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4.OLGA多相流瞬态模拟器2018版新功能介绍

OLGA多相流瞬态模拟器是多相流瞬态模拟领域的行业标准工具,它能模拟近井储层、井筒、地面管网以及工艺设备中流体与时间相关的瞬态流动过程,精确预测生产系统中的诸多关键参数,例如流量、压力、温度、流体组分、固体沉积以及操作工况条件的变化,以最大限度地释放生产潜力。这对于深水油气藏的开发中至关重要,且在近海和陆上油气藏开发中也应用广泛。

相对于OLGA 2017版,OLGA 2018版主要针对瞬态模型初始化、地形数据简化算法和计算时间步控制等方面进行了实质性改进。

• 更加灵活的瞬态模型初始化(Initialization)——组合型模型初始化方式

在OLGA中共有三种瞬态模型初始化方法:使用稳态预处理器、使用用户指定的初始条件或使用重启文件。这三种初始化方法都有其局限性。例如,使用稳态预处理器初始化的管网模型中不能包含没有流体流动的井筒/管线。用户给定的初始条件定义起来可能很麻烦,且不总是能够很好地过渡到瞬态模拟。最后,当从重启文件中启动初始化管网模型时,与前述两种情况相比,这种初始化方法中只允许对瞬态模型进行很少的修改。

为了克服这些限制,OLGA 2018版允许用户对瞬态模型使用几种初始化方法的组合,这意味着单个某个井筒/管线可使用不同于管网模型中其余部分所使用的初始化方法。组合的初始化方式增加了模拟初始化的灵活性,并增加了成功启动模拟的可能性。

• 全新类型的扩展——水合物动力学模型(Hydrate Kinetics models)

OLGA 2018版对使用计算引擎扩展(engine extensions)的模型目录进行了扩展,提供了一种新的扩展类型:水合物动力学模型。模型目录现在包括:

• 颗粒流模型

• 用于稳态计算的流动模型

• 全新的水合物动力学模型

OLGA 2018版中全新发布了业界最新的水合物动力学模型模块,该模块整合了由西澳大利亚大学(UWA)最新开发的气基体系水合物动力学模型,以及由美国科罗拉多矿业大学(Colorado School of Mines)所开发的基于油基/水基体系水合物动力学模型,能完整预测生产系统中各种体系类型下的水合物生长和输送的整个过程,给出管线/井筒被水合物堵塞的可能性。

• 改进的计算时间步控制——针对快速模拟的互补时间步准则

根据最初的Courant-Friedrichs-Lewy(CFL)准则,计算时间步受到质量输移速度的限制。目前这一点在OLGA 2018版中由基于移动流体最大界面波速的准则得以补充。新准则是OLGA数值稳定准则的近似。在多数情况下,这可能会允许比默认的CFL准则更大的计算时间步,从而提供实质性的加速模拟效果。

例如需要快速将模拟带到动态稳定状态的模拟工况,或对于求解详细动力学不重要的模拟工况(准确跟踪流体组分质量),新准则都可能是一个很好的选择。

• 改进的用于平滑和简化测量数据的算法

OLGA 2018版通过OLGA Profile generator工具中引入了两种新方法,实质性地改进了为OLGA创建适当的数值网格的过程:

• 一种使用了LOWESS算法的新方法用于平滑测量数据中的原始数据,提供了一种更好的去除异常点的方法

• 对于地形剖面数据的简化过程,引入了一种方法,可以在自动优化简化过程的基础上,同时避免依赖精心选择的角度组

• 允许修改标况条件中压力和温度的参比值

《GB/T 19205-2008 天然气标准参比条件》中规定了在测量和计量天然气等气态流体时,国内所使用的压力、温度和湿度的标况条件(标准参比条件)是101.325kPa,20°C。在模拟产量较大的气井或输量较大的输气管线时,Sm3和Nm3这两种标准参比条件由于温度的差异,可能会导致气量存在相对较大的差异。

OLGA 2018版允许用户修改模拟计算中所使用的默认状况条件。如果使用此选项,在标况条件下定义的所有输入和输出变量将基于新定义的压力和温度,而不再是之前版本OLGA默认使用的1atm(101.325 kPa)和60°F(约15.6°C)。

• 新的模拟计算输出结果——动量力和段塞流

OLGA 2018版新增了若干模拟计算输出结果变量,主要包括动量通量和段塞流。

• 动量通量

流体对弯管施加的力可以通过动量通量计算得到。OLGA之前版本中需要对其他输出变量进行后处理,而OLGA 2018版中动量通量可以直接从输出结果中获得。在段塞跟踪模拟中,OLGA还可输出边界处的瞬时动量通量。

• 段塞单元模型中段塞跟踪类输出

段塞单元模型的输出变量列表得到了相当大的扩展,包括以前只有段塞跟踪模拟才能获得的输出。持液率、流速和有效液相粘度现在都分别适用于段塞气泡和段塞体区。此外,现在可以绘制段塞分数和模式速度。

• 发布了全新的OLGA 64位版本应用程序

OLGA 2018版仅提供64位应用程序,而不再提供32位应用程序。升级到64位应用程序有助于利用可用硬件,并从64位操作系统中提供的指令集中获益。此外,升级确保了与组成组件的兼容性,并确保了OLGA可以从高性能计算的最新更新中获益。

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