NO20140079A1 - Method for Determining Flow Parameters for a Multiphase Flow in a Pipeline Section - Google Patents

Method for Determining Flow Parameters for a Multiphase Flow in a Pipeline Section Download PDF

Info

Publication number
NO20140079A1
NO20140079A1 NO20140079A NO20140079A NO20140079A1 NO 20140079 A1 NO20140079 A1 NO 20140079A1 NO 20140079 A NO20140079 A NO 20140079A NO 20140079 A NO20140079 A NO 20140079A NO 20140079 A1 NO20140079 A1 NO 20140079A1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
fluid
flow
continuous
phase
fields
Prior art date
Application number
NO20140079A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO337063B1 (en
Inventor
Stein Tore Johansen
Original Assignee
Ledaflow Technologies Da
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ledaflow Technologies Da filed Critical Ledaflow Technologies Da
Priority to NO20140079A priority Critical patent/NO337063B1/en
Priority to BR112016016918A priority patent/BR112016016918A8/en
Priority to AP2016009390A priority patent/AP2016009390A0/en
Priority to GB1612524.7A priority patent/GB2539117A/en
Priority to PCT/EP2015/051393 priority patent/WO2015110599A1/en
Priority to AU2015208052A priority patent/AU2015208052C1/en
Publication of NO20140079A1 publication Critical patent/NO20140079A1/en
Publication of NO337063B1 publication Critical patent/NO337063B1/en
Priority to DKPA201670491A priority patent/DK179330B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/10Numerical modelling
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00Details relating to the application field
    • G06F2113/14Pipes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Flow Control (AREA)
  • Pipeline Systems (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

Oppfinnelsens område Field of the invention

Denne oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for transient kvasi-tredimensjonal simulering av flerfasefluidstrømning i rørledninger som muliggjør mye raskere simulering av flerfasefluidstrømninger og som er mindre avhengig av empirisk utviklede korrelasjoner, som har økt pålitelighet, forbedret evne til å simulere flerfasestrømninger ved høye trykk, og forbedret håndtering av vannfasen enn per i dag tilgjengelige fullt tredimensjonale simulatorer. This invention relates to a method for transient quasi-three-dimensional simulation of multiphase fluid flow in pipelines which enables much faster simulation of multiphase fluid flows and which is less dependent on empirically developed correlations, which has increased reliability, improved ability to simulate multiphase flows at high pressures, and improved handling of the water phase than currently available fully three-dimensional simulators.

Bakgrunn Background

Flerfasestrømninger oppstår når mer eller mindre separate faser av gasser, væsker og/eller faste partikler strømmer samtidig som en blanding. Flerfasestrømninger kan involvere komplekse irregulære vekselvirkninger mellom de strømmende fasene og fremkalle trykkfall, væskeansamlinger og ustabile strømninger. Disse fenomenene kan inntreffe i et vidt felt av anvendelser, varierende fra storskala industriprosesser i for eksempel farmasøytisk industri, papirindustri, næringsmiddelindustri, metallurgisk industri, til småkalaanvendelser som for eksempel kjølesystemer, forbrenningsmotorer etc. Multiphase flows occur when more or less separate phases of gases, liquids and/or solid particles flow simultaneously as a mixture. Multiphase flows can involve complex irregular interactions between the flowing phases and induce pressure drops, fluid accumulations and unsteady flows. These phenomena can occur in a wide range of applications, varying from large-scale industrial processes in, for example, the pharmaceutical industry, paper industry, food industry, metallurgical industry, to small-scale applications such as cooling systems, combustion engines, etc.

Ett bestemt område hvor forståelse av og forvaltning av flerfasestrømninger er spesielt viktig, er transport av hydrokarboner i rørledninger fra produksjonsstedet til prosesseringsanlegg. Fluidstrømninger i rørledninger fra olje- og gassfelt vil typisk involvere samtidige strømmer av vann, olje og gass, og kan også inneholde medrevne faste stoffer. Strømningsmønstrene kan innta mange forskjellige regimer, så som for eksempel støtvis strømning, boblestrøm, stratifisert strøm, ringformet strøm, og/eller virvelstrømning. One particular area where the understanding and management of multiphase flows is particularly important is the transport of hydrocarbons in pipelines from the production site to processing facilities. Fluid flows in pipelines from oil and gas fields will typically involve simultaneous flows of water, oil and gas, and may also contain entrained solids. The flow patterns can occupy many different regimes, such as, for example, turbulent flow, bubble flow, stratified flow, annular flow, and/or vortex flow.

Utviklingen i dagens olje- og gassutvinning går mot mer marginale felter, og i fjerntliggende og teknisk utfordrende områder. Det er derfor blitt mer viktig å forstå og forutsi mulig flerfaseoppførsel og komplekse fluidrelaterte effekter som kan oppstå i rørledningene under planlegging av og drift av olje- og gasstransportrør-ledningene. Hovedmålsetningen for operatører er optimalisert produksjon under optimaliserte sikkerhetsbetingelser, noe som resulterer i behov for å kunne kontrollere strømningshastighetene, trykkvariasj onene og fluidtemperaturene i rørledningene. Developments in today's oil and gas extraction are moving towards more marginal fields, and in remote and technically challenging areas. It has therefore become more important to understand and predict possible multiphase behavior and complex fluid-related effects that may occur in the pipelines during the planning and operation of the oil and gas transport pipelines. The main objective for operators is optimized production under optimized safety conditions, which results in the need to be able to control the flow rates, pressure variations and fluid temperatures in the pipelines.

Den irregulære og komplekse oppførselen til flerfasestrømninger gjør det nødvendig å benytte numeriske simuleringer, ofte assistert av omfattende eksperimentelt bestemte strømningsparametere, for å estimere og/eller oppnå en forståelse av oppførselen til flerfasestrømningen og de komplekse fluidrelaterte effekter som kan forventes å inntreffe i en bestemt rørledning. The irregular and complex behavior of multiphase flows necessitates the use of numerical simulations, often assisted by extensive experimentally determined flow parameters, to estimate and/or gain an understanding of the behavior of the multiphase flow and the complex fluid-related effects that can be expected to occur in a particular pipeline .

Kjent teknikk Known technique

Numeriske modeller for simulering av fluidstrømninger vil typisk anvende et Euler-basert rammeverk for å løse de kontinuerlige fasene til flerfasestrømningene, og de kan grovt anses å bestå av to modellklasser; modeller for separate strømninger og modeller for dispergerte strømninger. Numerical models for the simulation of fluid flows will typically use an Euler-based framework to solve the continuous phases of the multiphase flows, and they can roughly be considered to consist of two model classes; models for separate flows and models for dispersed flows.

Modeller for separate strømninger behandler vanligvis de forskjellige fluidfasene som fullstendig separerte med en skarp grenseflate mellom fluidfasene. Blant slike modeller er det kjent såkalte frioverflatemodeller som holder rede på grenseflaten ved hjelp av et referansefelt som beveger seg sammen med grenseflaten. Et eksempel på slike modeller er gitt i US 2007/0045344. Slike modeller kan imidlertid ikke behandle strømninger hvor grenseflaten folder seg, brekker opp eller smelter sammen. Separate flow models usually treat the different fluid phases as completely separated by a sharp interface between the fluid phases. Among such models, so-called free-surface models are known, which keep track of the boundary surface by means of a reference field that moves together with the boundary surface. An example of such models is given in US 2007/0045344. However, such models cannot process flows where the interface folds, breaks up or merges.

En annen tilnærming er fluidvolummetoden (VOF) hvor hver fluidfase modelleres ved å formulere lokale bevaringsligninger for masse, impuls og energi og erstatte sprangbetingelsene ved grenseflaten med jevnt varierende volumetriske krefter. Dette muliggjør å holde rede den kompliserte bevegelsen og foldingen til grenseflaten indirekte ved å holde rede på bevegelsen til hver enkelt fluidfase og deretter bestemme grenseflatens posisjon som en funksjon av tid fra de volumetriske fluid-fraksjoner som resulterer fra bevegelsen til alle fluidfasene. VOF-tilnærmingen er dermed i stand til å behandle strømninger hvor grenseflaten folder seg, brekker og eller smelter sammen. Et eksempel på en slik modell er beskrevet i US 7 379 852, som bekjentgjør en modell for å holde rede på et antall N fluidmaterialer og dertil forbundne grenseflater under en simulert fluidstrømning ved å anvende en mikro-gittercellemetodelære som er innfelt på et regulært makrogitter for å dele opp og deretter merke fluidmaterialene i et computersystem, fortrinnsvis ved å anvende en primtallsalgoritme. Bevegelsen til mikrogittercellene holdes rede på ved hjelp av lokale hastighetsbetingelser, og rektifiserer små anomaliteter ved koblet evaluering av lokale volumfraksjonsfelter og global massebevaring. Volumfraksj oner kan beregnes ved hvert tidstrinn via en evaluering av førstelokaliseringer slik at gjennomsnittlige celletettheter og viskositetsverdier kan oppdateres jevnlig. Another approach is the volume of fluid method (VOF) where each fluid phase is modeled by formulating local conservation equations for mass, momentum and energy and replacing the jump conditions at the interface with uniformly varying volumetric forces. This enables the complicated motion and folding of the interface to be accounted for indirectly by tracking the motion of each individual fluid phase and then determining the position of the interface as a function of time from the volumetric fluid fractions resulting from the motion of all the fluid phases. The VOF approach is thus able to treat flows where the interface folds, breaks and or merges. An example of such a model is described in US 7,379,852, which discloses a model for keeping track of a number of N fluid materials and their associated interfaces during a simulated fluid flow by using a micro-lattice cell method embedded on a regular macrolattice for to partition and then label the fluid materials in a computer system, preferably using a prime number algorithm. The motion of the microlattice cells is accounted for using local velocity conditions, and rectifies small anomalies by coupled evaluation of local volume fraction fields and global mass conservation. Volume fractions can be calculated at each time step via an evaluation of first localizations so that average cell densities and viscosity values can be updated regularly.

Den numeriske arbeidsbelastningen øker betydelig for hver fluidfase hvis grenseflate må holdes rede på og bestemmes. Modeller for separate strømninger kan derfor bare behandle et relativt lavt antall fluidfaser. Det er derfor nødvendig å anvende en annen tilnærming for å behandle dispergerte strømninger hvor det kan være svært høye antall av relativt små og lokalt varierende fordelinger av fluidfaser som føres med en kontinuerlig hovedfluidfase. En ikke-uttømmende liste over eksempler på dispergerte strømninger inkluderer boblestrømning hvor en gassfase er distribuert i form av bobler i en flytende fase, tåkestrømning hvor små dråper av en væskefase er distribuert i en gassfase, emulsjoner hvor små dråper av en væskefase er distribuert i en hovedvæskefase, oppsiemminger hvor små faste partikler er distribuert i en væskefase, og hvilken som helst kombinasjon av disse. The numerical workload increases significantly for each fluid phase whose interface must be kept track of and determined. Models for separate flows can therefore only treat a relatively low number of fluid phases. It is therefore necessary to use a different approach to treat dispersed flows where there may be very high numbers of relatively small and locally varying distributions of fluid phases carried with a continuous main fluid phase. A non-exhaustive list of examples of dispersed flows include bubble flow where a gas phase is distributed in the form of bubbles in a liquid phase, mist flow where small droplets of a liquid phase are distributed in a gas phase, emulsions where small droplets of a liquid phase are distributed in a main liquid phase, sievings where small solid particles are distributed in a liquid phase, and any combination of these.

For å kunne håndtere store antall av relativt små faser distribuert i en kontinuerlig hovedfase, forlater modellene for dispergerte strømninger konseptet med å holde rede på grenseflatene som separerer fluidfasene og behandler i stedet de forskjellige fluidfasene som et interpenetrerende kontinuum forbundet med diskrete nedrevne partikler, bobler eller dråper. Dermed, i denne tilnærming, vil den diskrete karakteristikken til flerfasestrømningen midles ut slik at småskala fluidbevegelser rundt individuelle partikler, bobler eller dråper blir ignorert. Konsentrasj onsfeltene i disse modellene vil typisk variere jevnt i rommet. Modeller for dispergerte strømninger er ikke i stand til å behandle strømmer som blir merkbart påvirket av effekter som stammer fra grenseflatene som separerer fluidfasene. In order to handle large numbers of relatively small phases distributed in a continuous main phase, dispersed flow models abandon the concept of keeping track of the interfaces separating the fluid phases and instead treat the different fluid phases as an interpenetrating continuum connected by discrete entrained particles, bubbles or drops. Thus, in this approach, the discrete characteristic of the multiphase flow will be averaged out so that small-scale fluid motions around individual particles, bubbles or droplets are ignored. The concentration fields in these models will typically vary evenly in space. Dispersed flow models are unable to treat flows that are appreciably affected by effects originating from the interfaces that separate the fluid phases.

Flerfasestrømninger kan imidlertid i mange industrielle anvendelser samtidig involvere både storskal afen omener og dispergerte partikler/bobler eller dråper. Slike situasjoner krever at man kan simulere både separerte strømningssituasjoner og dispergerte strømningssituasjoner. However, in many industrial applications, multiphase flows can simultaneously involve both large-scale phenomena and dispersed particles/bubbles or droplets. Such situations require that one can simulate both separated flow situations and dispersed flow situations.

Fra US 5 550 761 er det kjent en modelleringsfremgangsmåte som skiller mellom disse to typer strømningssituasjoner: Separate strømningssituasjoner (lagdelte eller ringformede) og dispergerte strømningsmønstre og som behandler intermitterende strømningsmønstre (støtvis strømning, virvelstrømning) som en kombinasjon av disse. Dette oppnås ved å karakterisere strømningsregimene ved en parameter p som representerer fraksjonen av strømningen i separat tilstand, hvor parameteren har et kontinuerlig omfang fra 0 for dispergerte strømningsregimer til 1 for separate strømningsregimer og deretter anvende en overgangsalgoritme for å bestemme om strømningen skal behandles som separat, intermitterende eller dispergert. From US 5 550 761 a modeling procedure is known which distinguishes between these two types of flow situations: Separate flow situations (layered or annular) and dispersed flow patterns and which treats intermittent flow patterns (dusty flow, eddy flow) as a combination of these. This is achieved by characterizing the flow regimes by a parameter p representing the fraction of the flow in the separate state, where the parameter has a continuous range from 0 for dispersed flow regimes to 1 for separate flow regimes and then applying a transition algorithm to determine whether the flow should be treated as separate, intermittent or dispersed.

En annen tilnærming er kjent fra Laux et al. (2005) [1]. Dette dokument gjør kjent en hybridtilnærming for tofasestrømninger i rørledninger, hvor det anvendes en multinivåtilnærming for å unngå å bli begrenset av direktesimuleringsteknikken for å løse alle grenseflater. Tofasestrømningen deles inn i et sett felt som vanligvis er: Et kontinuerlig væskesjikt, et kontinuerlig gass-sjikt, bobler suspendert i det kontinuerlige væskesjiktet og dråper suspendert i det kontinuerlige gass-sjiktet. Deretter utledes et sett med Euler-baserte volum og ensemblemidlede turbulente transportligninger for hvert felt. Dvs. at hvert felt behandles som et interpenetrerende kontinuum i henhold til den dispergerte strømningstilnærmingen med unntak av de to kontinuerlige hovedfluidfasene (væske og gass). Disse to fasene blir behandlet som to distinkte separate faser i henhold til fluidvolumtilnærmingen. Grenseflaten som separerer disse to hovedfaser er også hovedgrenseflaten til strømningen og blir derfor ofte omtalt som storskalagrenseflaten (LSI) i litteraturen. Another approach is known from Laux et al. (2005) [1]. This document introduces a hybrid approach for two-phase flows in pipelines, where a multilevel approach is used to avoid being limited by the direct simulation technique to solve all interfaces. The two-phase flow is divided into a set of fields which are usually: A continuous liquid layer, a continuous gas layer, bubbles suspended in the continuous liquid layer and droplets suspended in the continuous gas layer. A set of Euler-based volume and ensemble-averaged turbulent transport equations are then derived for each field. That is that each field is treated as an interpenetrating continuum according to the dispersed flow approach with the exception of the two main continuous fluid phases (liquid and gas). These two phases are treated as two distinct separate phases according to the fluid volume approximation. The interface that separates these two main phases is also the main interface of the flow and is therefore often referred to as the large-scale interface (LSI) in the literature.

Tilnærmingen i [1] er dermed en hybrid tilnærming som samtidig anvender både den dispergerte strømningstilnærmingen for å behandle suspenderte dråper, partikler og/eller bobler, og den separerte strømningstilnærmingen for å holde rede på grenseflaten som separerer de kontinuerlige hovedfluidfasene. I henhold til konvensjonelle VOF-modeller, anvender den hybride tilnærmingen i [1] lokale modellbeskrivelser for å representere jevnt varierende volumetriske krefter over storskalagrenseflaten og bestemmer posisjonen til grenseflaten indirekte. Skjær-kraften over grenseflaten blir for eksempel approksimert ved hjelp av veggfunksjoner for rue vegger [3]. Storskalagrenseflaten blir også gjort ansvarlig for å levere dråper og bobler til de respektive kontinuerlige hovedfluidfaser. Laux et al. The approach in [1] is thus a hybrid approach that simultaneously uses both the dispersed flow approach to treat suspended droplets, particles and/or bubbles, and the separated flow approach to account for the interface that separates the continuous main fluid phases. According to conventional VOF models, the hybrid approach in [1] uses local model descriptions to represent smoothly varying volumetric forces across the large-scale interface and determines the position of the interface indirectly. The shear force across the interface is, for example, approximated using wall functions for rough walls [3]. The large-scale interface is also made responsible for delivering droplets and bubbles to the respective continuous main fluid phases. Laux et al.

(2007) [2] benytter en lignende tilnærmings som presentert i [1], men nå for flerfasestrømninger i rørlinjer. (2007) [2] uses a similar approach as presented in [1], but now for multiphase flows in pipelines.

Formål med oppfinnelsen Purpose of the invention

Hovedformålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en robust fremgangsmåte for transient kvasi-tredimensjonal simulering av flerfasefluidstrømning i rørledninger. The main purpose of the invention is to provide a robust method for transient quasi-three-dimensional simulation of multiphase fluid flow in pipelines.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en robust fremgangsmåte for transient kvasi-tredimensjonal simulering av flerfasefluidstrømning i rørledninger som muliggjør mye raskere simulering av flerfasefluidstrømninger enn per i dag tilgjengelige simulatorer. Another purpose of the invention is to provide a robust method for transient quasi-three-dimensional simulation of multiphase fluid flow in pipelines which enables much faster simulation of multiphase fluid flows than currently available simulators.

Et ytterligere formål er å tilveiebringe en robust fremgangsmåte for transient kvasi-tredimensjonal simulering av flerfasefluidstrømning i rørledninger som er mindre avhengig av empirisk utviklede korrelasjoner, som har økt pålitelighet, forbedret evne til å simulere flerfasestrømninger ved høye trykk, og forbedret håndtering av vannfasen. A further object is to provide a robust method for transient quasi-three-dimensional simulation of multiphase fluid flow in pipelines that is less dependent on empirically developed correlations, which has increased reliability, improved ability to simulate multiphase flows at high pressures, and improved handling of the water phase.

Beskrivelse av oppfinnelsen Description of the invention

Foreliggende oppfinnelse er basert på erkjennelsen av at en robust men enkel og kostnadseffektiv fremgangsmåte for bestemmelse av flerfasestrømninger i rørledninger ved transient tredimensjonale simuleringer blir oppnådd ved å benytte en hybridmodell som behandler ulike kontinuerlige fluidfaser som separate faser koblet sammen med lokale grensebetingelser på storskalagrenseflater og som behandler dispergerte faser inne i de kontinuerlige fasene som dispergerte fluider i overensstemmelse med driftflukskonseptet. The present invention is based on the recognition that a robust but simple and cost-effective method for determining multiphase flows in pipelines by transient three-dimensional simulations is achieved by using a hybrid model that treats different continuous fluid phases as separate phases connected together with local boundary conditions on large-scale interfaces and that treats dispersed phases within the continuous phases as dispersed fluids in accordance with the drift flux concept.

I et første aspekt vedrører foreliggende oppfinnelse slik en fremgangsmåte for bestemmelse av strømningsparametere for en flerfasestrømning i en rørledningsseksjon, der In a first aspect, the present invention relates to a method for determining flow parameters for a multiphase flow in a pipeline section, where

- flerfasestrømningen omfatter et flertall av lagdelte, kontinuerlige fluidfaser avdelt av storskalagrenseflater, og - hver kontinuerlige fluidfase kan inkludere ett eller flere dispergerte fluidfelter, der fremgangsmåten omfatter de følgende trinn: a) tilveiebringe estimerte eller målte inngangsverdier som beskriver den tredimensjonale, fysiske geometrien til rørlinjeseksjonen, b) formulere et tredimensjonalt, virtuelt gitter som representerer den tredimensjonale, fysiske geometrien til rørlinjeseksjonen som definert - the multiphase flow comprises a plurality of layered, continuous fluid phases separated by large-scale interfaces, and - each continuous fluid phase may include one or more dispersed fluid fields, where the method comprises the following steps: a) providing estimated or measured input values that describe the three-dimensional, physical geometry of the pipeline section , b) formulate a three-dimensional virtual grid representing the three-dimensional physical geometry of the pipeline section as defined

ved inngangsverdiene fra a), at the input values from a),

der there

i) gitteret utgjøres av et sett med virtuelle skiver som sammen i) the grid is made up of a set of virtual discs that together

danner den virtuelle rørlinjeseksjonen, og forms the virtual pipeline section, and

ii) hver virtuelle skive utgjøres av et sett med atskilte volumer eller celler anbrakt i et sett med kolonner og rader som ruter opp tverrsnittarealet til den faktiske, virtuelle skiven av rørlinjen, c) tilveiebringe estimerte og målte inngangsverdier som karakteriserer flerfasestrømningen, der inngangsverdiene minst omfatter det følgende: ii) each virtual slice is made up of a set of discrete volumes or cells arranged in a set of columns and rows that line up the cross-sectional area of the actual virtual slice of the pipeline, c) providing estimated and measured input values characterizing the multiphase flow, where the input values include at least the following:

i) utgangsposisjon for storskalagrenseflåtene, i) starting position for the large-scale border fleets,

ii) de fysiske egenskapene til fluidet, ii) the physical properties of the fluid,

iii) hvilke kontinuerlige fluidfaser som er til stede i iii) which continuous fluid phases are present in

flerfasestrømningen, og the multiphase flow, and

iv) strømningsvolumet for hver kontinuerlig fase, iv) the flow volume for each continuous phase;

d) definere et sett med fluidfelter som representerer alle kontinuerlige og dispergerte faser i flerfasestrømningen, d) define a set of fluid fields representing all continuous and dispersed phases in the multiphase flow,

e) benytte en numerisk modell som omfatter: e) use a numerical model that includes:

el) beskrive konserveringen av masse, turbulens, felter, energi, el) describe the conservation of mass, turbulence, fields, energy,

fluidsammensetning og størrelse på de dispergerte fasefeltene for hvert fluidfelt i settet med fluidfelter ved volum- og ensemblemidlede Eulerformulerte transportligninger over et vertikalt tverrsnitt av rørlinjen, fluid composition and size of the dispersed phase fields for each fluid field in the set of fluid fields by volume- and ensemble-averaged Euler-formulated transport equations over a vertical cross-section of the pipeline,

e2) beskrive konserveringen av impuls for hvert fluidfelt som representerer en kontinuerlig fase av flerfasestrømningen med et sett algebra-sammenhenger som er utledet ved å benytte driftflukskonseptet for å beskrive de relative hastighetene mellom det kontinuerlige fluidfeltet og lokale blandingshastigheter, e2) describe the conservation of momentum for each fluid field representing a continuous phase of the multiphase flow with a set of algebra relationships derived by using the drift flux concept to describe the relative velocities between the continuous fluid field and local mixing velocities,

e3) benytte utgangsposisjonen til storskalegrenseflåtene og rørlinjeveggen som grenseverdier for hvert fluidfelt som representerer en kontinuerlig fluidfase for å bestemme massestrømningsratene for hvert fluidfelt, e3) use the initial position of the large-scale boundary rafts and the pipeline wall as boundary values for each fluid field representing a continuous fluid phase to determine the mass flow rates for each fluid field,

e4) benytte konvensjonelle «sharp-front»-teknikker og de ovenfor bestemte massestrømningsratene for fluidfeltene for å bestemme de lokale grensebetingelsene på storskalagrenseflatene, og deretter e4) use conventional sharp-front techniques and the above determined mass flow rates for the fluid fields to determine the local boundary conditions at the large-scale interfaces, and then

f) løse den numeriske modellen med transportligningene i trinn el) og e2) med grensebetingelsene i trinn e4) over alle skiver definert i trinn b) for å f) solve the numerical model with the transport equations in step el) and e2) with the boundary conditions in step e4) over all slices defined in step b) to

bestemme strømningsparameterne i flerfasestrømningen. determine the flow parameters in the multiphase flow.

De fysiske egenskapene som karakteriserer flerfasestrømningen kan inkludere én eller flere av de følgende egenskapene: Spesifikk tetthet, viskositet, entalpi, termisk ledningsevne, komponentdiffusivitet, likevektsfasefraksjoner, aktivitetskoeffi si enter, og grenseflatespenninger. Én eller flere av de ovenfor listede, fysiske egenskapene kan fordelaktig bli tilveiebrakt til den numeriske modellen i formen av algebrafunksjoner som beskriver hvordan de er avhengige av temperatur, trykk og fluidsammensetning. Listen ovenfor er ikke uttømmende, og andre fysiske egenskaper kan også bli inkludert når det er hensiktsmessig. The physical properties that characterize the multiphase flow may include one or more of the following properties: Specific density, viscosity, enthalpy, thermal conductivity, component diffusivity, equilibrium phase fractions, activity coefficients, and interfacial tensions. One or more of the physical properties listed above can advantageously be provided to the numerical model in the form of algebraic functions that describe how they depend on temperature, pressure and fluid composition. The above list is not exhaustive and other physical characteristics may also be included when appropriate.

Strømningsparameterne kan bli sendt til en fremvisningsinnretning for visuell representasjon, sendt til en datamaskin-datalagringsinnretning for senere bruk, eller sendt til en datamaskinminneinnretning for anvendelse som inngangsverdier for andre numeriske modeller til bestemmelse av flerfasefluidstrømninger. Strømningsparameterne for flerfasestrømning som kan bli bestemt ved det første aspektet av oppfinnelsen kan inkludere én eller flere av de følgende, karakteristiske fluidstrømningsparameterne; fluidvolumfraksjoner, hastigheter, sammensetninger, trykk, varme- og masseoverføringskoeffisienter, gjennomsnittlige partikkel- eller boblestørrelser, veggskjærspenninger, profiler for fase- og felthastigheter, profiler for fase- og feltvolumfraksjoner, profiler for feltdråpe- og feltboblestørrelser, og fase- og felt-superfisielle hastigheter. Listen over spesifiserte strømningsparametere er ikke uttømmende, og enhver kjent eller tenkelig strømningsparameter som kan bli ekstrahert fra numerisk bestemmelse av fluidstrømninger med modeller basert på Euler-formulerte transportligninger kan også bli inkludert. The flow parameters may be sent to a display device for visual representation, sent to a computer data storage device for later use, or sent to a computer memory device for use as input values for other numerical models for determining multiphase fluid flows. The flow parameters for multiphase flow which may be determined by the first aspect of the invention may include one or more of the following characteristic fluid flow parameters; fluid volume fractions, velocities, compositions, pressures, heat and mass transfer coefficients, average particle or bubble sizes, wall shear stresses, phase and field velocity profiles, phase and field volume fraction profiles, field droplet and field bubble size profiles, and phase and field superficial velocities . The list of specified flow parameters is not exhaustive, and any known or conceivable flow parameter that can be extracted from numerical determination of fluid flows with models based on Euler-formulated transport equations can also be included.

Oppfinnelsen ifølge det første aspektet er som nevnt ovenfor en hybrid tilnærming som muliggjør samtidig håndtering av dispergerte og separerte fluidfelter. Konvensjonelle, separerte flerfasestrømningsmodeller kan ikke løse store strømnings-domener med stort antall små dråper eller bobler. Slike strømningsregimer kan imidlertid bli beskrevet og modellert med dispergerte Euler-Euler-flerfluidligninger, men som ikke kan håndtere kontinuerlige fluidfelter. Ved å introdusere storskalagrenseflatekonseptet, slik som det er kjent fra Laux et al., 2007 [2], der storskalagrenseflaten er ansett som en intern, dynamisk grense som har ulike, kontinuerlige fluidfelter på hver side av grensen som blir konstruert og fulgt i tid, så er imidlertid modellen i stand til samtidig å behandle to eller flere kontinuerlig, separerte fluidfelter som har fra null til flere dispergerte fluidfelter i dem. The invention according to the first aspect is, as mentioned above, a hybrid approach which enables simultaneous handling of dispersed and separated fluid fields. Conventional separated multiphase flow models cannot resolve large flow domains with large numbers of small droplets or bubbles. However, such flow regimes can be described and modeled with dispersed Euler-Euler multi-fluid equations, but which cannot handle continuous fluid fields. By introducing the large-scale boundary surface concept, as known from Laux et al., 2007 [2], where the large-scale boundary surface is considered an internal, dynamic boundary that has different, continuous fluid fields on either side of the boundary that are constructed and followed in time, however, the model is capable of simultaneously treating two or more continuous, separated fluid fields having from zero to more dispersed fluid fields in them.

Driftfluks Operating flux

Ved å benytte konseptet med driftfluks, dvs., anta at dråpene eller boblene i den dispergerte fasen oppfører seg som under jevn sedimentering, så blir det mulig å estimere sedimenteringshastighetene for dråper og bobler i de kontinuerlige fasene ved kjente, analytiske fluid-dynamiske relasjoner, og ytterligere å benytte impulstigningene for å utlede algebraiske uttrykk som beskriver den relative hastigheten mellom det kontinuerlige fluidet og de dispergerte feltene for alle romlige retninger. Uten den jevne sedimenteringsantagelsen er det nødvendig å benytte de vesentlig mer komplekse og beregningsmessig utfordrende Euler-Euler-flerfluidbeskrivelsene som vanligvis benyttes i fluidstrømningsmodeller i den kjente teknikken for dispergerte strømninger. By using the concept of drift flux, i.e. assuming that the droplets or bubbles in the dispersed phase behave as during uniform sedimentation, it becomes possible to estimate the sedimentation velocities for droplets and bubbles in the continuous phases by known, analytical fluid-dynamic relations, and further using the impulse measurements to derive algebraic expressions describing the relative velocity between the continuous fluid and the dispersed fields for all spatial directions. Without the uniform sedimentation assumption, it is necessary to use the significantly more complex and computationally challenging Euler-Euler multi-fluid descriptions that are usually used in fluid flow models in the known technique for dispersed flows.

De bestemte sedimenteringshastighetene og den relative hastigheten mellom det kontinuerlige fluidet og de dispergerte feltene for alle romlige retninger kan da bli benyttet for å bestemme den lokale blandingshastigheten på innsiden av hvert kontinuerlige fluid. Som et resultat får vi den lokale slipp-hastigheten mellom hvert fluidfelt og den lokale blandingen. Deretter kan impulsligningene som tilhører ett kontinuerlig sjikt (dvs., kontinuerlig vann, gassbobler i vann og oljedråper i vann) bli addert sammen for å danne en lokal blandingsimpulsligning. The determined sedimentation velocities and the relative velocity between the continuous fluid and the dispersed fields for all spatial directions can then be used to determine the local mixing velocity inside each continuous fluid. As a result, we obtain the local slip velocity between each fluid field and the local mixture. Then, the momentum equations belonging to one continuous layer (ie, continuous water, gas bubbles in water, and oil droplets in water) can be added together to form a local mixture momentum equation.

De utledede slipp-hastighetene blir benyttet for å stenge den lokale blandingsimpulsligningen. Alle felter som tilhører dette lokale, kontinuerlige fluidsjiktet er nå fullstendig beskrevet, både når det gjelder masse og impuls. Masse- og impulsligningene for hver kontinuerlig fluidsone kan deretter bli benyttet for å bestemme utvekslingen av masse, impuls og energi på storskalagrenseflatene. The derived slip velocities are used to close the local mixing momentum equation. All fields belonging to this local, continuous fluid layer are now fully described, both in terms of mass and momentum. The mass and momentum equations for each continuous fluid zone can then be used to determine the exchange of mass, momentum and energy at the large-scale interfaces.

Trekket med å anta steady-state sedimentering for å bestemme den lokale blandingshastigheten til de dispergerte fluidfeltene på innsiden av hvert kontinuerlige fluidfelt utgjør en signifikant forenkling og reduksjon av nødvendig datakraft for å løse transportligningene for hvert kontinuerlige fluidfelt som har ett eller flere dispergerte fluidfelter sammenlignet med modeller i den kjente teknikken som benytter Euler-Euler-flerfluidbeskrivelser. The feature of assuming steady-state sedimentation to determine the local mixing rate of the dispersed fluid fields inside each continuous fluid field constitutes a significant simplification and reduction of the necessary computing power to solve the transport equations for each continuous fluid field having one or more dispersed fluid fields compared to models in the known technique that uses Euler-Euler multi-fluid descriptions.

Skivemidling Disc mediation

En ytterligere forenkling av den numeriske innsatsen for å løse den numeriske modellen som blir benyttet i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan bli oppnådd ved midling av de utledede strømningsbevaringsligningene i transversretningen, ved å tillate diskrete modell-ligninger å bli formulert på skivene. Ved å benytte dette konseptet blir gradienter av de løste feltvariablene tillatt i både den aksiale retningen og i transversretningen for gravitasjon (med hensyn på rørlinjen). Dette trekket har effekten av å transformere den tredimensjonale beskrivelsen av flerfasestrømningen til en så å si to-dimensjonal beskrivelse som heretter vil bli betegnet som «kvasi-tredimensjonal», og som kan bli løst på dramatisk kortere beregningstid sammenlignet med de fullstendige tredimensjonale modellene uten å miste rørgeometrirelaterte effekter og mange av de kritiske fluidstrømnings-param eterne. A further simplification of the numerical effort to solve the numerical model used in the method according to the invention can be achieved by averaging the derived flow conservation equations in the transverse direction, by allowing discrete model equations to be formulated on the disks. By using this concept, gradients of the resolved field variables are allowed in both the axial direction and in the transverse direction of gravity (with respect to the pipeline). This feature has the effect of transforming the three-dimensional description of the multiphase flow into a so-called two-dimensional description that will hereafter be termed "quasi-three-dimensional", and which can be solved in dramatically less computational time compared to the full three-dimensional models without lose pipe geometry-related effects and many of the critical fluid flow parameters.

Resultatet av skive-midling er primært et to-dimensjonalt sett av transportligninger der ytterligere sett med lukningsuttrykk blir utledet for å modellere fluksene som virker på sideveggen av røret. Disse fluksene, slik som veggeskjærbelastning, veggvarmefluks og produksjon av turbulent, kinetisk energi, kan bli utledet og beregnet lokalt på hver gittercelle over røret, fra bunnen til toppveggen. Sammenlignet med de rent to-dimensjonale modell-ligningene inkluderer Q3D-konseptet mer detaljert fysikk, og løsningen på Q3D-modell-ligningene blir mye mer beregningsmessig effektive sammenlignet med å løse de fullstendige 3D-modell-ligningene. The result of disc averaging is primarily a two-dimensional set of transport equations where additional sets of closure expressions are derived to model the fluxes acting on the sidewall of the tube. These fluxes, such as wall shear loading, wall heat flux and production of turbulent kinetic energy, can be derived and calculated locally at each grid cell over the pipe, from the bottom to the top wall. Compared to the purely two-dimensional model equations, the Q3D concept includes more detailed physics, and solving the Q3D model equations becomes much more computationally efficient compared to solving the full 3D model equations.

Ved denne så å si to-dimensjonale tilnærmingen er det mulig å simulere tilstrekkelig lange seksjoner med rørlinjer inneholdende flerfasestrømninger innenfor anvendelse av rimelige datamaskinressurser for å analysere eller bestemme strømningsutvikling og strømningsregimeoverganger i rørledningen. With this so-called two-dimensional approach, it is possible to simulate sufficiently long sections of pipelines containing multiphase flows within the application of reasonable computer resources to analyze or determine flow development and flow regime transitions in the pipeline.

Behandling av storskalagrenseflater Treatment of large-scale interfaces

Oppfinnelsen kan ifølge det første aspektet bli tilveiebrakt med en utvidet behandling av transportfenomenene på storskalagrenseflåtene og/eller bestemmelsen og følgingen av progresjonen av storskalagrenseflatene. According to the first aspect, the invention can be provided with an extended treatment of the transport phenomena on the large-scale boundary rafts and/or the determination and monitoring of the progression of the large-scale boundary surfaces.

Dette kan f.eks. bli oppnådd ved å behandle storskalagrenseflatene som dynamiske grenser som er tillatt å skjære gjennom det numeriske gitteret i den numeriske modellen på enhver mulig måte, bortsett fra gitterceller som definerer grensen mot rørlinj ev eggen. Unntaket sikrer at modellen alltid vil inkludere en svært liten film av kontinuerlig fluid på den indre veggen av rørledningen for å sikre etablering av et nytt kontinuerlig fluidfelt når de fysiske betingelsene tillater det. Ved å benytte en numerisk fremgangsmåte som inkluderer dette trekket oppnår fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen en forbedret bestemmelse og sporing av storskalagrenseflatene i flerfasestrømningen sammenlignet med modeller i den kjente teknikken (Laux et al., 2007 [2]), som var begrenset til å definere storskalagrenseflatene på gittercelle-grensene. This can e.g. be achieved by treating the large-scale boundary surfaces as dynamic boundaries that are allowed to cut through the numerical grid of the numerical model in any possible way, except for grid cells that define the boundary against the pipeline edge. The exception ensures that the model will always include a very small film of continuous fluid on the inner wall of the pipeline to ensure the establishment of a new continuous fluid field when the physical conditions permit. By using a numerical method that includes this feature, the method according to the invention achieves an improved determination and tracking of the large-scale boundary surfaces in the multiphase flow compared to models in the known technique (Laux et al., 2007 [2]), which were limited to defining the large-scale boundary surfaces on the lattice cell boundaries.

En ytterligere forbedring kan f.eks. bli oppnådd ved modellering av transporten av masse, impuls og energi på og/eller tvers over storskalagrenseflatene med et sett under-modeller. F.eks. kan den turbulente skjærspenningen bli beregnet med veggfunksjoner som inkluderer effekten av grenseflatebølger, ved å benytte veggfunksjonene og grenseflatebølgeruhet [4] fra begge sider av grenseflaten. Eksempler på veggfunksjoner for masse- og varmeoverføring blir f.eks. funnet i [5]. Videre kan medrivnings- og deponeringsratene til dispergerte fluidfelter slik som f.eks. bobler eller dråper suspendert i en kontinuerlig fluidfase bli bestemt ved spesifikke modeller, som muliggjør beskrivelse av reduksjonen eller veksten av størrelsen på de kontinuerlige fluidfeltene. Denne behandlingen tilveiebringer fortrinnet ved at modellen er uavhengig av konseptet med faseinversjon for å beskrive bevegelsen og progresjonen til storskalagrenseflatene, fordi anvendelse av storskalagrenseflatekonseptet muliggjør å forutse faseinversjonen direkte fra modellen og modellen gir en spesifikk kontinuerlig sone som gradvis vil forsvinne når medrivningsfluksen er større enn deponeringsfluksen, dvs., i tilfellet med væskestrømning med medrevne bobler og en svært liten film med kontinuerlig gass er det mulig at gassboblene separeres for å danne to distinkte, kontinuerlige sjikt - en kontinuerlig gassfase og væskesonen med dispergerte bobler. Med lokal endring i strømningsbetingelsene (typisk økte hastigheter) kan også væskedråper starte å bli revet med inn i den kontinuerlige gassfasen, der hele den kontinuerlige væskefasen sakte eroderes. Til slutt har man en kontinuerlig gass med en høy konsentrasjon av dråper, og en svært liten film med kontinuerlig væske. A further improvement can e.g. be achieved by modeling the transport of mass, momentum and energy on and/or across the large-scale interfaces with a set of sub-models. E.g. the turbulent shear stress can be calculated with wall functions that include the effect of interface waves, by using the wall functions and interface wave roughness [4] from both sides of the interface. Examples of wall functions for mass and heat transfer are e.g. found in [5]. Furthermore, the entrainment and deposition rates of dispersed fluid fields such as e.g. bubbles or droplets suspended in a continuous fluid phase be determined by specific models, which enable the description of the reduction or growth of the size of the continuous fluid fields. This treatment provides the advantage that the model is independent of the concept of phase inversion to describe the movement and progression of the large-scale interfaces, because the application of the large-scale interface concept allows the phase inversion to be predicted directly from the model and the model provides a specific continuous zone that will gradually disappear when the entrainment flux is greater than the deposition flux , i.e., in the case of liquid flow with entrained bubbles and a very small film of continuous gas, it is possible for the gas bubbles to separate to form two distinct, continuous layers—a continuous gas phase and the liquid zone of dispersed bubbles. With a local change in the flow conditions (typically increased velocities), liquid droplets can also start to be entrained into the continuous gas phase, where the entire continuous liquid phase is slowly eroded. Finally, you have a continuous gas with a high concentration of droplets, and a very small film of continuous liquid.

Deponeringsratene for dispergerte fluidfelter blir som en første approksimasjon håndtert direkte med driftfluks-modellen selv. Den relative hastigheten mellom det kontinuerlige fluidet og de dispergerte feltene, og den lokale konsentrasjonen av dispergerte felter, representerer denne første approksimasjonsdeponeringsfluksen. Dersom mer nøyaktighet er nødvendig, kan mer raffinerte modeller bli benyttet ([5]-[7]), og det har blitt vist at disse modellene kan bli laget for å representere enkelt anvendelige veggfunksjoner for deponeringsraten [8]. The deposition rates for dispersed fluid fields are, as a first approximation, handled directly with the drift flux model itself. The relative velocity between the continuous fluid and the dispersed fields, and the local concentration of dispersed fields, represent this first approximation depositional flux. If more accuracy is required, more refined models can be used ([5]-[7]), and it has been shown that these models can be made to represent easily applicable wall functions for the deposition rate [8].

Medrivningsfluksen av dråper og bobler ut fra storskalagrenseflaten kan bli representert med halv-empiriske modeller slik som Pan & Hanratty [9]. En alternativ tilnærming er å tilveiebringe en fysisk basert konsentrasjon av dispergerte faser på storskalagrenseflaten og beregne medrivningsfluksen basert på en effektiv, turbulent dispersjonsmekanisme. Eksempler på denne tilnærmingen er funnet i [10] og [11]. The entrainment flux of droplets and bubbles from the large-scale interface can be represented by semi-empirical models such as Pan & Hanratty [9]. An alternative approach is to provide a physically based concentration of dispersed phases on the large-scale interface and calculate the entrainment flux based on an efficient, turbulent dispersion mechanism. Examples of this approach are found in [10] and [11].

Faser oe felter Phases and fields

En flerfasestrømning i et rør inneholder flere fluider, slik som dvs., olje, vann og gass som kan eksistere som kontinuerlige bulk-faser av fluidene og/eller blandingene av dem. I fremgangsmåten ifølge det første aspektet av oppfinnelsen blir hvert fluid slik delt opp videre i flere felter, noe som gjør det mulig å skille mellom de ulike fysiske fremtoningene til ett fluid. A multiphase flow in a pipe contains several fluids, such as oil, water and gas which may exist as continuous bulk phases of the fluids and/or mixtures thereof. In the method according to the first aspect of the invention, each fluid is thus further divided into several fields, which makes it possible to distinguish between the different physical appearances of one fluid.

Et eksempel på en slik oppdeling kan bli vist på figur 1, som representerer en fluidblanding bestående av tre ulike fluider: vann, gass og olje. Strømningen er derfor kjennetegnet ved 12 felter; tre kontinuerlige felter (vann, olje, gass), dispergert vann i gass, dispergert olje i gass, dispergert gass i vann, dispergert gass i olje, dispergert olje i vann og dispergert vann i olje. I tillegg har vi i dette eksempelet de flytende olje- og vannfilmene på rørveggen i den kontinuerlige gass-sonen og en gassfilm på rørveggen i kontinuerlige væskesonene. An example of such a division can be shown in Figure 1, which represents a fluid mixture consisting of three different fluids: water, gas and oil. The flow is therefore characterized by 12 fields; three continuous fields (water, oil, gas), dispersed water in gas, dispersed oil in gas, dispersed gas in water, dispersed gas in oil, dispersed oil in water and dispersed water in oil. In addition, in this example we have the liquid oil and water films on the pipe wall in the continuous gas zone and a gas film on the pipe wall in the continuous liquid zones.

Oppfinnelsen ifølge det første aspektet kan bli benyttet for bestemmelse av flerfasestrømninger i rørledninger med rørgeometri som kan være bøyd i enhver bøyning, og strømningsligningene kan bli løst ved å benytte en forlenget, lokal gravitasjonsvektor som har egenskapen ved at korrekt hydrostatisk trykk blir produsert ved nedstengning. Videre kan oppfinnelsen ifølge det første aspektet enkelt bli utvidet til fulle 3D-modeller ved oppdeling av en 3D-geometri og diskretisere modell-ligningene på det resulterende 3D-gitteret. Alle fremgangsmåter som er beskrevet ovenfor kan bli benyttet diskret på denne fulle 3D-tilnærmingen. I dette tilfellet er ikke forenklingene introdusert ved skivemidlingen nødvendige og oppfinnelsen representerer en komplett 3D-fremgangsmåte for datamaskinassisterte bestemmelser av flerfasestrømningene. The invention according to the first aspect can be used for the determination of multiphase flows in pipelines with a pipe geometry that can be bent in any bend, and the flow equations can be solved by using an extended, local gravity vector which has the property that correct hydrostatic pressure is produced at shutdown. Furthermore, according to the first aspect, the invention can easily be extended to full 3D models by dividing a 3D geometry and discretizing the model equations on the resulting 3D grid. All methods described above can be used discretely on this full 3D approach. In this case, the simplifications introduced by the disc averaging are not necessary and the invention represents a complete 3D method for computer-assisted determination of the multiphase flows.

Figurliste Figure list

Figur 1 er en skjematisk representasjon som viser et eksempel på fordelingen av faser og fluidfelter i en flerfasestrømning inneholdende gass, olje og vann. Hver sone består av den kontinuerlige fasen og dispergerte felter som utgjøres av de gjenværende, foreliggende fasene. Figur 2 er en skjematisk representasjon av et kvasi-3D-nett for rørgeometri en, Figur 2 a) viser gitteret i rørtverrsnittet, og figur 2 b) fra den langsgående retningen. Figur 3 a) er en grafisk representasjon som viser et øyeblikksbilde av en forutsett 2-fasestrømnings-oljefraksjon og oljehastighetsvektorene for hydrodynamisk slug-strømning, fargeskalaen betegner lokal oljefraksjon. Figur 3 b) er en grafisk representasjon som viser et øyeblikksbilde av en tofasestrømning der det grå båndet representerer LSFen, som skiller gass (over) og olje (under), vektorene representerer væskehastighetene og fargene viser den romlige fordelingen av de lokalt midlede dråpestørrelsene. Figur 4 er en grafisk representasjon som viser forutsette endring i strømningsregime i tofase-olje-gass-strømningen i kompleks rørgeometri. Figur 5 er en grafisk representasjon av simuleringsresultater for 2-fase, viskøse olje-gass-strømninger for varierende superfisielle gasshastigheter og fast superfisiell hastighet. Figur 6 er en grafisk representasjon som viser et øyeblikksbilde fra en representativ simulering av begynnende vannakkumulering i et 10 ° skråstilt rør. Figur 7 er en grafisk representasjon som viser et øyeblikksbilde av forutsett metyletylenglykol (MEG)-injeksjon i et rør inneholdende vann. Figur 8 er en grafisk representasjon som viser en 3-fasestrømning i en rørseparator. Figure 1 is a schematic representation showing an example of the distribution of phases and fluid fields in a multiphase flow containing gas, oil and water. Each zone consists of the continuous phase and dispersed fields formed by the remaining, present phases. Figure 2 is a schematic representation of a quasi-3D network for pipe geometry, Figure 2 a) shows the grid in the pipe cross-section, and Figure 2 b) from the longitudinal direction. Figure 3 a) is a graphical representation showing a snapshot of a predicted 2-phase flow oil fraction and the oil velocity vectors for hydrodynamic slug flow, the color scale denotes local oil fraction. Figure 3 b) is a graphical representation showing a snapshot of a two-phase flow where the gray band represents the LSF, which separates gas (above) and oil (below), the vectors represent the liquid velocities and the colors show the spatial distribution of the locally averaged droplet sizes. Figure 4 is a graphical representation showing the assumed change in flow regime in the two-phase oil-gas flow in complex pipe geometry. Figure 5 is a graphical representation of simulation results for 2-phase, viscous oil-gas flows for varying superficial gas velocities and fixed superficial velocity. Figure 6 is a graphical representation showing a snapshot from a representative simulation of incipient water accumulation in a 10° inclined pipe. Figure 7 is a graphical representation showing a snapshot of predicted methyl ethylene glycol (MEG) injection into a pipe containing water. Figure 8 is a graphical representation showing a 3-phase flow in a pipe separator.

Verifisering av oppfinnelsen Verification of the invention

Oppfinnelsen vil bli beskrevet i større detalj ved hjelp av en eksempelutførelses-form. The invention will be described in greater detail by means of an exemplary embodiment.

Forutse flerfasestrømning i en olje- oe gassrørledning Anticipate multiphase flow in an oil and gas pipeline

Eksempelutførelsesformen benytter storskalagrenseflate-, skive-midling- og driftfluks-konseptet på en flerfasestrømning i en seksjon av en rørledning som inneholder fluidfeltene som vist på figur 1.1 denne eksempelutførelsesformen består flerfasestrømningen av en trefaset olje-vann-gass-strømning, og fluidfeltene er kontinuerlig gass, kontinuerlig vann, kontinuerlig olje, dispergert vann i gass, dispergert olje i gass, dispergert gass i vann, dispergert gass i olje, dispergert olje i vann og dispergert vann i olje. I tillegg har vi væskefilmen på rørveggen i den kontinuerlige gass-sonen og en gassfilm på rørveggen i de kontinuerlige væskesonene. Den numeriske modellen som er benyttet i eksempelutførelsesformen er utformet ved de følgende trinnene: 1) røret blir delt i diskrete volumer eller beregningsceller ved å dele opp tverrsnittet av rørledningen i flere skiver i én romlig retning, der de diskrete skivede områdene, som vist på figur 2, fyller hele rørtverrsnittet. I den aksiale retningen, som indikert på figur 2b, så kan ethvert antall tilsvarende tverrsnittskiver bli plassert (i dette eksemplet er det 22 skiver), som utgjør 3-dimensjonale volumer på hvilke strømningslikninger kan bli løst. 2) Deretter blir flerfasestrømningen for alle faser og felter beskrevet ved Euler-formulerte transportligninger som er midlet over bredden av skivene. For hver kontinuerlig fase av flerfasestrømningen er de dispergerte feltene antatt å ha lokalt jevn sedimentering og de fullstendige Euler-formulerte impulsligningene blir benyttet for å utlede et sett med algebra-sammenhenger for de lokale sedimenteringshastighetene. I denne tilnærmingen kan sedimenteringen bli drevet av mange effekter, inkludert strømlinjekrumming (sentrifugal- og Coriolis-krefter), legemekrefter, turbulent dispergering og interne migreringskrefter. Fra de kjente sedimenteringshastighetene kan så en lokal blandingsimpulsligning bli etablert. De utledede algebra-sammenhengene for de relative hastighetene mellom dispergerte felter og kontinuerlige felter blir deretter omarbeidet for å danne hastigheter mellom fluidfeltene og den lokale blandingen. Strømningen på innsiden av en kontinuerlig region i en gitt fase av flerfasestrømningen er nå fullstendig beskrevet ved den lokale blandingsimpulsligningen og de lokale sedimenteringshastighetene som knytter sammen felt- og lokale blandingshastigheter, og massebevaringsligningene for alle fluidfelter i den faktiske, kontinuerlige fasen kan bli løst ved å benytte disse hastighetene. 3) Hver kontinuerlig fase blir behandlet som bundet av storskalagrenseflatene (LSI) for å håndtere de fysiske prosessene som finner sted på grenseflatene mellom kontinuerlige faser (slik som hovedgrenseflatene gass-olje, olje-vann eller vann-faststoff i tilfellet med fire-fase-strømninger). Dette blir oppnådd ved i utgangspunktet å anta eller beregne posisjonen til LSFene uavhengig av konfigurasjonen til beregningscellene. Det vil si at LSI-posisjonene kan skjære gjennom rommet i enhver mulig konfigurasjon med begrensningen at kontinuerlige faser under beregningsgitterstørrelsen ikke kan bli løst. Dette kan bli oppnådd ved å bestemme LSI-posisj onene på beregningsgitteret fra beregningen av masseligningene for hver av blandingene. Ettersom disse lokale blandingene kan bli ansett som individuelt separerte strømninger bestemmer eksempelutførelsesformen bevegelsene til frontene ved å benytte de massekonserverende, standard «sharp front»-teknikkene fra litteraturen (fluidvolum eller nivåsettings-fremgangsmåter). Basert på disse teknikkene blir grenseflate (LSI)-posisjonene både på starten og slutten av et tidstrinn bestemt. Basert på denne geometriske informasjonen og lokale feltinforma-sjonen kan utvekslingen av feltmasse, sonemasse, soneimpuls, feltenergi og til slutt sammensetning også bli bestemt. Videre blir medrivningen og deponeringen av dispergerte felter på storskalagrenseflatene beregnet fra spesifikke og lokalt baserte modeller. Ubalansen mellom deponering og medrivning vil påvirke utviklingen av hver kontinuerlige sone og styre hvilken fase som vil bli den dominerende, kontinuerlige fasen. Dermed er eksempelutførelsesformen i stand til å regne ut flerfasestrømninger som inkluderer faseinversj onsfenomener. 4) Soneblandingsligningene beskrevet i 2) blir nå lukket ved å benytte veggfunksjoner for å representere de gitte, fysiske grensebetingelsene for veggene, på grunn av skivemidlingen, og benytte liknende veggfunksjoner for å representere de lokale grensebetingelsene for LSFen, som beskrevet i 3). 5) De generelle modellene i 2), behandlingen av LSI-utvekslingsprosessene i 3) og veggbehandlingen i 4) gir et fullstendig sett med modell-ligninger som beskriver strømningsutviklingen. I denne eksempelutførelsesformen vil det være 9 masseligninger, én for hvert av de 6 dispergerte feltene og ett hver for de 3 lokale, kontinuerlige faseblandingene, impulsligningene for de tre lokale blandingene (gass med dispergert olje og vanndråper, olje med dispergert vann og gass, og vann med dispergert gass og olje) med 6 algebra-sammenhenger for den relative hastigheten mellom dispergerte felter og de lokale blandingene, 9 feltspesifikke energiligninger og 9 feltspesifikke sammensetningsligninger. I tillegg til dette kan det bli addert bevaringsligninger for alle felt-turbulensfeltene og utviklingen av størrelsen for hvert dispergerte felt for å bestemme turbulensfelter i flerfasestrømningen. Den siste transportligningen i 5), som er løst i gitteret beskrevet i 1), omfatter konservering av masse, impuls, turbulensfelter, energi, fluidsammensetning og størrelse på de dispergerte fasene. 6) Ligningene som representerer det fullstendige settet med bevaringsligninger blir deretter løst i tid og rom, der de nye LSI-lokaliseringene på begynnelsen av et nytt tidstrinn blir bestemt fra de lokale blandingshastighetene på det tidligere tidstrinnet. Deretter blir lineariserte koeffisienter for utveksling av masse, impuls og energi beregnet i LSI-cellene. Deretter blir alle tre blandingsimpulsligninger løst samtidig. Etter dette løser vi de dispergerte feltmasse-ligningene og de lokale masseligningene, sammensetnings-ligningene, energiligningene og trykk-korreksjonsligningen. Her blir hastighetene korrigert på grunn av trykkendringene, slik at masse blir konservert for alle felter. På grunn av ikke-linearitetene i bevarings-ligningene kan ikke det fullstendige settet med bevaringsligninger bli tilfredsstilt fullt ut etter at ligningene har blitt løst én gang for et nytt tidstrinn. Dermed kan løsningen bli gjentatt innenfor hvert tidstrinn for å redusere løsningsfeil (rester). For hver gjentakelse blir LSI-lokaliseringen oppdatert når de lokale blandingsmassebevaringsligningene blir løst. The example embodiment applies the large-scale interface, disc-averaging and drift flux concept to a multiphase flow in a section of a pipeline containing the fluid fields as shown in Figure 1.1 this example embodiment, the multiphase flow consists of a three-phase oil-water-gas flow, and the fluid fields are continuous gas , continuous water, continuous oil, dispersed water in gas, dispersed oil in gas, dispersed gas in water, dispersed gas in oil, dispersed oil in water and dispersed water in oil. In addition, we have the liquid film on the pipe wall in the continuous gas zone and a gas film on the pipe wall in the continuous liquid zones. The numerical model used in the example embodiment is designed by the following steps: 1) the pipe is divided into discrete volumes or computational cells by dividing the cross-section of the pipeline into several slices in one spatial direction, where the discrete sliced areas, as shown in Fig. 2, fills the entire pipe cross-section. In the axial direction, as indicated in figure 2b, any number of corresponding cross-sectional discs can be placed (in this example there are 22 discs), which constitute 3-dimensional volumes on which flow equations can be solved. 2) Next, the multiphase flow for all phases and fields is described by Euler-formulated transport equations which are the average over the width of the discs. For each continuous phase of the multiphase flow, the dispersed fields are assumed to have locally uniform sedimentation and the full Euler-formulated momentum equations are used to derive a set of algebraic relationships for the local sedimentation rates. In this approach, the sedimentation can be driven by many effects, including streamline curvature (centrifugal and Coriolis forces), body forces, turbulent dispersion, and internal migration forces. From the known sedimentation rates, a local mixing impulse equation can then be established. The derived algebra relationships for the relative velocities between dispersed fields and continuous fields are then reworked to form velocities between the fluid fields and the local mixture. The flow inside a continuous region in a given phase of the multiphase flow is now completely described by the local mixing momentum equation and the local sedimentation rates that relate field and local mixing rates, and the mass conservation equations for all fluid fields in the actual continuous phase can be solved by use these speeds. 3) Each continuous phase is treated as bound by the large-scale interfaces (LSI) to handle the physical processes that take place at the interfaces between continuous phases (such as the major gas-oil, oil-water, or water-solid interfaces in the case of four-phase currents). This is achieved by initially assuming or calculating the position of the LSFs independently of the configuration of the calculation cells. That is, the LSI positions can cut through space in any possible configuration with the constraint that continuous phases below the computational grid size cannot be resolved. This can be achieved by determining the LSI positions on the calculation grid from the calculation of the mass equations for each of the mixtures. Since these local mixtures can be considered as individually separated flows, the exemplary embodiment determines the movements of the fronts using the mass-conserving, standard "sharp front" techniques from the literature (volume of fluid or leveling methods). Based on these techniques, the LSI positions at both the start and end of a time step are determined. Based on this geometric information and local field information, the exchange of field mass, zonal mass, zonal impulse, field energy and finally composition can also be determined. Furthermore, the entrainment and deposition of dispersed fields on the large-scale interfaces is calculated from specific and locally based models. The imbalance between deposition and entrainment will affect the development of each continuous zone and control which phase will become the dominant continuous phase. Thus, the exemplary embodiment is capable of calculating multiphase flows that include phase inversion phenomena. 4) The zonal mixing equations described in 2) are now closed by using wall functions to represent the given physical boundary conditions for the walls, due to the disc averaging, and using similar wall functions to represent the local boundary conditions for the LSF, as described in 3). 5) The general models in 2), the treatment of the LSI exchange processes in 3) and the wall treatment in 4) provide a complete set of model equations describing the flow development. In this example embodiment, there will be 9 mass equations, one for each of the 6 dispersed fields and one each for the 3 local continuous phase mixtures, the momentum equations for the three local mixtures (gas with dispersed oil and water droplets, oil with dispersed water and gas, and water with dispersed gas and oil) with 6 algebra relations for the relative velocity between dispersed fields and the local mixtures, 9 field-specific energy equations and 9 field-specific composition equations. In addition to this, conservation equations for all field-turbulence fields and the evolution of the magnitude of each dispersed field can be added to determine turbulence fields in the multiphase flow. The last transport equation in 5), which is solved in the lattice described in 1), includes conservation of mass, momentum, turbulence fields, energy, fluid composition and size of the dispersed phases. 6) The equations representing the full set of conservation equations are then solved in time and space, where the new LSI locations at the beginning of a new time step are determined from the local mixing rates at the previous time step. Then linearized coefficients for the exchange of mass, impulse and energy are calculated in the LSI cells. Then all three mixing impulse equations are solved simultaneously. After this we solve the dispersed field mass equations and the local mass equations, the composition equations, the energy equations and the pressure correction equation. Here the velocities are corrected due to the pressure changes, so that mass is conserved for all fields. Due to the non-linearities in the conservation equations, the complete set of conservation equations cannot be fully satisfied after the equations have been solved once for a new time step. Thus, the solution can be repeated within each time step to reduce solution errors (residuals). For each iteration, the LSI localization is updated as the local mixture mass conservation equations are solved.

Eksempler på anvendelse av eksempelutførelsesformen ifølge oppfinnelsen Oppfinnelsen er skreddersydd for rørledningstype strømninger i olje- og gassindustrien. Anvendelser er generelt lokale analyser av forbigående strømningsfenomener i kortere seksjoner av et rørledningssegment, inkludert faseseparasjon. Spesifikt kan oppfinnelsen bli benyttet til å tolke lD-forbigående modellresultater og gi flere detaljer omkring strømningsstrukturene. På denne måten kan oppfinnelsen bli benyttet som et forstørrelsesglass inn i strømningen som forutses av en lD-flerfasestrømningsmodell. Examples of application of the exemplary embodiment according to the invention The invention is tailored for pipeline-type flows in the oil and gas industry. Applications are generally local analyzes of transient flow phenomena in shorter sections of a pipeline segment, including phase separation. Specifically, the invention can be used to interpret 1D transient model results and provide more details about the flow structures. In this way, the invention can be used as a magnifying glass into the flow predicted by an 1D multiphase flow model.

Eksempel 1 Example 1

Anvendelse av utførelsesform for å forutse slug-strømning, omfattende 2 eller 3 faser. Application of embodiment to predict slug flow comprising 2 or 3 phases.

På figur 3a) er et representativt øyeblikksbilde av en 2-fasestrømning som er forutsett av eksempelutførelsesformen vist. Fargene betegner gass (blått) og olje (rødt). Det grå båndet på figuren er LSFen, som separerer de gass- og oljedominerte regionene. De grønne områdene inne i den oljedominerte regionen skyldes reduksjonen i oljefraksjonen, som er forårsaket av medrevne gassbobler. Ved økte gasstrømningsrater gir eksempelutførelsesformen mer komplekse strømnings-mønstre (regimer) slik det fremgår på figur 3b). Det grå båndet på figuren representerer LSFen, og fargene representerer fordelingen av dråpestørrelsene. Bak bølgen (slug-elementet) er dråpestørrelsene store. Figuren illustrerte at dråpestørrelsen varierer signifikant med de lokale betingelsene. In Figure 3a), a representative snapshot of a 2-phase flow provided by the example embodiment is shown. The colors denote gas (blue) and oil (red). The gray band on the figure is the LSF, which separates the gas- and oil-dominated regions. The green areas inside the oil-dominated region are due to the reduction in the oil fraction, which is caused by entrained gas bubbles. At increased gas flow rates, the exemplary embodiment produces more complex flow patterns (regimes) as shown in figure 3b). The gray band in the figure represents the LSF, and the colors represent the distribution of the droplet sizes. Behind the wave (slug element) the droplet sizes are large. The figure illustrated that the droplet size varies significantly with the local conditions.

Eksempel 2 Example 2

Anvendelse av eksempelutførelsesformen for å forutse flerfasestrømninger i rørledninger med komplekse geometrier slik som krumme rør og intelligente brønner, T-splitter og manifolder. Application of the example embodiment to predict multiphase flows in pipelines with complex geometries such as curved pipes and intelligent wells, T-splitters and manifolds.

Figur 4 viser den forutsette endringen i strømningsregime i to-fase olje-gass-strømning i kompleks rørgeometri. Strømningen kommer inn fra venstre, og er i utgangspunktet lagdelt i den horisontale seksjonen. I den første skråstilte seksjonen danner strømningen store bølger og slugs. Etter bøyningen utvikler strømningen rullende bølger. I bøyningen før stigerøret akkumuleres væske, og malstrømnings-strukturer dannes i stigerøret. Figure 4 shows the anticipated change in flow regime in two-phase oil-gas flow in complex pipe geometry. The flow enters from the left, and is basically stratified in the horizontal section. In the first inclined section, the flow forms large waves and slugs. After the bend, the flow develops rolling waves. In the bend before the riser, liquid accumulates, and pattern flow structures form in the riser.

Eksempel 3 Example 3

Anvendelse av eksempelutførelsesformen for å forutsi flerfasede, viskøse oljestrømninger i rørledninger. Application of the example embodiment to predict multiphase viscous oil flows in pipelines.

Figur 5viser simuleringsresultater for 2-fasede, viskøse olje-gass-strømninger for varierende, superfisielle gasshastigheter (Usg [m/s] og fast superfisiell hastighet. Væskeviskositeten er 0,181 Pa.s. Figuren viser endringen i strømningskonfigurasjon (strømningsregime) med hensyn på variasjonen på gass-olje-strømningsratio. Figure 5 shows simulation results for 2-phase, viscous oil-gas flows for varying superficial gas velocities (Usg [m/s] and fixed superficial velocity. The liquid viscosity is 0.181 Pa.s. The figure shows the change in flow configuration (flow regime) with regard to the variation on gas-oil flow ratio.

Eksempel 4 Example 4

Anvendelse av eksempelutførelsesformen for å forutsi vannakkumulering i oljedominerte flerfasestrømninger i skråstilte rør. Application of the exemplary embodiment to predict water accumulation in oil-dominated multiphase flows in inclined pipes.

Figur 6 viser et øyeblikksbilde fra en representativ simulering av begynnende vannakkumulering i et 10 ° skråstilt rør. Vanndråper deponeres på bunnen av røret og danner kontinuerlig vann og en medførende, sterk tilbakestrømning, som driver ytterligere vannakkumulering. Den tynne, svarte linjen representerer olje-vann-LSFen. Figure 6 shows a snapshot from a representative simulation of incipient water accumulation in a 10° inclined pipe. Water droplets are deposited on the bottom of the pipe and form continuous water and an accompanying, strong backflow, which drives further water accumulation. The thin black line represents the oil-water LSF.

Eksempel 5 Example 5

Anvendelse av eksempelutførelsesformen for å forutsi forskyvning av fluider i borestrenger under rørledningslukking for å forhindre frysing. Application of the example embodiment to predict displacement of fluids in drill strings during pipeline shut-in to prevent freezing.

Figur 7 viser et øyeblikksbilde av forutsagt metyletylenglykol (MEG)-injeksjon inn i et rør inneholdende vann. Ved å injisere MEG kan vann bli fortrengt og lokal frysing kan bli unngått. MEG blir sett komme fra venstre, i det nedre venstre hjørnet. Det krumme båndet er LSFen som separerer MEG og vann (øvre høyre side av LSI). Figure 7 shows a snapshot of predicted methyl ethylene glycol (MEG) injection into a pipe containing water. By injecting MEG, water can be displaced and local freezing can be avoided. ME is seen coming from the left, in the lower left corner. The curved band is the LSF that separates MEG and water (upper right side of the LSI).

Eksempel 6 Example 6

Anvendelse av eksempelutførelsesformen for å forutsi 2- og 3-fasegravitasjons-separatorer i en flerfaserørledningsstrømning. Application of the example embodiment to predict 2- and 3-phase gravity separators in a multiphase pipeline flow.

Figur 8 viser en 3-fasestrømning i en rørledningsseparator. Strømning kommer inn fra venstre. Fargene representerer fasefraksjon, der rødt er fasefraksjon=l,0 og blått er 0,0. Øvre figur viser gassdistribusjonen og gass-olje-LSFen. På den nedre figuren kan man se vanndistribusjonen og olje-vann-LSFen. Gult representerer store fraksjoner av dispergerte oljedråper. Figure 8 shows a 3-phase flow in a pipeline separator. Flow enters from the left. The colors represent phase fraction, where red is phase fraction=1.0 and blue is 0.0. The upper figure shows the gas distribution and the gas-oil LSF. In the lower figure you can see the water distribution and the oil-water LSF. Yellow represents large fractions of dispersed oil droplets.

Definisjon av uttrykk benyttet i søknaden Definition of expressions used in the application

Som benyttet her er betydningen av de følgende uttrykkene definert å være: As used herein, the meanings of the following expressions are defined to be:

- «aksial betyr i en retning parallelt med senteraksen til rørledningen (retningen av fluidstrømningen), - «kontinuerlig fluidfase» er en fase der dråper, bobler og partikler er dispergert. I en flerfasestrømning av vann, olje og naturgass vil hver av disse danne en lagdelt, kontinuerlig fase separert av en storskalagrenseflate, - «Euler-transportligning» er en partiell differensialligning som uttrykker konserveringsloven for en gitt variabel i et fast koordinatsystem, - «eksplisitt kobling» betyr at utstrømningen fra ett rør blir injisert inn i et annet rør, kun ved sekvensielt å oppdatere innstrømningsverdiene for røret 2 med utstrømningsverdiene for rør 1. Innstrømningstrykket for rør 2 er koblet direkte til utstrømningstrykket for rør 1, - «felt» blir benyttet for å beskrive den fysiske fremtoningen til en fase. Vannet kan være til stede i flerfasen som de følgende feltene: vanndråpe i gass, vanndråpe i olje, kontinuerlig vannfase, vannkondensatfilm på rørvegg osv., - «strømningsgeometriverdier» betyr verdiene som representerer den fysiske fordelingen og egenskapene til fluidfasene i rørledningen, og inkluderer vanligvis minst lokaliseringen av storskalagrenseflatene, - «horisontal» blir benyttet i sammenheng med jordgravitasjonsfeltet, slik at et horisontalplan er orientert normalt på retningen av jordens gravitasjonsfelt, - «storskalagrenseflate» betyr grenseflaten mellom to kontinuerlige faseregioner i flerfasestrømningen, - «kvasi-3-dimensjonal modell» (Q3D) betyr en full tredimensjonal flerfasestrømningsmodell som er midlet over én transvers retning for å simulere forbigående flerfasestrømninger i rørledninger på et to-dimensjonalt beregningsgitter, - «lagdelte sjikt i de kontinuerlige fluidfasene» betyr at fluidfasene i flerfasestrømningen er antatt overlagt hverandre i rørledningen i horisontalt orienterte sjikt, - «sone» betyr en tredimensjonal region som har et felles fluid som den kontinuerlige fasen og der alle andre faser inne i regionen er dispergerte. - "axial" means in a direction parallel to the central axis of the pipeline (the direction of the fluid flow), - "continuous fluid phase" is a phase in which droplets, bubbles and particles are dispersed. In a multiphase flow of water, oil and natural gas, each of these will form a layered, continuous phase separated by a large-scale boundary surface, - "Euler transport equation" is a partial differential equation that expresses the conservation law for a given variable in a fixed coordinate system, - "explicit coupling » means that the outflow from one pipe is injected into another pipe, only by sequentially updating the inflow values for pipe 2 with the outflow values for pipe 1. The inflow pressure for pipe 2 is connected directly to the outflow pressure for pipe 1, - "field" is used for to describe the physical appearance of a phase. The water may be present in the multiphase as the following fields: water droplet in gas, water droplet in oil, continuous water phase, water condensate film on pipe wall, etc., - "flow geometry values" means the values that represent the physical distribution and properties of the fluid phases in the pipeline, and usually include at least the localization of the large-scale boundary surfaces, - "horizontal" is used in connection with the Earth's gravity field, so that a horizontal plane is oriented normally to the direction of the Earth's gravity field, - "large-scale boundary surface" means the boundary surface between two continuous phase regions in the multiphase flow, - "quasi-3-dimensional model » (Q3D) means a full three-dimensional multiphase flow model averaged over one transverse direction to simulate transient multiphase flows in pipelines on a two-dimensional computational grid, - "stratified layers in the continuous fluid phases" means that the fluid phases in the multiphase flow are assumed to be superimposed on each other in the pipeline in ho horizontally oriented layers, - "zone" means a three-dimensional region that has a common fluid as the continuous phase and in which all other phases within the region are dispersed.

Referanser References

1. H. Laux, E. A. Meese, S. Mo, S. T. Johansen, K. M. Bansal, T. J. Danielson, A. Goldszal, and J. I. Monsen (2005), Multi-dimensional simulations of slug and slug-like flows in inclined pipes and channels, 6th North American BHRG Conference on Multiphase Technology, June 12th 2005, Banff, pp. 21-36 2. Laux et al. (2007), "Simulation of multiphase flows composed of large scale interfaces and dispersed fields", 6 International Conference on Multiphase Flow, ICMF 200, Leipzig, Germany, July 9- 13, Paper No S5_Tue_D_29. 3. A. Ashrafian & S. T. Johansen ((2007), Wall boundary conditions for rough walls, Progress in Computational Fluid Dynamics, 7, pp. 230 - 236 4. H. Charnock (1955), Wind stress on water surface. Quart. J. Roy. Meteor. 1. H. Laux, E. A. Meese, S. Mo, S. T. Johansen, K. M. Bansal, T. J. Danielson, A. Goldszal, and J. I. Monsen (2005), Multi-dimensional simulations of slug and slug-like flows in inclined pipes and channels, 6th North American BHRG Conference on Multiphase Technology, June 12th 2005, Banff, pp. 21-36 2. Laux et al. (2007), "Simulation of multiphase flows composed of large scale interfaces and dispersed fields", 6 International Conference on Multiphase Flow, ICMF 200, Leipzig, Germany, July 9- 13, Paper No S5_Tue_D_29. 3. A. Ashrafian & S. T. Johansen ((2007), Wall boundary conditions for rough walls, Progress in Computational Fluid Dynamics, 7, pp. 230 - 236 4. H. Charnock (1955), Wind stress on water surface. Quart. J. Roy.Meteor.

Soc, 81, 639-640. 5. S.T. Johansen, "On the modelling of turbulent two phase flows", Dr.Techn. thesis, The Norwegian Institute of Technology, Trondheim, 1990 6. S.T. Johansen, On the deposition of particles to vertical walls, Int. Journal Multiphase Flow, 17, 1991, pp.355 376 7. S.T. Johansen: Thermal inertial deposition of particles, Proceedings of the International Conference of Multiphase Flows '91 Tsukuba, Sept.24 29, Japan, 1991, Vol. 1, pp. 415 421 8. Johnsen Sverre Gullikstad, Stein Tore Johansen (2009). Development of a Boundary Condition Wall Function for Particulate Fouling CFD Modeling, Proceedings of the Seventh International Conference on CFD in the Minerals and Process Industries, CSIRO Australia. 9. Pan L., Hanratty T.J. (2002) Correlation of entrainment for annular flow in horizontal pipes, Int. J. Multiphase Flow 28 385-408 10. S.T. Johansen, S. Graadahl, and T.F. Hagelien, "Entrainment of Inclusions From the Dross in Stirred Reactors for Melt Treatment", Applied Mathematical Modelling, 28, 2004, pp. 63-77 11. Kjølaas, Jørn, Johansen, Stein Tore, Ladam, Yves, Belt, Roel, Danielson, Tom and Stinessen, Marit, Modeling of the droplet field in near-horizontal low liquid loading flows, Proceedings of the 15th International Conference on Multiphase Production Technology, Cannes, France, BHR Group, 2011 Soc, 81, 639-640. 5. S.T. Johansen, "On the modeling of turbulent two phase flows", Dr.Techn. thesis, The Norwegian Institute of Technology, Trondheim, 1990 6. S.T. Johansen, On the deposition of particles to vertical walls, Int. Journal Multiphase Flow, 17, 1991, pp.355 376 7. S.T. Johansen: Thermal inertial deposition of particles, Proceedings of the International Conference of Multiphase Flows '91 Tsukuba, Sept.24 29, Japan, 1991, Vol. 1, pp. 415 421 8. Johnsen Sverre Gullikstad, Stein Tore Johansen (2009). Development of a Boundary Condition Wall Function for Particulate Fouling CFD Modelling, Proceedings of the Seventh International Conference on CFD in the Minerals and Process Industries, CSIRO Australia. 9. Pan L., Hanratty T.J. (2002) Correlation of entrainment for annular flow in horizontal pipes, Int. J. Multiphase Flow 28 385-408 10. S.T. Johansen, S. Graadahl, and T.F. Hagelien, "Entrainment of Inclusions From the Dross in Stirred Reactors for Melt Treatment", Applied Mathematical Modelling, 28, 2004, pp. 63-77 11. Kjølaas, Jørn, Johansen, Stein Tore, Ladam, Yves, Belt, Roel, Danielson , Tom and Stinessen, Marit, Modeling of the droplet field in near-horizontal low liquid loading flows, Proceedings of the 15th International Conference on Multiphase Production Technology, Cannes, France, BHR Group, 2011

Claims (13)

1. Fremgangsmåte fremgangsmåte for bestemmelse av strømningsparametere for en flerfasestrømning i en rørledningsseksjon, der - flerfasestrømningen omfatter et flertall av lagdelte, kontinuerlige fluidfaser avdelt av storskalagrenseflater, og - hver kontinuerlige fluidfase kan inkludere ett eller flere dispergerte fluidfelter, der fremgangsmåten omfatter de følgende trinn: a) tilveiebringe estimerte eller målte inngangsverdier som beskriver den tredimensjonale, fysiske geometrien til rørlinjeseksjonen, b) formulere et tredimensjonalt, virtuelt gitter som representerer den tredimensjonale, fysiske geometrien til rørlinjeseksjonen som definert ved inngangsverdiene fra a), der i) gitteret utgjøres av et sett med virtuelle skiver som sammen danner den virtuelle rørlinjeseksjonen, og ii) hver virtuelle skive utgjøres av et sett med atskilte volumer eller celler anbrakt i et sett med kolonner og rader som ruter opp tverrsnittarealet til den faktiske, virtuelle skiven av rørlinjen, c) tilveiebringe estimerte og målte inngangsverdier som karakteriserer i) flerfasestrømningen, der inngangsverdiene minst omfatter det følgende: utgangsposisjon for storskalagrenseflatene, ii) de fysiske egenskapene til fluidet, iii) hvilke kontinuerlige fluidfaser som er til stede i flerfasestrømningen, og iv) strømningsvolumet for hver kontinuerlig fase, d) definere et sett med fluidfelter som representerer alle kontinuerlige og dispergerte faser i flerfasestrømningen, e) benytte en numerisk modell som omfatter: el) beskrive konserveringen av masse, turbulens, felter, energi, fluidsammensetning og størrelse på de dispergerte fasefeltene for hvert fluidfelt i settet med fluidfelter ved volum- og ensemblemidlede Eulerformulerte transportligninger over et vertikalt tverrsnitt av rørlinjen, e2) beskrive konserveringen av impuls for hvert fluidfelt som representerer en kontinuerlig fase av flerfasestrømningen med et sett algebra-sammenhenger som er utledet ved å benytte driftflukskonseptet for å beskrive de relative hastighetene mellom det kontinuerlige fluidfeltet og lokale blandingshastigheter, e3) benytte utgangsposisjonen til storskalegrenseflatene og rørlinjeveggen som grenseverdier for hvert fluidfelt som representerer en kontinuerlig fluidfase for å bestemme massestrømningsratene for hvert fluidfelt, e4) benytte konvensjonelle «sharp-front»-teknikker og de ovenfor bestemte massestrømningsratene for fluidfeltene for å bestemme de lokale grensebetingelsene på storskalagrenseflatene, og deretter f) løse den numeriske modellen med transportligningene i trinn el) og e2) med grensebetingelsene i trinn e4) over alle skiver definert i trinn b) for å bestemme strømningsparameterne i flerfasestrømningen.1. Method method for determining flow parameters for a multiphase flow in a pipeline section, where - the multiphase flow comprises a plurality of layered, continuous fluid phases separated by large-scale boundary surfaces, and - each continuous fluid phase may include one or more dispersed fluid fields, where the method comprises the following steps: a) provide estimated or measured input values that describe the three-dimensional physical geometry of the pipeline section, b) formulate a three-dimensional virtual grid representing the three-dimensional physical geometry of the pipeline section as defined by the input values from a), where i) the grid is made up of a set of virtual slices that together form the virtual pipeline section, and ii) each virtual slice is made up of a set of discrete volumes or cells arranged in a set of columns and rows that line up the cross-sectional area of the actual virtual slice of the pipeline, c) provide estimated and measured input values that characterize i) the multiphase flow, where the input values include at least the following: initial position of the large-scale interfaces, ii) the physical properties of the fluid, iii) which continuous fluid phases are present in the multiphase flow, and iv ) the flow volume for each continuous phase, d) define a set of fluid fields that represent all continuous and dispersed phases in the multiphase flow, e) use a numerical model that includes: el) describe the conservation of mass, turbulence, fields, energy, fluid composition and size of the dispersed phase fields for each fluid field in the set of fluid fields is by volume- and ensemble-averaged Euler-formulated transport equations over a vertical cross-section of the pipeline, e2) describe the conservation of momentum for each fluid field representing a continuous phase of the multiphase flow with a set of algebraic relations derived by using the drift flux concept to describe the relative velocities between the continuous fluid field and local mixing velocities, e3) use the initial position of the large-scale boundary surfaces and the pipeline wall as boundary values for each fluid field representing a continuous fluid phase to determine the mass flow rates for each fluid field, e4) use conventional "sharp-front" techniques and the above determined mass flow rates for the fluid fields to determine the local boundary conditions on the large-scale interfaces, and then f) solve the numerical model with the transport equations in steps el) and e2) with the boundary conditions in step e4) over all slices defined in step b) to determine the flow ing parameters in the multiphase flow. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der algebra-sammenhengene som beskriver de relative hastighetene mellom det kontinuerlige fluidfeltet og lokale blandingshastigheter er utledet ved, i suksessiv rekkefølge: - å anta at dråpene eller boblene i de dispergerte fasene oppfører seg som under jevn sedimentering og estimere sedimenteringshastigheter for dråper og bobler i de kontinuerlige fasene ved hjelp av kjente, analytiske fluid-dynamiske sammenhenger, - benytte impulsligningene for å utlede algebrauttrykk som beskriver den relative hastigheten mellom det kontinuerlige fluidet og de dispergerte feltene for alle romlige retninger, og - benytte de bestemte sedimenteringshastighetene og den relative hastigheten mellom det kontinuerlige fluidet og de dispergerte feltene for alle romlige retninger for å bestemme den lokale blandingshastigheten inne i hvert kontinuerlige fluid, for å beskrive de relative hastighetene mellom hvert kontinuerlig fluidfelt og de lokale blandingshastighetene.2. Method according to claim 1, where the algebra relationships describing the relative velocities between the continuous fluid field and local mixing velocities are derived by, in successive order: - assuming that the droplets or bubbles in the dispersed phases behave as during uniform sedimentation and estimating sedimentation rates for drops and bubbles in the continuous phases using known, analytical fluid-dynamic relationships, - use the impulse equations to derive algebra expressions that describe the relative speed between the continuous fluid and the dispersed fields for all spatial directions, and - use the determined the sedimentation velocities and the relative velocity between the continuous fluid and the dispersed fields for all spatial directions to determine the local mixing velocity within each continuous fluid, to describe the relative velocities between each continuous fluid field and the local mixing velocities. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der fremgangsmåten ytterligere omfatter: - addere sammen impulsligningene som tilhører ett kontinuerlig sjikt for å danne en lokal blandingsimpulsligning, - benytte de utledede algebra-sammenhengene som beskriver de relative hastighetene for å lukke den lokale blandingsimpulsligningen, og - benytte masse- og impulsligningene for hver kontinuerlige fluidsone for å bestemme utvekslingen av masse, impuls og energi på storskalagrenseflatene.3. Method according to claim 1, where the method further comprises: - adding together the momentum equations belonging to one continuous layer to form a local mixing momentum equation, - using the derived algebra relationships that describe the relative velocities to close the local mixing momentum equation, and - using the mass and momentum equations for each continuous fluid zone to determine the exchange of mass, momentum, and energy at the large-scale interfaces. 4. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1, 2 eller 3, der storskalagrenseflatene blir behandlet som dynamiske grenser som blir tillatt å skjære gjennom det numeriske gitteret i den numeriske modellen på enhver mulig måte, bortsett fra gitterceller som definerer grensen mot rørlinjeveggen.4. Method according to one of claims 1, 2 or 3, where the large-scale boundary surfaces are treated as dynamic boundaries which are allowed to cut through the numerical grid in the numerical model in any possible way, except for grid cells that define the boundary against the pipeline wall. 5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, der modelleringen transporten av masse, impuls og energi på og/eller tvers over storskalagrenseflatene med et sett med under-modeller.5. Method according to claim 4, where the modeling the transport of mass, impulse and energy on and/or across the large-scale boundary surfaces with a set of sub-models. 6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, der: den turbulente skjærspenningen blir beregnet med veggfunksjoner som inkluderer effekten av grenseflatebølger, ved å benytte veggfunksj onene og grenseflatebølgeruhet fra begge sider av grenseflaten.6. Method according to claim 5, where: the turbulent shear stress is calculated with wall functions that include the effect of interface waves, by using the wall functions and interface wave roughness from both sides of the interface. 7. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de foregående krav, der de fysiske egenskapene til fluidet inkluderer én eller flere av de følgende egenskapene: spesifikk tetthet, viskositet, entalpi, termisk ledningsevne, komponentdiffusivitet, likevektsfasefraksj oner, aktivitetskoeffi si enter og grenseflatespenninger.7. Method according to any of the preceding claims, wherein the physical properties of the fluid include one or more of the following properties: specific density, viscosity, enthalpy, thermal conductivity, component diffusivity, equilibrium phase fractions, activity coefficients and interfacial tensions. 8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, der én eller flere av de fysiske egenskapene er tilveiebrakt til den numeriske modellen som algebrafunksjoner som beskriver hvordan de er avhengige av temperatur, trykk og fluidsammensetning.8. Method according to claim 7, where one or more of the physical properties are provided to the numerical model as algebraic functions that describe how they depend on temperature, pressure and fluid composition. 9. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de foregående krav, der strømningsparameterne inkluderer én eller flere av de følgende karakteristiske fluidstrømningsparameterne; fluidvolumfraksjoner, hastigheter, sammensetninger, trykk, varme- og masseoverføringskoeffisienter, gjennomsnittlig partikkel- eller boblestørrelse, veggskjærspenninger, profiler for fase- og felthastigheter, profiler for fase- og feltvolumfraksj oner, profiler for feltdråpe- og boblestørrelser, og fase-og felt-superfisielle hastigheter.9. A method according to any one of the preceding claims, wherein the flow parameters include one or more of the following characteristic fluid flow parameters; fluid volume fractions, velocities, compositions, pressures, heat and mass transfer coefficients, average particle or bubble size, wall shear stresses, phase and field velocity profiles, phase and field volume fraction profiles, field droplet and bubble size profiles, and phase and field superficial speeds. 10. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de foregående krav, der strømningsparameterne blir sendt til en fremvisningsinnretning for visuell representasjon, sendt til en datalagringsinnretning til senere bruk og/eller sendt til en datamaskinminneinnretning for anvendelse som inngangsverdier for andre numeriske modeller for bestemmelse av flerfasefluidstrømninger.10. A method according to any of the preceding claims, wherein the flow parameters are sent to a display device for visual representation, sent to a data storage device for later use and/or sent to a computer memory device for use as input values for other numerical models for determining multiphase fluid flows. 11. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de foregående krav, der modelleringen av transporten av masse, impuls og energi på og/eller tvers over storskalagrenseflatene blir utført med et sett under-modeller som inkluderer beregning av den turbulente skjærspenningen med veggfunksjoner som inkluderer effekten av grenseflatebølger, ved å benytte veggfunksj onene og grenseflatebølgeruheten fra begge sidene av grenseflaten.11. A method according to any one of the preceding claims, wherein the modeling of the transport of mass, momentum and energy on and/or across the large-scale interfaces is carried out with a set of sub-models that include calculation of the turbulent shear stress with wall functions that include the effect of interface waves, by using the wall functions and the interface wave roughness from both sides of the interface. 12. Datamaskinprogram, omfattende prosesseringsinstruksjoner som gjør at en datamaskin utfører fremgangsmåten ifølge ethvert av kravene 1-11 når instruksjoner blir eksekvert av en prosesseringsinnretning i datamaskinen.12. Computer program, comprising processing instructions that cause a computer to carry out the method according to any one of claims 1-11 when instructions are executed by a processing device in the computer. 13. Datamaskin, omfattende en prosesseringsinnretning og et datamaskinminne, der datamaskinminnet lagrer et datamaskinprogram ifølge krav 12.13. Computer, comprising a processing device and a computer memory, where the computer memory stores a computer program according to claim 12.
NO20140079A 2014-01-24 2014-01-24 Method for Transient Quasi-Three-Dimensional Simulation of Multiphase Fluid Flow in Pipelines NO337063B1 (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20140079A NO337063B1 (en) 2014-01-24 2014-01-24 Method for Transient Quasi-Three-Dimensional Simulation of Multiphase Fluid Flow in Pipelines
BR112016016918A BR112016016918A8 (en) 2014-01-24 2015-01-23 computer-implemented method for determining flow parameters, computer memory device, and computer
AP2016009390A AP2016009390A0 (en) 2014-01-24 2015-01-23 Method for transient quasi three-dimensional simulation of multiphase fluid flow in pipelines
GB1612524.7A GB2539117A (en) 2014-01-24 2015-01-23 Method for transient quasi three-dimensional simulation of multiphase fluid flow in pipelines
PCT/EP2015/051393 WO2015110599A1 (en) 2014-01-24 2015-01-23 Method for transient quasi three-dimensional simulation of multiphase fluid flow in pipelines
AU2015208052A AU2015208052C1 (en) 2014-01-24 2015-01-23 Method for transient quasi three-dimensional simulation of multiphase fluid flow in pipelines
DKPA201670491A DK179330B1 (en) 2014-01-24 2016-07-05 Method for transient quasi three-dimensional simulation of multiphase fluid flow in pipelines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20140079A NO337063B1 (en) 2014-01-24 2014-01-24 Method for Transient Quasi-Three-Dimensional Simulation of Multiphase Fluid Flow in Pipelines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20140079A1 true NO20140079A1 (en) 2015-07-27
NO337063B1 NO337063B1 (en) 2016-01-11

Family

ID=52440654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20140079A NO337063B1 (en) 2014-01-24 2014-01-24 Method for Transient Quasi-Three-Dimensional Simulation of Multiphase Fluid Flow in Pipelines

Country Status (7)

Country Link
AP (1) AP2016009390A0 (en)
AU (1) AU2015208052C1 (en)
BR (1) BR112016016918A8 (en)
DK (1) DK179330B1 (en)
GB (1) GB2539117A (en)
NO (1) NO337063B1 (en)
WO (1) WO2015110599A1 (en)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110277141A (en) * 2019-06-10 2019-09-24 中南大学 A kind of heavy metal wastewater thereby sulfide precipitation reactor optimization method based on CFD
CN110543691A (en) * 2019-08-06 2019-12-06 郑州大学 planar fracture grouting quasi-three-dimensional simulation method and system based on finite volume method
CN110909457A (en) * 2019-11-08 2020-03-24 江苏科技大学 Numerical modeling and evaluation method for concentration of electrostatic atomization milling oil mist
CN111368430A (en) * 2020-03-04 2020-07-03 中国人民解放军91550部队 Method for estimating post-ignition gas effect in water of vertical launching navigation body
CN111783277A (en) * 2020-06-04 2020-10-16 海仿(上海)科技有限公司 Fluid solid interface decoupling algorithm, device and equipment
CN111914414A (en) * 2020-07-24 2020-11-10 天津大学 Method for establishing three-dimensional full cell model of proton exchange membrane electrolytic cell
CN112347713A (en) * 2020-11-12 2021-02-09 中南大学 Optimization method and system for gas-liquid vulcanization reactor and readable storage medium
CN112861263A (en) * 2021-02-22 2021-05-28 西北工业大学 Calculation simulation method suitable for compressible two-phase flow
CN113742988A (en) * 2021-09-09 2021-12-03 西安交通大学 Centrifugal pump numerical simulation method and system based on non-grid particle method
CN113779762A (en) * 2021-08-10 2021-12-10 中国长江三峡集团有限公司 Large-scale motor universe thermal field and fluid flow field calculation method based on stereo model boundary coupling
CN114861396A (en) * 2022-03-30 2022-08-05 西北核技术研究所 Mathematical model considering fine sand impact compression characteristic and heat absorption phase change and modeling method
CN115099170A (en) * 2022-06-24 2022-09-23 哈尔滨工程大学 Design method based on flow mimicry, optimization and structure reverse construction
CN115952624A (en) * 2023-03-10 2023-04-11 陕西空天信息技术有限公司 CFD acceleration analysis method and system for actual flow field of impeller machinery
CN116842869A (en) * 2023-07-03 2023-10-03 广东工业大学 Simulation method for lubricating and oil receiving process under ring

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10238992B2 (en) * 2016-05-03 2019-03-26 Saudi Arabian Oil Company Processes for analysis and optimization of multiphase separators, particularly in regard to simulated gravity separation of immiscible liquid dispersions
CN108052692A (en) * 2017-11-08 2018-05-18 北京超算科技有限公司 The computational methods of rubbish migration rule in pneumatic transport pipeline
US12061980B2 (en) 2017-12-26 2024-08-13 Landmark Graphics Corporation Effective representation of complex three-dimensional simulation results for real-time operations
CN108664684B (en) * 2018-03-16 2021-04-09 浙江大学 Transient simulation-based water supply network series pipeline simplification method
CN109035387A (en) * 2018-06-26 2018-12-18 国家电网有限公司 A kind of hydroenergy storage station transient process three-dimensional simulation method based on water hammer effect and dynamic mesh theory
CN109508501A (en) * 2018-11-19 2019-03-22 天地(常州)自动化股份有限公司 The method for numerical simulation of mine exogenous fire
CN109522664B (en) * 2018-11-27 2023-06-20 北京石油化工学院 Simulation method of straight-flow type gas-liquid cyclone separator
CN109670216B (en) * 2018-11-30 2023-07-04 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 Passive residual heat removal condenser position optimization design method based on CFD technology
CN110134981B (en) * 2019-02-02 2023-05-26 中国海洋大学 Novel analysis method for particle deposition process in pipeline based on proportion research
CN109977353B (en) * 2019-04-04 2023-01-24 南京大学 Flow network-based method for identifying dominant flow path of heterogeneous aquifer
NO345508B1 (en) * 2019-05-24 2021-03-15 Ledaflow Tech Da Method and tool for planning and dimensioning subsea pipelines for produced fluids
CN110569541A (en) * 2019-08-01 2019-12-13 天津大学 Pipeline water hammer analysis method
CN110489912B (en) * 2019-08-27 2022-12-13 北京石油化工学院 Method for simulating numerical value of solar cross-season soil heat storage layered slice
CN111191347B (en) * 2019-12-12 2023-09-12 北京机电工程研究所 Prediction method for underwater cavitation flow
CN111611735A (en) * 2020-05-15 2020-09-01 南京航空航天大学 Heat-current-electromagnetic coupling modeling method in stable and constant magnetic control laser welding process
CN111859738B (en) * 2020-06-29 2024-03-19 郑州大学 Demonstration method for disaster-causing mechanism of multiple physical fields of pipeline in storm environment
CN112560359B (en) * 2020-12-09 2022-04-22 华南理工大学 Simulation method for heat transfer characteristics of shell-and-tube heat exchanger in scaling state
CN112784401B (en) * 2020-12-31 2024-08-09 南京玻璃纤维研究设计院有限公司 Simulation method for CVI densification process of fiber preform
CN112784504B (en) * 2021-01-28 2022-08-30 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 Strong-coupling solid-liquid multiphase flow numerical simulation method
CN113177370B (en) * 2021-04-07 2023-11-10 山东科技大学 Wind flow-dust gas-solid two-phase flow numerical simulation method considering environmental humidity factor
CN113158598B (en) * 2021-05-11 2022-12-13 华能陇东能源有限责任公司 Foundation type wind power plant flow field CFD partition calculation method, device, equipment and medium
CN113486483B (en) * 2021-07-12 2022-12-09 西安交通大学 Reactor small-break multi-dimensional coupling analysis method
CN115681822B (en) * 2021-07-28 2024-09-03 中国石油大学(北京) Positioning method and device for liquid pipeline
CN114239435B (en) * 2021-12-20 2023-05-16 西安交通大学 Numerical calculation method for three-dimensional flat plate water heat pipe
CN116705183A (en) * 2022-02-25 2023-09-05 隆基绿能科技股份有限公司 State prediction method, state prediction device, electronic equipment and storage medium
CN114896910B (en) * 2022-05-24 2024-02-23 西安交通大学 Flow boiling heat transfer refined simulation method
CN116362146B (en) * 2023-02-01 2024-04-05 重庆交通大学 Hydrodynamic force combined calculation model construction method, system, equipment and medium
CN116384068B (en) * 2023-03-08 2024-01-23 中国石油大学(华东) Microscale cavitation numerical prediction method
CN116030906B (en) * 2023-03-28 2023-06-27 西安交通大学 Physical property parameter calculation method for lead bismuth fast reactor multicomponent fluid
CN116187107B (en) * 2023-04-27 2023-08-11 中南大学 Three-dimensional ground temperature field dynamic numerical simulation method, equipment and medium
CN116502555B (en) * 2023-04-28 2024-04-09 西安交通大学 Method for calculating internal flow velocity and pressure of liquid suction core of alkali metal heat pipe
CN116502370B (en) * 2023-06-25 2023-09-12 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所 Fluid parameter simulation method, system, electronic equipment and storage medium
CN117195761B (en) * 2023-08-15 2024-02-13 中国船舶集团有限公司第七一九研究所 Flow field dispersion self-adaption-based calculation acceleration method
CN117131806B (en) * 2023-09-11 2024-02-02 南京信息工程大学 CFD-based biological pool speed and volume analysis method, system and storage medium
CN117195663B (en) * 2023-11-03 2024-02-20 山东理工大学 Simulation method for removing electric spark machining materials in liquid based on three-phase flow interface tracking
CN117473789B (en) * 2023-12-21 2024-03-22 西安交通大学 Two-phase numerical simulation method for micro-channel heat exchanger
CN118168780B (en) * 2024-02-22 2024-08-27 陕西空天信息技术有限公司 Pneumatic efficiency detection method, equipment, device and medium for rotary machine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101319609A (en) * 2008-07-18 2008-12-10 重庆科技学院 Underbalanced drilling parameter prediction technique
US20130317791A1 (en) * 2012-04-26 2013-11-28 Conocophillips Company Hydrodynamic slug flow model
NO335021B1 (en) * 2012-11-27 2014-08-25 Sinvent As Method for simulating multiphase fluid flows in pipelines

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110277141A (en) * 2019-06-10 2019-09-24 中南大学 A kind of heavy metal wastewater thereby sulfide precipitation reactor optimization method based on CFD
CN110277141B (en) * 2019-06-10 2023-03-24 中南大学 CFD-based heavy metal wastewater vulcanization precipitation reactor optimization method
CN110543691A (en) * 2019-08-06 2019-12-06 郑州大学 planar fracture grouting quasi-three-dimensional simulation method and system based on finite volume method
CN110543691B (en) * 2019-08-06 2022-11-11 郑州大学 Planar fracture grouting quasi-three-dimensional simulation method and system based on finite volume method
CN110909457A (en) * 2019-11-08 2020-03-24 江苏科技大学 Numerical modeling and evaluation method for concentration of electrostatic atomization milling oil mist
CN110909457B (en) * 2019-11-08 2024-02-27 江苏科技大学 Numerical modeling and evaluation method for concentration of electrostatically atomized milling oil mist
CN111368430A (en) * 2020-03-04 2020-07-03 中国人民解放军91550部队 Method for estimating post-ignition gas effect in water of vertical launching navigation body
CN111368430B (en) * 2020-03-04 2022-09-30 中国人民解放军91550部队 Method for estimating post-ignition gas effect in water of vertical launching navigation body
CN111783277A (en) * 2020-06-04 2020-10-16 海仿(上海)科技有限公司 Fluid solid interface decoupling algorithm, device and equipment
CN111783277B (en) * 2020-06-04 2024-04-12 海仿(上海)科技有限公司 Fluid-solid interface decoupling algorithm, device and equipment
CN111914414A (en) * 2020-07-24 2020-11-10 天津大学 Method for establishing three-dimensional full cell model of proton exchange membrane electrolytic cell
CN111914414B (en) * 2020-07-24 2024-02-09 天津大学 Method for establishing three-dimensional full-cell model of proton exchange membrane electrolytic cell
CN112347713A (en) * 2020-11-12 2021-02-09 中南大学 Optimization method and system for gas-liquid vulcanization reactor and readable storage medium
CN112861263A (en) * 2021-02-22 2021-05-28 西北工业大学 Calculation simulation method suitable for compressible two-phase flow
CN112861263B (en) * 2021-02-22 2024-02-13 西北工业大学 Calculation simulation method suitable for compressible two-phase flow
CN113779762A (en) * 2021-08-10 2021-12-10 中国长江三峡集团有限公司 Large-scale motor universe thermal field and fluid flow field calculation method based on stereo model boundary coupling
CN113742988A (en) * 2021-09-09 2021-12-03 西安交通大学 Centrifugal pump numerical simulation method and system based on non-grid particle method
CN113742988B (en) * 2021-09-09 2024-05-07 西安交通大学 Centrifugal pump numerical simulation method and system based on gridless particle method
CN114861396A (en) * 2022-03-30 2022-08-05 西北核技术研究所 Mathematical model considering fine sand impact compression characteristic and heat absorption phase change and modeling method
CN115099170A (en) * 2022-06-24 2022-09-23 哈尔滨工程大学 Design method based on flow mimicry, optimization and structure reverse construction
CN115952624B (en) * 2023-03-10 2023-05-23 陕西空天信息技术有限公司 CFD acceleration analysis method and system for impeller machinery real flow field
CN115952624A (en) * 2023-03-10 2023-04-11 陕西空天信息技术有限公司 CFD acceleration analysis method and system for actual flow field of impeller machinery
CN116842869A (en) * 2023-07-03 2023-10-03 广东工业大学 Simulation method for lubricating and oil receiving process under ring

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015110599A1 (en) 2015-07-30
AU2015208052C1 (en) 2020-04-30
NO337063B1 (en) 2016-01-11
DK201670491A1 (en) 2016-08-22
GB2539117A (en) 2016-12-07
AP2016009390A0 (en) 2016-08-31
AU2015208052A1 (en) 2016-07-14
BR112016016918A8 (en) 2022-09-13
AU2015208052B2 (en) 2020-01-16
GB201612524D0 (en) 2016-08-31
DK179330B1 (en) 2018-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK179330B1 (en) Method for transient quasi three-dimensional simulation of multiphase fluid flow in pipelines
EP2926278B1 (en) Method for simulation of multiphase fluid flow in pipelines
Pineda et al. Phase distribution analysis in an Electrical Submersible Pump (ESP) inlet handling water–air two-phase flow using Computational Fluid Dynamics (CFD)
Udegbunam et al. On the advection-upstream-splitting-method hybrid scheme: a simple transient-flow model for managed-pressure-drilling and underbalanced-drilling applications
Pouraria et al. Numerical modelling of two-phase oil–water flow patterns in a subsea pipeline
Kiran et al. Experiments and CFD modelling for two phase flow in a vertical annulus
Cazarez et al. Modeling of three-phase heavy oil–water–gas bubbly flow in upward vertical pipes
Guan et al. An integrated model for asphaltene deposition in wellbores/pipelines above bubble pressures
Burlutskii CFD study of oil-in-water two-phase flow in horizontal and vertical pipes
Lakehal Advanced simulation of transient multiphase flow & flow assurance in the oil & gas industry
Hanafizadeh et al. Simulation of gas-liquid two phase flow in upriser pipe of gas-lift systems
Dianita et al. CFD simulation and statistical experimental design analysis of core annular flow in T-junction and Y-junction for oil-water system
Grigoleto et al. Heat transfer modeling of non-boiling gas-liquid slug flow using a slug tracking approach
Ganat et al. Effect of flow patterns on two-phase flow rate in vertical pipes
Usov et al. Modelling multiphase flows of hydrocarbons in gas-condensate and oil wells
Pao et al. Numerical validation of two-phase slug flow and its liquid holdup correlation in horizontal pipeline
Ahmed et al. Experimental investigation of oil–water partial separation using a controlled tee junction
Alias et al. CFD simulation for stratified oil-water two-phase flow in a horizontal pipe
Wu et al. Prediction of liquid holdup in horizontal gas wells based on dimensionless number selection
Giannoulis et al. Computational study of the two-phase oil-water flow formed within the vertical pipe of a system designed to remove leaking oil from maritime accidents
Jadidi et al. Lubricated transport of heavy oil investigated by CFD
Kanarachos et al. Simulation of the Air–Oil Mixture Flow in the Scavenge Pipe of an Aero Engine Using Generalized Interphase Momentum Exchange Models
Mo et al. Simulation of flow regime transitions in vertical pipe flow
Jacobsen Study of slug flow in undulated horizontal wells
Moradi et al. Mechanistic model for four-phase sand/water/oil/gas stratified flow in horizontal pipes

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees