PipePhase标准化的油气管网多相流计算软件

IPSConfidentialPipePhase标准化的油气管网多相流计算软件张增富Sim-Tech/BeijingE:[e-mail]:133661111062IPSConfidential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？•把一定量的油送到目的地，最少需要多大压力？•您知道管线中的相态的分布吗？•您知道管线的持液量吗？•您知道管线流体的流态吗？•您遇到过水合物生成问题吗？•您遇到过段塞流的问题吗？•段塞的大小如何？•您知道蒸汽到达井口的压力吗？•管线中的流体离水合物生成区有多远？•您知道两相流动的相对速度吗？•在清管前后管线中持液量的变化情况如何？•您知道管网的热损失是多少吗？•您知道流体的粘温变化曲线吗？•您的管线有保温层吗？•如果没有，需要吗？需要什么材料？多厚？•您的油井采用气举采油吗？•您对油田管网的气举量进行过整体优化吗？•还是仅限于单井优化？•您知道将一个高压井并入现有管网将发生什么情况吗？•您的压缩机和泵站的设置是合理的吗？•您知道未来5－10年油藏压力的衰减对油田生产的影响吗？PipePhase是帮您解答上述所有问题的理想工具！3IPSConfidential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4IPSConfidentialInvensys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•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5IPSConfidentialUpstreamOptimizationSuite(UOS)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！6IPSConfidential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7IPSConfidentialPIPEPHASE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：PIPEPHASEversion9.0–2006年：PIPEPHASEversion9.1–2007年：PIPEPHASEversion9.2–2008年：PIPEPHASEversion9.3–2009年：PIPEPHASEversion9.48IPSConfidentialPipePhase主要优势•组成模型–用PRO/II热力学方法和物性库•非组分模型–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•35种压降模型包括OLGAS2000•集成的优化模块NetOpt–管径优化•能严格模拟传热过程•能模拟某些特殊现象–焦耳-汤姆逊冷却效应•支持关键词文件•35个管件和设备–泵、压缩机等9IPSConfidential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10IPSConfidential用户界面IPSConfidential11IPSConfidential友好的用户界面12IPSConfidential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13IPSConfidentialRAS结果曲线14IPSConfidential特殊性质图（相图）PhaseEnvelopeforNodeS003,Case0-50005001000150020002500-300-200-1000100200300Temperature(F)Pressure(psig)InterpolatedBubblePointDewPointCriticalPointMaximumTMaximumPTraverseforLinkHydrate(II-MEOH)20.0NOTES:CompositionfromupstreamNodeS003.15IPSConfidentialExcel输出报告PhaseEnvelopeforL005-BaseCase020406080100120140160-200-150-100-50050100150Temperature,DEGCPressure,BARFluidCriticalPointFluidTraverseHydrate:MEOH0Hydrate:MEOH20Hydrate:MEOH3016IPSConfidential工程计算IPSConfidential17IPSConfidential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18IPSConfidentialPVT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•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19IPSConfidentialPVT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)–气体凝析油(API45)–单相气体–单相液体–蒸汽20IPSConfidential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–API14B–油水乳化•Woelflin模型–转相点–乳化曲线21IPSConfidential自定义乳化物粘度曲线转相点，超过该点后用水的粘度。自定义粘度曲线，Multiplier为乳化物粘度/纯油粘度。覆盖Woelflin模型22IPSConfidential水合物和相包图预测•水合物和相图预测计算–天然气管线PhaseEnvelopeforL005-BaseCase020406080100120140160-200-150-100-50050100150Temperature,DEGCPressure,BARFluidCriticalPointFluidTraverseHydrate:MEOH0Hydrate:MEOH20Hydrate:MEOH3023IPSConfidential管段（Segment）计算方法–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,TOut流体和热量进入PIn,TIn倾角24IPSConfidential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)–OLGAS25IPSConfidential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26IPSConfidential传热计算•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管壁内膜环境（土壤、空气、水）QUdTfTALU1Resistances保温材料27IPSConfidential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1.000.100.0110.075.00.11.010.0900.0100.0IntermittentAnnularStratifiedWavyStratifiedSmoothBubblyvSL(ft/sec)vSG(ft/sec)LiquidSuperficialVelocityGasSuperficialVelocityMixtureVelocitySonicVelocityFlowRegimeCorr/T-DM/SECM/SECM/SECM/SEC0.0003.8873.887335.6361-PH1-PH0.0013.9003.900331.197SEGRANNU0.0023.9213.923354.499SEGRANNU0.0043.9453.949366.991SEGRANNU0.0063.9723.977375.627SEGRANNU0.0074.0004.007382.168SEGRANNU0.0094.0294.038387.283SEGRANNU0.0104.0604.070391.357SEGRANNU0.0114.0864.097394.218SEGRANNU0.0114.0864.097394.218SEGRANNU0.0154.1364.151400.043SEGRANNU0.0204.2274.247405.983SEGRANNU0.0204.2274.247405.983SEGRANNU0.0234.2824.305408.125SEGRANNU28IPSConfidential计算性能•闪蒸计算–与PROII一致VaporLiquid1Vap+Liq1Liquid2TotalTempDEGC408.00PressureKG/CM20.60COMPONENTMoleFractionH2O0.1773830.0003310.0441121.0000000.044112C10.0010150.0000020.0002530.0000000.000253C20.0029180.0000090.0007290.0000000.000729C30.0107150.0000450.0026840.0000000.002684IC40.0031970.0000170.0008030.0000000.000803NC40.0079470.0000450.0019990.0000000.001999IC50.0023950.0000170.0006050.0000000.000605NC50.0031530.0000230.0007970.0000000.000797CP0.0001020.0000010.0000260.0000000.0000261690.0005630.0000140.0001500.0000000.0001501830.0007710.0000210.0002070.0000000.0002076690.0001070.0418640.0315380.0000000.0315387150.0000170.0301330.0226860.0000000.0226867660.0000020.0254070.0191250.0000000.0191258880.0000000.0541510.0407610.0000000.040761TOTALRATESWeightRateKG/HR10,165.6964,834.4675,000.150.0075,000.15MolarRateKG-