Мар 08
Здравствуйте. Хотел бы узнать об актуальных проблемах, интересных задачах возникающих при течении нефти/газа (любого другого флюида) в трубопроводах с точки зрения механики сплошных сред, гидродинамики.
Конкретнее: Занимаюсь внутренними задачами - течением флюидов по трубам (решение уравнений Навье-Стокса, использование моделей турбулентности для замыкания осредненных уравнений Рейнольдса) и хотел бы узнать об актуальности таких задач при транспортировке нефти/газа или может в какой другой области связанной нефтяной/газовой промышленностью.
Опубликовано
04 Мар 2008
Активность
8
ответов
5087
просмотров
6
участников
0
Рейтинг
Контекст
коррозия x3
задача конечно же актуальна...
как правило решается с применением специлизорованного софта, например, - PipeSim от Schlumberger, GAP от Petroleum Experts.
где уже реализованы все необходимые для решения задачи методы...
думаю, было бы полезно разобраться и попытаться реализовать, те методы, которые не реализованы в этих программных продуктах
Я, если можно так выразится, в нефтянке новичок, и о таких програмных продуктах знаю по наслышке. Из специализированного софта использую Fluent - достаточно мощная программа для моделирования внутренних течений (да и внешних тоже). Если можно приведите здесь реальные примеры таких задач из вашей практики. В своей не большой практике, я сталкивался с такой задачей лишь однажды - когда нужно было посчитать потери давления на трение (по простой зависимости).
Ну вот, например. Имеется фонтанирующая нефтяная скважина. Забойное давление в скважине выше давления насыщения, вследствие чего газ в забойных условиях растворен в нефти. Нефть поднимается по НКТ на поверхность. Давление в НКТ снижается. На определенной глубине из нефти начинает выделяться газ. Поток из однофазного превращается в многофазный. Задачка же может быть следующая:
- зная забойное давление, рассчитать устьевое
- зная устьевое, рассчитать забойное
- построить "характеристику НКТ" - зависимость между различными расходами жидкости и требующимися для прокачки этих расходов по данным НКТ давлениями (НКТ - насосно-компрессорные трубы, по ним нефть поднимается на поверхность).
Существует очень много корреляций для проведения этих расчетов, как наших, так и зарубежных.
Также конечно существует специализированный софт.
Хорошо данный вопрос освещен в книге Мищенко И.Т. "Сборник задач по технике и технологии добычи нефти", из "не наших" Production Optimisation Using Nodal Analysis by H. Dale Beggs.
Еще в свете нарастания популярности водогазового воздействия на пласт, возможно, будут актуальными расчеты, связанные с движением водогазовой смеси в трубах разного диаметра.
Не могу сказать относительно газа, но для нефти самый важный вопрос по транспортировке мультифазного потока связан с коррозией и эрозией. Т.е. при течеии жикости от скважин вода может выпадать за счет небольшой скорости и соответственно отсутствия турбулентности и течь по дну трубопровода, вызывая ручейковую коррозию. При попытке увеличить скорость - начинаются процессы эрозии - когда песок из пласта разрезает трубопровод как пескоструйный аппарат. Промысловикам приходится на основе своего опыта подбирать и диаметр трубопровода и способы борьбы с коррозией. К чему можешь применить свои старания я мало понимаю, единственное что приходит на ум это утечки или несанкционированные врезки - можно ли их определять с использованием моделей турбулентности?
Вообще, сколько я встречался с решением данных уравнений гидродинамики - они используются для моделирования - получения векторного поля скорости в каждой расчетной точке, поля температуры, давления и других характеристик течения. Мои вариации расчетов были связаны с изменением геометрии канал - допустим расширение, или уступ, каверна и т.п.
Все задачи приведенные выше несомненно очень интересны, и я конечно буду двигаться в этом направлении - связанном с течением мульти фазных сред (пока у меня был поток одного вещества - воздуха, воды и тп.).
Задача с несанкционированной врезкой, скорее всего можно отнести к задаче с особенной геометрией - но мне кажется что данная задача решается как нибудь по - простому - регистрацией давления например на каждом участке трубопровода- и применение уравнений движения я думаю тут профессорам покажется излишним
Мой научный руководитель предложил такую задачу - течет значит нефть определенной температуры, и тут внезапно появляется кусок трубопровода на который воздействует другая температура (тут можно я думаю как нибудь привязаться к нарушению термнозащиты или коррозии) и значит задача - расчитать линии тока и распределения температуры с таким воздействием. вот. Как думаете актуально?
В свое время работал на промысле, так вот там основные проблемы с нефтепроводами были:
а) порывы;
б) запарафинивание;
в) коррозия.
Проблем, связанных с внезапным изменением температуры трубопроводов, не помню. Хотя могу предположить, что при высокой обводненности продукции трубопроводы могут замерзать там, где идут по поверхности. Но то, что ты описал, на мой взгляд, сугубу теоретическая задачка.
Существуют методы очистки трубопроводов путем прокачки по ним вязко-упругого состава. На мой взгляд, это направление более актуально и связано с твоей специализацией.
главная проблема возникающая как я думаю от повышения температуры на некотором участке трубопровода заключается в образовании соляного налета на стенках трубопровода и как следствие перекрытие сечения трубы. Данная проблема возникает при транспортировке ГЖС с большим содержанием пластовой воды. Проверенно практикой на промыслах Сахалина.
Есть забавные сугубо теоретические задачки и с однофазными системами. Например - у математиков популярна тема "Оптимального управления".
Так вот такие теоретики придумали оптимальное управление электроподогревом. Там вам и гидродинамика и красивые поля скоростей и температур по сечениям нарисуете и т.п.