PipePhase标准化的油气管网多相流计算软件

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PipePhase主要优势
• 组成模型
• 能严格模拟传热过程
– 用PRO/II热力学方法和物性库 • 能模拟某些特殊现象
• 非组分模型
– 焦耳-汤姆逊冷却效应
– 气体凝析油模型 – 蒸汽模型
• 自带水化物单元 • 强大的复杂管网处理能力
• 支持关键词文件 • 35个管件和设备
160
140
120
100
80
60
40
20
0
-100
-50
0
T emperature, DEG C
Fluid T raverse
Hydrate: MEOH 0
50
100
150
Hydrate: MEOH 20
Hydrate: MEOH 30
IPS Confidential Nhomakorabea15
工程计算
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2000
1500
Interpolated Bubble Point Dew Point Critical Point Maximum T Maximum P Traverse for Link Hydrate(II-MEOH) 20.0
Pressure (psig)
1000
500
-300
-200
0
-100
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自定义乳化物粘度曲线
自定义粘度曲 线，Multiplier 为乳化物粘度/ 纯油粘度。覆 盖Woelflin模型
转相点，超过 该点后用水的 粘度。
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水合物和相包图预测
• 水合物和相图预测计算
– 天然气管线
Pressure, BAR
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计算结果的显示
• 在图形界面显示和自动更新 • RAS系统 • Excel报表 • Output文本格式报告
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RAS结果曲线
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特殊性质图（相图）
Phase Envelope for Node S003, Case 0 2500
-200 Fluid
-150 Critical Point
Phase Envelope for L005 - Base Case
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0
-100
-50
0
T emperature, DEG C
Fluid T raverse
Hydrate: MEOH 0
50
100
150
0
100
200
300
-500 Temperature (F) NOTES: Composition from upstream Node S003.
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Excel输出报告
Pressure, BAR
-200 Fluid
-150 Critical Point
Phase Envelope for L005 - Base Case
• SIMSCI的工业标准热力学模型: – 一般关联式 – 状态方程 – 液相活度系数方程 – 改进的状态方程 – 特殊物系处理包 – Henry法则
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PVT数据－非组分物流
• 给定：密度等数据 • 根据：相应关联式
• 计算：其它物性
• 处理：
– 黑油 (API<=45)
• 严格的传热计算
– 通过管线的热流 – 给定总传热系数K – 程序计算K
Q Ud T
f
T
A
L
U
1 Resistances
环境 （土壤、空气、水）
内膜 管壁
保温材料
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流型预测
• 流态的预测：TDB、MADHANE、DUNS-ROS等多种流态图
环状
波状
层状
雾状
泡状 段塞
PIPEPHASE®
油气管网系统的严格稳态多相流模拟计算
NETOPT®
PipePhase的一个附加模块，非线性优化算法 PipePhase用户能优化其模拟模型。
TACITE®
PipePhase的另一个附加模块，TACITE能应用于 管线 和生产操作中多相流、多组分系统的瞬态模拟
三者共用一个相同的界面和数据库！
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工程计算-领先的技术
• 工业标准的模型库
– 经验和机理压降模型计算两相流 – 支持多种流体类型 – 严格的能量平衡计算、详细的传热分析
• 联立方程法
– 压力平衡、流量分配计算 – 将大型复杂网络作为一个整体进行求解
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PVT数据 – 组分物流
• 组分处理 – 2000多种纯组分库 – 库组份物性参数可调整 – 油品评价数据 – 石油馏分数据
M/SEC 3.887 3.900 3.921 3.945 3.972 4.000 4.029 4.060 4.086 4.086 4.136 4.227 4.227 4.282
M/SEC 3.887 3.900 3.923 3.949 3.977 4.007 4.038 4.070 4.097 4.097 4.151 4.247 4.247 4.305
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单元设备
• 单元设备计算：
– 管线、井筒、弯管、三通、大小头、阀门、换热、压缩、膨胀、孔板 流量计、文丘里管、气液分离、油嘴
– 油藏模型, IPR曲线
高程变化
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非标准设备 自定义
从无限大空间 进入管道
从管道进入无 限大空间
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传热计算
0.000331 0.000002 0.000009 0.000045 0.000017 0.000045 0.000017 0.000023 0.000001 0.000014 0.000021 0.041864 0.030133 0.025407 0.054151
• 把一定量的油送到目的地，最少
需要多大压力？
• 您知道流体的粘温变化曲线吗？ • 您的管线有保温层吗？
• 您知道管线中的相态的分布吗？
• 如果没有，需要吗？需要什么材料？多
厚？
• 您知道管线的持液量吗？
• 您的油井采用气举采油吗？
• •
您您知遇道到管过线水流合体物的生流成态问P所i吗题p有e？吗P问h？题as的e是理帮想您工•解具您吗答！对？上油述田管网的气举量进行过整体优化
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PipePhase
标准化的油气管网多相流计算软件
张增富 Sim-Tech/Beijing E: zengfu.zhang@ M: 133 6611 1106
油田设计和生产中常遇到的问题
• 您是如何计算管网的阻力降的？
• 您知道管网的热损失是多少吗？
– 气体凝析油(API>45)
– 单相气体
– 单相液体
– 蒸汽
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传递性质计算
• 与温度关联的物性数据 : – 热传导率 – 表面张力 – 粘度
• 用户自定义粘温曲线 • 油水混合方法
– 体积平均 – API 14B – 油水乳化
• Woelflin模型 – 转相点 – 乳化曲线
COMPONENT
Mole Fraction H2O C1 C2 C3 IC4 NC4 IC5 NC5 CP
169 183 669 715 766 888
0.177383 0.001015 0.002918 0.010715 0.003197 0.007947 0.002395 0.003153 0.000102 0.000563 0.000771 0.000107 0.000017 0.000002 0.000000
75.0
10.0 vSL (ft/sec)
1.00
Bubbly Intermittent
Annular
0.10 Stratified Smooth
0.01 0.1 1.0
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Stratified Wavy
10.0 vSG (ft/sec)
100.0
900.0
Liquid
Gas
Hydrate: MEOH 20
Hydrate: MEOH 30
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管段（Segment）计算方法
PIn,TIn 流体和热量进入
倾角
流体和热量出口 POut,TOut
– 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
27 SEGR ANNU
SEGR ANNU SEGR ANNU
计算性能
• 闪蒸计算
– 与PROII一致
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Flash Report for Node S001 - Base Case
Temp DEG C Pressure KG/CM2
408.00 0.60
Vapor
Liquid1 Vap+Liq1 Liquid2
• 优化方法 – 离线分析－脱瓶颈分析 – 在线监控－油气生产分配 – 实时优化－经济效益最大化
• 优化效益 – 产量2千万方/天的凝析气田 – 凝析油产量提高23％ – 效益4700万美元/年
油气生产 油气生产
油气处理
油气集输
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Upstream Optimization Suite (UOS)
• 您遇到过段塞流的问题吗？
• 还是仅限于单井优化？
• 段塞的大小如何？
• 您知道将一个高压井并入现有管网将发 生什么情况吗？
• 您知道蒸汽到达井口的压力吗？
• 您的压缩机和泵站的设置是合理的吗？
• 管线中的流体离水合物生成区有 多远？
• 您知道未来5－10年油藏压力的衰减对 油田生产的影响吗？
• 您知道两相流动的相对速度吗？
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PIPEPHASE 历史
• 1970 年代由 Chevron 公司开发的多相流模拟软件 • SIMSCI 于1980 将其商业化为PipePhase • 近5年软件更新
– 2005年：PIPEPHASE version 9.0 – 2006年：PIPEPHASE version 9.1 – 2007年：PIPEPHASE version 9.2 – 2008年：PIPEPHASE version 9.3 – 2009年：PIPEPHASE version 9.4
M/SEC 335.636 331.197 354.499 366.991 375.627 382.168 387.283 391.357 394.218 394.218 400.043 405.983 405.983 408.125
1-PH 1-PH SEGR ANNU SEGR ANNU SEGR ANNU SEGR ANNU SEGR ANNU SEGR ANNU SEGR ANNU SEGR ANNU SEGR ANNU SEGR ANNU
• 在清管前后管线中持液量的变化 情况如何？
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内容
• Invensys上游优化软件包（UOS）介绍
– PipePhase介绍 – NetOpt介绍 – Tacite介绍
• 软件演示 • 问题讨论
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Invensys 上游解决方案
• 上游资产的整体建模与优化 – 油气生产 – 油气集输 – 油气处理
Superficial Superficial
Velocity Velocity
Mixture Velocity
Sonic Velocity
Flow Regime Corr / T-D
M/SEC 0.000 0.001 0.002 0.004 0.006 0.007 0.009 0.010 0.011 0.011 0.015 0.020 0.020 0.023
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关于PIPEPHASE
• 用于油气管网计算的严格的稳态多相流模拟器 • 应用范围广泛
– 海洋或地面油气集输管网 – 天然气输送和分配管网 – 严格的传热分析 – 管线尺寸设计 – 注水、注蒸汽管网 – 天然气水化物分析 – 井筒分析 – 节点分析 – 气举采油分析 – 油气田的生产规划
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压降计算
• 30多种压降（持液量）计算模型：
– 水平(Dukler)、倾斜(BBM-noslip)、竖直管(Ansari, Duns-Ros) – 单相(Moody)、多相流(BBM) – 理论(Xiao)、经验、半经验(BBM) – 大管径(BBM)、小管径(Lockhart-Martinelli) – OLGAS
– 泵、压缩机等
• 35种压降模型包括OLGAS2000
• 集成的优化模块NetOpt
– 管径优化
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模拟软件的3个特点
用户环境
学习和使用简单
工程计算
严格可靠
应用集成
灵活开放的平台
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用户界面
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友好的用户界面