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1、The Transient Multiphase Flow Simulator,全动态多相流管道模拟系统,By ESSCA Beijing,可以模拟在油井、输油管线和油气处理设备中的油、气和水的运动状态,复杂的海上油田开发,陆上油田开发 及其油气集输,OLGA 2000是当今世界领先的全动态多相流模拟计算软件,海底管道回接,使用贯穿整个项目周期 概念 - 可行性研究 - 详细设计 - 操作,世界在运动，多相流也在运动！,主要内容,OLGA的开发背景 OLGA的应用范围 OLGA的模块简介 OLGA的优点,1980： IFE开始程序的开发 1983： SINTEF启用长距离高压试验环路 1984
2、-1992：IFE和SINTEF联合 1989： SCANDPOWER公司获得OLGA软件商业化的专有权,OLGA的开发背景,OLGA 2000已经成为石油界非稳态多相流模拟计算的标准化程序,环道几何尺寸 直径：1in到8in，一部分达到30in 管道长径比可以达到5000 管道倾角从-15到90 压力从1到100bar 实验介质可以包括各种流体,实验 模型准确性的可靠保证,最大的多相流数据库 来自实验室的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 来自不同源的油井数据 参加者： 8-15 石油公司 Statoil, Total, Agip, ExxonMobil
3、IFE 和Scandpower,OVIP OLGA Verification and Improvement Project,动态三相流动数学和物理模型,OLGA 2000用户列表,OLGA 2000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 启动与关井 井筒及环空积液 传热分析 油井积水 欠平衡钻井培训,OLGA 2000应用 管线（Flowlines）,管径与路径 操作 段塞 启动，停输，产量变化 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,OLGA 2000应用 工艺设
4、备（Process Facilities）,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,OLGA 2000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,模拟完整的管网系统,OLGA 2000可以模拟复杂的管网系统，包括汇聚型和分流型的节点，不限制进入节点和离开节点的管道数目。还可以模拟封闭的系统，例如有共同进口和出口的两根平行管道。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的可能性。,模拟工艺设备,OLGA 2000可
5、以模拟任何复杂形式的管道网络系统及整套下游工艺设备系统。例如，一个有几条管线的系统连接到一个与分离器和压缩机的下游管道相连的管汇。 OLGA 2000可以模拟的工艺设备有：两相和三相分离器、临界节流阀和非临界节流阀，带可控制回流管的空气压缩机，有回流管和旁通管的单相流和多相流泵，热交换器，单流阀，可控制的源和汇，管道泄漏，清管器/水合物堵塞及控制器。,在线/离线 现场模拟器,通过服务器模块，OLGA 2000可以与管道管理系统相连。SCANDPOWER已经与其合作公司做了几个成功的项目。 比较典型的应用是： 运行支持 监测管线中通过/滞留的液体 MEG在管线中的分布 清管器的操作 预测管线系统
6、非稳定状态的发展变化,OLGA图形用户界面,OLGA图形用户的菜单系统和可移动窗口可以帮助用户容易的建立OLGA模型。关键字窗口为用户提供所有必要的输入数据。另外一个有用的工具是参数研究功能，通过参数研究功能用户可以设置几个不同的输入变量进行模拟计算和比较。,OLGA 2000模块介绍,水三相模块（Water Module）,预测油水之间的滑脱现象速度差，在流量低的情况 下，油水之间会存在很大的滑脱速度。因而水会在管 线低洼处沉积，导致水在局部地段大量聚集，从而具 有产生水段塞的可能。水在局部地段聚集也可能会导 致严重的腐蚀问题。,提供含水三相管流计算的功能 用来计算与通常的油气二相混输的游离
7、水流动状态,应用 指出管道中哪里会由于水的沉积而产生腐蚀 确定变产过程中油水是否会以段塞的方式流出管线 测算随含水率而变化的油水混合物粘度 解释抑制剂 模拟三相分离器,段塞流模块（Slugtracking Module）,与单相管路不同，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，在管道终点流出的气、液瞬时流量有很大波动，对管道下游油气加工设备的工作产生不利影响，在管道终点都设有段塞捕集器。,产生段塞流的不同机理： 水力段塞流态 地形起伏 停输再启动 产量变化 清管,段塞流模块（Slugtracking Module ）,跟踪每个段塞 从生成到从管线流出或在管线里消失的独特功能 考虑段
8、塞形成、合并、增长和缩短的各种机理 模拟水力段塞 标准OLGA 2000会忽略掉形状尖锐的液塞前沿 标准OLGA 2000将水力段塞处理为平均值 设计集输装置方面具有很高的使用价值 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/分离器的尺寸 控制系统设计 制定操作指南和程序,组份跟踪模块（Compositional Tracking Module）,X,X,X,X,X,X,X,能确定流体组分的动态变化及每个组分沿管线的分布（时间和空间）,组份跟踪模块（Compositional Tracking Module）,沿管线的流体组分由于如下原因可能会发生变化 滑脱影响（相间速
9、度差） 界面质量传输传递 不同流体汇合入管网 入口处流体组分的改变 组分模型通过求解每一成分分布在气相、油层、水层、油珠、水珠里的物质守恒方程，跟踪组分随时间和位置的变化。 组分相关的典型情况 管网输送不同流体 停产再启动过程 注气/气举/气体质量跟踪 入口和源的组分变化 卸压过程 地形段塞/安全分析,Stardard OLGA,Compositional Tracking Module,三维热传导模块（FEMtherm Module）,应用 计算管束横切面温度分布，分析隔热介质的作用 研究同一管束里各个管之间的热交换，例如分析关井期间和启动时加热 研究埋地管外部土壤里的温度场 计算下列过程的
10、瞬变温度分布 正常生产 关井 驱替 投产,采用有限元法模拟管束，埋地管，复杂立管中的流体和传热介质之间的瞬变传热,水合物抑制剂追踪模块（MEG Tracking）,跟踪MEG沿管道的聚集和分布 确定管道中MEG的总量 MEG随产量变化 管道中需要的MEG量 到达处理设备时的MEG量 装置在此流量下能否运行？ 确定是否有足够的MEG存在来防止水合物形成,多相泵模块（Multiphase Pump Module）,该模块使我们能详细地模拟离心泵或体积泵。泵的特性以表格的方式给定。用户可以输入泵特性表。如果缺少所要泵的特性，可以用程序内含的典型泵特性。 可以用控制器调节泵速和回流流量，用户可以选择的
11、回流为气、液体、水或所有多相混合液,优化多相增压，设计和操作分析,蜡沉积模块（Wax Module）,OLGA 2000的蜡沉积模块具有计算蜡质成分沿管线传输和沉积过程的功能。当内管壁温度低于结蜡点时，蜡质通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 由于固体蜡颗粒的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 PVTsim Wax 生成蜡组分的表格 油/蜡沉积粘度调整,动态预测管线及海底油井里蜡沉积的独特工具,油井增强模块（Advanced Well Module）,油井增强模块是专门为油气井流动分析而开发的。该模块特
12、别适用于模拟油藏参数和流动关系密切的系统。油藏流动关系由渗透率、液体物性、油藏大小来确定；也可以从对油井实施压降/压力恢复试井得到。 该模块含有模拟钻井的选项。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的流动（如气举）。采用移动网格法计算钻井过程中在钻杆中的流动。 典型场合 钻井过程的传热和流动计算 环形空间流动，气举 生产和测试井的停产启动过程 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,复杂流体模型模块（Complex Fluid Module）,象剪切稀释及屈服应力这样的非牛顿现象可能会对多相流产生很大的影
13、响, 改变生产系统的流动稳定性, 引发非稳定多相流。 就是水平流动, 在一定的条件下,压降会随产量的增加而下降。这种现象, 再加上实际管线起伏变化由于重力引起的不稳定性, 可能产生非稳定流, 扩大出现流动振荡的范围。 取决于流变性, 粘度的增加使流动向层流靠拢, 从而增加气液之间的滑脱, 最终导致倾斜管中的持液量更多, 压降更大。,非稳态多相流中的独特工具，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,在下列情况下, 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,腐蚀模块（Corrosion Module）,计算油气管内二氧化碳腐蚀速度,下列三种常用的二氧化碳腐蚀模型
14、可供选择： de Waard 1995 Norsok M-506,主要输入参数 CO2分压 水浓度中的碳酸盐 水中的离子强度 抑制剂效率 乙二醇浓度 应用腐蚀模块，可预测沿管线由于压力、温度、流速及流态变化而引起的腐蚀速度变化。 OLGA 2000算出的流态被用来计算管壁中的油水接触面。用流动模型计算出来的压力，温度, 液体流速，管壁剪切力来计算腐蚀速度。 计算下列pH值： 不含腐蚀产物的凝析水 被炭酸铁饱和的凝析水 给定炭酸氢盐浓度的地层水,一个重要用处是能预测管线中哪些地段的腐蚀问题比较严重,MATLAB工具箱（MATLAB Toolbox）,OLGA 2000 MATLAB工具箱使MAT
15、LAB获取OLGA 2000多相流计算结果。在多相流应用中，应用工程师可以在MATLAB指令中使用OLGA2000MATLAB工具箱里的各种功能元件与OLGA 2000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,MATLAB工具箱（MATLAB Toolbox）,MATLAB工具箱通过OLGA 2000服务器界面 /TCP/IP协议与多相流模拟程序连接。这样，可以同时在同一计算机或多个计算机上运算多个集输系统。,PVT sim,由于产液的特性化和物性计算是流体计算的基础，故而SCANDPOWER公司和著名的C
16、ALSEP公司流体物性和相平衡专家有着紧密的合作。OLGA程序包里采用CALSEP公司的物性分析计算程序PVTSIM。 可实现以下计算过程： PVT 模拟 水合物相平衡计算 结蜡预测 多相闪蒸计算 先进的拟合计算 单元过程 PVTsim Wax,应用于OLGA 2000的PVT软件包,OLGA 2000优点,唯一得到认证的动态多相流动模拟器 重大决策的可靠保证 最小的不确定性 使用时间贯穿设计到操作整个项目周期 可以模拟油井、管道和工艺设备 不需要使用多个软件（节约成本） 综合性模块 例如段塞追踪，结蜡 可用于流动保障的所有领域 稳态和动态模拟 当动态计算时减少重复工作并减少时间 结果的一致性 学科交叉 工艺工程师、管道工程师、石油工程师和操作工程师 广泛的网络专家支持 快速准确回应提高您的效率 得到多相流界世界级专家的培训 最大化您的生产力,