Pipesim 2019 Моделирование стационарного многофазного потока Техническое описание 2019 г. 2 Pipesim моделирование стационарного многофазного потока pipesim моделирование стационарного многофазного потока 3 содержание
 Скачать 1.33 Mb.
|
|
Моделирование заканчиваний PIPESIM включает все стандартные кривые притока для вертикальных, горизонтальных скважин и скважин с различными видами заканчиваний, например, ГРП. Моделируются сложные многопластовые заканчивания с использованием множества параметров притока и флюида. Моделирование заканчиваний Моделирование притока из пласта Вертикальное заканчивание: ▪ Индекс продуктивности – газ (PI) ▪ Индекс продуктивности – жидкость (с/без учета поправки Вогеля и поправки на водную фазу) ▪ Уравнение Фетковича – (только жидкость) ▪ Уравнение Джонса – газ и жидкость ▪ Уравнение Вогеля – (только жидкость) ▪ Уравнение Противодавления – (только газ) ▪ Уравнение Форгеймера (только газ) Все предыдущие уравнения позволяют рассчитать искомые параметры на основе введенных пользователем данных испытаний скважин. ▪ Модель гидроразрыва – газ и жидкость (с/без переходных расчетов) ▪ Модель Дарси o Псевдоустановившиеся и переходные режимы o Опции для газовой фазы включают кореляции по давлению и псевдо-давлению o Опции для жидкой фазы включают поправку Вогеля ниже давления насыщения и используют таблицы относительных фазовых проницаемостей нефть-вода o Таблица относительных фазовых проницаемостей ▪ Таблицы конусообразования: для учёта эффектов конусообразования в водонасыщенной или газонасыщенной части коллектора Горизонтальное заканчивание (модели индекса продуктивности PI для одной точки): • Модель установившегося течения Джоши для жидкости и газа, основанная на расчете модели притока (IPR) • Модель псевдо-установившегося течения Бабу-Оде для жидкости и газа, основанное на расчете модели притока Горизонтальное заканчивание (модель распределения PI, которая учитывает приток флюида вдоль горизонтального участка заканчивания) • Модель установившегося течения Джоши для жидкости и газа, основанная на расчете модели притока (IPR) • Модель псевдо-установившегося течения Бабу-Оде для жидкости и газа, основанное на расчете модели притока • Модель простого распределения индекса продуктивности PIPESIM МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА 13 Расчет скин-фактора PIPESIM поддерживает следующие параметры заканчивания: • Открытый ствол • Гравийный фильтр (открытый ствол и перфорация) • Перфорации • ГРП с фильтром (только для вертикальных скважин) Большинство параметров, отвечающих за расчет скин-фактора, доступны для анализа чувствительности и неопределенности. И для горизонтальных, и для вертикальных заканчиваний, пользователь может задать скин-фактор, полученный из данных тестирования скважины. 14 PIPESIM МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА Проектирование механизированной добычи PIPESIM позволяет выбрать наиболее подходящий метод механизированной добычи и провести детальное проектирование газлифта или ЭЦН. Инструменты оценки чувствительности позволяют проанализировать параметры механизированной добычи (объем закачки газа/количество ступеней ЭЦН) так, чтобы получить оптимальную добычу. Для газлифта PIPESIM предлагает расчёты с учётом размещения новых и уже установленных газлифтных мандрелей, а также подбор клапанов и определение оптимальной глубины установки, используя стандартизованные методы проектирования газлифта. PIPESIM также включает обширный каталог производителей клапанов, предоставляя наиболее точную информацию для выбора лучших решений. PIPESIM предоставляет качественный инструмент для точного моделирования газлифта, которым сами сотрудники Schlumberger пользуются ежедневно при решении задач оптимизации системы газлифта. PIPESIM МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА 15 Механизированная добыча Газлифт PIPESIM использует передовые методы для выполнения проектирования и диагностики газлифтных скважин. Система газлифтных скважин может быть использована в различных операциях по моделированию скважин и транспортных сетей, включая оптимизацию месторождения. Некоторые ключевые особенности: Каталог газлифтных клапанов • Обширный каталог газлифтных клапанов включает множество типов/серий, размеров, различных производителей • Пользователи могут легко добавлять новые клапаны Проектирование газлифта • Доступно несколько методов проектирования (IPO-Surface Close, IPO-pt-Min- Max & PPO) • Определение размеров клапанов • Дизайн может быть основан на граничных условиях по давлению или для фиксированного уровня добычи • Учёт потерь давления на трение газа, закачиваемого через кольцевое пространство. • Конфигурируемые факторы безопасности на этапе подготовки дизайна • Гибкий контроль выбора изготовителя клапанов, размеров, серий. • Опция редизайна доступна при изменении размещения, изменениях в одном или нескольких клапанах, изменениях в профиле температуры и т.д. • Результаты и графики проектирования включают: o Рекомендуемые клапаны – модель, размещение, размер и т.д. o Рекомендуемые давления зарядки для всех клапанов o Расчеты пропускной способности клапана (уравнение Thornhill- Craver) o Профили давления и температуры в НКТ и затрубном пространстве o Входные данные, результаты проектирования и график перепадов давлений между клапанами Диагностика газлифта • Диагностика газлифта учитывает условия закачки газа и граничные условия для обеспечения рабочего режима каждого клапана (открыт/закрыт/дросселирование). • Графические результаты диагностики – зависимость добычи и закачки с учетом статуса клапана • Таблица производительности с данными о режиме работы каждого клапана • Корректирующий фактор температуры азота, включая Winkler-Eades и DAK- Sutton для высокого давления • Проверка работы системы клапанов с помошью уравнений заложенных в программе в сравнении с реальными данными; в качестве входных парамет ров используются общий расход закачиваемого газа и давление нагнетания. Сопутствующие операции • Глубочайшая точка нагнетания. Прогнозирование газлифта: расчётная глубочайшая точка нагнетания и соответствующий дебит при данном типе флюида и заданном диапазоне значений (текущая и будущая производительность, обводненность). 16 PIPESIM МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА • Реакция газлифта: анализирует производительность газлифтной скважины при различных условиях, таких как изменение параметров жидкости, условий закачки и эксплуатации и/или изменение глубин закачки ЭЦН PIPESIM использует продвинутые методологии проектирования ЭЦН и соответствующих операций. Ключевые особенности: Каталог ЭЦН • Обширная база данных кривых производительности ЭЦН, охватывающая широкий диапазон дебитов. • Пользователи могут легко добавлять кривые производительности от любого производителя и использовать их для проектирования. Выбор ЭЦН и расчёты при проектировании • Расчет на основании целевых дебитов и ограничений по размеру предоставляет рекомендуемый выбор насосов в порядке убывания их эффективности • Расчет необходимого количества ступеней (с учетом потерь между ступенями) • Эффекты внутрискважинной сепарации, настройка коэффициента напора и коррекции по вязкости • Расчет устьевого давления, градиента давлений, доли газа на приёме насоса, мощности и т.д. • Результаты проектирования и графики включают: o Стандартную кривую производительности с указанием рабочих условий o Кривые производительности насосов при различной частоте в заданных рабочих условиях Моделирование скважин, оборудованных ЭЦН • Все стандартные операции в PIPESIM могут быть применимы для моделирования скважин с ЭЦН (в т.ч. профиль температуры/давления, узловой анализ, системный анализ, сетевое моделирование) • Параметры ЭЦН (скорость, число ступеней и мощность) доступны в качестве значений чувствительности Штанговые насосы Моделирование штанговых насосов • PIPESIM позволяет проводить моделирование штанговых насосов с использованием дополнительного оборудования, включая внутрискважинный сепаратор (опционально), производить рекомбинацию затрубного газа на устье. • Скважины со штанговыми насосами могут быть использованы при выполнении любых расчётных операций в PIPESIM, включая расчёт сети. Винтовые насосы PIPESIM позволяет моделировать винтовые насосы. Основные особенности: • Кривые производительности штанговых насосов для различных размеров и номинальных дебитов следующих производителей: o Schlumberger – KUDU PCP o PCM o Weatherford o Пользователь легко может добавить кривые производительности других производителей насосов PIPESIM МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА 17 • Моделирование скважин с винтовыми насосами o PIPESIM позволяет проектировать винтовой насос с верхним и нижним размещением двигателя o Параметры для определения коэффициента напора, поправок вязкости и сепарации газа Струйные насосы Моделирование струйных насосов (с помощью плагина): • Моделирование струйных насосов, установленных на забое, с помощью выбора оптимальных размеров сопла и камеры смешения • Определение оптимальных давления нагнетания рабочего агента и дебита • Информация о пределах кавитации и критических условиях потока Узловой анализ и другие операции Узловой анализ широко известен как метод оценки производительности скважин и имеет большое значение в понимании поведения системы в целом. Узловой анализ в PIPESIM позволяет построить графики притока-оттока в любой точке системы и выполнить анализ чувствительности по любой системной переменной, обеспечивая понимание того, где имеются возможности увеличения дебита. В дополнение к узловому анализу PIPESIM предлагает целый ряд других опций для широкого круга рабочих процессов скважинного моделирования. Рабочие процессы в моделях отдельной ветви Профиль Температуры /Давления Рассчитывает множество переменных (расход, распределение давления, свойства жидкости, теплофизические свойства, характеристики многофазных потоков, параметры обеспечения потока и т.д.) на всем пути потока. • Определение неизвестных граничных условий : давление или расход • Условия работы оборудования при известных давлении и расходе • Анализ чувствительности для объектов модели, свойств флюида, граничных условий • Графики профилей для сотен потенциальных расчётных переменных Узловой анализ Стандартный анализ производительности скважины, который также может быть применен для системы простого трубопровода. Практическое применение данного вида анализа включает дизайн скважины и заканчивания, выбор и дизайн типов механизированной добычи, размеры оборудования, выявление «узких мест» системы, анализ обеспечение потока и др. • Чувствительность к изменению параметров притока и оттока • График узлового анализа с некоторыми контрольными параметрами Адаптация к данным замеров Дополнительный инструмент использует технологии оптимизации для выбора и настройки наиболее подходящих корреляций потока и корректировки факторов трения, задержки жидкости и теплопередачи в соответствии с промысловыми Дебит Рсеп 18 PIPESIM МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА замерами температуры и давления. Результаты могут быть быстро визуализированы и проверены перед применением поправочных коэффициентов, которые могут быть использованы для построения более точных сценариев оптимизации или будущих прогнозов производительности. Моделирование перфорации Строгий дизайн перфорации для определения оптимального вида перфоратора, фазировки. Кроме стандартной цементной модели, основанной на методе API RP 19B тестировании данных, для анализа перфорации доступен разработанный компанией Schlumberger метод воздействия на породу SPAN Rock*. Результаты дизайна могут быть использованы для обновления модели скважины с учетом диаметра входных перфорационных отверстии и проектной глубины перфорации, которые необходимы для расчета скин-фактора вертикального или горизонтального заканчивания. Системный анализ Один из наиболее универсальных инструментов анализа в PIPESIM позволяет пользователям анализировать эффективность систем добычи и/или закачки (скважин, трубопроводов и т.д.). Он имеет расширенные возможности для анализа чувствительности, позволяющие варьировать множество параметров в режиме перестановки или в режиме соответствия. Таблицы работы лифта в скважинах Расчет работы лифта в добывающих и нагнетательных скважинах, в качестве переменных чувствительности выступают дебит, свойства флюидов, выходные давления параметры механизированной добычи. Результаты формируются в стандартизированном для гидродинамических симуляторов формате. Дизайн перфорации используется компанией Schlumberger для подбора оптимальной перфорации и определения соответствующих характеристик. PIPESIM МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА 19 ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕСПЕРЕБОЙНОГО РЕЖИМА ПОДАЧИ ПОТОКА Наиболее серьезные производственные риски связаны с транспортировкой флюидов. При одновременном течении в скважине или трубопроводе нефти, воды и газа, они потенциально возрастают. Проблемы могут быть связаны с неустойчивостью течения, осаждением твердых компонентов, которые потенциально способны блокировать течение, эрозией и коррозией, являющихся причиной разрушения трубопровода. PIPESIM предлагает самый полный в отрасли набор рабочих процессов для моделирования установившегося течения, как при проектировании систем клиентского уровня, так и производственных операций. PIPESIM часто применяется для выявления ситуаций, которые в дальнейшем требуют более детального подхода к моделированию неустановившегося течения, используя OLGA. К таким случаям можно отнести остановку/запуск скважин, вывод скважин на режим, удаление гидратов, очистку скважин и трубопроводов. Совместно PIPESIM и OLGA предлагают наиболее комплексное решение задач моделирования при изучении систем мультифазного потока. PIPESIM позволяет: • Проектировать, оптимизировать трубопроводы и такое оборудование, как насосы, компрессоры, мультифазные бустеры с целью увеличения добычи и снижения капиталовложений • Разработать стратегии предотвращения рисков для работающей системы • Точно моделировать многофазные потоки, теплообмен и поведение жидкости для обеспечения надежной доставки жидкости до пункта назначения 20 PIPESIM МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА Области применения: • Размер трубопроводов для минимизации противодавления в процессе поддержания стабильных объёмов добычи и работы при максимально допустимом давлении • Размер насосов, компрессоров и многофазных бустеров для достижения целевых дебитов • Балансировка размеров трубопроводов по отношению к мощности насосовс использованием сложных параметров чувствительности, позволяет увеличить экономическую эффективность • Моделирование преимуществ параллельных трубопроводов • Расчёт оптимальной глубины погружения и требований к тепло изоляции • Выявление рисков пробкообразования у оснований райзеров • Прогнозирование эррозии и коррозии трубопроводов с целью сохранения их целостности • Точная характеристика поведения флюида с помощью широкого спектра композиционных и black-oil моделей • Определение размера сепарационного оборудования и пробкоуловителей для управления жидкостями в процессе пусков скребка, предупреждение гидравлических ударов при выводе оборудования на режим и гидродинамических пробок • Определение рисков возможного образования твердых веществ, в том числе парафинов, гидратов, асфальтенов • Оценка производственных рисков образования парафина вдоль трубопровода • Определение необходимого количества метанола для работы в безгидратном режиме • Расчёты образования эмульсий • Выполнение комплексного анализа чувствительности в любой точке гидравлической системы с использованием нескольких параметров в режиме • Адаптация данных давления и температуры с помощью автоматической регрессии факторов задержки жидкости, трения и теплообмена • Создание отчёта множества переменных (например, расхода, распределения давления, свойств флюида, температурных свойств, характеристик многофазного потока и т.д.) на всей протяжённости потока. PIPESIM МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА 21 Наземное оборудование PIPESIM позволяет выбрать оборудование различного типа для определения его влияния на конструкцию всей системы. При проектировании систем в PIPESIM могут быть использованы сложные анализы чувствительности с изменением ключевых параметров расчёта. Это позволяет оптимально рассчитать трубопроводы и подобрать размер оборудования. Обеспечение бесперебойного режима подачи потока для наземного оборудования Трубопроводы и райзеры В PIPESIM существует упрощенный и детальный режим задания трубопроводов и райзеров. В том числе: • Возможность задавать неровности трубы для расчёта в условиях негоризонтального грунта и возможности моделировать как райзеры, так и спускные вертикальные трубы • Задание необходимых данных из различных расчетов теплопередачи – от простых до детальных (обратитесь к разделу теплопередачи для получения дополнительной информации). • Использование измеренных значений давления и температуры (если такие имеются) для настройки модели с использованием сложных алгоритмов регрессии • Моделирование электрообогрева трубопроводов • Схематическое отображение геометрических профилей трубопроводов и райзеров • Применение глобальных свойств окружающей среды к наземным и подземным объектам • Опция GIS-карт по автоматическому считыванию профиля высотных отметок наземного/подводного трубопровода |