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石油石化领域,几乎所有流动问题均为多相流,例如油、气、水、砂等。石油勘探、开采以及输送过程中,通过数值模拟的方法,对相关流动问题进行预测分析,可以大量减少实验的工作量,并获得详细的流动信息,对生产实践有重要的指导作用。

SimPop拥有实力雄厚的CFD团队,长期为石油行业的客户提供复杂多相流问题的数值模拟分析,对界面流、混合流、颗粒流等复杂流动的数值分析有着丰富的经验:

多相的管道输送问题;

油气水砂多相分离问题;

水合物生成的过程仿真;

多孔介质内的流动;

非牛顿流体的数值分析;

油藏数值模拟;

泡状流的数值模拟;

湍流流动的颗粒输运;

凝析油的润湿过程;

黑粉沉积过程;

界面效应和表面活性剂;

石油泄漏的扩散等。

多孔介质流动

在石油勘探与开采过程中,SimPop为客户提供岩层内复杂流动的数值模拟,考 气、水等组分的流动与相间传质,流体与岩层之间的相互作用如扩散、吸附等,并比较各种提高采收率的方法,为客户提供合理的采油方案。

海上钻井平台

海上钻井平台持续受到波浪的冲击,对平台支撑造成严重的非稳态载荷,会导致钻井平台的损坏。 通过CMFD方法,对该自由界面的流动进行模拟,可分析不同形状的波浪对钻井平台的冲击作用,计算支撑架受到的压力载荷、曳力以及力矩,分析钻井平台的安全性。该过程中的复杂界面波动,需要精确的界面追踪方法结合合适的湍流模型。

混输泵分析与优化

石油开采过程中常遇到气液固多相混输的情况,在泵内的流动非常复杂。采用多相流数值模拟的方法可以对泵内的复杂流场进行分析,获得混输泵内各相组分及流动信息,对混输泵的设计和优化具有重 要意义。

阀门流动的数值模拟

气举阀在石油开采过程中有重要意义,可以对促进石油的提升,降低能耗。采用数值模拟的方法,探讨了气举阀的阀孔直径、安装方式、入口条件等对石油提升效果的影响,分析了阀孔最优化设计及运行方式。

油水分离

油气水砂等多相的分离是石油开采过程中极为关键的步骤,该过程涉及到复杂的多相流动与分离。采用多相流数值模拟的方法,可对多相分离器进行模拟分析,通过各相之间的流动与分离,评估分离器效果,供优化改进的措施。

段塞流

段塞流是水平气液输送管道中的一种常见流型,会造成剧烈的压力波动和对管线的应力冲击。数值模拟方法可以预测段塞流发生的位置和频率,并分析产生段塞流的原因,提供预防措施,为安全生产提供保障。

段塞流捕集器

段塞流捕集器被用来在油气输运管道中分离和捕集液体,确保下游设备正常工作。段塞流捕集器的设计参数复杂、难度大,因此采用数值模拟的方法可以对捕集器的结构和气液两相的流动进行模拟,分析不同段塞流型下捕集器的效果,保障下游设备稳定运行。

水合物

深海采油泄漏过程中,在高压条件下会有水合物的生成,水合物会对油气捕集器有堵塞作用。采用数值模拟的方法可以分析水合物生成机理,预测水合物的生成速率和浓度,以及对捕集器的堵塞现象。该过程为高压下的多相流动并包括了水合物的反应动力学。

石油泄漏

石油深海开采和海上运输过程中难免在不可控因素下发生泄漏,通过数值模拟的方法,研究石油泄漏后在海上的扩散,有助于预测石油扩散范围,制定合理的污染治理措施,避免造成更严重的生态环境问题。

一维与三维CFD耦合计算

石油开采和运输过程中,有长距离输送管线和储油罐、阀门、泵等结构的结合,模拟过程中可分别采用一维和三维CFD工具。SimPop为客户提供三维CFD工具与一维软件之间的耦合计算,实现复杂部位细致分析和管线快速计算的结合,为生产管理提供快速、准确的分析结果。

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