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1、The Transient Multiphase Flow Simulator,全动态多相流模拟系统,OLGA是当今世界领先的全动态多相流模拟计算软件，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,陆上油田开发及油气集输,海底混输管线,使用贯穿整个项目周期：概念设计-可行性研究-详细设计-运行管理,Pr,drainage boundary,well bore,Pwf,Pwh,P riser base,well head,riserbase,P sep,flow line,separator,Pressure losses,Reservoir,Product
2、ion,Facilities,OLGA,1980：IFE开始程序的开发1983：SINTEF启用长距离高压试验环路1989：SCANDPOWER公司获得OLGA软件商业化的专有权,OLGA石油界非稳态多相流模拟计算的标准化程序,OLGA的开发背景,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
3、,Total,Agip,ExxonMobil IFE和Scandpower,OLGA Verification and Improvement Project,OVIP,多相混输的动静态水力计算管道尺寸和路径液相处理设备的容量液体产量的控制正常操作增产和减产清管器的操作关井和停产再启动过程 管线增压和卸压过程沿管道的压力降水合物,结蜡管道腐蚀,非稳态多相流模拟面临的主要挑战,液体容易聚集在管道较低的位置,水会和油分离并滞留在管道的底部,多相混输中常见的问题 水,液体在管道出口的流量,多相混输中常见的问题段塞流,产量增加,管线中的滞液率减少 产量变化会引发段塞流,多相混输中常见的问题产量变化,关
4、井和重新开井的过渡过程关井后液体在重力的影响下重新分布停产再启动后不断增加的流量可能会引起段塞流,多相混输中常见的问题关井和重新开井,地形引起的段塞流A:液体聚集在地势低的地方,堵塞了流动,液体逐渐增加B:在堵塞点的上游压力增加C&D:当压力高到一定程度,气体将低处的液体推出去,形成了一个液体段塞地形引起的段塞流可能会在管道出口处引起相当严重的压力及液体流量波动地形引起的段塞流是非稳态的,必须用动态模拟软件来预测其流动过程,多相混输中常见的问题地形引起段塞,清管器模拟随着清管器在管线中推进,将会有大量液体聚集在清管器前部.清管器将会带出大量液体优化清管器操作,多相混输中常见的问题清管器模拟,多
5、相混输中常见的问题流量和流动稳定性,多相混输中常见的问题水合物,对管道做绝热保护 通常用于比较短的和中等长度的管线较长的凝析油一般不用这种方法管束复杂的管束可用于深水管线系统 通常用于立管以及比较短的和中等长度的管线注入化学剂阻止水合物的生成一般用于凝析油系统用于输油管线的关键部位和操作的关键阶段例如井口关井-冷却-开井,多相混输中常见的问题控制水合物,瞬态模型段塞分析人工举升优化关井开井积液水合物形成油井清洁,稳态设计油管性能油井流入动态完井设计人工举升设计传热计算,OLGA 油藏与油井,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
6、复杂立管管道运行管理系统,OLGA 管线,OLGA 可以模拟的工艺处理设备段塞捕集器 多相流分离器气体压缩机多相流泵控制器阀门清管器换热器,和其他设备模拟软件连接HYSYS Dynamics(Aspentech)UniSim(Honeywell)D-SPICE(Kongsberg)INDISS(RSI)SET(Kongsberg)Dynsim(Invensys),OLGA 工艺处理设备,跟踪危险气体过压保护管道断裂或泄漏阀门误动作控制最低温度,压力波动水锤计算泄压过程中释放的流量换热器内漏,OLGA 安全分析,OLGA 多相流动态模拟和分析模块,该模块提供含水三相管流计算的功能是OLGA运行的
7、基本平台，OLGA运行的基础，OLGA的其他的模块需要插入到该平台中运行。Batch Module 是整个软件的核心和灵魂，其中包装了OLGA计算模型，而且该模型是在长期的大量的实验和现场数据校验的情况下封装的，正因为OLGA模型的实验环境和研发过程的先进性决定了该模型为当前管道工业界最先进的模型，并且成为业界的多相流管道模拟计算的标准。Server Module 为OLGA软件运行于网络中提供了数据管理，资源调度，多用户系统环境。GUI Module 是一个OLGA系统的图形用户界面，提供了人机交互建模，动态曲线分析，参数敏感性研究，报告结果打印输出等各种基础功能，同时还提供了大量的关键字，
8、可以让用户将各种工艺控制设备定义到系统当中。Geometry Module 交互定义管道高程走向，快速粗化地形测量数据，形成管道地形分布走向模型。,三相流基本平台（Basic 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塞形成、合并、增长和缩短的各种机理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计算段塞长度,段塞跟踪模块（Slugtracking 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
9、里的物质守恒方程，跟踪组分随时间和位置的变化。,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,组份跟踪模块（Compositional Tracking）,OLGA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,动态预测管线及油井里蜡沉积的独特工具,蜡沉积模块（
10、Wax Module）,计算油气管内二氧化碳腐蚀速度一个重要用处是能预测哪些位置的腐蚀问题比较严重,下列三种常用的二氧化碳腐蚀模型可供选择：de Waard 1993 de Waard 1995 Norsok M-506,应用腐蚀模块，可预测由于压力、温度、流速及流态变化而引起的腐蚀速度变化。OLGA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,腐蚀模块（Corrosion Module）,水合物动力学模块可以预测 水合物平衡曲线 水合物形成速率 运移
11、方程-水合物流变性-水合物流动模型,Water,Oil,时间,距离,水合物颗粒,生成水滴,水合物增长,水合物结块,堵塞管道,Gas,水合物动力学模块（Hydrate Kinetics Module）,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,化学剂追踪模块（MEG Tracking）,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瞬变温度分布正常生产关井
12、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,三维热传导模块（FEMtherm Module）,高级井模块是专门为油气井流动分析而开发的。该模块特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（如欠平衡钻
13、井）井喷模拟,该模块模拟井筒内瞬态多相流,高级井模块（Advanced Well Module）,优化多相增压，设计和操作分析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，用户可以选择的回流为气、液体、水或所有多相混合液,多相泵模块（Multiphase Pump 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
14、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,复杂流体模型模块（Complex Fluid Module）,应用于OLGA的PVT软件包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CALSEP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沥青质沉淀计算结垢计算多相闪蒸计算先进的拟合计算单元过程PVTsim Wax,PVT sim,OLGA用户列表,
