Performance Analysis of Steady-State Multi-Phase Flow Simulators

Publikationen: Thesis / StudienabschlussarbeitMasterarbeit

Abstract

Die vorliegende Masterarbeit vergleicht die Performance von zwei der in der Erdöl- und Erdgasindustrie am meisten genutzten Steady-State Mehrphasenströmungssimulatoren – nämlich Petroleum Experts PROSPER und Schlumberger PIPESIM. Um qualitative hochwertige Ergebnisse zu erhalten, wird ein Modell einer vertikalen einphasigen Wasserbohrung erstellt und hinsichtlich der Wärmeübertragung im Bohrloch für drei Fälle analysiert. In einem zweiten Schritt werden fünf unterschiedliche Mehrphasenströmungskorrelationen, welche jeweils in beiden Simulatoren verfügbar sind, in einem Modell einer vertikalen Erdölbohrung bewertet. Die Resultate werden dann bezüglich der Temperaturen, der Drücke und der zugehörigen Strömungsraten entlang der Bohrung verglichen. Detaillierte Beschreibungen der Modelle werden bereitgestellt um den Lesern eine Wiederholung der Resultate zu ermöglichen. Die Simulationsergebnisse aus der modellierten Wasserbohrung werden mit einem in MATLAB erstellten mathematischen Modell, welches auf der Arbeit von Fruhwirth, Hofstätter und Schwaiger (2015) basiert, verglichen. Drei Fälle, die sich nur durch jeweils die Wärmeübertragungskoeffizienten von 10-6 [BTU/h/ft2/°F], 0,1 [BTU/h/ft2/°F], und 8 [BTU/h/ft2/°F] unterscheiden, werden getestet. Es wird entschieden, dass in den folglich komplexeren Mehrphasenströmungsbedingungen der modellierten Erdölbohrung mit dem mittleren Wert des Wärmeübertragungskoeffizienten fortgefahren wird. Im zweiten großen Teil dieser Studie wird das Modell der Erdölbohrung wiederholt für fünf unterschiedliche Mehrphasenströmungsmodelle simuliert. Druck- und Temperaturprofile entlang der Bohrung sowie Betriebsdrücke und Durchflussraten werden nach der Simulation verglichen und bewertet. Die umfangreicheren Fluidkonfigurationen im Falle einer Erdölbohrung und die Einführung verschiedener Strömungsmodelle erhöhen die Komplexität der Analyse. Das wichtigste aller Resultate ist, dass sowohl PROSPER als auch PIPESIM realistische Ergebnisse für die vorgestellten Modelle in einem akzeptablen Bereich ausgeben. Auf Grund einiger Probleme während der Anwendung von PROSPER ist PIPESIM die bessere Wahl für Mehrphasenströmungssimulationen, wie sie in dieser Studie durchgeführt werden. Diese Masterarbeit erweitert das Verständnis von den allgemeinen Grundlagen der Mehrphasenströmung sowie den Funktionsweisen der besprochenen Simulatoren. Dies hat zur Folge, dass insgesamt die Simulations- und Interpretationsfähigkeiten des Softwarenutzers signifikant weiterentwickelt werden.

Details

Titel in ÜbersetzungPerformance-Analyse von Steady-State Mehrphasenströmungssimulatoren
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung19 Okt 2018
StatusVeröffentlicht - 2018