多相流工艺计算__培训课件.ppt

Solartron公司的DualStream凝析天然气流量计 该流量计采用混合器和双文丘里管的方法测量凝析天然气总流量，并对气液流量进行温度、压力补偿。置信概率为90%时，测量精度为±5%。 McCrometer的V-CONE流量计： 该流量计节流件的结构特殊，目前报道的测量指标中该流量计是最高的，对气液相的测量精度均可达到4%以下，单相计量精度更高，可以达到0.2%，适用于单相、两相、三相流计量。未查到有关该产品应用的报道。 PECO公司的凝析天然气流量计 该流量计采用加长文丘里管测量气液两相流量技术，通过测量文丘里管入口与喉部差压、加长段的压降，进行运算得到气相质量含率，进一步得到两相流量。 国外多相流量计普遍存在以下问题： 计量范围窄，计量精度受油气比的影响较大； 有些采用了微波、伽马射线等测试手段，其价格昂贵，难以大规模推广使用； 有些要求特殊安装，现场应用不便或流程复杂。 现场应用可靠性能差 常用商业软件分析— OLGA 模型概述 最早的瞬态多相流软件是在挪威开发的OLGA，它的最早版本完成于1984年。起初以低压空气/水流动的小管径实验数据为基础。SINTEF两相流实验室的数据表明，模型能较好的模拟气泡流和段塞流，而不能准确模拟分层流和环状流。在垂直环状流中，预测的压降比实际压降高出50%。经研究发现，这是由于早期模型忽略了以气速运动的液滴。后几经修改，形成扩展的双流体模型 现在是1991年版。它以双流体模型为基础，能综合计算两相流参数，同时可以判断流型，然后由流型计算出各参数值。求解三个质量守恒方程（分别是关于气相、液滴和液膜的）、两个动量方程（一个是关于气体和液滴混合物的，一个是关于液膜的）和一个混合物能量方程。模型基本方程采用欧拉法，但在欧拉格式中又同时采用了拉格朗日的前缘跟踪格式。 用相平衡计算确定相变量，由物性模块完成。物性模块是以Peng－Robinson状态方程为基础的多组分模型，假定混合物的组成不随时间变化，因为管线长，压降大，所以考虑了Joul-Thomson效应的影响。所用的物性参数都以温度和压力为变量，在运行OLGA软件之前需要运行一个物性计算软件包，生成以温度和压力为变量的二维表格，OLGA中所需要的各个状态下的物性由这个表格插值得到。 功能 可以用于管网数值计算 可以预测和跟踪段塞流动 流型预测 水合物计算 水力热力计算 TACITE软件 TACITE软件是由法国开发的多相流瞬态模拟软件，可用于油气生产管网的设计与控制，它适用于任何坡度和直径的管线，可处理实际情况下遇到的大多数流型。模型能区分两种流型：分离流和分散流，间歇流则是这两种流型的组合。这一概念也成功用于流型转换，从而确保在流型转换时模型中各变量保持连续性。这对于准确模拟多相瞬态流动至关重要。软件采用显式格式求解方程，这种方法的优点是能够跟踪波前传播，容易处理复杂管网 软件有三点创新： 1、输运方程能够保证模型在流型转变时保持连续性； 2、闭合定律的选取。闭合定律已由实验结果证实，并且对于坡度和流体特性来说保持连续性； 3、流型转换理论建立在计算变量连续性基础上。 TACITE软件的基础是漂移流动模型，需要求解一个动量守恒方程、一个能量守恒方程和N个质量守恒方程（每个组分一个）。 对软件的验证分稳态和瞬态两种情况。对于稳态检验，使用Boussens测试回路的实验数据。结果表明，压降和持液率的误差大都在10％以内，当持液率小于0.4时，偏差较大。瞬态数据是由Tulsa大学提供的。该管线内径为77.9mm、长度为420m的水平实验管路，流动工质是空气和煤油。对各种流量变化的瞬态过程与实验基本一致。通过大量实验数据验证了TACITE软件，现场测试结果与模拟结果十分符合，特别是对于低流量下运行的天然气凝析液管线。 PLAC软件 PLAC（Pipeline analysis code）是根据研究水反应堆中失冷事故研究（LOCAS）的软件TRAC（transient reactor analysis code）修改而成的。 PLAC的控制方程由各相连续性方程、动量方程和混合物能量方程组成，是典型的双流体模型。模型的结构方程由稳态的动量方程和实验数据来确定。为避免分析全组分，PLAC采用黑油模型，即经验关系式，并假定气相中没有携带液体，当压力高于泡点压力时，所有气体溶解于液相中。 PLAC可以模拟流量变化瞬态、热力瞬态（加热时间和冷却时间）、强烈冲击流、管线的启动与停运，通球清管和管线破裂，但对管线破裂误差较大， PeTra软件 PeTra软件采用拉格朗日方法，是专为跟踪段塞和清管器而设计的三相流模拟软件 模型的控制方程由油、气、水相的三个质量守恒方程、三个动量守恒方程和一个混合物能量方程构成。当进行