沙特研发中心原油分离研究团队实现了油水气三相流体的计算机模拟的突破,并且利用标准油气分离设备装置实验,形成三维流动。
该项目负责人Regis Vilagines表示,此计算模型在Qatif GOSP-1模拟了一个45米长的分离装置,该模型采用1.05亿个单元组合,相当于一个盒子容纳了1.05亿个精配、堆叠的小盒子, 它可以计算出许多精确的数值,通过整合实现视觉图形,模仿气流条件,并实时显示出来。
据了解,模拟42千兆字节的计算文件,这在沙特石油公司还是第一次,因为它必须在大油田的分离油气装置中对流量进行详细的分析。该模拟使用93个处理机进行操作,其是R&DC的高性能计算集群中的一部分。即使采用如此大的计算能力,模拟250秒的GOSP原油生产流程也是相当困难的事情。事实上,实现模拟运行需要处理器五周的时间。
同时,此计算模拟详细调查了在高压生产流量中的高变率流体,这在油水分离中是至关重要。并且,所有的GOSP装置都能通过模型来模拟,包括低压生产流、水油分离器和脱气罐。
Vilagines 进一步指出,这是一个挑战计算模拟需要解决的问题,他们研究小组必须模拟各种流量特性,并把这些特性与之前已熟悉的油、气、水的混合物的特性联系起来。随着计算模型不断满足模拟分离器的需求,流动条件也能够很容易得到改变,不管流量突然增加或者减少,在未来几年,计算模拟的方案将可能产生。
此三相流体计算模拟是一个重要的里程碑,对利用计算流体力学提高三相分离流体装置的理解有深层意义,还可以进一步完善分离器的功能。
计算流体力学是解决复杂流动问题的一种重要方法,它要求高速得计算,沙特阿美拥有R&DC高速计算的方法。
据计算流体力学专家Abdulrahman Akhras介绍,对流体力学计算而言,首先,要将流体空间划分为相邻的离散元素即所谓的单元组合;其次,应该选择所谓的边界条件如流速、操作条件和流体性能数据等参数。当所有的边界条件和正确的物理控制流体进入模型,计算才能正式开始。在这期间,一种解决流体力学方程的数值计算法是可以适用于离散流体领域中的每个单元组合,这就是内置GOSP分离器。
此外,虽然R&DC有着很大的计算能力,但是,在初步阶段,仔细监测计算过程以确保准确无误地进展。由此产生的计算文件包含有关天然气、石油和水的分离的详细信息,这将有助于提高GOSP的功能。