稠油数字孪生系统解决方案ppt课件.pptx

稠油吞吐注汽数字孪生解决方案
02
03
系统架构设计
系统功能规划
01
项目需求背景
04
项目预期收益
项目需求背景 稠油吞吐注汽数字孪生解决方案的重要性
状态
性能
安全
效率
寿命
稳定
设计优化
提升质量
运行监测
1
2
3
风城油田作业区常规稠油井3647口，累计产油780万吨，年配汽量1343万吨，注汽成本12亿左右，配汽优化挖潜潜力巨大。
稠油蒸汽吞吐是一项复杂的系统工程。需要利用注气锅炉产生蒸汽，通过蒸汽管线将蒸汽注入到稠油井中。其中，注汽锅炉的运行管理与节能优化、待转轮井的选择与组合优化以及稠油井配汽优化等都将影响到注气成本的优化。
节能降耗
4
节能
降耗
绿色
合格
一致
优化
项目需求背景 凤城稠油蒸汽吞吐注汽管理现状分析
由于稠油蒸汽吞吐注汽流程和物理现象的复杂性，目前基本通过人工方式或者根据经验进行流程的管理，缺乏有效的数据分析和机理模型来对全流程进行仿真分析，对流程和设备的参数和性能缺乏系统化分析管理，更缺乏结合数据和模型来优化流程和设备的管理方案，无法有效的提高设备和流程的效率。
项目需求背景 稠油蒸汽吞吐注汽数字孪生系统建设目标
提高热采率
优化代转轮井选择和组合
降低蒸汽生产成本15%
提高传热效率
20%
提高产量15%
降低注汽成本30%
蒸汽吞吐注汽管理
数据定量分析与优化
锅炉节能
降低注汽成本
提高采收率
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系统架构设计
系统功能规划
01
项目需求背景
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项目价值收益
系统架构设计 蒸汽吞吐注汽数字孪生系统需求理解
业务期望：从锅炉运行效率最大化方面，希望锅炉能够在注气周期内（7-10天），持续地产生过热温度为3-15度的过热蒸汽，即保持锅炉更长时间过热运行。
锅炉给水
给水泵
给水预热器
对流段
辐射段
汽水分离器
过热段
掺混器
注汽
净化污水
饱和蒸汽
饱和水
稠油吞吐配汽业务流程
选择待转轮井
注汽井组合
生产配汽计划
转轮
业务规则
选井组合
业务规则
配汽
业务规则
注汽
业务期望：从降低注汽成本方面，准确地选择待转轮井和注汽井的组合，并优化配汽计划，减少注汽量，缩短注汽周期。
系统架构设计 蒸汽吞吐注汽数字孪生系统架构
转轮井和配汽优化 锅炉能耗和蒸汽质量优化
锅炉控制
待转轮井筛选
优选接替井
配汽量
优化
转轮井和配汽参数 锅炉能耗和蒸汽质量参数
分析
数据清理
模型与算法
数据模型
模型
蒸汽数字孪生系统
蒸汽吞吐注汽数字孪生系统：数字模型+机理模型+设计优化
设计优化到节能增效
锅炉参数
管道参数
孪生
机理模型
油井参数
注汽参数
配汽参数
油藏参数
蒸汽参数
任意组合，计划，数据点的数据
完整数字模型所需数据
锅炉，井组，配汽分析参数优化
数据分析与归类
机理模型
数据分类
数据显示
计算流体力学
计算传热学
油藏模拟
注汽耦合模拟
转轮井参数
注汽选井参数
配汽参数
主要敏感参数
单井转轮计划
配汽计划
压力
温度
能耗
蒸汽质量
水垢控制配方
正注锅炉水量
锅炉火量
传热效率方案
过热运行时长
蒸汽干度
锅炉数据
数据模型
管道数据
油井数据
注汽数据
配汽数据
油藏数据
蒸汽数据
系统功能规划 机理模型：计算流体力学/传热仿真模块
流动/传热仿真模型架构：
流动仿真模型：支持动态多相流动模拟，可精确的计算锅炉内部和管网的流场。
传热仿真模型：支持热传导，热对流和热辐射的传热模拟。可精确的模拟锅炉内部的温度场以及在管网里的蒸汽的温度变化。
流体传热耦合仿真模型：支持模拟流动和温度场相互作用的多物理场问题。
CAD
温度
水管中心线温度