PipePhase®－稳态多相流模拟器

PipePhase®－稳态多相流模拟器

 

PipePhase是用于油气生产网络和管道传输、分布系统计算的严格的稳态多相流模拟器，其前身是1970 年代由雪弗龙（Chevron）公司开发的多相流模拟软件，SimSci于1980年将其商业化，取名为PipePhase，目前最新版本为9.2版。

PipePhase具有广泛的适用性，可用于从单井中关键参数的灵敏度分析，到整个油气田跨年度设施规划的分析等各种工作。同时，通过对井下和井筒特征与地面设施进行集成，PipePhase成为全面生产分析工具的终结者。

PipePhase整合了现代油气生产方法和软件分析技术，形成了鲁棒的、高效的油田设计和规划工具。PipePhase拥有详尽的物性数据库和友好的用户界面，可处理单相气液体、黑油、组成混合物和蒸汽、CO2等各种流体类型，是全球油气生产和设计公司首选的解决方案。

严格的多相流分析和详尽的热力学计算使得PipePhase适合于各种应用，如：

- 油气生产和地面管网

- 天然气集输和分配管网

- 工艺管线两相流计算（如：转油线）

- 公用工程管网（水、蒸汽、仪表风、消防水）

- 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

PipePhase效益：

- 提高总体产量

- 改善油气井和流动管线的性能

- 改善管线和设备设计

- 整合油田开发和规划

- 减少操作费用

- 减少投资费用

- 提高工程设计的效率

        

1.工程计算能力

PipePhase拥有相关行业领先的技术，采用工业标准的方法库与数据库，有先进的网络求解算法，能处理任意复杂度的网络计算。PipePhase正在为全球各地从事管线管网设计、油气生产等工程师广为采用，几大油气生产企业均PipePhase视为标准工具，用于提高效率、减少投资、降低操作费用、提高油气产量等。

（1）物系计算

在组分流体（定义纯组分及其组成的流体）处理方面，PipePhase组分库有2000多种纯组分及其全面的物系参数，且这些参数允许用户调整，同时可处理油品评价数据和石油馏分数据。在热力学方面，PipePhase采用SimSci的工业标准热力学模型，包括：一般关联式、状态方程、液相活度系数方程、改进的状态方程、特殊物系处理包、Henry法则等，均与PRO/II相同，因而能准确计算各种工艺流体的热力学性质。

而对非组成流体，即根据给定的密度等数据和相应的关联式预测流体物性，可处理黑油 (API<=45)、气体凝析液(API>45)、单相气体、单相液体、蒸汽等类型的流体。

PipePhase用工业标准的算法计算流体的传递性质，包括：热传导率、表面张力和粘度等。对大多用户关心的粘度计算，可允许用户自定义粘度数据。对油水混合物，有三种方法处理，即体积平均、API 14B、油水乳化（Woelflin模型、转化点、乳化曲线）等。

（2）压降（持液量）计算

PipePhase包含32种工业标准的压降（和持液量）计算模型，适合于各种类型的水平、垂直或倾斜管内的单相流和多相流计算，部分模型如下：

American Gas Association

   

Eaton-Flannigan

   

Angel – Welchon – Ross

   

Gray - Moody

   

Ansari

   

Gray

   

Aziz

   

Hagedorn & Brown

   

Beggs & Brill

   

Hagedorn & Brown - Beggs & Brill

   

Beggs & Brill – Moody

   

Hazen-Williams

   

Beggs & Brill - Moody high velocity

   

Lockhart & Martinelli

   

Beggs & Brill - Moody-Dukler

   

Moody

   

Beggs & Brill - Moody-Eaton

   

Mukherjee & Brill

   

Beggs & Brill - Moody-Hagedorn & Brown

   

Mukherjee & Brill-Eaton

   

Beggs & Brill - No slip

   

OLGA-S 2000 2-Phase

   

Beggs & Brill - No slip high velocity

   

OLGA-S 2000 3-Phase

   

Beggs & Brill high velocity

   

Olimens

   

Dukler

   

Orkiszewski

   

Dukler-Eaton-Flannigan

   

Panhandle B

   

Dukler-Flannigan

   

TACITE-S

   

Duns & Ros

   

Weymouth

   

Eaton

   

Xiao

   

 

PipePhase采用T-D-B的方法根据气液相的折算流速预测流体的流型，用户可以非常方便地获得管线中每个管段（Segment）的流型（泡状流、波状流、段塞流、雾状流、环状流等）。

（3）传热计算

PipePhase能对管线进行严格的传热计算，考虑有保温层，管线在地面管线、水下管线、埋地管线等的传热情况。热量传递取决于流体的温度、压力、物性、流量和周围介质温度、流量等性质以及传热系数等。PipePhase将考虑所有这些因素并执行严格的传热计算，并由此计算出整个管网的温度分布。

（4）设备计算

PipePhase可以进行各种管线和管件设备的计算，包括：

管线和管件：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、堞阀、底阀、止回阀等；

设备：泵、压缩机、节流阀、加热冷却、调节阀、分离器等；

（5）先进的网络算法

PipePhase采用联立方程法并结合先进的Newton-Raphson算法和矩阵求解器算法对整个管网进行压力和流量平衡计算，可处理任意复杂度的管网。PipePhase具有极强的网络解算能力，能很好地解算任意结构和大小的管网系统，无论是简单的前馈型网络或复杂的回路、复杂环状网络都有能很好地收敛。如：纯聚集和分配的树状管网、支状管网、多个Source和Sink、有些段流向不能确定、带复杂环状结构且流向不确定，并随边界条件而改变等网络结构。

2.应用集成

PipePhase和MS Excel/Access兼容，可实现如：从Excel中导入设备的特征数据，将结果数据导出到Excel，将计算结果导出到Access数据库中保存等等功能。

PipePhase拥有非常开放的接口，其基于COM的API接口技术使用户可自行开发第三方应用程序，如在Excel或其它第三方程序中运行或调用PIPEPHASE模型等。

PipePhase配备有Portal模块，用户可以通过Excel创建自己的界面，并从Excel操作和控制PipePhase的模型而无需写任何代码，用户只需简单地将所需的模型从Excel树状列表中将参数拖拽到Excel表单中即可完成操作。