KOGT LedaFlow 多相流瞬态模拟流动保障软件

LedaFlow是由挪威SINTEF与壳牌、康菲合作开发，由Kongsberg运营的一款商业多相流模拟软件，是21世纪新一代的石油天然气生产系统流动保障软件。

• 新一代动态多相流软件；
• 改善流动保障的关键；
• 更接近现场实际物理场；
• 独特的CFD功能；
• 无缝集成的动态过程和多相流模拟器。

文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/software/pipeline/2578.html

一、创造价值

在石油和天然气生产系统的设计中瞬态多相流模拟是至关重要的。在这里康斯伯格的解决方案是通过支持项目的所有阶段，从可行性研究到详细工程设计和投产。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/software/pipeline/2578.html

二、最佳投资方式

• 优化管路直径的选择：限制高速率下的压力损失和低速率下的段塞流；
• 水合物控制方法的选择：隔热设计化学 抑制剂跟踪 段塞流捕集器设计。

三、提高投资回报率

• 缩短调试时间；
• 油井启动和关闭优化；
• 减少化学品和抑制剂的使用；
• 确保最佳油井分配；
• 减少多相流量计的使用；
• 油井收益分配。

四、降低风险

• 管理和避免段塞流；
• 避免水合物，蜡沉积和沥青质的形成；
• 泄漏点的检测和定位；
• 避免磨损和腐蚀。

五、提高性能

1.模型

• 直观，易于使用和快速学习的工程工具；
• 支持执行一致的工程设计原则；
• 图形组态的流线系统保证新用户短期学习掌握；
• 能够充分利用多相流模型导入现有的工程；
• 为高能力客户准备的基于文本的配置文件；
• 强大的可视化工具，学习周期短。

2.设计

• 陆上和海底的管线模型同时处理；
• 同时处理设施和输油管线的模型；
• 采用高保真模型设计和验证控制仪表；
• 使用脚本设置和管理设计案例；
• 工程数据库；
• 整合开发和验证操作程序。

3.训练

• 培训工程师在日常和急救操作：开机、关机、斜坡上升/下降，刮板操作、泄漏、堵塞、死循环油，化学品管理；
• 培训流动保障工程师。

4.委托书

• 使用集成模型的检测控制系统；
• 尝试调试操作，发现问题，实施解决方案和验证模拟器。

5.操作

• 井和管线性能监测；
• 管线持液量和流态估算；
• 传感器故障和泄漏检测；
• 操作预测；
• 化学和抑制剂管理；
• 井气举的优化；
• 生成生产报告；
• 计算冷却时间。

六、流动保障中步骤改变的关键

ledaflow^®是怎样接近实际的物理状态文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/software/pipeline/2578.html

ledaflow^®是基于严格的三相流的基本物理定律和成分的表征。ledaflow®接近稳态实际物理和完全瞬态条件，从而提高了结果质量。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/software/pipeline/2578.html

• ledaflow®9场的方法，包括详细的模拟水和油的分散体和气体在液相中的气泡。它也允许对三相流如沙和水合物固体颗粒模型进行模拟；

文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/software/pipeline/2578.html

• ledaflow®采用油、气和水的多温差法，而不是传统的混合温度的方法。这导致更准确的温度和热损失的预测。
• ledaflow®有气体、油和水分离的动量方程，而传统的工具使用两个动量方程。这导致了一种改进的计算的油-水动量交换和由此产生的滑移。
• 平衡建模思想在所有ledaflow®模块内优于现有假设平衡或接近平衡流的模型。这是至关重要的，在井（包括智能井）的流体流动模拟以及启动和良好的稳定性问题。
• ledaflow®的各种成分通过PVT表或充分的组合建模来处理。该服务器允许定义内部以及抑制剂和其他化合物的烃组分。

独特的2D和3D功能

在多相管流中已经开发了对波、段塞流、液滴和发泡能够模拟和可视化独特的方程。通过准三维（Q3D）和横截面轮廓模块来实施。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/software/pipeline/2578.html

轮廓模型（二维）给出了在管道的横截面的速度分布的信息。3D模型解决了在一个一致的基础上制定多维度的CFD两相流动与分布动态。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/software/pipeline/2578.html

 LedaFlow^® Q3D模型

• 解决油滴、水滴的多相运输过程；
• 提供管线润湿性等关键信息（如腐蚀抑制剂等）；
• 准确建立关键区域流体模型；
• 段塞流初期、发展、形成阶段的精确模型；
• 在压降和流动保障中提高稳定性的理解。

文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/software/pipeline/2578.html

目前来看，LedaFlow的优秀的多维功能满足了高级建模的复杂流动情况。后期形成了独特的平台去扩展建立更加精确具有针对性的模型（如沙土侵蚀等）。这种以统一一致的方式去解决的现象需要基于流体物理方向的发展。这些问题不能充分的代表了目前的correlation-based系统。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/software/pipeline/2578.html

七、耦合模型

LedaFlow®支持无缝集成的模型：稳态、一维瞬态、剖面模型和Q3D。这允许用户根据所请求的信息建立模型和使用它们：文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/software/pipeline/2578.html

• 一维瞬态的初始化计算——稳态模型；
• 一维模型提供快速解决产管道瞬态变化；
• 剖面模型可以使用值从1d模拟作为其输入它的相速度、管道直径和体积分数的计算；
• 准三维模型将被用来获得生产系统的详细的信息基于管道生产建立系统。

一个全新平台

LedaFlow®平台是基于最新的信息技术标准和工具。这为用户提供了重要的优势。

• 完全隐式网络解算器开发，确保完善的解决方案；
• 完善准确的数值方法；
• 多处理器计算提高模拟速度；
• 强大的3D可视化引擎；
• 强大的数据库平台合作案例和整个工程团队分享结果。

LedaFlow®平台有一个模块化的系统架构旨在促进：

• 简化专业版本的发展；
• 与其他软件进行联结，保证终端用户的专有流动模型可以进行耦合以及与LedaFlow共同作用。

更高级的用户可以选择给他们输入使用脚本而不是图形用户界面：脚本引擎提供了快速、高效的访问所有LedaFlow®功能参数研究概率分析，或风险评估的权限。

LedaFlow^®互补模型：

• 长管道一维模型；
• 关键管道段Q3D模型；
• 全隐式耦合一维、Q3D管网模型。

八、LedaFlow®多相流模拟器

1. 生产线（产品系列）

Ledaflow是一款灵活多样、模块化的服务于单相流、两相流以及三相流的动态多相流模拟器。

2. Ledaflow 工程设计

• 单相、两相、三相流；
• 稳态点模型；
• 稳态预处理程序；
• 完全瞬态模型；
• 温度（热量）与组分模型；
• 各阶段的温度、焓以及传质模型；
• 分散、分离相间的流动转换；
• 完全可压缩解决方案；
• 段塞流捕集器计算器；
• 井和立管、阀门、控制器的气举模拟。

3. Ledaflow Q3D 模块；

• 提供所有阶段的质量、动量、焓和湍流方程解决方案；
• 全阶段空间分布的质量分数；
• 液滴、气泡空间分布的大小；
• 壁膜模型(质量,动量,沉积和二次夹带？)；
• 分离、分散流间过渡模型；
• 竖直、弯曲管道（水平与倾斜）；
• 全热模型。

4. LedaFlow® Profile

• 通过管径的相速度和体积分数。

九、实验活动

获得实验数据的关键在于模型的改进。在挪威的SINTEF特隆赫姆的多相流实验室进行了工业规模的大量的实验,用于提供新的高质量的数据来支持LedaFlow®模型的发展。实验活动是为了提供新的几何图形和系统配置，用于不0存在的数据或限制数据和新数据，这也将是得到可靠的深水管道的设计和操作至关重要的一步。

通过蒂尔达数据库已经获得了其他的10000+数据点(数据库的测试数据来自于SINTEF的多相流实验室)。

蒂尔达实验包括:

直径为12”的实验

• 达到90bar的压力
• 单相流(天然气、石油和水)
• 两相流(油/气、水/气)
• 三相流(油/水/气)
• 单相流和两相流的颗粒(砂)运输

此外,LedaFlow^®的发展得益于与工业合作伙伴密切合作,LedaFlow^®代码验证了实验和现场数据的准确性。

SINTEF’s Tiller

大型多相流实验室。

SINTEF是世界上领先的独立石油&气体研究机构。

十、现场数据验证

康菲石油公司和TOTAL已经确认了LedaFlow®不支持大量的现场测量数据，其中包括：

——天然气/凝析油和石油为主的系统；

——大范围的气油比和含水率；

——管道直径从2“到38”；

——操作压力的巨大变化。

一些选定的例子：

LedaFlow®S-riser 一维模型模拟液体滞留。一致振幅、压降幅度和频率。

LedaFlow®S-riser 一维模型模拟液体滞留。液体滞留持液率的动态可视化表示。

十一、康斯伯格——一个可靠的合作伙伴

LedaFlow^®提供流动保证服务在整个项目阶段，LedaFlow®的工程工具通过我们在流动保证研究里的顾客被使用。

另外,康斯伯格提供给流动保证工程师和管理者合格的访问，使他们可以通过LedaFlow®和其他的先进商用软件对多相流模拟和流动保证分析利用。

通过康斯伯格提供的典型流动保证分析:

• 热工水力分析:

—流线分级

—保温研究

• 瞬态模拟：

—启动

—停止

—调大

—调小

• 段塞流捕集器

带集成系统的 LedaFlow^®

康斯伯格倡导的交付流动保证系统为市场领导者提供了准确的现场证明系统，并实现了全球80多个解决方案。作为一个在石油天然气开发工具里良好而又稳定的领导人士,康斯伯格提供在复杂的集成项目系统里时间和预算的追踪记录。康斯伯格在全世界都设有主要的石油天然气热点产品的办事处，确保我们在任何地区都能够提供无与伦比的水平服务以及你在任何地方都会得到我们的帮助。

十二、综合模拟系统的应用

West Delta Deep Marine

生产系统模拟器

客户: 拉希德石油公司

地点: 埃及

油田：Scarab/Saffron油田位于西三角洲海洋深处，它代表了东地中海第一个开发的深水油田。

Greater Plutonio

仿真培训系统

客户: 英国石油公司

地点: 安哥拉

油田：Greater Plutonio开发油田，块18位于安哥拉西海岸。Greater Plutonio油田位置在在1200m~1500m水深处。Galio, Cromio, Paladio, Plutonio, Cobalto and Platina油田组成了东区区块发展油田，并且彼此间距在20Km内。水下系统包括160km的立管、流动管线和管汇。

Longhorn

生产管理系统

客户: 埃尼

地点: 美国墨西哥湾

油田：Longhorn气田位于墨西哥湾新奥尔良东南方向大约200km的地方、深度700米。Longhorn油田发展目前由四个回接到大约30km外的Crystal平台水下井组成。

Snøhvit

动态生产模型

客户：海德罗石油公司

地点: 挪威

油田：Snøhvit是巴伦支海第一个近海开发油田。没有表面安装，这个项目包括液化输送到地面天然气、从欧洲同类的第一工厂出口和世界最北的液化天然气设施。

Ormen Lange

生命周期模拟器

客户: 海德罗石油公司/壳牌

地点: 挪威

油田：Ormen Lange是在挪威大陆上第二大气田。气田距离克里斯蒂安松西北方向(挪威)大约120km，在3000米海底下。天然气和凝析油通过管道运输到陆上端设备。在陆上天然气厂分离天然气和凝析油。

Bohai

仿真培训系统

客户: 艾默生过程模拟

地点: 中国

油田：渤海湾位于中国的东北部，北京以东约200km。PL19-3油田（渤海二期蓬莱）是由菲利普斯在1999年渤海湾发现的，是到目前为止在中国近海最大的发现。渤海湾第二阶段的开发包括五个井口平台、中央处理设备和一个新的更大的FPSO。

Frade

水下仿真培训系统

客户: 雪佛龙

地点: 巴西

油田：Frade位于坎波斯盆地1000米水深处，里约热内卢东北方向大约120km，它是由带有垂直注水井的水平生产井组成的，而注水井可以保持油层压力。

LedaFlow® 1D 模块

• 稳态点模型和预处理器
• 单,两相和三相流
• 完全瞬态流动
• 每一个油田有质量转换模型
• 每相的焓和温度模型
• 温度和组分模型
• 在分离和分散相间的流动转换
• 完全压缩方案
• 段塞流检测和分析
• 气举井和立管

LedaFlow® Q3D模块

• 所有相的质量、动量、焓、湍流、粒径
• 所有相的质量分数、液滴和泡沫的大小的空间分布
• 壁膜模型（质量,动量,沉积物和二次携带）
• 分离和分散流之间的转换，反之亦然
• 可压缩流动的求解程序
• 直管和弯管（水平和倾斜）
• 完全热模型

LedaFlow® 描述

• 在不同直径管道中相速度和体积分数

LedaFlow®平台

• 快速模拟多CPU计算
• 脚本输入或通过图形用户界面输入
• 瞬态可视化和动画的2 d和3 d绘图
• 允许情况下的合作和分享结果的灵活数据库平台
• 与其他应用程序互连

集成模拟解决方案

• 从设计到操作的生命周期模拟
• 流程和控制系统的设计和验证
• 控制系统检测
• K-Spice®和LedaFlow®之间的无缝接口
• 简单的通信与控制系统、信息管理系统和数字油田系统
• 训练模拟器
• 油田模拟器——能允许有效的流程设计,控制系统检测和培训的井、流动管线和生产设施的详细动态模型
• 生产管理系统——实时在线流动保证和多相水下生产设施和长管道网络管理操作监控系统
• 生产协调系统——实时在线解决方案，能计算和协调整个油田的流速