Pipephase9.5培训讲义

1PipePhase9.5关于管网收敛问题1432软件运行及结果输出模型介绍流体压降及热力学计算5实例分析6软件概述及应用培训目录2第1章软件概述及应用PipePhase9.53PipePhase9.5软件介绍：PIPEPHASE软件是世界知的稳态多相流模拟软件，包括PipePhase、NetOpt、Tacite三部分。该软件包括35个油田常用的各种管件（管线、入口和出口、弯管、三通、管嘴、大小头、文丘里、孔板等）、阀门（球阀、闸阀、角阀、碟阀、底阀、止回阀等）和设备（泵、压缩机、节流阀、加热冷却、调节阀、分离器等），可以对油气生产、油气集输和油气处理的全过程进行模拟和优化。主要应用：油气生产和输送系统；天然气传输和分配管线；化工流体管道网络；传输管线的传热分析；管线尺寸设计；节点分析；水合物生成分析；油气田的生产规划和资产管理研究；注蒸汽（水）网络；气举分析；公用工程网络。应用单位：自八十年代末该软件进入中国后，先后已被大庆院、辽河院、胜利院、河南院、华北院、大港院、青海院等多家单位引进，应用效果非常显著。1.1软件简介4PipePhase9.5油井模拟计算气体管线计算近海管线模拟计算长输管线计算1.1软件简介5PipePhase9.5天然气-凝析油管网模拟计算地面汇流管网模拟计算1.1软件简介6PipePhase9.5水合物模拟计算改变管网布局采油模拟计算1.1软件简介71.2软件结构和界面PipePhase9.58PipePhase9.51.2软件结构和界面9PipePhase9.51.2软件结构和界面10PipePhase9.5新建打开已有模拟导入关键字文件存盘运行浏览输出文件打印添加source添加sink添加结点添加计算器定义水合物选择单位选择组件PVT选项设置计算方法全局缺省定义优化数据放大选定区域缩小显示整个流程重新生成流程图查找1.2软件结构和界面11PipePhase9.51.2软件结构和界面12PipePhase9.51.3修改/自定义单位集软件中包括四种单位制，分别为石油单位制、英标、米制单位制和国际标准单位制。且在使用中可以按使用要求对个别单位进行更改。13PipePhase9.51.3修改/自定义单位集14PipePhase9.5第2章模型介绍15PipePhase9.52.1流体模型分类非组分模型和组分模型16PipePhase9.52.1流体模型分类计算组分模型时软件将其当作已知组分的化学混合物处理。PIPEPHASE将自动计算相态分离的问题。非组分模型气体和液体是单相的，黑油是液体占主体的两相模型，凝析油是气体占主体的两相模型，水蒸气的单一组分的两相模型。17PipePhase9.52.2非组分流体模型非组分流体模型黑油单相液体单相气体凝析油蒸汽每个相需要定义密度，Requiresdensity(gravity)ofeachphase其它物性通过经验方程计算——粘度Viscosity——压缩因子Cornpre臼ibilityfactor(z-factor)18PipePhase9.5黑油模型是行业常用的多相流模型一通过油气水比重和在标况下气液相体积比来计算流体性质，实际工况下的气液相比则通过关联模型计算。黑油模型黑油模型假设条件：一在标况下的液相在所有条件下均保持液相一标况下分离出的气相则可以气相和溶解在液相两种方式存在一通常对API45的原油适用2.2非组分流体模型19PipePhase9.5两点粘度Two-pointliquidviscosity(optional)气相杂质Gascontaminants：屿，C02,H2S(optional)，适用范围：油气水三相油气两相Cwatercut=O)油水两相（气油比＝0)输入数据Inputdata油气水三相密度2.2非组分流体模型20PipePhase9.5单相液体模型2.2非组分流体模型21PipePhase9.5单相液体模型需要输入的数据2.2非组分流体模型22PipePhase9.5单相气体模型2.2非组分流体模型23PipePhase9.5气体凝析油模型2.2非组分流体模型什么是气体凝析油模型？—在工作的温度压力下气体会发生凝析，管道中是气液两相流动—该模型假设在低于露点压力时没有液相，凝析油密度恒等于其在标况下的密度—凝析油的露点压力，气油相质量分率，表面张力通过经验公式计算。适用范围：轻油API4524PipePhase9.52.2非组分流体模型25PipePhase9.5蒸汽模型2.2非组分流体模型26PipePhase9.5组分模型明确知道各组分的性质时采用2.3组分流体模型27PipePhase9.52.3组分流体模型自定义流体性质28PipePhase9.52.3组分流体模型29PipePhase9.52.3组分流体模型输入流体组分参数30PipePhase9.52.3组分流体模型31PipePhase9.5第3章流体压降及热力学计算32PipePhase9.53.1压降计算式的选择压降相关式的选择在GlobalDefaults中设置33PipePhase9.53.1压降计算式的选择水平管：BB、BBM、BBMHB、MB、MBE、EF、DF、DEF、OLIM上倾管：BB、BBM、BBMHB、MB、MBE、ANSA、EF、DF、DEF、OLIM下倾管：BB、BBM、BBMHB、MB、MBE、EF、DF、DEF、OLIM立管：ORK、HB、HBBB、AZIZ、ANGEL、GRYM、GRAY多相流计算中水平管、上倾管、下倾管和立管都有自己合适的压降计算公式34PipePhase9.53.1压降计算式的选择35PipePhase9.53.1压降计算式的选择36PipePhase9.53.1压降计算式的选择37PipePhase9.53.1压降计算式的选择38PipePhase9.53.2热力学计算方法选择热力学计算方法的选择注：只有组分模型才需要选择热力学计算状态方程39PipePhase9.53.2热力学计算方法选择压降公式的选择40PipePhase9.5第4章软件运行及结果输出41PipePhase9.54.1模拟环境介绍该软件中包括众多设备，通过设备的选择和参数的设置可以满足各种计算要求。42PipePhase9.54.1模拟环境介绍43PipePhase9.54.2结果输出查阅输出报告主要包括以下两种：（1）运行完成后点击菜单栏中的ViewPFDOutput；（2）EXCEL输出并进行查看44PipePhase9.54.2结果输出45PipePhase9.54.2结果输出46PipePhase9.54.2结果输出47PipePhase9.5第5章实例分析48PipePhase9.5例1组分模型计算20km管道的温降与压降组分名称摩尔百分数%H2S5.4C12C214.3C316.3IC42.9NC48.6IC53.1NC52.9NC64.1NC74.5NC84NC92NC102NC1120NC207.9单位使用metric制压降计算选用全局缺省里的BBM内径缺省值选用圆整值20寸热传递缺省设置热导系数缺省设置土壤热传递设置热动力学方法选用SRK方程起点压力7400kpa，74℃高程变化400m要求：49例2近海天然气凝析油传输管线PipePhase9.5问题描述：近海生产的湿天然气通过32in管子输送至海岸，天然气通过调压平台，使之分离和压缩，然后重新和凝析油混合输送到目的地。完成目标：（1）计算海岸流体温度、压力、气液比和总的液体持液量。（2）产生相包络线图和水合物曲线，假设海底平均温度为10℃，通过软件点到点的水合物预测来确定是否形成水合物。50PipePhase9.5例2近海天然气凝析油传输管线51PipePhase9.5管道信息insideDiameter30.5inchswallthickness19.05milimetersinsulationthickness1.8inchespiperoughness0.056milimeters传热信息waterT10℃NormalWaterVelocity5km/hInsulationConductivity0.4Btu/ft·h·F流体组成Fluidrate106kg/h成分Mole%H2O0.06N20.19CO22.07C187.18C24.93C32.98i-C40.54n-C40.69i-C50.29n-C50.2n-C60.3n-C70.57备注：（1）为了压降和持液率的计算，选择Beggs和Brill-Moody关系式；（2）因垂直管路没有保温，对空气和水的热损失传递系数分别为0.25Btu/ft·h·F和1.6Btu/ft·h·F。例2近海天然气凝析油传输管线52PipePhase9.5例3近海凝析油收集网络多相近海集气网络输送凝析油到海岸处理设备，见下图，有四个气体收集平台（A,B,C,D)和一个调压平台（E），一个5000马力的压缩机安装在调压平台上。ABC平台的天然气要经过E，两条平行的管线连接调压平台和岸上设备。D点的凝析油直接流向平行管线，距离海岸32KM。所有平台的流量等情况见下表。1.确定每一个平台的操作压力，设定岸上气体处理的压力是35.5bar。2.确定每一部分的液体持液量问题描述：需完成的目标：53PipePhase9.5例3近海凝析油收集网络54PipePhase9.5PlatformNameGasRate(103M3/HR)CGR(M3/MMSCM)A53016.8B51011.2C2680D8433.7流体性质(对于A、B、C平台)GasSpecificGravity0.6CondensateSpecificGravity0.85流体性质(对于D平台)GasSpecificGravity0.8CondensateSpecificGravity0.75压缩机信息（E平台）#ofStages1Power5000HPEfficiency80%传热信息水温20℃岸上温度30℃OverallU-Factor2.5Kcal·hr·m2·℃备注：（1）Dukler-Eaton-Flannigan压降计算方法和此关系式适合这个低凝析油系统；（2）使用Taitel-Dukel-Dukler-Barnea估计流体流态，注意Dukler-Eaton-Flannigan不能预测压降。例3近海凝析油收集网络55例4凝析油集输管网PipePhase9.5问题描述：一凝析油区块共有4口井（A、B、C、D），建立集气管网如图1所示，输送气体到集气站，集气站入口压力要求是600psig。现增加5口新井，需要评估新增井对已存在的管网系统的影响。新管网示意图如图1，表1中给出了其他信息。需要确定：（1）确定新加入井之前，原来每口井的产量；（2）确定加入新井后，原来井流量的变化情况；（3）确定增加的总产量。提示：（1）采用凝析油模型；（2）Gray-Moody方程适用于凝析井，所以井中使用这个方程，地面管线使用Taitel-Dukler-Barnea方法，此为默认值。56PipePhase9.5例4凝析油集输管网57PipePhase9.5TubingDataLinkLength(ft)Depth(in)ID(in)AtoJ1615055002.441BtoJ6635061002.441CtoJ8635059002.441DtoJ5645060002.441EtoJ3630059002.441FtoJ5630060002.441GtoJ1630060002.441HtoJ8640060002.441ItoJ4630060002.441WellDataTemperatureGradient1.4F/100ftWaterGravity1.02GasGravity0.65GondensateGravity55APISourceTemperature(F)Pressure(psig)GasFlowerate(MMscf/d)