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1PipePhase 9.5PipePhase 9.5关于管网收敛问题关于管网收敛问题1432软件运行及结果输出软件运行及结果输出 模型介绍模型介绍流体压降及热力学计算流体压降及热力学计算5实例分析实例分析6软件概述及应用软件概述及应用培训目录培训目录2第第1章章 软件概述及应用软件概述及应用PipePhase 9.5PipePhase 9.53PipePhase 9.5PipePhase 9.5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 1.1 软件简介软件简介4PipePhase 9.5PipePhase 9.5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 1.1 软件简介软件简介5PipePhase 9.5PipePhase 9.5天然气-凝析油管网模拟计算地面汇流管网模拟计算1.1 1.1 软件简介软件简介6PipePhase 9.5PipePhase 9.5水合物模拟计算改变管网布局采油模拟计算1.1 1.1 软件简介软件简介71.2 1.2 软件结构和界面软件结构和界面PipePhase 9.5PipePhase 9.58PipePhase 9.5PipePhase 9.51.2 1.2 软件结构和界面软件结构和界面9PipePhase 9.5PipePhase 9.51.2 1.2 软件结构和界面软件结构和界面10PipePhase 9.5PipePhase 9.5新建新建打开已有模拟打开已有模拟导入关键字文件导入关键字文件存盘存盘运行运行浏览输出文件浏览输出文件打印打印添加添加source添加添加sink添加结点添加结点添加计算器添加计算器定义水合物定义水合物选择单位选择单位选择组件选择组件PVTPVT选项选项设置计算方法设置计算方法全局缺省全局缺省定义优化数据定义优化数据放大选定区域放大选定区域缩小缩小显示整个流程显示整个流程重新生成流程图重新生成流程图查找查找1.2 1.2 软件结构和界面软件结构和界面11PipePhase 9.5PipePhase 9.51.2 1.2 软件结构和界面软件结构和界面12PipePhase 9.5PipePhase 9.51.3 1.3 修改修改/自定义单位集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。13PipePhase 9.5PipePhase 9.51.3 1.3 修改修改/自定义单位集自定义单位集14PipePhase 9.5PipePhase 9.5第2章 模型介绍15PipePhase 9.5PipePhase 9.52.1 2.1 流体模型分类流体模型分类非组分模型和组分模型16PipePhase 9.5PipePhase 9.52.1 2.1 流体模型分类流体模型分类 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。17PipePhase 9.5PipePhase 9.52.2 2.2 非非组分流体模型组分流体模型非组分流体模型l黑 油l单相液体l单 相 气体l凝 析 油l蒸汽每个相需要定义密度，Requires density(gravity)of each phase其它物性通过经验方程计算粘度 Viscosity压缩因子Cornpre臼ibility factor(z-factor)18PipePhase 9.5PipePhase 9.5 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。黑油模型黑油模型黑油模型假设黑油模型假设条件：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AP I 4524PipePhase 9.5PipePhase 9.52.2 2.2 非非组分流体模型组分流体模型25PipePhase 9.5PipePhase 9.5蒸汽模型蒸汽模型2.2 2.2 非非组分流体模型组分流体模型26PipePhase 9.5PipePhase 9.5组分模型组分模型明确知道各组分的性质时采用2.3 2.3 组分流体模型组分流体模型27PipePhase 9.5PipePhase 9.52.3 2.3 组分流体模型组分流体模型自定义流体性质28PipePhase 9.5PipePhase 9.52.3 2.3 组分流体模型组分流体模型29PipePhase 9.5PipePhase 9.52.3 2.3 组分流体模型组分流体模型输入流体组分参数30PipePhase 9.5PipePhase 9.52.3 2.3 组分流体模型组分流体模型31PipePhase 9.5PipePhase 9.5第第3章章 流体压降及热力学计算流体压降及热力学计算32PipePhase 9.5PipePhase 9.53.1 3.1 压降压降计算式的选择计算式的选择压降相关式的选择在Global Defaults中设置33PipePhase 9.5PipePhase 9.53.1 3.1 压降压降计算式的选择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2024/2/29 周四3435PipePhase 9.5PipePhase 9.53.1 3.1 压降压降计算式的选择计算式的选择36PipePhase 9.5PipePhase 9.53.1 3.1 压降压降计算式的选择计算式的选择37PipePhase 9.5PipePhase 9.53.1 3.1 压降压降计算式的选择计算式的选择38PipePhase 9.5PipePhase 9.53.1 3.1 压降压降计算式的选择计算式的选择39PipePhase 9.5PipePhase 9.53.2 3.2 热力学热力学计算方法选择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40PipePhase 9.5PipePhase 9.53.2 3.2 热力学热力学计算方法选择计算方法选择压降公式的选择41PipePhase 9.5PipePhase 9.5第第4章章 软件运行及结果输出软件运行及结果输出 42PipePhase 9.5PipePhase 9.54.1 4.1 模拟环境介绍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。43PipePhase 9.5PipePhase 9.54.1 4.1 模拟环境介绍模拟环境介绍44PipePhase 9.5PipePhase 9.54.2 4.2 结果输出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View PFD Output；（2）EXCEL输出并进行查看45PipePhase 9.5PipePhase 9.54.2 4.2 结果输出结果输出46PipePhase 9.5PipePhase 9.54.2 4.2 结果输出结果输出47PipePhase 9.5PipePhase 9.54.2 4.2 结果输出结果输出48PipePhase 9.5PipePhase 9.5第5章 实例分析49PipePhase 9.5PipePhase 9.5例例1 1 组分模型计算组分模型计算20km20km管道的温降与压降管道的温降与压降组分名称组分名称摩尔百分数摩尔百分数%H2S5.4C12C214.3C316.3IC42.9NC48.6IC53.1NC52.9NC64.1NC74.5NC84NC92NC102NC1120NC207.9l单位使用metric制l压降计算选用全局缺省里的BBMl内径缺省值选用圆整值20寸l热传递缺省设置l热导系数缺省设置l土壤热传递设置l热动力学方法选用SRK方程l起点压力7400kpa，74l高程变化400m要求：50例例2 2 近海天然气凝析油传输管线近海天然气凝析油传输管线PipePhase 9.5PipePhase 9.5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。51PipePhase 9.5PipePhase 9.5例例2 2 近海天然气凝析油传输管线近海天然气凝析油传输管线52PipePhase 9.5PipePhase 9.5管道信息inside Diameter30.5inchswall thickness19.05milimetersinsulation thickness1.8inchespipe roughness0.056milimeters传热信息water T10Normal Water Velocity5km/hInsulation Conductivity0.4Btu/fthF流体组成Fluid rate106kg/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/fthF和1.6Btu/fthF。例例2 2 近海天然气凝析油传输管线近海天然气凝析油传输管线53PipePhase 9.5PipePhase 9.5例例3 3 近海凝析油收集网络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：54PipePhase 9.5PipePhase 9.5例例3 3 近海凝析油收集网络近海凝析油收集网络55PipePhase 9.5PipePhase 9.5Platform NameGas Rate(103M3/HR)CGR(M3/MMSCM)A53016.8B51011.2C2680D8433.7流体性质(对于A、B、C平台)Gas Specific Gravity 0.6Condensate Specific Gravity 0.85流体性质(对于D平台)Gas Specific Gravity 0.8Condensate Specific Gravity 0.75压缩机信息（E平台）#of Stages1Power5000HPEfficiency80%传热信息水温20岸上温度30Overall U-Factor2.5Kcalhrm2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。例例3 3 近海凝析油收集网络近海凝析油收集网络56例例4 4 凝析油集输管网凝析油集输管网PipePhase 9.5PipePhase 9.5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。57PipePhase 9.5PipePhase 9.5例例4 4 凝析油集输管网凝析油集输管网58PipePhase 9.5PipePhase 9.5Tubing DataLinkLength(ft)Depth(in)ID(in)A to J1615055002.441B to J6635061002.441C to J8635059002.441D to J5645060002.441E to J3630059002.441F to J5630060002.441G to J1630060002.441H to J 8640060002.441I to J 4630060002.441Well DataTemperature Gradient1.4F/100ftWater Gravity1.02Gas Gravity0.65Gondensate Gravity55APISourceTemperature(F)Pressure(psig)Gas Flowerate(MMscf/d)Condensate-Gas Ratio(CGR)Water-Gas Ratio(WGR)Gas Flow Eqution ParametersCoefficient(Mcfd)ExpoentA16515003(est)60020200000.89B17015203(est)60030210000.89C16915103(est)60010190000.89D16915153(est)60025220000.89E16615103(est)60010190000.89F16515153(est)60010190000.89G16515153(est)60010190000.89H16515153(est)60010190000.89I16515153(est)60010190000.89（1）储油层和IPR数据是可靠的，设置的值为固定边界条件；（2）Taitel-Dukler-Barnea图用来检测地面管流流态，Gray-Moody不预测流态。例例4 4 凝析油集输管网凝析油集输管网59PipePhase 9.5PipePhase 9.5第第6 6章章 关于管网收敛问题关于管网收敛问题60PipePhase 9.5PipePhase 9.5什么原因可能导致产生不收敛？什么原因可能导致产生不收敛？变量超出有物理意义的范畴变量超出有物理意义的范畴l压力为负值l压力或温度过高物性计算失效初始值不好初始值不好步长设置不合理步长设置不合理l过大：发散l过小：收敛慢6.1 6.1 导致不收敛的原因导致不收敛的原因61PipePhase 9.5PipePhase 9.56.2 6.2 一般建议一般建议压降和流量的估算值压降和流量的估算值l SourceSource和和SinkSink的压力或流量必须给估算值的压力或流量必须给估算值l估算值应该来自实际数据或者经验数据估算值应该来自实际数据或者经验数据l压力估算值应该改考虑实际流动方向压力估算值应该改考虑实际流动方向 高压力点高压力点底压力点底压力点l流量估算应考虑物料平衡流量估算应考虑物料平衡62PipePhase 9.5PipePhase 9.5管网结构管网结构l 注意流动方向的定义注意流动方向的定义 避免形成封闭避免形成封闭环状环状l 对管网，多固定流量比多固定压力容易收敛对管网，多固定流量比多固定压力容易收敛 尤其是对环状管网尤其是对环状管网6.2 6.2 一般建议一般建议63PipePhase 9.5PipePhase 9.56.2 6.2 一般建议一般建议JunctionJunction的应用的应用l 什么时候应用什么时候应用JunctionJunction 网络结构中需要汇集或者分流时网络结构中需要汇集或者分流时 需要生成相图，流态图或需要生成相图，流态图或FlashFlash报告时报告时l 除此之外无需再用除此之外无需再用JunctionJunction 增大方程矩阵增大方程矩阵64PipePhase 9.5PipePhase 9.56.2 6.2 一般建议一般建议避免环状管网高程不一致避免环状管网高程不一致l 连接到同一个节点的连接到同一个节点的PipePipe相对高程不一致相对高程不一致避免避免Jump-OverJump-Over管网管网l 一根短管连接两根更长的、平行的管道一根短管连接两根更长的、平行的管道直接建模将造成计算不稳定直接建模将造成计算不稳定应进行左图所示的处理，即保证了计算的稳应进行左图所示的处理，即保证了计算的稳定性也不损失计算的准确性定性也不损失计算的准确性65PipePhase 9.5PipePhase 9.5环状网中流动方向环状网中流动方向l 流动方向已知流动方向已知No Reversal FlowNo Reversal Flowl 流动方向未知流动方向未知加加RegulatorRegulator6.2 6.2 一般建议一般建议66PipePhase 9.5PipePhase 9.5谢谢！谢谢！祝大家身体健康，工作顺利2024/2/29 周四67