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ANSYS CFD解决方案应用于油气行业

2018/2/14    来源:互联网    作者:《ANSYS  Advantage》员工      
关键字:ANSYS CFD  多物理场  优化  
ANSYS CFD解决方案在油气行业中被广泛用于地下、管道、运输、处理和精炼等应用。

    全球能源供应链上的设计、工程和制造群体遍布世界各地,广泛涵盖从事勘探、钻井、生产、储存、运输、精炼和最终石化产品业务的所有团队。每个领域都面临林林总总的挑战,需要利用不同物理场、规模和组件进行解决。ANSYS 可提供同类领先的软件,并拥有由技术专家组成的网络,能够为世界各地的油气企业客户提供服务。这些行业专家紧邻他们的能源企业客户提供近距离贴心服务,在如下众多区域办事处努力工作、辛勤耕耘,如休斯敦、阿伯丁、奥斯陆、斯塔万格、吉隆坡、北京、卡尔加里以及全球其它地区等。凭借渠道合作伙伴和ANSYS 行业专家组成的网络,加上对能源行业的长期承诺,ANSYS 努力促进与能源行业客户的紧密合作关系,提供配备本地服务和支持的极富针对性的解决方案。本图集将以业界最佳解决方案为例重点介绍一些近期案例。

    多相管道流

    ANSYS CFD 解决方案在油气行业中被广泛用于地下、管道、运输、处理和精炼等应用。基本上所有这些油气应用均涉及多相流。例如可使用ANSYS Fluent 执行闪蒸仿真。右图所示为各个下游横截面的汽相质量分数的等值图。汽化碳氢化合物的质量分数随着下游到混合点的距离增大而相应增大。红色代表最大,蓝色代表最小。

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    预测侵蚀造成的设备失效

    钻井岩屑、出砂和支撑剂运输会因侵蚀效应造成设备、管道和井下工具的寿命缩短。ANSYS 解决方案能预测因微粒流动造成的侵蚀、以及因表面冲击和滚转造成的侵蚀。ANSYS 工具套件能在考虑粒子大小和载荷的情况下,对单个流体或多个流体进行流动建模。其可提供多种行业认可的模型,用于确定侵蚀率。由于可以计算材料磨损情况,因此几何结构可随材料侵蚀情况呈动态变化。右图所示为节流阀上的侵蚀率等值图。

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    湿甲板拍击:无规则的海浪

    海上船舶的成功设计需要精确考虑无规则海浪拍击造成的海浪冲击力和运动。工程师使用ANSYS Fluent 研究自由表面流和相关海浪运动(六个自由度:偏摆、俯仰、滚转),满足海上浮式生产、储存、卸货装置(FPSO)、海上平台和其它用于油气钻井、生产和运输的船舶的要求。右图来自CFD 研究的示例结果展示了,双体海上船舶的峰值冲击压力影响范围(5,000 公吨)的两个时间顺序模式。

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    设备入水的综合多物理场分析

    精确仿真海上和海底结构在设备入水过程中的运动和行为,需要使用包括流体动力学、流体力学和结构力学在内的整套解决方案。用于流体— 机械系统仿真的ANSYS综合解决方案有助于工程师完全掌握和优化复杂设备的入水过程。

    近期,工程师在一个58 公吨的海底管汇上演示了采用ANSYS 解决方案获得的流固耦合结果(OTC-25233-MS)*。使用瞬态仿真来计算流体力值,随后用该值计算管汇穿过浪溅区的结构响应。

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    定制化和设计生产力工具

    ANSYS 客户和渠道合作伙伴使用ANSYS ACT 开发定制解决方案。在这个框架内,可以为需要解决的问题开发专用工具和完整的垂直解决方案。ACT 应用集合遵循标准设计实践开发而成,堪称对油气行业十分有利的生产力工具套件。油气生产力工具套件中包含的应用能够高效率地对行业典型模型进行前处理和后处理。含有大量螺栓的装配体以及需要使用非线性土壤刚度作为边界条件的应用,均属于该工具套件能够高效处理的实例。此外,该生产力工具套件还可根据ASME VIII、DNV GL 推荐实践等通用标准开展结果评估,以及完成焊接强度计算等其它仿真任务。

    该工具套件由ANSYS 渠道合作伙伴EDRMedeso 开发。

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    优化非常规油气储备的碳氢化合物生产和装置开发成本

    工程师可将节理岩体的结构力学、流体流动分析与敏感度、参数分析结合起来,优化水力压裂法。采用这种方法,企业可以在增产与装置开发成本中获得平衡,从而实现更有效率的水力压裂设计和增产措施。运用仿真技术掌握水力压裂性能要素,可以获得高成本效益的水力压力策略,并在预算内获得更加优质的开采曲线。本文信息由ANSYS 与Dynardo 公司联合提供。

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    油气管道和设施内的热力学相变

    原油的生产、运输和精炼所需要的设备和工艺,应当能够控制具有不同热力学属性的石油组分。过去,工程师仅使用1D 流动分析软件来分析多相流设备中的相位平衡,而ANSYS 客户现在已可使用3D 计算流体动力学进行分析和PVT 计算,针对不同流体温度和压力说明详细的流体力学属性和相关流动属性。ANSYS 渠道合作伙伴Grupo SSC 开发了一种应用,其能够判断不同储层流体的热力学特征。该应用通过匹配现有的实验数据(饱和压力、密度和天然气石油比例),预测没有数据可用情况下的相关属性。该应用可连接到ANSYS CFD 软件,提供准确说明流体属性所需的全部PVT 信息,实现对相变更准确的预测,如蒸发工艺中发生的相变。

    本文是ANSYS 墨西哥渠道合作伙伴Grupo SSC 的成果。

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责任编辑:张纯子
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