油氣集輸管網(wǎng)仿真技術(shù)

油氣儲(chǔ)運(yùn)工程系史博會(huì)1

內(nèi)容提綱單擊此處添加段落文字內(nèi)容油氣集輸概要1單擊此處添加段落文字內(nèi)容油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論2單擊此處添加段落文字內(nèi)容油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要3單擊此處添加段落文字內(nèi)容小結(jié)42油氣集輸概要油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)3油氣田集輸—礦場(chǎng)油氣生產(chǎn)系統(tǒng)的主要組成部分；長(zhǎng)距離管道輸送—與鐵路、公路、水路及航空并列的五大運(yùn)輸方式之一，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈；在戰(zhàn)爭(zhēng)和嚴(yán)重自然災(zāi)害情況下有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)；油氣儲(chǔ)存—油氣能源生產(chǎn)與供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的樞紐或連接點(diǎn)；城市輸配系統(tǒng)—為最終用戶提供直接的供應(yīng)保障。油氣集輸分布形式油氣集輸概要4分散與集中油氣集輸流程油氣集輸概要5壓力罐密閉流程油氣集輸流程油氣集輸概要6單管流程油氣集輸流程油氣集輸概要7雙管流程油氣集輸流程油氣集輸概要8三

管流程油氣集輸流程油氣集輸概要9三級(jí)布站射狀管網(wǎng)油氣集輸流程油氣集輸概要10二級(jí)布站射狀管網(wǎng)油氣集輸流程油氣集輸概要11二級(jí)布站枝狀管網(wǎng)油氣集輸流程油氣集輸概要12一級(jí)半流程油氣集輸系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題規(guī)模優(yōu)化布局優(yōu)化運(yùn)行優(yōu)化沙漠油田油氣集輸流程油氣集輸概要13單管流程：加熱，不加熱，摻稀油雙管流程：摻活性水，摻熱油（液）三管流程：蒸汽伴隨管網(wǎng)：射狀管網(wǎng)，支狀管網(wǎng)，環(huán)狀管網(wǎng)管理模式：二級(jí)管理（大二級(jí)，小二級(jí)），三級(jí)管理，一級(jí)半管理管網(wǎng)優(yōu)化：管網(wǎng)的形式與布局高效油氣集輸技術(shù)油氣集輸概要單管，井口加藥降粘管線保溫、投球清蠟雙管摻活性水簡(jiǎn)化流程，二級(jí)、一級(jí)半流程提高回壓14油氣集輸管道多相流動(dòng)分類(lèi)油氣集輸概要15氣液兩相流（天然氣/凝析液）；液液兩相流（油/水）；氣固兩相流（含砂、流化床、氣動(dòng)輸送）；液固兩相流（漿體）；氣液多相流（油、氣、水）；氣液固多相流（油、氣、水、砂）。國(guó)內(nèi)外多相流管道建設(shè)情況油氣集輸概要16已建的大口徑、長(zhǎng)距離混輸管道多為凝析氣/液管道，大油氣比、高壓力，小油氣比的原油/氣/水管線較少對(duì)于油田內(nèi)部的集輸管道，目前的問(wèn)題是多相計(jì)量和增壓?jiǎn)栴}。天然氣凝析液管道1780年代末期于將相態(tài)模型引入天然氣/凝析液混輸管路的工藝計(jì)算中，從此相態(tài)模型成為氣體/凝析液混輸管路穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)模擬的必備模型。實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步使人們得到了大量的高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，為改進(jìn)理論模型和進(jìn)行廣泛的計(jì)算機(jī)模擬奠定了基礎(chǔ)。挪威、英國(guó)、法國(guó)、美國(guó)等均在天然氣/凝析液混輸管路的穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)模擬方面作了系列的理論和實(shí)驗(yàn)研究。根據(jù)水動(dòng)力學(xué)的基本原理及各種流型的特點(diǎn)，提出了基本方程和封閉方程，編制了計(jì)算程序和軟件，一些軟件已商品化，為混輸管道的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)和運(yùn)行管理。油氣集輸概要油水兩相流管道18油-水兩相流屬液-液兩相流范疇，它的研究進(jìn)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于氣-液兩相流、氣-固兩相流及液-固兩相流。油-水兩相流規(guī)律的研究工作起源于二十世紀(jì)初石油工業(yè)中稠油的減阻輸送研究。在對(duì)油氣水多相流動(dòng)研究一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)要想清楚地認(rèn)識(shí)油氣水多相流，必須掌握油水兩相流的流動(dòng)規(guī)律。九十年代后期，許多國(guó)家都開(kāi)展了油-水兩相流的研究工作，主要圍繞流型檢測(cè)、流型及其轉(zhuǎn)換機(jī)理和壓降預(yù)測(cè)模型研究三個(gè)方面掀起了油-水兩相流研究的第二次高潮。目前對(duì)油水兩相流的流型種類(lèi)劃分、轉(zhuǎn)換規(guī)律還未取得共識(shí)。對(duì)油水分層流動(dòng)已提出了簡(jiǎn)化模型，計(jì)算其壓降。對(duì)更為復(fù)雜的油水兩相流，求解更加困難。油氣集輸概要油氣水三相流管道1970年代已開(kāi)始了對(duì)油氣水多相流的研究，90年代以來(lái)研究更加深入，實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，但僅在水平管道流型及壓降計(jì)算方面的研究取得了初步的成果。有些人認(rèn)為三相流的流型同氣液兩相流基本相同；但另一部分人則認(rèn)為三相流的流型種類(lèi)多，而且過(guò)渡變化復(fù)雜，兩相流的流型劃分方式不能用于三相流流型的預(yù)測(cè)。對(duì)于壓降計(jì)算，不少學(xué)者認(rèn)為，在油水混合均勻的情況下，只要能準(zhǔn)確地計(jì)算出油水混合物的粘度，有些兩相流壓降公式是可以用于預(yù)測(cè)三相流壓降的。目前工藝計(jì)算中還只是借用兩相流的關(guān)系式，沒(méi)有建立公認(rèn)的三相流壓降的計(jì)算方法。對(duì)油水分離的情況還無(wú)能為力。另外，盡管有人用漂移流動(dòng)模型處理了油氣水三相流的持液率，但大多數(shù)學(xué)者均認(rèn)為，暫沒(méi)有一種方法可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)這一重要的流動(dòng)參數(shù)。油氣集輸概要模擬軟件應(yīng)用于混輸管道的設(shè)計(jì)與管理20九十年代以來(lái)，曾廣泛應(yīng)用以相關(guān)式為基礎(chǔ)穩(wěn)態(tài)計(jì)算軟件,如PIPEPHASE、PIPESIM、PIPEFLO迅速讓位于瞬態(tài)模擬軟件。80年代，挪威將核工業(yè)最先使用的雙流體模型引入石油兩相流問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了OLGA瞬態(tài)模擬軟件，該軟件仍在發(fā)展和完善中。目前被斯倫貝謝收購(gòu)。90年代，英國(guó)、法國(guó)也分別先后開(kāi)發(fā)商用瞬態(tài)模擬軟件PLAC和TACITE；Shell石油公司開(kāi)發(fā)了內(nèi)部使用瞬態(tài)模擬軟件Traflow。這些軟件的水力學(xué)基本方程可歸為雙流體和漂移流模型兩大類(lèi)，而相應(yīng)的封閉方程大多是從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出來(lái)的。目前，我國(guó)各設(shè)計(jì)院都有穩(wěn)態(tài)計(jì)算軟件PIPEPHASE、PIPESIM等。大慶設(shè)計(jì)院和海洋研究中心還有OLGA。油氣集輸概要海上鉆采平臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式油氣集輸概要21重力腿式導(dǎo)管架式固定平臺(tái)順應(yīng)式平臺(tái)(塔式)簡(jiǎn)易張力腿浮式生產(chǎn)張力腿水下系統(tǒng)SPAR深水開(kāi)發(fā)技術(shù)油氣集輸概要22深水油田開(kāi)發(fā)中的海底管道油氣集輸概要23深水油田開(kāi)發(fā)中的海底管道油氣集輸概要24油氣集輸技術(shù)難題：立管油氣集輸概要25a油氣集輸面臨的問(wèn)題：乳狀液油氣集輸概要26油氣集輸面臨的問(wèn)題：固態(tài)生成問(wèn)題油氣集輸概要27海洋油氣開(kāi)發(fā)逐步走向深海。深海油氣田的海水溫度低、管中靜水壓力很高，如果天然氣凝析液中含有高C分子，管壁將會(huì)出現(xiàn)結(jié)蠟現(xiàn)象。過(guò)冷度大、更高的壓力對(duì)水合物和蠟沉積的控制提出了更高的要求。關(guān)于天然氣水合物生成和原油管道結(jié)蠟問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外均進(jìn)行了大量的研究，取得了一些較為實(shí)用的研究成果。為了滿足海上油氣田開(kāi)發(fā)的要求，還需要進(jìn)行更深入的研究。油氣集輸面臨的問(wèn)題：水合物油氣集輸概要28油氣集輸面臨的問(wèn)題：水合物油氣集輸概要29如何抑制或防止氣體水合物生成一直是油氣生產(chǎn)和運(yùn)輸部門(mén)關(guān)注的問(wèn)題。對(duì)于海底混輸管線，這一問(wèn)題更加突出。目前普遍采用的抑制方法是注入熱力學(xué)抑制劑，如甲醇、乙二醇等。近年來(lái)水合物動(dòng)力學(xué)抑制劑的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用發(fā)展很快，它具有注入濃度低、用量少、節(jié)約投資及運(yùn)行費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)。油氣集輸面臨的問(wèn)題：結(jié)蠟油氣集輸概要30油氣集輸面臨的問(wèn)題：結(jié)蠟油氣集輸概要31因管內(nèi)壓力高、管外環(huán)境溫度低、油壁溫度梯度大，深海中的管道結(jié)蠟問(wèn)題將更為嚴(yán)重，對(duì)結(jié)蠟的預(yù)防和控制提出了更高的要求。結(jié)蠟可能造成管線部分堵塞、停輸再啟動(dòng)困難等，將嚴(yán)重威脅到管道系統(tǒng)的正常運(yùn)行，由此引起的險(xiǎn)情常有發(fā)生。以管線部分堵塞為例，目前技術(shù)水平難以精確定位阻塞點(diǎn)，而且即使找到阻塞點(diǎn)，解堵也很困難，其處理費(fèi)用也是相當(dāng)驚人的。油氣集輸面臨的問(wèn)題：瀝青質(zhì)油氣集輸概要32油氣集輸面臨的問(wèn)題：內(nèi)腐蝕油氣集輸概要33油氣集輸面臨的問(wèn)題：內(nèi)腐蝕油氣集輸概要34油氣混輸管道中輸送的多為未經(jīng)凈化處理的油氣井產(chǎn)物，天然氣中常含有CO2和H2S、H2O，油中含有S和游離水、砂子等雜質(zhì)，加上多相流動(dòng)的影響，其管道內(nèi)腐蝕經(jīng)常比單相流動(dòng)管道要嚴(yán)重。油氣管道內(nèi)防腐方法可分為三種：界面防護(hù)、緩蝕劑保護(hù)及選用耐腐蝕管材。近年來(lái)，為了滿足安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的要求，除了防腐技術(shù)不斷改進(jìn)以外，計(jì)算機(jī)用于腐蝕控制的領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。管材選擇是內(nèi)腐蝕控制的重點(diǎn)之一。已有研究單位建立了用于酸性環(huán)境的干線鋼管及焊縫的全環(huán)測(cè)試，用以檢查管材和環(huán)焊縫的品質(zhì)，可以監(jiān)測(cè)HIC、SSC等導(dǎo)致的裂紋及開(kāi)裂現(xiàn)象。油氣集輸面臨的問(wèn)題：結(jié)垢油氣集輸概要35油氣集輸面臨的問(wèn)題：富氣輸送技術(shù)油氣集輸概要36油氣集輸面臨的問(wèn)題：流動(dòng)安全油氣集輸概要37油氣集輸面臨的問(wèn)題：多相計(jì)量油氣集輸概要3880年代末，多相計(jì)量裝置的開(kāi)發(fā)研制取得較大進(jìn)展。多相流計(jì)量基本上可分為混合均質(zhì)多相計(jì)量和直接在線計(jì)量。Euromatic、BakerCAC、Mobil、Texaco、Atlantic、英國(guó)BP等公司的多相流量屬于混合均質(zhì)多相計(jì)流量計(jì)。挪威和美國(guó)合作開(kāi)發(fā)的LP多相流量計(jì)、挪威Framo公司的MPFM和MPFM-1900多相流量計(jì)、KOS公司的MCF多相流量計(jì)、AEA公司的非插入式多相流量計(jì)等都是直接在線多相流量計(jì)，已在各國(guó)海上及陸上油氣田得到應(yīng)用。90年代初，國(guó)內(nèi)各研院所開(kāi)始著手進(jìn)行多相計(jì)量方面的初步研究工作，目前已有多相計(jì)量裝置已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證階段。油氣集輸面臨的問(wèn)題：多相計(jì)量油氣集輸概要39許多石油公司確定了流量計(jì)單相份額的范圍和精度要求，希望能達(dá)到含氣率范圍為0—99％，含水率范圍為0—90％，含液量和含氣量的相對(duì)誤差小于土5％~土l0％。由于多相流自身的復(fù)雜性，多相流量計(jì)作為一種高科技含量較高的新技術(shù)產(chǎn)品，目前還存在一些問(wèn)題亟待解決?，F(xiàn)在還沒(méi)有通用性較好的多相流量計(jì)，其計(jì)量精度普遍在±10%左右。多相流量計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)是小型化、智能化、高精度、適應(yīng)性廣、安全性高和結(jié)構(gòu)緊湊。油氣集輸面臨的問(wèn)題：多相增壓油氣集輸概要40在油氣水多相混輸泵方面國(guó)外已研制出近10種不同類(lèi)型的多相泵。按照使用場(chǎng)合不同，分為陸上多相泵和水下多相泵；按照工作原理的不同，又可分為旋轉(zhuǎn)動(dòng)力式多相泵和容積式多相泵，前者包括螺旋軸流式多相泵、離心泵等，后者包括雙螺桿泵、隔膜泵、線性活塞泵、對(duì)轉(zhuǎn)式濕式壓縮機(jī)等。油氣集輸面臨的問(wèn)題：多相增壓油氣集輸概要41最具代表性的是海神計(jì)劃的研究成果螺旋軸流式多相泵和德國(guó)Bornemann泵業(yè)公司等生產(chǎn)的雙螺桿式多相混輸泵，目前這兩種泵已有部分工業(yè)化產(chǎn)品。在北海以及巴西海域水下增壓泵輸系統(tǒng)也已進(jìn)入檢驗(yàn)和考核階段；但由于多相流動(dòng)的復(fù)雜性，以及泵對(duì)流態(tài)和含氣率的強(qiáng)依賴性，使泵的使用范圍受到很大限制，我國(guó)引進(jìn)國(guó)外多相泵在現(xiàn)場(chǎng)使用后都遇到了這樣或那樣的問(wèn)題。

內(nèi)容提綱單擊此處添加段落文字內(nèi)容油氣集輸概要1單擊此處添加段落文字內(nèi)容油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論2單擊此處添加段落文字內(nèi)容油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要3單擊此處添加段落文字內(nèi)容小結(jié)442油氣物性計(jì)算：黑油模型組分模型單管多相流動(dòng)計(jì)算：流動(dòng)特點(diǎn)計(jì)算模型管網(wǎng)結(jié)構(gòu)與模型：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)管網(wǎng)模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論43油氣物性計(jì)算-黑油模型黑油模型是描述含有非揮發(fā)組分的黑油和揮發(fā)性組分的原油溶解氣兩個(gè)系統(tǒng)在油氣體系中運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。也稱(chēng)低揮發(fā)油雙組分模型。黑油模型需要提供流體的基本物性，如氣、液（包括水）相的體積比（摩爾比）、粘度、密度、溶解油氣比、體積系數(shù)等。并根據(jù)一些關(guān)系式計(jì)算不同壓力、溫度下的各項(xiàng)參數(shù)。油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論44油氣物性計(jì)算-黑油模型計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，不涉及復(fù)雜的狀態(tài)和相平衡計(jì)算計(jì)算速度快計(jì)算過(guò)程絕對(duì)收斂沒(méi)有考慮物質(zhì)組分隨溫度和壓力的變化未考慮反凝析現(xiàn)象等油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論45油氣物性計(jì)算：黑油模型組分模型單管多相流動(dòng)計(jì)算：流動(dòng)特點(diǎn)計(jì)算模型管網(wǎng)結(jié)構(gòu)與模型：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)管網(wǎng)模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論46油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論47組分模型是描述含有揮發(fā)組分的烴類(lèi)和氣體的數(shù)學(xué)模型。組分模型需要提供流體中各種組分的摩爾分?jǐn)?shù)以及它們的基本物性參數(shù)（分子量、臨界壓力、臨界溫度、偏心因子等）并根據(jù)狀態(tài)方程進(jìn)行閃蒸計(jì)算得到不同狀態(tài)下油氣體系的各種基本物性。由于流體的組成比較復(fù)雜，部分組成含量極低，實(shí)際應(yīng)用中會(huì)使用擬組分來(lái)代替一些含量較少的組分。油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論48考慮了物質(zhì)組分隨溫度和壓力的變化考慮了反凝析現(xiàn)象能夠準(zhǔn)確計(jì)算平均溫度、壓力下各相的質(zhì)量流量和摩爾分?jǐn)?shù)，并判斷段塞流出現(xiàn)的位置和積液量需要確切知道物質(zhì)的準(zhǔn)確組分計(jì)算精度受狀態(tài)方程和相平衡模型的影響涉及非線性方程組的求解，可能不收斂迭代次數(shù)多，計(jì)算速度慢，累計(jì)誤差大油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論49立方型狀態(tài)方程與混合規(guī)則1氣液多相平衡閃蒸計(jì)算2烴泡露點(diǎn)、水露點(diǎn)及水合物、蠟平衡預(yù)測(cè)3熱力學(xué)物性計(jì)算4油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論50立方形狀態(tài)方程油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論51SRK-EOS在預(yù)測(cè)非極性組分體系特性時(shí)，具有與PR-EOS相當(dāng)?shù)念A(yù)測(cè)精度。但是，SRK-EOS僅能描述含水分子的極性體系，不能用于含醇體系。PR-EOS不僅能較為準(zhǔn)確地描述非極性組分體系的相特性，同時(shí)能處理含有極性分子（甲醇、乙二醇、水）的體系。其計(jì)算臨界壓縮因子的可靠性優(yōu)于SRK-EOS，摩爾體積的預(yù)測(cè)精度更可靠。PT-EOS引入了臨界壓縮因子參數(shù)ζc，當(dāng)該參數(shù)在0.333至0.307之間時(shí)，其計(jì)算結(jié)果優(yōu)于PR-EOS和SRK-EOS。對(duì)非極性和極性分子的飽和性質(zhì)，其同樣具有較好的預(yù)測(cè)結(jié)果。但是，由于PT-EOS三參數(shù)計(jì)算的復(fù)雜性，限制了其應(yīng)用。油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論52改進(jìn)立方型狀態(tài)方程對(duì)液相體積性質(zhì)的計(jì)算精度，應(yīng)用較為廣泛的改進(jìn)方法主要包括修正α(T)或者α(T)函數(shù)中的參數(shù)κ，或者直接修正狀態(tài)方程。推薦：如果選擇SRK-EOS和PR-EOS進(jìn)行相平衡閃蒸計(jì)算時(shí)，需根據(jù)SRK-EOS和PR-EOS參數(shù)κ的修正式計(jì)算α(T)函數(shù)，同時(shí)采用Peneloux和Jhaveri-Youngren提出的體積平移法（將氣液相體積同時(shí)減去一個(gè)體積修正常數(shù)；如果選擇PT-EOS進(jìn)行相平衡閃蒸計(jì)算時(shí)，在沒(méi)有電解質(zhì)存在時(shí)應(yīng)用Valderrama（VPT-EOS）提出的經(jīng)驗(yàn)方程預(yù)測(cè)相關(guān)參數(shù)改進(jìn)該狀態(tài)方程，如果電解質(zhì)存在建議應(yīng)用ZPT-EOS提出的PT-EOS修正方法。油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論53混合規(guī)則-經(jīng)典隨機(jī)混合規(guī)則油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論54混合規(guī)則-非隨機(jī)混合規(guī)則Huron-Vidal混合規(guī)則Kabadi-Danner混合規(guī)則不對(duì)稱(chēng)NDD混合規(guī)則（AsymmetricNon-Density-DependentMixingRulers）油氣輸送體系常伴有極性分子（水、醇等）存在。應(yīng)用經(jīng)典隨機(jī)混合規(guī)則預(yù)測(cè)此類(lèi)體系，需調(diào)整非極性-極性分子之間的BIP，但計(jì)算精度不高。因此，非隨機(jī)混合規(guī)則被研究人員提出以適應(yīng)此類(lèi)體系，主要是修正和改進(jìn)混合物狀態(tài)方程參數(shù)。油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論55混合物逸度計(jì)算油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論56根據(jù)油氣體系中是否含有水、醇等極性分子，需選擇適當(dāng)?shù)幕旌弦?guī)則和狀態(tài)方程才能保證精度推薦：針對(duì)不含極性分子的油氣體系，選擇經(jīng)典隨機(jī)混合規(guī)則與PR-EOS進(jìn)行相平衡與烴泡露點(diǎn)計(jì)算；針對(duì)僅含水極性分子的油氣體系，選擇Kabadi-Danner混合規(guī)則與SRK-EOS進(jìn)行相平衡計(jì)算；針對(duì)同時(shí)含水和醇等極性分子或同時(shí)含水合物的油氣體系，選擇不對(duì)稱(chēng)NDD混合規(guī)則與VPT-EOS進(jìn)行相平衡計(jì)算；選擇經(jīng)典隨機(jī)混合規(guī)則與PT-EOS進(jìn)行水合物生成平衡條件計(jì)算；選擇Huron-Vidal混合規(guī)則與SRK-EOS進(jìn)行天然氣水露點(diǎn)/含水量計(jì)算；油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論烴泡露點(diǎn)計(jì)算57油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論水露點(diǎn)計(jì)算58油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論59水合物計(jì)算油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論蠟平衡預(yù)測(cè)60Won于1986年，提出了用以預(yù)測(cè)固相相態(tài)變化問(wèn)題的熱力學(xué)模型，該模型為氣-液-固三相模型，采用Soave-Redlich-Kwong狀態(tài)方程（SRK-EOS）計(jì)算體系的氣-液平衡問(wèn)題，利用正規(guī)溶液模型計(jì)算體系的液-固平衡，最后將兩個(gè)獨(dú)立的平衡問(wèn)題耦合，形成氣-液-固三相模型。該模型不適用于原油體系在高壓環(huán)境中的相態(tài)變化。Hansen在1988年提出了與Won類(lèi)似的熱力學(xué)模型，區(qū)別僅僅在于液-固平衡的模擬，Hansen采用了聚合物溶液模型來(lái)取代Won模型中的正規(guī)溶液模型，該模型使用了北海原油實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了模型調(diào)整，因此其對(duì)于同一種原油預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性是可以預(yù)期的。油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論蠟平衡預(yù)測(cè)611991年，Pedersen在Won[63]的模型基礎(chǔ)上提出了他自己的改良模型，提出了一套對(duì)熔化焓和熔化潛熱的計(jì)算方法，并將相態(tài)間的比熱容差考慮進(jìn)了模型之中。但是，當(dāng)溫度低于固相析出點(diǎn)之后，模型會(huì)出現(xiàn)高估固相質(zhì)量分?jǐn)?shù)的問(wèn)題，而且也沒(méi)有解決在高壓環(huán)境下的相態(tài)計(jì)算問(wèn)題。LiraGaleana等學(xué)者提出了多固相模型，提出固相有許多互不相溶的固相組成，每一個(gè)固相應(yīng)該被看成一個(gè)獨(dú)立的均一相態(tài)。使用（PR-EOS）計(jì)算氣-液相平衡，其臨界參數(shù)的計(jì)算采用Cavett推薦的關(guān)聯(lián)式。然而，最近關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)的研究表明，對(duì)于三元模擬油體系，多固相模型是適用的，但是對(duì)于碳數(shù)連續(xù)分布的原油體系，該假設(shè)就與實(shí)際固相析出狀態(tài)不相符合了。油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論蠟平衡預(yù)測(cè)62Coutinho等學(xué)者采用基團(tuán)貢獻(xiàn)法的UNIFAC活度模型模擬液相特性、UNIQUAC模型模擬固相特性，該模型同樣得到了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證。在2000年，Pauly等人通過(guò)引入了SRK狀態(tài)方程和最新的活度系數(shù)模型進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)模擬效果取得了一定的改善，但是模型結(jié)果依賴于UNIQAC模型中的二元作用參數(shù)選取的準(zhǔn)確度，該模型對(duì)于具有相近分子質(zhì)量體系的預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度不高。郭天民、馬慶蘭，西南石油大學(xué)的梅海燕和大連理工大學(xué)的陳五花等都進(jìn)行了深入的研究和探索，針對(duì)上述的不同模型提出改良，提高了對(duì)于某種體系或簡(jiǎn)單混合物改進(jìn)模型的計(jì)算精度，并對(duì)不同模型進(jìn)行了深入評(píng)價(jià)。但是，基本上處于方法的驗(yàn)證和參數(shù)的修正階段，并一直持續(xù)到現(xiàn)在。油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論蠟平衡預(yù)測(cè)63不論應(yīng)用何種熱力學(xué)模型對(duì)固相析出過(guò)程進(jìn)行模擬，都需要有可靠的輸入數(shù)據(jù)。對(duì)于人工配制的模擬油體系，實(shí)驗(yàn)室手段完全能夠保證輸入數(shù)據(jù)的可靠和準(zhǔn)確。但是對(duì)于原油體系，現(xiàn)階段的實(shí)驗(yàn)手段還不能完全保證輸入數(shù)據(jù)的可靠性，而且，在大多數(shù)情況下，并沒(méi)有對(duì)油品進(jìn)行完整的實(shí)驗(yàn)分析的條件。采用狀態(tài)方程計(jì)算液相的逸度，正規(guī)溶液理論模型計(jì)算固相活度系數(shù)，可準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出了模擬油和原油體系的析蠟點(diǎn)溫度，同時(shí)計(jì)算了在不同溫度下的蠟質(zhì)析出量的情況油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論密度64多相平衡閃蒸計(jì)算求解壓縮因子的一元三次方程會(huì)有三個(gè)根，通常認(rèn)為較大的實(shí)根Zmax表征氣相，較小的實(shí)根Zmin表征液相，中間根沒(méi)有實(shí)際意義。根據(jù)真實(shí)氣體狀態(tài)方程，可分別計(jì)算氣液相的摩爾密度。水合物的密度可根據(jù)不同水合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論黏度-油氣黏度65常用預(yù)測(cè)油氣黏度的計(jì)算方法有兩種：一是對(duì)應(yīng)態(tài)原則（CSP-CorrespondingStatePrinciple）二是經(jīng)驗(yàn)相關(guān)式法，對(duì)液烴相而言有Lohrenz-Bray-Clark剩余黏度法（LBC-ResidualViscosityMethod），對(duì)氣相而言有Lee-Gonzalez-Eakin經(jīng)驗(yàn)相關(guān)式法。油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論黏度-富水相黏度66對(duì)于富水相體系黏度計(jì)算，主要包括：對(duì)應(yīng)態(tài)原則純水黏度經(jīng)驗(yàn)式法，根據(jù)不同壓力溫度分段確定鹽水黏度經(jīng)驗(yàn)式法含有抑制劑的水溶液黏度經(jīng)驗(yàn)式計(jì)算方法油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論黏度-油水乳狀液黏度油水乳狀液黏度是水濃度和溫度的函數(shù)。乳狀液最大黏度在反相點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)，乳狀液將從油包水乳狀液轉(zhuǎn)變成水包油乳狀液。在沒(méi)有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況下，依據(jù)R?nningsen提出的經(jīng)驗(yàn)式預(yù)測(cè)油水乳狀液的黏度如果已知實(shí)驗(yàn)點(diǎn)（ψw，μr），可通過(guò)Pal和Rhodes提出的計(jì)算式預(yù)測(cè)油水乳狀液黏度67油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論導(dǎo)熱系數(shù)68不同流體的導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算方法也不同。油氣體系的導(dǎo)熱系數(shù)可依據(jù)對(duì)應(yīng)態(tài)原則進(jìn)行計(jì)算。水的導(dǎo)熱系數(shù)，需要根據(jù)不同溫度和壓力條件的經(jīng)驗(yàn)式計(jì)算。甲烷水合物的導(dǎo)熱系數(shù)在0.50至0.587之間。油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論焓69純組分理想氣體焓是溫度的函數(shù)?；贙ey混合規(guī)則，可確定混合物的理想氣體焓。焓變計(jì)算式需對(duì)狀態(tài)方程參數(shù)am求溫度的導(dǎo)數(shù)，不同混合規(guī)則其計(jì)算結(jié)果不同，且其解析解計(jì)算相對(duì)復(fù)雜。采用小擾動(dòng)法，計(jì)算am對(duì)溫度的導(dǎo)數(shù)，如下：油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論定壓比熱和焦湯系數(shù)70定壓比熱Cp的定義是在恒定壓力時(shí)焓對(duì)溫度的導(dǎo)數(shù)。焦湯系數(shù)CJT是在恒定焓時(shí)溫度對(duì)壓力的導(dǎo)數(shù)。為便于數(shù)值模擬，采取小擾動(dòng)法，計(jì)算流體的定壓比熱和焦湯系數(shù)：油氣物性計(jì)算-組分模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論表面張力71表面張力是描述流體相間界面屬性的參數(shù)。采用Hough-Stegemeier提出的Weinaug-Katz修正式和Fawcett參數(shù)估計(jì)相結(jié)合的方法，來(lái)計(jì)算天然氣與凝析液烴相的表面張力采用Firoozabadi和Ramey提出的方法計(jì)算烴水之間的表面張力油氣物性計(jì)算：黑油模型組分模型單管多相流動(dòng)計(jì)算：流動(dòng)特點(diǎn)計(jì)算模型管網(wǎng)結(jié)構(gòu)與模型：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)管網(wǎng)模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論72單管多相流動(dòng)計(jì)算油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論多相流動(dòng)管道的特點(diǎn)73單相流動(dòng)壓力溫度流量粘度地形多相流動(dòng)壓力溫度分相流量分相粘度地形相間作用力流型相分率相間傳質(zhì)相間傳熱……單管多相流動(dòng)計(jì)算油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論多相流動(dòng)管道的特點(diǎn)74相界面形狀不定，規(guī)律難尋氣相具有可壓縮性隨輸送條件（壓力、溫度）的變化，氣液相間產(chǎn)生有質(zhì)量傳遞（蒸發(fā)、冷凝）分相之間會(huì)形成物性不同的新體系（油水乳狀液）與單相輸送管道相比，影響因素多單管多相流動(dòng)計(jì)算油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論多相流動(dòng)管道流動(dòng)計(jì)算方法75多相流工藝計(jì)算大多借鑒經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，這些關(guān)系式都是建立在特定的條件下，有一定的使用范圍，一般在經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式的基礎(chǔ)上，確定各自的適用范圍，并將這些關(guān)系式進(jìn)行組合得到適用范圍更廣、計(jì)算更準(zhǔn)確的組合模型關(guān)系式在更深入的流體力學(xué)研究的基礎(chǔ)上，建立各種流型轉(zhuǎn)化的物理機(jī)理模型，并利用計(jì)算機(jī)求解單管多相流動(dòng)計(jì)算油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論氣液兩相流管道流型76單管多相流動(dòng)計(jì)算油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論油水兩相流管道流型油水分層流(ST)界面處有混合的油水分層流(ST)油水三層流(3L）影響油水兩相流流型因素復(fù)雜，它不僅受介質(zhì)物性、管道幾何形狀等因素的影響，而且還受流動(dòng)中相轉(zhuǎn)變特性等過(guò)程因素的影響。77單管多相流動(dòng)計(jì)算油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論流型圖78貝克流型圖Scott改進(jìn)的貝克流型圖曼德漢等流型圖泰特爾—杜克勒流型圖Schicht等流型圖Hewitt與Roberts流型圖單管多相流動(dòng)計(jì)算油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論流型圖79單管多相流動(dòng)計(jì)算油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論流型圖80單管多相流動(dòng)計(jì)算油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論氣液兩相水力計(jì)算方法：純經(jīng)驗(yàn)、流型和機(jī)理81網(wǎng)格劃分穩(wěn)態(tài)模擬方法

利用各種經(jīng)驗(yàn)與半經(jīng)驗(yàn)方程，輔助以組分庫(kù)，可以進(jìn)行流型判斷、壓降計(jì)算以及管道進(jìn)出口各種工藝參數(shù)計(jì)算。

代表軟件：pipephase，pipeflow，pipesim等瞬態(tài)模擬方法

從三大基本方程出發(fā)對(duì)多相流各種工藝參數(shù)進(jìn)行模擬。

典型軟件：OLGA,TACITE,TUFFP,PeTra等。單管多相流動(dòng)計(jì)算-純經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀蜌饧敼芫W(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論82純經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ图茨Ｐ椭胁灰肓餍偷母拍?，以模仿單相流?dòng)的方式建立流動(dòng)模型，通過(guò)完全依賴試驗(yàn)數(shù)據(jù)的修正參數(shù)修正相間滑脫所造成的影響甚至忽略滑脫的影響。這類(lèi)模型屬于早期的多相流模型，適用條件范圍內(nèi)，具有一定的預(yù)測(cè)精度。典型的模型有：計(jì)算水平管壓降洛克哈特-馬蒂內(nèi)利模型、杜克勒I模型、杜克勒II模型、修正持液率的弗拉尼根模型，Eaton模型和Oliemans模型針對(duì)垂直管的哈格多恩-布朗（Hagedorn-Brown）模型、奧齊思澤斯模型等等單管多相流動(dòng)計(jì)算-流型模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論83不同流型下，每個(gè)流型下的持液率和壓降計(jì)算公式也不盡相同。因此該類(lèi)模型分為兩個(gè)部分，即流型判斷模型以及相含率和壓降的計(jì)算相關(guān)式。在建立相含率及壓降的相關(guān)式時(shí)，該類(lèi)型的模型又沿用了無(wú)流型模型的建模方式，即在每個(gè)流型下建立一個(gè)或數(shù)個(gè)關(guān)于相含率以及壓降的純經(jīng)驗(yàn)相關(guān)式。相比于純經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，這類(lèi)模型的適用條件寬，精度也比較好，因此在油氣工業(yè)上得到了比較廣的應(yīng)用。但是，這類(lèi)模型的純經(jīng)驗(yàn)相關(guān)式部分也遭不少學(xué)者的詬病，也因此產(chǎn)生了一類(lèi)衍生模型。比較典型的流型模型有：針對(duì)起伏管路的BB（Beggs-Brill）模型、MB（Mukherjee-Brill）模型，針對(duì)垂直管路的丹斯—若斯模型、阿齊茲—戈威爾—福格拉錫模型、哈桑-卡比爾模型等等單管多相流動(dòng)計(jì)算-組合模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論84組合模型：即通過(guò)組合不同流型模型的流型判斷、相含率和壓降的計(jì)算相關(guān)式，結(jié)合各種模型長(zhǎng)處，形成新模型。較有名的組合模型有：BB-Moody模型，用BB相關(guān)式進(jìn)行流型劃分、持液率和壓降計(jì)算，壓降計(jì)算采用Moody修正；BB-MB-Eaton模型：用BB相關(guān)式進(jìn)行流型劃分，Eaton相關(guān)式計(jì)算持液率，MB相關(guān)式計(jì)算壓降；XB-Barnea-BB模型：管道傾角-15°～15°內(nèi)，使用XB相關(guān)式進(jìn)行流型判別、持液率和壓降計(jì)算；傾角在16°～90°范圍內(nèi)，使用Barnea通用流動(dòng)模型進(jìn)行流型判別，使用BB相關(guān)式進(jìn)行持液率和壓降計(jì)算。單管多相流動(dòng)計(jì)算-機(jī)理模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論85機(jī)理模型則是在流型模型的基礎(chǔ)上的進(jìn)一步的改進(jìn)，該模型不但認(rèn)為不同流型下氣液的相互作用機(jī)理不同，而且在持液率及壓降計(jì)算方面進(jìn)一步機(jī)理化，即引入流動(dòng)的控制方程，并根據(jù)每種流型各自的特點(diǎn)，簡(jiǎn)化控制方程，同時(shí)利用摩阻及相間作用的封閉關(guān)系，封閉方程組。在模型的求解上，除了要進(jìn)行流型判斷之外，最重要的是通過(guò)數(shù)學(xué)變換得到關(guān)于持液率的非線性方程，利用求解非線性方程得到持液率，之后在進(jìn)行壓降計(jì)算。這種模型通常會(huì)結(jié)合半理論的流型判別模型，如：Taitel-Dukler模型，Barnea模型等，也是目前較為復(fù)雜和嚴(yán)格的模型。典型的模型有：關(guān)于起伏管路的Xiao模型、關(guān)于垂直管路的Ansari模型和Chokshi模型、Gomez通用模型，及Zhang通用模型等等單管多相流動(dòng)計(jì)算-數(shù)值模擬方法油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論經(jīng)典的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法86建立在統(tǒng)計(jì)分子動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)上的分子動(dòng)力學(xué)方法和介觀層次上的模擬方法界面追蹤方法顆粒追蹤方法雙流體（多流體）模型方法基于目前研究，尚沒(méi)有一種方法能夠模擬任意一種多相流動(dòng)。每種方法均是面對(duì)某個(gè)特定問(wèn)題所提出，其出發(fā)點(diǎn)和物理假設(shè)均是針對(duì)某些特定的問(wèn)題，所以每種方法都有其“優(yōu)勢(shì)”和“劣勢(shì)”，簡(jiǎn)而言之，就是每種方法均有其使用范圍。單管多相流動(dòng)計(jì)算-界面追蹤方法油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論87這類(lèi)方法多見(jiàn)于二維和三維流場(chǎng)氣液兩相流模擬，具體方法即是在氣體的區(qū)域或液體區(qū)域僅是求解各自的N-S方程。而在氣液交界面則有各種獨(dú)到處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于氣液界面的重構(gòu)。VOF方法，它引入相函數(shù)控制求解區(qū)域控制方程，并通過(guò)求解相函數(shù)控制方程獲得相函數(shù)分布，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣液界面的重構(gòu)。而LevelSet方法則是把氣、液相界面?zhèn)鞑ビ靡粋€(gè)高階函數(shù)，即LevelSet函數(shù)的零值點(diǎn)來(lái)表示，由LevelSet函數(shù)的代數(shù)值來(lái)區(qū)分計(jì)算區(qū)域中的各相。單管多相流動(dòng)計(jì)算-顆粒追蹤方法油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論88這類(lèi)方法多見(jiàn)于二維三維流場(chǎng)，氣固、固液兩相流模擬通常是拉格朗日-歐拉方法，即連續(xù)相在歐拉坐標(biāo)值下建模，而顆粒相是拉格朗日方法捕捉每一個(gè)顆粒的運(yùn)動(dòng)。用拉格朗日方法描述顆粒相模型稱(chēng)之為離散顆粒模型(DPM)或離散元模型(DEM)，通過(guò)這些模型實(shí)現(xiàn)顆粒的追蹤及考慮顆粒與顆粒，顆粒與壁面，顆粒與流體，流體與顆粒的作用。而對(duì)于連續(xù)相則是延續(xù)了計(jì)算流體力學(xué)模擬湍流的一般做法建模，也有采用格子-Boltzmann方法建立連續(xù)相模型單管多相流動(dòng)計(jì)算-雙(多)流體模型方法油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論89這類(lèi)方法將每一種流體都看作是充滿整個(gè)流場(chǎng)的連續(xù)介質(zhì)，針對(duì)各相分別寫(xiě)出質(zhì)量、動(dòng)量和能量守恒方程，通過(guò)相界面間的相互作用（動(dòng)量、能量和質(zhì)量的交換）將兩組方程耦合在一起。對(duì)多相流的流型沒(méi)有限制，所建立的多相流模型是不僅目前較為全面和完整的，求得解中包含的信息也是較為豐富的。但是真正建立起在物理上理論嚴(yán)密，數(shù)學(xué)上完全適定，封閉關(guān)系能夠充分描述物理現(xiàn)象的多流體模型實(shí)際上還面臨種種挑戰(zhàn)。目前來(lái)看，這種方法僅是在一維兩相流模擬領(lǐng)域取得了很好成果。在核工業(yè)領(lǐng)域，絕大多數(shù)用做反應(yīng)堆安全事故分析的兩相流數(shù)值模擬軟件均采用這種方法。單管多相流動(dòng)計(jì)算-數(shù)值模擬方法油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論雙流體（多相流）模型90對(duì)于油氣集輸管道來(lái)說(shuō)，動(dòng)輒幾十公里或者幾百公里，模擬如此長(zhǎng)度管道中的多相流動(dòng)，唯一實(shí)際可行的辦法是采用一維的兩流體或者多流體模型。管道中的兩相流體被看成是兩種獨(dú)立流動(dòng)的流體，每種流體有各自的控制方程來(lái)描述。控制方程組由各相的連續(xù)性方程、動(dòng)量守恒方程和混合能量方程均相流模型（忽略了相間作用）分相流模型（各分相的流動(dòng)相對(duì)孤立）漂移流模型（考慮相間滑脫及空隙率的變化）雙流體模型定義：均相流動(dòng)模型簡(jiǎn)稱(chēng)均流模型，它是把氣液兩相棍合物看成為均勻介質(zhì)，其流動(dòng)的物理參數(shù)取兩相介質(zhì)相應(yīng)參數(shù)的平均值。因此可以按照單相介質(zhì)來(lái)處理均流模型的流體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。均相流動(dòng)模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論91均相模型的主要優(yōu)點(diǎn)是處理方法簡(jiǎn)單，可用成熟的、單相流體的數(shù)值模擬方法來(lái)處理兩相流問(wèn)題。缺點(diǎn)也相當(dāng)明顯：兩相相同速度相同壓力的假設(shè)明顯很難成立，混合物的狀態(tài)方程同樣也很難較好表征混合流體的物性變化及熱力學(xué)關(guān)系。因此，該模型在實(shí)際中應(yīng)用并不多。對(duì)于泡狀流和霧狀流，具有較高的精確性對(duì)于彈狀流和段塞流，需要進(jìn)行時(shí)間平均修正對(duì)于層狀流，波狀流和環(huán)狀流，則誤差較大均相流動(dòng)模型-特點(diǎn)油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論定義：將兩相流動(dòng)看成氣相、液相各自分開(kāi)的流動(dòng)，每相介質(zhì)都有其平均流速和獨(dú)立的物性參數(shù)。又稱(chēng)分流模型。求解方法：利用試驗(yàn)或者數(shù)學(xué)模型預(yù)先確定每一相占有過(guò)流面的份額（真實(shí)含氣率）以及介質(zhì)與管壁的摩擦阻力和兩相介質(zhì)之間的摩擦阻力。然后分別建立每一相的流動(dòng)特性方程式分流模型建立的兩個(gè)條件：氣液兩相介質(zhì)分別有各自的按所占斷面積計(jì)算斷面平均流速；盡管氣液兩相之間可能有質(zhì)量交換，但兩相之間是處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，壓力密度互為單值函數(shù)。分流模型適用于層裝流、波狀流和環(huán)狀流。分相流動(dòng)模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論定義：提出了一個(gè)漂移速度的概念，當(dāng)兩相流以某一混合速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣相相對(duì)于該混合速度有一個(gè)漂移速度，液相則有一個(gè)反向的漂移速度以保證流動(dòng)的質(zhì)量、動(dòng)量、能量守恒。漂移流動(dòng)模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論94在漂移流動(dòng)模型中，既考慮了氣液兩相之間的相對(duì)速度，又考慮了空隙率和流速沿過(guò)流斷面的分布規(guī)律。與均相模型相比，模型考慮了相間的速度漂移，從形式上屬于嚴(yán)格雙曲的偏微分方程組，具有良好的適定性，因而更接近于實(shí)際情況。但是，由于受到經(jīng)驗(yàn)關(guān)系的制約，其使用受到一定條件的限制漂移流動(dòng)模型-特點(diǎn)油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論定義：考慮兩相，認(rèn)為在同一時(shí)刻，同一位置，兩相各自擁有各自的密度、速度、壓強(qiáng)和溫度。對(duì)各相分別應(yīng)用質(zhì)量、動(dòng)量和能量守恒定律，進(jìn)而得到兩相的控制方程。如果假設(shè)兩相之間壓力相等,忽略表面力,體積力只考慮重力的話，對(duì)兩相分別應(yīng)用質(zhì)量、動(dòng)量、能量守恒定律，經(jīng)過(guò)時(shí)間和空間上的積分平均，便得到控制方程雙流體模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論96從宏觀的角度分析，兩相之間彼此關(guān)聯(lián)，通過(guò)相間界面上的質(zhì)量、動(dòng)量和能量相互作用項(xiàng)將兩相的控制方程耦合起來(lái)，利用兩相各自的狀態(tài)方程封閉方程組。在物理背景上，更貼近物理現(xiàn)象本質(zhì)。但是為了使模型建立方程組適定或者說(shuō)成為雙曲方程組，一些學(xué)者增加在控制方程中壓力松弛過(guò)程的輸運(yùn)方程提出雙壓力模型，使模型嚴(yán)格雙曲。而更普遍的做法是在兩相的質(zhì)量和動(dòng)量方程中加入附加項(xiàng)，如虛擬質(zhì)量力項(xiàng)、界面壓差項(xiàng)等。但是，迄今為止，無(wú)論是雙壓力模型中的壓力松弛過(guò)程輸運(yùn)方程，還是單壓力模型附加項(xiàng)，其形式仍是學(xué)術(shù)界所爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。雙流體模型-特點(diǎn)油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論單管多相流動(dòng)計(jì)算油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論雙(多)流體模型瞬態(tài)數(shù)值模擬方法98國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)雙流體模型進(jìn)行了大量研究，根據(jù)雙流體模型控制方程的數(shù)學(xué)特性，設(shè)計(jì)了各種數(shù)值方法，取得了一定的進(jìn)展，但是研究遠(yuǎn)未結(jié)束，到目前為止雙流體模型的數(shù)值求解方法并未成熟。網(wǎng)格劃分目前的方法大體上可以分為兩類(lèi)：耦合算法（Coupledmethods）壓力修正算法（Segregatedmethods）雙流體（多流體）模型瞬態(tài)數(shù)值模擬方法油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論99耦合方法研究歷時(shí)最長(zhǎng)，早在上世紀(jì)80年代初，美國(guó)學(xué)者在研究核反應(yīng)堆中的兩相流快速瞬變及換熱問(wèn)題時(shí)，就提出了關(guān)于雙流體模型的數(shù)值求解方法及相關(guān)的封閉關(guān)系。例如Lies所提出的半隱式算法，Mahaffy所提出SETS算法以及全隱方法。但是這些早期的算法均有差分格式的階數(shù)只有一階，數(shù)值粘性大，且穩(wěn)定性差。耦合數(shù)值模擬方法油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論100隨著計(jì)算流體力學(xué)的不斷進(jìn)步，尤其是TVD格式的出現(xiàn)及其在空氣動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域的成功應(yīng)用，也帶動(dòng)了雙流體模型的數(shù)值研究，一批原本應(yīng)用于可壓縮、超聲速流場(chǎng)的數(shù)值模擬技術(shù)被改造后移植到雙流體模型的求解。Masella等人將Godunov格式移植到雙流體模型的數(shù)值研究上Coquel等人則是提出了自己的高階迎風(fēng)格式。Paillère等人探索了通矢量分裂（FVS）在雙流體模型方面的應(yīng)用，并將AUSM系列格式拓展至雙流體模型求解。Evje和Fjelde基于混合FVS/FDS技術(shù)模擬兩相流動(dòng),Yoem和Chang分別提出了雙流體模型HLL格式和修正HLLC格式。這些格式普遍精度高穩(wěn)定性好，對(duì)于理相雙流體模型（不考慮摩擦及相間作用，氣體理想氣體空氣液體物性則采用常溫下的水物性）的求解，精度高，效果好。但是，這種求解方式在公開(kāi)的文獻(xiàn)中沒(méi)有應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域的報(bào)道，或許目前仍處于理論研究階段。雙流體（多流體）模型瞬態(tài)數(shù)值模擬方法耦合數(shù)值模擬方法油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論101以SIMPLE系列算法為代表的壓力修正算法在不可壓縮流場(chǎng)模擬方面應(yīng)用極為廣泛，同時(shí)這種算法也被成功的推廣到可壓縮流場(chǎng)數(shù)值模擬方面，但是將這類(lèi)方法改造并應(yīng)用于到雙流體模型的求解上的先例實(shí)際上并不多。Darwish針對(duì)泡狀流提出了雙流體模型的一系列壓力修正算法，并在二維流場(chǎng)中，模擬了噴管中的泡狀流。Morales-Ruiz利用一維雙流體模型結(jié)合SIMPLE算法對(duì)制冷管道的兩相流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬，但是一維模型并不適定。Issa和Kempf則是通過(guò)雙流體模型模擬了段塞的生成、生長(zhǎng)及隨后發(fā)展到穩(wěn)定段塞流的過(guò)程，雖然算法上介紹的比較粗略，但是大體上沿襲了壓力修正算法的思路。Eugenio等人做了類(lèi)似Issa的段塞流模擬研究，盡管文獻(xiàn)中的細(xì)節(jié)并不夠多，但是可以看出同樣是延續(xù)了壓力修正算法的思路。雙流體（多流體）模型瞬態(tài)數(shù)值模擬方法壓力修正方法油氣物性計(jì)算：黑油模型組分模型單管多相流動(dòng)計(jì)算：流動(dòng)特點(diǎn)計(jì)算模型管網(wǎng)結(jié)構(gòu)與模型：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)管網(wǎng)模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論102管網(wǎng)結(jié)構(gòu)油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論103管網(wǎng)是由節(jié)點(diǎn)和元件組成的，其節(jié)點(diǎn)可以是流體進(jìn)出點(diǎn)或元件連接點(diǎn)，管網(wǎng)系統(tǒng)通過(guò)節(jié)點(diǎn)同外界聯(lián)系。元件是連接于節(jié)點(diǎn)間輸送介質(zhì)的設(shè)備，可以是管道、調(diào)壓閥、壓縮機(jī)等形式，它們實(shí)現(xiàn)了特定的工藝要求因?yàn)榻橘|(zhì)流體在管網(wǎng)中的流動(dòng)是有方向的，因此在數(shù)學(xué)上管網(wǎng)結(jié)構(gòu)可被描述為一個(gè)連通的有向圖。管網(wǎng)結(jié)構(gòu)油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論104現(xiàn)實(shí)情況中的管網(wǎng)通常具有十分復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如何通過(guò)純數(shù)學(xué)的語(yǔ)言將管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表示出來(lái)是進(jìn)行編程計(jì)算的基礎(chǔ)。矩陣可以簡(jiǎn)單有效的將管網(wǎng)結(jié)構(gòu)表示出來(lái)，且便于編程計(jì)算，所以被廣泛應(yīng)用于管網(wǎng)計(jì)算當(dāng)中。一般管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)可以由節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣和環(huán)路矩陣表示出來(lái)管網(wǎng)結(jié)構(gòu)油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣105節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣是用來(lái)描述管網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)和管段連接關(guān)系的矩陣，它是一個(gè)以節(jié)點(diǎn)編號(hào)i為行、管段j編號(hào)

為列構(gòu)成的n*m

階矩陣。它的元素

定義為：管網(wǎng)結(jié)構(gòu)油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論環(huán)路關(guān)聯(lián)矩陣106環(huán)路矩陣是描述閉合環(huán)路和管段之間連接關(guān)系的矩陣，它是一個(gè)以閉合環(huán)路編號(hào)i為行、管段編號(hào)j為列構(gòu)成的c*m階矩陣。元素定義為：管網(wǎng)模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論1071936年HardyCross教授提出了用于供水管網(wǎng)穩(wěn)態(tài)計(jì)算的方法，該方法也稱(chēng)環(huán)方程法。其基本思想是：聯(lián)立節(jié)點(diǎn)方程和回路方程構(gòu)成非線性方程組，并且引入修正流量的概念，通過(guò)線性化的方法來(lái)進(jìn)行求解。由于該方法形式簡(jiǎn)單、使用迭代算法，便于手工進(jìn)行操作運(yùn)算，在沒(méi)有計(jì)算機(jī)技術(shù)條件下使用比較廣泛。1968年Shamir和Howard第一次將節(jié)點(diǎn)法應(yīng)用到了給排水管網(wǎng)當(dāng)中。一年以后，MichaelA.Stoner（1969年）將此方法擴(kuò)展到了天然氣管網(wǎng)當(dāng)中，然后采用牛頓-拉夫遜法來(lái)求解節(jié)點(diǎn)方程組，并且在迭代過(guò)程中引入加速系數(shù)來(lái)改善由于初值選擇不當(dāng)而造成計(jì)算不收斂的問(wèn)題。1973年D.J.Wood等人提出了一種管段方程組的方法，并通過(guò)線性化方法求解。管網(wǎng)模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論108前述單相管網(wǎng)穩(wěn)態(tài)計(jì)算方面主要方法的一些概況，氣液兩相管網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)計(jì)算的主要思路與單相管網(wǎng)穩(wěn)態(tài)計(jì)算的思路是一致的，也是借鑒以上一些方法進(jìn)行計(jì)算。但是由于氣液兩相流的水力模型更加復(fù)雜，且水力模型也比較多，將以上方法應(yīng)用到氣液兩相管網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)計(jì)算中還是存在著一些困難，目前公開(kāi)發(fā)表文獻(xiàn)較少。1990年Mucharam和Adewumi采用線性化方法來(lái)進(jìn)行氣液兩相管網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)計(jì)算。他們采用的是Beggs-Brill兩相流模型。但是他們對(duì)BB模型做了一些假設(shè)，并且忽略了流型，而且他們的方法是基于環(huán)狀管網(wǎng)的，對(duì)于枝狀管網(wǎng)來(lái)說(shuō)還要增加虛擬管段（管段流量為為零）將枝狀管網(wǎng)連接成環(huán)才能計(jì)算。管網(wǎng)模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論1091994年ShifengTian和Adewumi根據(jù)節(jié)點(diǎn)法建立數(shù)學(xué)模型，提出了一種迭代格式簡(jiǎn)單的求解算法。該算法可應(yīng)用于任何形狀的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，并且可采用不同形式的兩相流水力模型進(jìn)行求解，通用性比較好。我國(guó)對(duì)管道仿真技術(shù)的研究開(kāi)始地比較晚，大概在20世紀(jì)70年代左右才開(kāi)始進(jìn)行管網(wǎng)穩(wěn)態(tài)計(jì)算方面的研究，管網(wǎng)穩(wěn)態(tài)計(jì)算數(shù)學(xué)模型的建立及模型的求解方法主要還是借鑒國(guó)外一些成功的經(jīng)驗(yàn)和方法。管網(wǎng)模型油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論節(jié)點(diǎn)法與環(huán)路法110節(jié)點(diǎn)法的主要思想是：首先給定節(jié)點(diǎn)初始?jí)毫χ狄詽M足環(huán)路方程，然后計(jì)算管段流量并檢查是否滿足節(jié)點(diǎn)方程，迭代進(jìn)行計(jì)算直到計(jì)算結(jié)果達(dá)到允許誤差以內(nèi)。環(huán)路法的主要思想是：首先給定管段初始流量值以滿足節(jié)點(diǎn)方程，然后計(jì)算管段壓降并檢查是否滿足環(huán)路方程，迭代進(jìn)行計(jì)算直到計(jì)算結(jié)果達(dá)到允許誤差以內(nèi)。節(jié)點(diǎn)法和環(huán)路法雖然不同，但其基本思想是一致的，即：首先滿足節(jié)點(diǎn)方程和環(huán)路方程兩者中的一個(gè)，然后再去求解另一個(gè)方程管網(wǎng)模型-節(jié)點(diǎn)法油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論111采用節(jié)點(diǎn)法的最大優(yōu)勢(shì)是輸入的數(shù)據(jù)比較少，大部分的工作都可以由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，不需要輸入回路矩陣信息等，因此，使用及其方便，是目前應(yīng)用比較廣泛的一種計(jì)算方法。雖然它的方程數(shù)比環(huán)方程要多，但就當(dāng)前計(jì)算機(jī)發(fā)展的水平而言這一點(diǎn)已經(jīng)不成問(wèn)題如何將管段流量寫(xiě)成關(guān)于管段兩端節(jié)點(diǎn)壓力的表達(dá)式；如何求解非線性方程組（牛頓-拉夫遜法管網(wǎng)模型-穩(wěn)態(tài)計(jì)算邊界條件油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論112通常情況下氣相或氣液兩相的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)可能是非常復(fù)雜的，而現(xiàn)實(shí)中要進(jìn)行各種不同的管網(wǎng)問(wèn)題分析。分析一個(gè)特定的管網(wǎng)問(wèn)題所需要的必要的信息可能不是太明確，所以必須要有一個(gè)準(zhǔn)則或者方法來(lái)判定所研究的管網(wǎng)問(wèn)題是否可以進(jìn)行求解或者有解。文獻(xiàn)中最常見(jiàn)的提法是每個(gè)節(jié)點(diǎn)至少給定一個(gè)參數(shù)，壓力或載荷。但工程上實(shí)際遇到的問(wèn)題是非常復(fù)雜的，例如在某些問(wèn)題中某些節(jié)點(diǎn)壓力和載荷都是已知或未知，此時(shí)，這種提法就不太適用了。研究者提出了一種具有一般性的提法：一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以任意給定0、1或2個(gè)參數(shù)，但是給定的參數(shù)的數(shù)目必須等于節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，并且至少給定一個(gè)節(jié)點(diǎn)的壓力。因?yàn)槿绻?jié)點(diǎn)的載荷已知的話，就可以根據(jù)管網(wǎng)整體的質(zhì)量守恒關(guān)系可以求出節(jié)點(diǎn)的載荷。

內(nèi)容提綱單擊此處添加段落文字內(nèi)容油氣集輸概要1單擊此處添加段落文字內(nèi)容油氣集輸管網(wǎng)仿真基礎(chǔ)理論2單擊此處添加段落文字內(nèi)容油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要3單擊此處添加段落文字內(nèi)容小結(jié)4113知名的油氣多相流計(jì)算軟件油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要114穩(wěn)態(tài)PIPEPHASEPIPESIMPIPEFLO瞬態(tài)OLGATACITE(IFP\Total\ELF,漂移流,Pipehase的瞬態(tài))TraFlowPLACOLGA是模擬烴類(lèi)流體在油井、管道、管網(wǎng)中瞬、穩(wěn)態(tài)多相流動(dòng)的軟件包，由挪威的SINTEF和IFE聯(lián)合開(kāi)發(fā)，是一些國(guó)際石油公司聯(lián)合資助的兩相流項(xiàng)目的產(chǎn)物。OLGA的商業(yè)化運(yùn)作原由SPT負(fù)責(zé)。利用SINTEF多相流實(shí)驗(yàn)室的大尺寸高壓實(shí)驗(yàn)環(huán)道（長(zhǎng)1Km，主要為8英寸管，另有12英寸、4英寸等管徑，壓力可達(dá)90bar，實(shí)驗(yàn)介質(zhì)為烴類(lèi)流體和氮?dú)饣蚍海┑囊约氨焙Ｓ吞锏臄?shù)據(jù)，不斷更新。OLGA已被斯倫貝謝收購(gòu)，也在不斷改進(jìn)，目前的版本是OLGA2015。OLGA已經(jīng)成為石油界非穩(wěn)態(tài)多相流模擬計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)化程序。OLGA油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要1980：IFE開(kāi)始程序的開(kāi)發(fā)1983：SINTEF啟用長(zhǎng)距離高壓試驗(yàn)環(huán)路1984-1992：IFE和SINTEF聯(lián)合1989：Scandpower公司獲得OLGA軟件商業(yè)化的專(zhuān)有權(quán)2012：并入SchlumbergerOLGA油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要OLGA的管流基本模型是雙流體兩相流模型。其水力學(xué)基本方程有四個(gè)：氣相質(zhì)量方程、液相（包括液滴和液膜）質(zhì)量方程、混合物動(dòng)量方程、混合物能量方程。在三相流層狀流模型中，增加水相的質(zhì)量平衡方程，油水之間的滑移速度由油水層之間力平衡確定。對(duì)于泡狀流和段塞流，油和水處理成均勻的混合物。OLGA油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要OLGA油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要軟件是由基本的流動(dòng)分析模塊、圖形用戶界面、PVTsim程序和一些可選的功能模塊組成。PVTsim由Calsep公司提供，具有PVT模擬、水合物形成預(yù)測(cè)、結(jié)蠟結(jié)垢預(yù)測(cè)、多相閃蒸計(jì)算、回歸分析、單元操作計(jì)算等功能。====》Multiphase任選模塊包括段塞跟蹤、三相流、管束、土壤、多相流泵、腐蝕、蠟、井筒、服務(wù)器（提供與其他模擬軟件，如動(dòng)態(tài)過(guò)程模擬器的接口）等模塊。OLGA油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要OLGA油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要OLGA油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要管流計(jì)算油井流入動(dòng)態(tài)完井設(shè)計(jì)段塞控制人工舉升設(shè)計(jì)與優(yōu)化氣舉電潛泵啟動(dòng)與關(guān)井井筒及環(huán)空積液傳熱分析油井積水欠平衡鉆井培訓(xùn)OLGA的應(yīng)用（油藏與油井）油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要管徑與路由可以模擬任意復(fù)雜的管道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)操作段塞啟動(dòng)，停輸，產(chǎn)量變化管內(nèi)積液處理與清管卸壓傳熱計(jì)算保溫層與埋地管水合物和蠟沉積管束與復(fù)雜立管管道運(yùn)行管理OLGA的應(yīng)用（管線）油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要可以模擬整套下游工藝設(shè)備系統(tǒng)段塞捕集器設(shè)計(jì)海底分離器設(shè)計(jì)控制器設(shè)計(jì)抑制劑管理火炬設(shè)計(jì)停輸分析有計(jì)劃停輸緊急停輸自動(dòng)控制OLGA的應(yīng)用（工藝設(shè)備）油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要有害氣體跟蹤過(guò)載保護(hù)管道破裂閥門(mén)失效低溫安全分析水擊卸壓熱交換器破裂OLGA的應(yīng)用（流動(dòng)安全保障）油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要通過(guò)服務(wù)器模塊，OLGA可以與管道管理系統(tǒng)相連。比較典型的應(yīng)用是：運(yùn)行支持監(jiān)測(cè)管線中通過(guò)/滯留的液體MEG在管線中的分布清管器的操作預(yù)測(cè)管線系統(tǒng)非穩(wěn)定狀態(tài)的發(fā)展變化OLGA的應(yīng)用（在線模擬）油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要OLGA油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要OLGA模塊油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要提供含水三相管流計(jì)算的功能，用來(lái)計(jì)算與通常的油氣兩相混輸?shù)挠坞x水流動(dòng)狀態(tài)可預(yù)測(cè)油水之間的滑脫現(xiàn)象速度差，在流量低的情況下，油水之間會(huì)存在很大的滑脫速度。因而水會(huì)在管線低洼處沉積，導(dǎo)致水在局部地段大量聚集，從而具有產(chǎn)生水段塞的可能。水在局部地段聚集也可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題。應(yīng)用指出管道中哪里會(huì)由于水的沉積而產(chǎn)生腐蝕確定變產(chǎn)過(guò)程中油水是否會(huì)以段塞的方式流出管線測(cè)算隨含水率而變化的油水混合物粘度解釋抑制劑模擬三相分離器OLGA-水三相模塊油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要與單相管路不同，混輸管道內(nèi)氣液兩相常以長(zhǎng)氣泡和段塞交替流過(guò)管道截面，在管道終點(diǎn)流出的氣、液瞬時(shí)流量有很大波動(dòng)，對(duì)管道下游油氣加工設(shè)備的工作產(chǎn)生不利影響，在管道終點(diǎn)都設(shè)有段塞捕集器。產(chǎn)生段塞流的不同機(jī)理：水力段塞流態(tài)地形起伏停輸再啟動(dòng)產(chǎn)量變化清管OLGA-段塞流模塊油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要跟蹤每個(gè)段塞從生成到從管線流出或在管線里消失的獨(dú)特功能考慮段塞形成、合并、增長(zhǎng)和縮短的各種機(jī)理模擬水力段塞標(biāo)準(zhǔn)OLGA會(huì)忽略掉形狀尖銳的液塞前沿標(biāo)準(zhǔn)OLGA將水力段塞處理為平均值設(shè)計(jì)集輸裝置方面具有很高的使用價(jià)值確定管線下游設(shè)備（如分離器、壓縮機(jī)）能否合理地處理段塞段塞捕集器/分離器的尺寸控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)制定操作指南和程序OLGA-段塞流模塊油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要能確定流體組分的動(dòng)態(tài)變化及每個(gè)組分沿管線的分布（時(shí)間和空間）沿管線的流體組分由于如下原因可能會(huì)發(fā)生變化滑脫影響（相間速度差）界面質(zhì)量傳輸傳遞不同流體匯合入管網(wǎng)入口處流體組分的改變OLGA-組分跟蹤模塊油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要組分模型通過(guò)求解每一成分分布在氣相、油層、水層、油滴、水滴里的物質(zhì)守恒方程，跟蹤組分隨時(shí)間和位置的變化。組分相關(guān)的典型情況管網(wǎng)輸送不同流體停產(chǎn)再啟動(dòng)過(guò)程注氣/氣舉/氣體質(zhì)量跟蹤入口和源的組分變化卸壓過(guò)程地形段塞/安全分析StardardOLGACompositionalTrackingModuleOLGA-組分跟蹤模塊油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要采用有限元法模擬管束，埋地管，復(fù)雜立管中的流體和傳熱介質(zhì)之間的瞬變傳熱應(yīng)用

計(jì)算管束橫切面溫度分布，分析隔熱介質(zhì)的作用研究同一管束里各個(gè)管之間的熱交換，例如分析關(guān)井期間和啟動(dòng)時(shí)的加熱研究埋地管外部土壤里的溫度場(chǎng)計(jì)算下列過(guò)程的瞬變溫度分布正常生產(chǎn)關(guān)井驅(qū)替投產(chǎn)OLGA-三維熱傳導(dǎo)模塊油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要跟蹤MEG沿管道的聚集和分布確定管道中MEG的總量MEG隨產(chǎn)量變化管道中需要的MEG量到達(dá)處理設(shè)備時(shí)的MEG量裝置在此流量下能否運(yùn)行？確定是否有足夠的MEG存在來(lái)防止水合物形成OLGA-水合物抑制劑跟蹤模塊油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要OLGA的蠟沉積模塊具有計(jì)算蠟質(zhì)成分沿管線傳輸和沉積過(guò)程的功能。當(dāng)內(nèi)管壁溫度低于結(jié)蠟點(diǎn)時(shí)，蠟質(zhì)通過(guò)分子擴(kuò)散沉積到管壁上。當(dāng)油溫低于結(jié)蠟點(diǎn)時(shí)，蠟質(zhì)從油中析出。影響增加管壁粗糙度管徑減小由于固體蠟顆粒的沉積油相表觀粘度增加預(yù)測(cè)是否需要隔熱/加熱注化學(xué)劑清管器清蠟OLGA-蠟?zāi)K油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要由于產(chǎn)液的特性化和物性計(jì)算是流體計(jì)算的基礎(chǔ)，SPT和CALSEP公司合作，OLGA程序包里采用CALSEP公司的物性分析計(jì)算程序PVTSim。PVTSim可以給PIPESIM、PIPEPHASE、OLGA、HYSYS、PRO/II等許多軟件建立流體物性文件?？蓪?shí)現(xiàn)以下計(jì)算過(guò)程：PVT模擬水合物相平衡計(jì)算結(jié)蠟預(yù)測(cè)多相閃蒸計(jì)算先進(jìn)的擬合計(jì)算單元過(guò)程PVTsimWaxMultiflashOLGA-物性模塊油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要PipePhase是用于油氣生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)和管道集輸系統(tǒng)計(jì)算的穩(wěn)態(tài)多相流模擬軟件，其前身是1970年代由雪弗龍（Chevron）公司開(kāi)發(fā)的多相流模擬軟件，SimSci于1980年將其商業(yè)化，取名為PipePhase，目前較新的版本為9.5版（2011年1月發(fā)布）。PipePhase油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要PipePhase具有較廣泛的適用性，可用于諸如單井中的關(guān)鍵參數(shù)的敏感性分析，到整個(gè)油氣田跨年度設(shè)施規(guī)劃的分析等各種工作。同時(shí)，通過(guò)對(duì)井下和井筒特征與地面設(shè)施進(jìn)行集成，PipePhase是一種用于油田多方面生產(chǎn)分析的有效工具。PipePhase整合了現(xiàn)代油氣生產(chǎn)方法和軟件分析技術(shù)，形成了魯棒的、高效的油田設(shè)計(jì)和規(guī)劃工具。PipePhase擁有詳盡的物性數(shù)據(jù)庫(kù)和友好的用戶界面，可處理單相氣液體、黑油、組分混合物和蒸汽、CO2等各種流體類(lèi)型，是目前世界各國(guó)油氣生產(chǎn)和設(shè)計(jì)公司大量采用的軟件。我國(guó)各大油田的設(shè)計(jì)單位也廣泛應(yīng)用了該軟件。PipePhase油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要油氣生產(chǎn)和地面管網(wǎng)天然氣集輸和分配管網(wǎng)工藝管線兩相流計(jì)算（如：轉(zhuǎn)油線）公用工程管網(wǎng)（水、蒸汽、儀表風(fēng)、消防水）管線的傳熱分析管線尺寸設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)分析水合物生成分析油氣田的生產(chǎn)規(guī)劃和資產(chǎn)管理研究注蒸汽（水）網(wǎng)絡(luò)氣舉分析

PipePhase應(yīng)用范圍油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要組分庫(kù)有2000多種純組分及其全面的物系參數(shù)，且這些參數(shù)允許用戶調(diào)整，同時(shí)可處理油品評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)和石油餾分?jǐn)?shù)據(jù)。在熱力學(xué)方面，采用SimSci的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)模型，包括：一般相關(guān)式、狀態(tài)方程、液相活度系數(shù)方程、改進(jìn)的狀態(tài)方程、特殊物性處理包、Henry法則等。而對(duì)非組成流體，即根據(jù)給定的密度等數(shù)據(jù)和相應(yīng)的關(guān)聯(lián)式預(yù)測(cè)流體物性，可處理黑油(API<=45)、氣體凝析液(API>45)、單相氣體、單相液體、蒸汽等類(lèi)型的流體。PipePhase工程計(jì)算-物性計(jì)算油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要采用現(xiàn)今工業(yè)常用的算法計(jì)算流體的傳遞性質(zhì)，包括：熱傳導(dǎo)率、表面張力和粘度等。對(duì)大多用戶關(guān)心的粘度計(jì)算，可允許用戶自定義粘度數(shù)據(jù)。對(duì)油水混合物，有三種方法處理，即體積平均、API14B、油水乳化（Woelflin模型、轉(zhuǎn)化點(diǎn)、乳化曲線）等。包含32種工業(yè)上常用的壓降（和持液量）計(jì)算模型，適合于各種類(lèi)型的水平、垂直或傾斜管內(nèi)的單相流和多相流計(jì)算。采用T-D-B的方法根據(jù)氣液相的折算流速預(yù)測(cè)流體的流型，用戶可以獲得管線中每個(gè)管段的流型。PipePhase工程計(jì)算-壓降、持液率計(jì)算油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要PipePhase工程計(jì)算-設(shè)備計(jì)算油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要管線和管件：直管、入口和出口、彎管、三通、管嘴、大小頭、文丘里管、孔板等；閥門(mén)：球閥、閘閥、角閥、碟閥、止回閥等；設(shè)備：泵、壓縮機(jī)、節(jié)流閥、加熱冷卻、調(diào)節(jié)閥、分離器等傳熱計(jì)算可以考慮有保溫層，管線在地面管線、水下管線、埋地管線等的傳熱情況。熱量傳遞取決于流體的溫度、壓力、物性、流量和周?chē)橘|(zhì)溫度、流量等性質(zhì)以及傳熱系數(shù)等?？捎?jì)算出整個(gè)管網(wǎng)的溫度分布。

管網(wǎng)計(jì)算采用聯(lián)立方程法并結(jié)合Newton-Raphson算法和矩陣求解器算法對(duì)整個(gè)管網(wǎng)進(jìn)行壓力和流量平衡計(jì)算，可處理各種復(fù)雜度的管網(wǎng)。PipePhase工程計(jì)算油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要PipePhase軟件結(jié)構(gòu)油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要安裝PIPEPHASE的單機(jī)版（Windows）的安裝非常簡(jiǎn)單，和標(biāo)準(zhǔn)的Windows軟件基本一致。另外有網(wǎng)絡(luò)多用戶版可選擇，該版本運(yùn)行在UNIX系統(tǒng)上，網(wǎng)絡(luò)用戶可通過(guò)客戶端的Windows平臺(tái)登錄后使用。運(yùn)行啟動(dòng)后的界面PipePhase的使用（以8.1版為例）油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要界面FileEditViewGeneralSpecialFeatures文件管理結(jié)構(gòu)和單元操作計(jì)算、優(yōu)化、物性視圖油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要PipePhase的使用（以8.1版為例）界面中的顏色提示灰色的文字和圖案表示暫時(shí)無(wú)法使用的菜單和按鈕在模型中采用不同的顏色邊框表示不同的模型狀態(tài)紅色——缺少數(shù)據(jù)藍(lán)色——已經(jīng)提供了數(shù)據(jù)暗紅色——已經(jīng)計(jì)算的數(shù)據(jù)灰色——無(wú)效的數(shù)據(jù)區(qū)域油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要PipePhase的使用（以8.1版為例）物性流體的物性對(duì)于混輸管道來(lái)說(shuō)是非常重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，與其相關(guān)的一些物性參數(shù)的計(jì)算相關(guān)式的選取也會(huì)直接影響最終的計(jì)算結(jié)果。物性模型主要分兩大類(lèi)組分模型（compositionalmodel）、非組分模型組分模型需要準(zhǔn)確知道流體的各種組分及其在混合物種中所占的比例。軟件可通過(guò)相平衡計(jì)算確定混合物中氣液相的含量和性質(zhì)?？蓮木哂薪?000種組分的組分庫(kù)中選擇可自定義擬組分或輸入自定義組分的特性曲線非組分模型則通過(guò)一些相關(guān)式來(lái)計(jì)算流體的物性。非組分模型將流體分為：黑油、凝析氣、單相液體、單相氣體、蒸汽等幾類(lèi)黑油、凝析氣屬于兩相體系，蒸汽則可能是單相也可能是兩相油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要PipePhase的使用（以8.1版為例）流體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的建立源（source）：源是流體進(jìn)入流體系統(tǒng)的入口。需要在源中定義流體的基本類(lèi)型（組分/非組分）和具體的參數(shù)匯（sink）：流體流出系統(tǒng)的點(diǎn)。一般需要設(shè)置流量、壓力、溫度等參數(shù)。結(jié)點(diǎn)（junction）：系統(tǒng)中管道相交的點(diǎn)，在計(jì)算中，可以跟蹤此處的運(yùn)行參數(shù)連接（link）：連接源、匯、結(jié)點(diǎn)；并在其中定義流體設(shè)備，命名應(yīng)是唯一的系統(tǒng)中必須由至少1個(gè)源和1個(gè)匯。已知量的數(shù)量要和源和匯的和相等。至少已知1個(gè)壓力。如果源和匯的流量未知，應(yīng)提供估計(jì)值如果不知道源、匯、結(jié)點(diǎn)的壓力值，可以不用提供估計(jì)值；提供估計(jì)值可加快收斂速度油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要PipePhase的使用（以8.1版為例）流體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的建立流動(dòng)設(shè)備（flowdevice）：普通管（pipe）、立管（raiser）、油管（tubing）、套管環(huán)空（annulus）、管件（fitting）等流動(dòng)設(shè)備（flowdevice，有長(zhǎng)度的）普通管（pipe）：水平、垂直、傾斜；周?chē)梢允强諝?、水、土壤等；保溫或裸管立管（raiser）：垂直或近似垂直，向上流動(dòng)，傳熱根據(jù)總傳熱系數(shù)或周?chē)橘|(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算油管（tubing）：井筒的生產(chǎn)油管，熱損失根據(jù)總傳熱系數(shù)和地溫梯度計(jì)算套管環(huán)空（annulus）：熱損失根據(jù)總傳熱系數(shù)和地溫梯度計(jì)算裝置設(shè)備（equipmentdevice，沒(méi)有長(zhǎng)度的）IPR：產(chǎn)量與油藏流壓的關(guān)系完井：井底完井方式（油藏和井底裸眼的界面方式，常見(jiàn)有沙礫填充和射孔）油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要PipePhase的使用（以8.1版為例）流體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的建立管件（Fitting）彎頭、單向閥、節(jié)流閥、大小頭、進(jìn)出口、噴嘴、孔板流量計(jì)、三通、普通閥（閘閥、球心閥、角閥、旋塞閥、球閥、蝶閥等）、文丘里流量計(jì)過(guò)程設(shè)備（processdevice）壓縮機(jī)、多級(jí)壓縮機(jī)泵、加熱/冷卻器、泵、調(diào)壓器（regulator）、分離器、DPDT（任意一種改變流體壓力和溫度的設(shè)備）等油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要PipePhase的使用（以8.1版為例）壓降壓降的計(jì)算根據(jù)系統(tǒng)中設(shè)置的管道的類(lèi)型不同，有許多計(jì)算的方法可供選擇。即可以定義一個(gè)全局的統(tǒng)一方法，也可以針對(duì)不同的管道選用不同的方法。壓降的計(jì)算方法采用的都是目前世界上得到廣泛認(rèn)同的一些方法，基本上分為多（兩）相流壓降計(jì)算方法和單相流壓降計(jì)算方法兩大類(lèi)。除了選擇壓降計(jì)算方法以外，影響壓降計(jì)算的主要有內(nèi)徑、管壁粗糙度、管道的傾角、加速度項(xiàng)油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要PipePhase的使用（以8.1版為例）傳熱PIPEPHASE可以考慮有保溫層的管線、地面管線、水下管線、埋地管線等的傳熱情況，但不能進(jìn)行管件和過(guò)程設(shè)備傳熱計(jì)算。傳熱計(jì)算可以通過(guò)簡(jiǎn)單地輸入總傳熱系數(shù)實(shí)現(xiàn)，也可以進(jìn)行更細(xì)致的計(jì)算（需要輸入更多的參數(shù)，如流動(dòng)介質(zhì)、管材和周?chē)h(huán)境的導(dǎo)熱系數(shù)等參數(shù)）PipePhase的使用（以8.1版為例）油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要RAS的使用計(jì)算結(jié)果分析系統(tǒng)（RAS）是一個(gè)獨(dú)立的程序，通過(guò)它用戶可以訪問(wèn)模擬過(guò)程的所有結(jié)果，并生成各種圖表。油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要PipePhase的使用（以8.1版為例）算例分析(casestudy)算例分析選項(xiàng)提供了一種非常方便的功能：用戶可以通過(guò)一次模擬運(yùn)算，不僅可以得到基本算例（basecase）的計(jì)算結(jié)果，而且還可以得到若干個(gè)選取了不同參數(shù)的分析算例的結(jié)果。分析算例以基本算例為基礎(chǔ)，如管網(wǎng)結(jié)構(gòu)一致，主要運(yùn)行參數(shù)一致，但可以修改諸如：管徑、源流量、不同的壓力、溫度等參數(shù)。這樣，一次運(yùn)算操作相當(dāng)于進(jìn)行了若干次計(jì)算，可以大大提高計(jì)算工作的效率。對(duì)于設(shè)計(jì)人員選取合理的設(shè)計(jì)參數(shù)（壓力的估算，管徑的選擇等）、以及生產(chǎn)管理人員制定生產(chǎn)計(jì)劃都是非常有效的。算例分析選項(xiàng)不限制所修改的參數(shù)的數(shù)量，建議同一項(xiàng)參數(shù)的數(shù)值的變化趨勢(shì)是固定的。油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要PipePhase的使用（以8.1版為例）算例的創(chuàng)建和運(yùn)行（以管道模擬為例）收集算例相關(guān)數(shù)據(jù)確定物性模型輸入物性參數(shù)建立流動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)輸入各節(jié)點(diǎn)的參數(shù)選擇壓降和傳熱計(jì)算方法設(shè)定輸出項(xiàng)運(yùn)行模擬計(jì)算，查看計(jì)算報(bào)告生成和查看結(jié)果報(bào)告分析計(jì)算結(jié)果油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要PipePhase的使用（以8.1版為例）計(jì)算模型的創(chuàng)建方法使用圖形界面初學(xué)者易于掌握，容易創(chuàng)建整體感強(qiáng)，直觀修改較為煩瑣使用文本編輯器需要記憶大量關(guān)鍵字，類(lèi)似編程需要用戶對(duì)整個(gè)算例有較強(qiáng)的整體感不直觀熟練用戶修改模型和參數(shù)很方便，便于使用casestudy油氣集輸管網(wǎng)仿真軟件概要PipePhase的使用（以8.1版為例）PIPESIMSuite是Schlumberger（斯倫貝謝）公司開(kāi)發(fā)的針對(duì)油氣生產(chǎn)系統(tǒng)（油藏、井筒、地面集油管線和輸油管道）的設(shè)計(jì)和分析模擬的工程應(yīng)用軟件。是一款油藏、井筒和地面管網(wǎng)一體化模擬與優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件包，主要由以下主要模塊組成：PIPESIM

―單井/管道生產(chǎn)模擬與節(jié)點(diǎn)分析RodPump―有桿抽油系統(tǒng)設(shè)計(jì)和診斷PIPESIM-Net―油氣田管網(wǎng)模擬分析HoSim―水平井及分支井計(jì)算模擬PIPESIM-GOAL―油田/區(qū)塊生產(chǎn)優(yōu)化PIPESIM-FPT―油氣田開(kāi)發(fā)規(guī)劃Pipesim油氣集輸管網(wǎng)