稠油數(shù)字孿生系統(tǒng)解決方案

稠油吞吐注汽數(shù)字孿生解決方案0101項目需求背景02系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計03系統(tǒng)功能規(guī)劃04項目預(yù)期收益123一致降耗壽命狀態(tài)安全合格優(yōu)化節(jié)能綠色穩(wěn)定項目需求背景123一致降耗壽命狀態(tài)安全合格優(yōu)化節(jié)能綠色穩(wěn)定風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)常規(guī)稠油井3647口，累計產(chǎn)油780萬噸，年配汽量1343萬噸，注汽成本12億左右，配汽優(yōu)化挖潛潛力巨大。將影響到注氣成本的優(yōu)化。44性性能效效率管理粗放熱損失大?缺乏基于數(shù)據(jù)和模型進行決策的能力。?調(diào)控主要憑經(jīng)驗。?管理粗放熱損失大?缺乏基于數(shù)據(jù)和模型進行決策的能力。?調(diào)控主要憑經(jīng)驗。?缺乏根據(jù)數(shù)據(jù)和模型對鍋爐的運行進行評估和監(jiān)測。熱模型對鍋爐進行優(yōu)化。?缺乏通過數(shù)據(jù)和機理模型進行待轉(zhuǎn)輪井的選擇與組合優(yōu)化。?缺乏系統(tǒng)解決方案對稠油井配汽進行優(yōu)化。數(shù)據(jù)分析和機理模型來對全流程進行仿真分析，對流程和設(shè)備的參數(shù)和性能缺乏系效率。注注汽成本高率提高傳熱效率20%優(yōu)化率提高傳熱效率20%優(yōu)化代轉(zhuǎn)輪井選擇和組合低蒸汽生產(chǎn)成本15%低注汽成本30%提高熱采率提高產(chǎn)量15%能吞吐注汽管理數(shù)據(jù)定量分析與優(yōu)化數(shù)據(jù)定量分析與優(yōu)化0101項目需求背景02系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計03系統(tǒng)功能規(guī)劃04項目價值收益汽汽水分離器凈化污水飽和蒸汽汽水分離器凈化污水飽和蒸注汽井的組合，并優(yōu)化配汽計劃，減少注汽量，縮短注汽注氣周期內(nèi)(7-10天)，持續(xù)地產(chǎn)生過熱溫度為3-15度保持鍋爐更長時間過熱運行。稠油吞稠油吞吐配汽業(yè)務(wù)流程給給水預(yù)熱器飽飽和水系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計蒸汽吞吐注汽數(shù)字孿生系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計優(yōu)化到節(jié)能增效壓力蒸汽質(zhì)量主要敏感參數(shù) 轉(zhuǎn)輪井參數(shù)數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)分類數(shù)據(jù)顯示模型與算法數(shù)據(jù)清理計算流體力學(xué)油藏模擬注汽耦合模擬計算傳熱學(xué)機理模型鍋爐能耗和蒸汽質(zhì)量參數(shù) 溫度能耗轉(zhuǎn)輪井和配汽參數(shù)注設(shè)計優(yōu)化到節(jié)能增效壓力蒸汽質(zhì)量主要敏感參數(shù) 轉(zhuǎn)輪井參數(shù)數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)分類數(shù)據(jù)顯示模型與算法數(shù)據(jù)清理計算流體力學(xué)油藏模擬注汽耦合模擬計算傳熱學(xué)機理模型鍋爐能耗和蒸汽質(zhì)量參數(shù) 溫度能耗轉(zhuǎn)輪井和配汽參數(shù)注汽選井參數(shù)配汽參數(shù)蒸汽數(shù)字孿生系統(tǒng)注汽數(shù)據(jù)鍋爐數(shù)據(jù)注汽參數(shù)油井參數(shù)配汽數(shù)據(jù)鍋爐參數(shù)配汽參數(shù)管道數(shù)據(jù)機理模型蒸汽參數(shù)油藏數(shù)據(jù)油藏參數(shù)數(shù)據(jù)模型管道參數(shù)數(shù)據(jù)分析與歸類任意組合，計劃，數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)完整數(shù)字模型所需數(shù)據(jù)待轉(zhuǎn)輪井篩選待轉(zhuǎn)輪井篩選轉(zhuǎn)輪井和配汽優(yōu)化鍋爐能耗和蒸汽質(zhì)量優(yōu)化優(yōu)選接替優(yōu)選接替井單單井轉(zhuǎn)輪計劃正正注鍋爐水量鍋爐火鍋爐火量過熱運行時過熱運行時長配汽量配汽量配汽計配汽計劃傳熱效率方案傳熱效率方案蒸汽干度鍋爐控鍋爐控制水垢控制配方水垢控制配方油井?dāng)?shù)據(jù)油井?dāng)?shù)據(jù)蒸蒸汽數(shù)據(jù)鍋鍋爐，井組，配汽分析參數(shù)優(yōu)化0101項目需求背景02系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計03系統(tǒng)功能規(guī)劃04項目預(yù)期收益流動/傳熱仿真模型架構(gòu)：流動仿真模型：支持動態(tài)多相流動模擬，可精確的計算鍋爐內(nèi)部和管網(wǎng)的流場。流和熱輻射的傳熱模擬?？删_的模擬鍋爐內(nèi)部的溫度場以及在管網(wǎng)里的蒸汽的溫流體傳熱耦合仿真模型：支持模擬流動和溫度場相互作用的多物理場問題。CAD溫度CAD水管中心線溫度系統(tǒng)功能規(guī)劃機理模型：濕蒸汽仿真模塊濕蒸汽仿真模型架構(gòu)：高精度蒸汽多相模型：建立蒸汽的多相歐拉模型，支持模擬蒸汽質(zhì)量的變化(蒸汽質(zhì)量超過80%)。蒸汽表多相模型：支持任意蒸汽質(zhì)量變化的應(yīng)用場景，計算速度為高精度模型的10倍。CCAD參數(shù)分布機理模型：耦合井筒-油藏?zé)岱抡婺K耦合模型示意圖耦合熱仿真模型架構(gòu)：CFD井筒應(yīng)用模型：建立蒸汽在井筒內(nèi)的流動和傳熱仿真模型，支持高精度的井內(nèi)熱模擬。溫度變化油藏?zé)岱抡婺Ｐ停航⒄羝⑷胗筒氐臒岱抡婺Ｐ蜏囟茸兓羝掏潞妥⑵鞒?。CFD-Reservoir耦合模型：支持模擬蒸汽注入全流程模擬，井筒和油藏數(shù)據(jù)交換發(fā)生在井筒壁面。系統(tǒng)功能規(guī)劃數(shù)字孿生模型數(shù)據(jù)分析算法模型架構(gòu)：擬合歷史數(shù)據(jù)：支持快速擬合歷史數(shù)據(jù)和以及生產(chǎn)預(yù)測，數(shù)據(jù)孿生模型可用于定量優(yōu)化任何未來績數(shù)字孿生模型機理模型系統(tǒng)功能規(guī)劃數(shù)字孿生模型庫(部分)系統(tǒng)功能規(guī)劃數(shù)字孿生解決方案能力生產(chǎn)過程建模數(shù)據(jù)解決方案：方案指標(biāo)：依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，可提供基于數(shù)字孿生技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)計與仿真、生產(chǎn)過程建模與控制、產(chǎn)品質(zhì)量管理、協(xié)同工藝規(guī)劃、設(shè)備故障診斷與遠(yuǎn)程運維、能效優(yōu)化分析等解決方案。產(chǎn)品設(shè)計能效優(yōu)化分析產(chǎn)品設(shè)計0101項目需求背景02系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計03系統(tǒng)功能規(guī)劃04項目預(yù)期收益提高鍋爐熱效率減少結(jié)垢降本增效提高鍋爐熱效率減少結(jié)垢降本增效提高注汽效率降低注汽成本30%蒸汽吞吐注汽數(shù)字孿生系統(tǒng)分析能夠提高鍋爐蒸汽生產(chǎn)效率，提高待轉(zhuǎn)輪井的選擇與組合優(yōu)鍋爐效率蒸蒸汽數(shù)字孿生系統(tǒng)過熱蒸汽蒸汽質(zhì)量監(jiān)測延長過熱蒸汽時長機理模型收益鍋爐熱效率提高CAD溫度CAD場景分析：流化催化裂化(FCC)中產(chǎn)生的煙氣含有一定比例的一氧化碳并含有豐富的可回收熱能，一氧化碳鍋爐回收的熱能為其它過程產(chǎn)生蒸汽，大幅度減少了石油煉制成本。基于CFD模型對一氧化碳鍋爐的特性和傳熱進行了分析，提出的鍋爐檢查墻優(yōu)化方案提高了鍋爐的熱效率。原始設(shè)計優(yōu)化設(shè)計商業(yè)影響：精確計算出爐內(nèi)的溫度和熱傳遞差異，確認(rèn)了影原始設(shè)計優(yōu)化設(shè)計傳熱效率的過熱區(qū)域。檢查墻的優(yōu)化方案減少了50%的溫度差異。每年降低蒸汽生產(chǎn)的成本為700萬美元左右。實現(xiàn)方法：建立包含燃燒，流動和傳熱的耦合模型，對一氧化碳鍋爐內(nèi)的壓力，溫度，傳熱系數(shù)進行詳細(xì)分析。機理模型收益蒸汽注入閥的效率提高場景分析：Pressure(psi)Flowrate(BSPDCWE)5092139-147Pressure(psi)Flowrate(BSPDCWE)505475Pressure(psi)Flowrate(BSPDCWE)5092139-147Pressure(psi)Flowrate(BSPDCWE)50547557-60商業(yè)影響：精確計算出注入蒸汽所需的壓力和流量，以及閥后的蒸汽質(zhì)量，確保了所需的最小蒸汽量。每年節(jié)約蒸汽的成本高達(dá)1700萬美元。實現(xiàn)方法：建立多相濕蒸汽計算流體力學(xué)模型，對蒸汽在注入析。機理模型收益井下電熱采設(shè)備的損害評估MgosupporttubeMgosupporttubesheath約旦油砂藏采用電加熱器的熱采方法。高溫電加熱器要持續(xù)運行超過一年，且運行溫度達(dá)到1200華氏度，最大的潛在危害是電加熱器由于過度加熱而導(dǎo)致?lián)p壞。通過對電加熱器加熱油藏的流程進行流體和傳熱的模擬仿真，確認(rèn)設(shè)備損害的可能性。商業(yè)影響：項目的可行性得到了挑戰(zhàn)，最終項目未能進入最后投資階段，節(jié)省了項目費用高達(dá)9000萬美元。實現(xiàn)方法：建立大尺度的傳熱與流動耦合模型，對電加熱器的溫度進行了預(yù)測。析耦合模型示意圖北美某稠油田采用電加熱器的熱采方法。高溫電加熱器要持續(xù)運行超過一年，且運行溫度達(dá)到1200華氏度，導(dǎo)致電加熱器損壞。采用電加熱+注汽雙重?zé)岵傻姆椒A(yù)計可以降低電加熱器的溫度，而且電加熱持續(xù)加熱蒸汽可確保蒸汽的質(zhì)量。同時由于蒸汽在油藏內(nèi)的流動，可有效的提高油藏內(nèi)的熱傳遞。商業(yè)影響：項目的可行性得到了分析，大幅度降低了項目在該階段的投入，節(jié)省了項目費用高達(dá)8000萬美元。實現(xiàn)方法：建立CFD+油藏耦合模型，對電加熱器溫度，蒸汽溫度和油藏溫度進行了分析預(yù)測。溫度分布軸向溫度分布時間動態(tài)溫度@不同電能機理模型收益軸向溫度分布時間動態(tài)溫度@不同電能油油藏離井6尺縱向溫度分布動態(tài)溫度：注入與不注入蒸汽對比數(shù)字孿生模型收益Bakersfield蒸汽吞吐增產(chǎn)場景分析：Bakerfield項目的目標(biāo)是通過優(yōu)化單井蒸汽注入量和轉(zhuǎn)輪井的順序和組合來獲得蒸汽吞吐的最大ROI。通過建立數(shù)字孿生模型來分析和優(yōu)化在油田同時使用蒸汽驅(qū)和蒸汽吞吐時的增產(chǎn)表現(xiàn)。商業(yè)影響：通過蒸汽吞吐流程的優(yōu)化，石油產(chǎn)量增加至少30％，每年帶來的經(jīng)濟效益達(dá)到900萬美元(@50美元/桶)。實現(xiàn)方法：建立數(shù)字孿生模型，結(jié)合了數(shù)據(jù)模型和物理模型對蒸汽吞吐流程進行了分析采采用數(shù)字孿生優(yōu)化優(yōu)化后與未優(yōu)化預(yù)測產(chǎn)量比較數(shù)字孿生模型收益Bakersfield蒸汽驅(qū)的可行性分析優(yōu)化后與