环状的建议IPS152P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G1.避免环状

高程不一致连接到同一个节点的Pipe相对高程不一致！计算时：开始收敛但后来误差止于某个固定值153P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G2.避免Jump-Over一根短管连接两根更长的、平行的管道平衡流量直接建模将造成计算不稳定如下图的方式处理不

性损失计算的准确154P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G3.

环状 中流动方向流动方向已知No

Reversal

Flow流动方向未知查看开始发散的点Link中加Regulator155P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G3.环状中流动方向加Regulator形成闭合回路156P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G4.无解的情况结构没有物理意义或数学上无解ERROR

-

ALL

UNKNOWN

PRESSURE

ANDRATES

ARE

WITHIN

0.100

PERCENT

OFUPPER

OR

LOWER

BOUNDS程序达到上下限ERROR

-

SINGULAR

MATRIX

AT

ITERATION

***NO

PIVOT

FOUND

IN

COLUMN压力或流量值达到0157P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

G5.

分解大型 －例题流量已知－将A简化为B－计算Px－计算D中子8P

I

P

E特别的建议IPSPBAL算法159P

I

P

E

P

H

A

S

E

T

R

A

I

N

I

N

GPBAL算法大多情况下缺省模型参数适用某些情况下为收敛需要调整参数Link流量初值和Junction压力FLOWAL分配模型阻尼的程度HALVINGQDAMPPDAMPDam

FactorNOFRNO

LOOP160P

I

P

E

P