Марафон ИТ-соревнований 2021

Моделирование сложных технологических процессов апстрим

«РН-СИМТЕП» — программный комплекс для моделирования технологических процессов в области транспортировки, подготовки и первичной переработки скважинной продукции. Инструмент предназначен для решения задач на этапах проектирования и эксплуатации месторождения.

РН-СИМТЕП - Моделирование сложных технологических процессов апстрим

Что нового

Новые версии «РН-СИМТЕП» выходят каждый месяц.

Версия от 31.05.2021

Версия от 31.05.2021

Основные изменения:

  • Реализован расчет хлорорганических соединений в нефти при технологическом моделировании.
  • Модифицирован интерфейс задания модели композиционного флюида
  • Скорректировано масштабирование графиков по оси у
  • В обозреватель объектов (скважин и источников) добавлена возможность задания моделей флюидов
Версия от 30.04.2021

Версия от 30.04.2021

Основные изменения:

  • Реализован расчет объектов подготовки с использованием black oil моделей флюидов.
  • Скорректирован импорт моделей из РН-КИН (связь диаграмм системы сбора и ППД, методика расчета вязкости эмульсий, параметры объектов системы ППД)
  • Обновлена база данных компонентов данными из коммерческого ПО
Версия от 31.03.21

Версия от 31.03.21

Основные изменения:

  • Реализован импорт моделей трубопроводных сетей нефтесбора и ППД из РН-КИН
  • Расширена база данных компонентов для создания композиционных моделей флюида
  • Реализована настройка методики расчета многофазного потока в зависимости от угла наклона трубы
  • Добавлены корреляции расчета энтальпии при создании моделей BlackOil
  • Расширен список ограничений параметров в настройках проекта.
Версия от 26.02.21

Версия от 26.02.21

Основные изменения:

  • Реализован расчет технологической схемы в зависимости от даты / времени (как последовательность стационарных состояний)
  • При равновесном расчете сети трубопроводов в режиме black oil появилась возможность задания типа расхода
  • Добавлена настройка способа отображения соединений объектов на технологической схеме
  • Реализован импорт моделей из коммерческого программного обеспечения.
Версия от 29.01.21

Версия от 29.01.21

Основные изменения:

  • В базу данных компонентов добавлена вода
  • Реализован расчет трехфазного равновесия «нефть-газ-вода»
  • Скорректирован расчет сумматора потока в режиме «black oil» флюида
  • В библиотеку оборудования при расчете системы подготовки добавлены скважины
  • Исправлено формирование отчетности по проекту.

Физико-математическая модель

Модели фазового равновесия

Модели фазового равновесия

  • композиционная модель трехфазного равновесия «пар-жидкость-жидкость», использующая кубические уравнения состояния и правила смешения Huron-Vidal, которая учитывает наличие жидкой неуглеводородной фазы и позволяет рассчитывать фазовое равновесие при наличии в составе полярных компонентов, таких как вода, метанол, гликоли и др.
  • композиционная модель равновесия «пар-жидкость», использующая кубические уравнения состояния и классические правила смешения, которая имеет расширенную библиотеку компонентов и позволяет рассчитывать фазовое равновесие в широком диапазоне термобарических условий
  • 3-х компонентная модель Black oil, позволяющая рассчитывать PVT-свойства нефти, газа и воды согласно выбранным корреляциям при наличии минимальной информации о лабораторных исследованиях флюида
Моделирование трубопроводной сети

Моделирование трубопроводной сети

  • эмпирические и механистические модели для определения градиента давления в вертикальных, горизонтальных и наклонных трубах при движении многофазных потоков с учетом профиля трассы: Beggs-Brill, Ansari, Azis, Xiao
  • аналитические и численные модели для определения теплопотерь с учетом изменения фазового состояния потока, учитывающие теплообмен в заглубленных и частично заглубленных трубах
  • определение PVT-параметров на каждом участке трубопровода в зависимости от изменения термобарических условий и фазового состояния
  • моделирование разветвленных трубопроводных сетей с учетом перетоков, наличия лупингов и закольцованных участков
  • прогнозирование рисков возникновения осложнений (высоковязких эмульсий, коррозии, АСПО, гидратообразования, солеотложения, хлорорганических соединений)
Моделирование объектов подготовки

Моделирование объектов подготовки

  • моделирование основных типов оборудования: сепарационное, теплообменное, транспортное
  • использование законов баланса массы и тепла на каждом объекте с учетом изменения фазового состояния потока
  • возможность моделирования технологического оборудования с использованием композиционной и Black oil моделей флюидов
  • возможность расчета следующих технологических процессов: расчет однократной и ступенчатой сепарации, расчет компримирования, расчет конденсации, расчет дросселирования, теплообмен потоков, нагрев или охлаждение потоков, ветвление или смешение потоков, учет уноса фаз при сепарации, расчет потребляемой мощности оборудования, расчет осложнений на объектах поверхностного обустройства
  • прогнозирование рисков возникновения осложнений (высоковязких эмульсий, коррозии, АСПО, гидратообразования, солеотложения, хлорорганических соединений)

Преимущества

Многофункциональный PVT-модуль

«РН-СИМТЕП» включает в себя расширенную базу компонентов, включающую как справочные данные, так и параметры из коммерческого ПО.

PVT модуль, позволяет:

  • рассчитывать PVT-свойства потоков на основе композиционной и Black oil модели флюида в широком диапазоне термобарических условий
  • настраивать модели флюида в соответствии с лабораторными данными
  • учитывать растворимость углеводородных компонентов в воде
  • рассчитывать содержание паров воды и капельной воды в газовой фазе с учетом изменения термобарических условий.
Моделирование технологического оборудования с учетом физических процессов

При расчете технологических схем в «РН-СИМТЕП» учитываются следующие эффекты:

  • расчет испарения и конденсации при изменении термобарических условий
  • расчет сепарации с учетом уноса фаз
  • расчет компримирования с учетом выпадения жидкой фазы
  • расчет дросселирования
  • простой и перекрестный теплообмен
  • перерасчет фазового состояния при смешении потоков
  • расчет потребляемой мощности оборудования
  • расчет осложнений на объектах поверхностного обустройства.
Совместный расчет систем сбора, подготовки и ППД

«РН-СИМТЕП» позволяет в рамках одного проекта произвести расчет как системы сбора, так систем подготовки и ППД. Это позволяет реализовать комплексный (или проектный) подход при моделировании инфраструктуры поверхностного обустройства месторождений. При совместном расчете подбор оптимальных режимов работы оборудования и управляющих воздействий осуществляется для всей технологической цепочки «Сбор-Подготовка-ППД»

Анализ экономической эффективности

«РН-СИМТЕП» позволяет провести расчет экономических показателей проекта обустройства. Модуль расчета экономических показателей направлен на оценку стоимости разработки и обустройства нефтегазовых месторождений и определения эффективности капиталовложений. Позволяет быстро решать задачи предпроектной технико-экономической оценки на основе уже смоделированных в «РН-СИМТЕП» вариантов поверхностного обустройства, проводить их сравнение, а также выполнять анализ чувствительности инвестиционных проектов

Анализ рисков, связанных с возникновением осложнений

«РН-СИМТЕП» позволяет прогнозировать возникновение осложнений (образование гидратов, солеотложений, углекислотной и сероводородной коррозии и выпадения АСПО) для каждого объекта поверхностной инфраструктуры. На основе моделирования при различных сценарных условиях осуществляется выбор оптимального управленческого решения для минимизации рисков осложнений

Понятный интерфейс и многофункциональность

«РН-СИМТЕП» имеет интуитивно понятный и легко настраиваемый интерфейс, разработанный с учетом пожеланий специалистов, занимающихся моделированием технологических процессов. В «РН-СИМТЕП» реализован импорт моделей из коммерческого программного обеспечения. Ежемесячные сборки включают новый функционал, а также учитывают пожелания пользователей

Основные модули ПК «РН-СИМТЕП»

PVT модуль

PVT модуль

Модуль расчета сети трубопроводов

Модуль расчета сети трубопроводов

Модуль расчета объектов поверхностного обустройства

Модуль расчета объектов поверхностного обустройства

Модуль расчета осложнений

Модуль расчета осложнений

Типовой процесс создания и анализа моделей технологических процессов на объектах обустройства

Подготовка PVT моделей флюидов

Подготовка PVT моделей флюидов

«РН-СИМТЕП» позволяет работать с композиционными и Black oil моделями флюида.

Создание Black oil модели флюида включает следующие операции:

  • ввод параметров для характеризации флюида
  • выбор и настройка корреляций для расчета PVT-свойств фаз

Создание композиционной модели флюида включает следующие операции:

  • формирование набора компонентов
  • задание параметров композиционной модели флюида
Создание технологической схемы

Создание технологической схемы

«РН-СИМТЕП» содержит в составе проекта три раздела для моделирования системы сбора, системы подготовки и систем ППД. Система сбора и Система ППД включают в себя подсистемы для прямого (последовательного) расчета и равновесного расчета (с определением равновесия в узлах по методу контурных расходов). Раздел по системе подготовки включает различные объекты подготовки нефти, воды и газа. Порядок формирования технологической схемы одинаков для всех подсистем и включает следующие операции:

  • добавить Источники, Стоки и другие объекты технологической схемы
  • соединить объекты между собой
  • задать термобарические условия и расходы на Источниках
  • задать параметры объектов
  • запустить технологическую схему на расчет
Анализ результатов расчета

Анализ результатов расчета

«РН-СИМТЕП» содержит ряд инструментов для анализа результатов расчета:

  • редактор свойств, в котором отображаются значения PVT-свойств, расходы и составы фаз, параметры по рискам осложнений
  • графики для просмотра профилей давления и температур, а также PVT-свойств флюида и отдельных фаз вдоль участка трубопровода
  • обозреватель объектов для быстрой корректировки входных данных по группам объектов
  • отчеты: общий, по объектам, по потокам, по осложнениям

Планы 2021-2022

РН-СИМТЕП.png

  • Параметрические расчеты и оптимизация режимов работы оборудования

  • Использование ML и элементов ИИ, в том числе для управления технологическими процессами

  • Развитие функционала расчета трубопроводной сети в части расчета пробок и расчета многофазных потоков с учетом осложнений

  • Расширение функционала для решения следующих задач: расчет факельных систем, аминовая очистка газа, абсорбционная осушка газа, адсорбционная осушка газа, подготовка воды, ингибирование осложнений