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VirtualFlow | 海底石油泄漏及水合物堵塞模拟

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石油开采与运输中,油、气、水与沙粒等多相流之间存在相互影响,尤其是水合物的存在会引起井筒或采气管线堵塞,影响气井的正常生产。

水合物的形成过程复杂,不仅包含油、气、水、水合物等多相,并且石油泄露过程是一个复杂的大尺度湍流现象,因此石油泄漏过程中水合物相关的仿真模拟难度极高。

通用流体仿真软件 VirtualFlow 配置专业的水合物模块,提供水合物的生成和溶解模型,可用于模拟深海采油工艺中水合物的生成过程,预测水合物生成量以及对管道的堵塞,评估水合物对采油工艺的影响。
 

VirtualFlow 配置了一系列独有的水合物模型,自带多种物料组分的水合物生成平衡曲线,包括甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷等。

1

生成模型 

2

变异模型(轻碳至甲烷) 

3

水合物形成中的释热模型 

4

流变模型

5

分解模型 

6

固体水合物融化模型

以下为海底石油泄漏模拟及输运管道中水合物的形成与堵塞过程模拟案例:


海底石油泄漏模拟

深海石油泄漏会形成水合物,造成石油收集器堵塞。水合物的形成过程中会出现重油、轻油、天然气、海水、水合物等,且泄露过程本身是一个复杂的大尺度湍流现象,因此对深海石油泄露的模拟难度极高。相较于其它通用CFD软件,VirtualFlow 配置了一系列水合物模型,可以更好地模拟石油泄漏过程,尤其是水合物的形成、扩散与最终堵塞收集器的过程。

Macondo事件照片
     

VirtualFlow网格划分

     

VirtualFlow 仿真结果

对于轻油、天然气、水合物、重油与海水五相的仿真结果如下图,显示了除海水外四个相各相的体积比率。
   
   
   
   

t=75s

   
   
   
   

t=210s

VirtualFlow不仅可以仿真每个时刻各组分的流动与传热,再现海底管道内的流动过程,而且可以真实地模拟水合物的形成和扩散,预测水合物的附着与管道堵塞的过程,此外可以得到附近区域的湍流流动现象。

VirtualFlow | 水合物形成及相关风险仿真计算


下图显示了VirtualFlow的模拟结果,从中可见水合物造成的管道堵塞。
   
   



水合物造成的管道堵塞

在油气输送管道中,由于低温、高速流动、搅动等因素的影响,天然气在管道中易形成水合物堵塞管道。目前该过程多使用理论模型进行预测,与实验结果差异较大。

   
   
下图为采用VirtualFlow模拟垂直管道中水合物形成并造成堵塞的过程。图中左侧为水合物体积比率的云图,右侧为压力云图。
垂直管道中水合物形成及堵塞模拟 
来源:多相流在线
多相流燃烧湍流通用航空航天船舶轨道交通理论多尺度试验积鼎 CFD
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-06-23
最近编辑:1年前
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