深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座

TheTransientMultiphase

FlowSimulator全动态多相流管道模拟系统ByESSCA

Beijing深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第1页能够模拟在油井、输油管线和油气处理设备中油、气和水运动状态复杂海上油田开发陆上油田开发及其油气集输OLGA是当今世界领先全动态多相流模拟计算软件海底管道回接使用贯通整个项目周期概念->可行性研究->详细设计->操作深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第2页世界在运动，多相流也在运动！深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第3页主要内容OLGA开发背景

OLGA应用范围

OLGA模块介绍

OLGA优点深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第4页1980：IFE开始程序开发1983：SINTEF启用长距离高压试验环路1984-1992：IFE和SINTEF联合1989：SCANDPOWER企业取得OLGA软件商业化专有权OLGA开发背景OLGA

已经成为石油界非稳态多相流模拟计算标准化程序深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第5页

环道几何尺寸直径：1in到8in，一部分到达30in

管道长径比能够到达5000

管道倾角从-15到90

压力从1到100bar

试验介质能够包含各种流体试验——

模型准确性可靠确保深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第6页

最大多相流数据库来自试验室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一样源油井数据参加者：8-15石油企业Statoil,Total,Agip,ExxonMobilIFE和ScandpowerOVIPOLGAVerificationandImprovementProject深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第7页动态三相流动数学和物理模型深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第8页OLGA用户列表深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第9页OLGA应用油藏与油井（Wells）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开启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深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第10页OLGA应用管线（Flowlines）管径与路径操作段塞开启，停输，产量改变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深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第11页OLGA应用

工艺设备（ProcessFacilities）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深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第12页OLGA应用

流动安全保障（Safety）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深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第13页模拟完整管网系统

OLGA能够模拟复杂管网系统，包含汇聚型和分流型节点，不限制进入节点和离开节点管道数目。还能够模拟封闭系统，比如有共同进口和出口两根平行管道。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可能性。深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第14页模拟工艺设备

OLGA能够模拟任何复杂形式管道网络系统及整套下游工艺设备系统。比如，一个有几条管线系统连接到一个与分离器和压缩机下游管道相连管汇。

OLGA能够模拟工艺设备有：两相和三相分离器、临界节流阀和非临界节流阀，带可控制回流管空气压缩机，有回流管和旁通管单相流和多相流泵，热交换器，单流阀，可控制源和汇，管道泄漏，清管器/水合物堵塞及控制器。深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第15页在线/离线现场模拟器

经过服务器模块，OLGA能够与管道管理系统相连。SCANDPOWER已经与其合作企业做了几个成功项目。比较经典应用是：运行支持监测管线中经过/滞留液体MEG在管线中分布清管器操作预测管线系统非稳定状态发展改变深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第16页OLGA图形用户界面

OLGA图形用户菜单系统和可移动窗口能够帮助用户轻易建立OLGA模型。关键字窗口为用户提供全部必要输入数据。另外一个有用工具是参数研究功效，经过参数研究功效用户能够设置几个不一样输入变量进行模拟计算和比较。深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第17页OLGA模块介绍深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第18页水三相模块（WaterModule）预测油水之间滑脱现象速度差，在流量低情况下，油水之间会存在很大滑脱速度。因而水会在管线低洼处沉积，造成水在局部地段大量聚集，从而具有产生水段塞可能。水在局部地段聚集也可能会导致严重腐蚀问题。提供含水三相管流计算功效用来计算与通常油气二相混输游离水流动状态应用指出管道中哪里会因为水沉积而产生腐蚀确定变产过程中油水是否会以段塞方式流出管线测算随含水率而改变油水混合物粘度解释抑制剂模拟三相分离器深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第19页段塞流模块（SlugtrackingModule）与单相管路不一样，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，在管道终点流出气、液瞬时流量有很大波动，对管道下游油气加工设备工作产生不利影响，在管道终点都设有段塞捕集器。产生段塞流不一样机理：水力段塞流态地形起伏停输再开启产量改变清管深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第20页段塞流模块（SlugtrackingModule

）跟踪每个段塞从生成到从管线流出或在管线里消失独特功效考虑段塞形成、合并、增加和缩短各种机理模拟水力段塞标准OLGA会忽略掉形状尖锐液塞前沿标准OLGA将水力段塞处理为平均值设计集输装置方面含有很高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/分离器尺寸控制系统设计制订操作指南和程序深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第21页组份跟踪模块（CompositionalTrackingModule）XXXXXXX能确定流体组分动态改变及每个组分沿管线分布（时间和空间）深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第22页组份跟踪模块（CompositionalTrackingModule）沿管线流体组分因为以下原因可能会发生改变

滑脱影响（相间速度差）

界面质量传输传递

不一样流体汇合入管网

入口处流体组分改变组分模型经过求解每一成份分布在气相、油层、水层、油珠、水珠里物质守恒方程，跟踪组分随时间和位置改变。组分相关经典情况管网输送不一样流体停产再开启过程注气/气举/气体质量跟踪入口和源组分改变卸压过程地形段塞/安全分析StardardOLGACompositionalTrackingModule深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第23页三维热传导模块（FEMthermModule）应用

计算管束横切面温度分布，分析隔热介质作用研究同一管束里各个管之间热交换，比如分析关井期间和开启时加热研究埋地管外部土壤里温度场计算以下过程瞬变温度分布正常生产关井驱替投产采取有限元法模拟管束，埋地管，复杂立管中流体和传热介质之间瞬变传热深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第24页水合物抑制剂追踪模块（MEGTracking）跟踪MEG沿管道聚集和分布确定管道中MEG总量MEG随产量改变管道中需要MEG量抵达处理设备时MEG量装置在此流量下能否运行？确定是否有足够MEG存在来预防水合物形成深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第25页多相泵模块（MultiphasePumpModule）该模块使我们能详细地模拟离心泵或体积泵。泵特征以表格方式给定。用户能够输入泵特征表。假如缺乏所要泵特征，能够用程序内含经典泵特征。

能够用控制器调整泵速和回流流量，用户能够选择回流为气、液体、水或全部多相混合液优化多相增压，设计和操作分析深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第26页蜡沉积模块（WaxModule）OLGA蜡沉积模块含有计算蜡质成份沿管线传输和沉积过程功效。当内管壁温度低于结蜡点时，蜡质经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因为固体蜡颗粒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PVTsimWax生成蜡组分表格油/蜡沉积粘度调整动态预测管线及海底油井里蜡沉积独特工具深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第27页油井增强模块（AdvancedWellModule）油井增强模块是专门为油气井流动分析而开发。该模块尤其适合用于模拟油藏参数和流动关系亲密系统。油藏流动关系由渗透率、液体物性、油藏大小来确定；也能够从对油井实施压降/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流动（如气举）。采取移动网格法计算钻井过程中在钻杆中流动。经典场所钻井过程传热和流动计算环形空间流动，气举生产和测试井停产开启过程注入井（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深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第28页复杂流体模型模块（ComplexFluidModule）象剪切稀释及屈服应力这么非牛顿现象可能会对多相流产生很大影响,改变生产系统流动稳定性,引发非稳定多相流。就是水平流动,在一定条件下,压降会随产量增加而下降。这种现象,再加上实际管线起伏改变因为重力引发不稳定性,可能产生非稳定流,扩大出现流动振荡范围。取决于流变性,粘度增加使流动向层流靠拢,从而增加气液之间滑脱,最终造成倾斜管中持液量更多,压降更大。非稳态多相流中独特工具，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以下情况下,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深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第29页腐蚀模块（CorrosionModule）计算油气管内二氧化碳腐蚀速度以下三种惯用二氧化碳腐蚀模型可供选择：deWaard1995NorsokM-506主要输入参数CO2分压水浓度中碳酸盐水中离子强度抑制剂效率乙二醇浓度应用腐蚀模块，可预测沿管线因为压力、温度、流速及流态改变而引发腐蚀速度改变。OLGA算出流态被用来计算管壁中油水接触面。用流动模型计算出来压力，温度,液体流速，管壁剪切力来计算腐蚀速度。计算以下pH值：不含腐蚀产物凝析水被炭酸铁饱和凝析水给定炭酸氢盐浓度地层水一个主要用处是能预测管线中哪些地段腐蚀问题比较严重深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第30页MATLAB工具箱（MATLABToolbox）OLGAMATLAB工具箱使MATLAB获取OLGA多相流计算结果。在多相流应用中，应用工程师能够在MATLAB指令中使用OLGAMATLAB工具箱里各种功效元件与OLGA对话，分析结果，从事控制器设计。应用范围生产仿真2D-3D绘图模拟结果后处理控制器设计Matlab&OLGA二次开发深水油气管道和水下采油树流动保障和OLGA多相流模拟专家讲座第31页MATLAB工具箱（MATLABToolbox）MATLAB工具箱经过O