Multiphase friction calculation peculiarities based on models implemented in the "d-Flow" software package

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In order to ensure efficient and safe operation of oil and gas fields, a tool is required to design production wells and surface infrastructure. It is important to take into account the physical processes that occur during production, as well as fluid properties and phase transitions. The "d-Flow" software package enables the creation of a comprehensive field model based on geological and field data to calculate hydraulic losses of pipelines and forecast hydrocarbon production. The fluid flow modelling is based on the calculation of multiphase friction with the wall of a well or a pipeline.                The article discusses the implementation of four friction models: the Beggs-Brill model, the Gray model and its modification, and the Mukherjee-Brill model. The purpose of this work is to compare the predictions of friction models with the results obtained using commercial realizations of the same models. The results of the Schlumberger PIPESIM hydraulic simulator calculations were used as a benchmark for comparison with the "d-Flow" models. Numerical experiments were conducted to investigate two-phase flow under varying well geometry and flow regimes. The models used were compared, and the results showed that the predicted liquid holdup had an average relative error of 0.06%. In some cases, the error was as low as 0.02%. The predicted cumulative pressure drop in the well did not exceed 0.34% for all considered models. Based on the comparison results, we conclude that the "d-Flow" software package is suitable for calculating pressure drop in wells of different geometry and surface networks.

About the authors

N. O. Matroshilov

Novosibirsk State University

A. M. Krylov

Novosibirsk Scientific and Technical Center LLC

Email: akrylov@nntc.pro

M. G. Kozlov

Novosibirsk State University

P. A. Lyhin

Novosibirsk Scientific and Technical Center LLC

E. V. Usov

Novosibirsk State University

ORCID iD: 0000-0002-4400-8069

D. O. Tailakov

Novosibirsk State University

V. N. Ulyanov

Novosibirsk Scientific and Technical Center LLC

References

  1. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020662812 Российская Федерация. d-Flow : № 2020661891 : заявл. 12.10.2020 : опубл. 19.10.2020 / П. А. Лыхин, Э. В. Усов, Р. З. Курмангалиев; заявитель ООО «Смарт Дриллинг Текнолоджи». – Текст : непосредственный.
  2. Моделирование движения газожидкостных потоков в наклонно направленной скважине / П. А. Лыхин, Э. В. Усов, В. И. Чухно. – doi: 10.33285/0132-2222-2019-10(555)-22-27. – Текст : непосредственный // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. – 2019. – № 10 (555). – С. 22–27.
  3. Моделирование многофазных течений углеводородов в газоконденсатных и нефтяных скважинах / Э. В. Усов, В. Н. Ульянов, А. А. Бутов. – doi: 10.20948/mm-2020-04-10. – Текст : непосредственный // Математическое моделирование. – 2020. – Т. 32, № 4. – С. 131–144.
  4. Использование цифрового двойника месторождения (в системе d-Flow) для прогнозирования и анализа осложнений с целью построения оптимального плана геолого-технических мероприятий / П. А. Лыхин, Е. Е. Хогоева, Н. К. Каюров. – Текст : непосредственный // Нефть. Газ. Новации. – 2022. – № 1 (254). – С. 56–59.
  5. Оптимизация технологических режимов эксплуатации добывающих газовых и газоконденсатных скважин / А. М. Крылов, А. Н. Черемисин, М. Я. Спивакова. – Текст : непосредственный // Нефть. Газ. Новации. – 2021. – № 9 (250). – С. 36–40.
  6. Реализация методики расчета трехфазного равновесия углеводородов и водяной фазы / О. А. Аксенов, М. Г. Козлов, Э. В. Усов. – Текст : непосредственный // Нефть. Газ. Новации. – 2022. – № 12 (265). – С. 38–43.
  7. Реализация методики расчета PVT-свойств многофазного многокомпонентного флюида / Д. В. Бадажков, Е. Д. Головин, М. Г. Козлов. – doi: 10.33285/0132-2222-2021-2(571)-24-31. – Текст : непосредственный // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. – 2021. – № 2 (571). – С. 24–31.
  8. Beggs, D. H. A study of two-phase flow in inclined pipes / D. H. Beggs, J. P. Brill. – doi: 10.2118/4007-PA. – Direct text // Journal of Petroleum technology. – 1973. – Vol. 25, Issue 05. – P. 607–617.
  9. Gray, H. E. Vertical Flow Correlation in Gas Wells / H. E. Gray. – Direct text // User manual for API 14B, Subsurface controlled safety valve sizing computer program, Appendix B. Washington, DC: API. – 1974.
  10. Mukherjee, H. Liquid Holdup Correlations for Inclined Two-Phase Flow / H. Mukherjee, J. P. Brill. – doi: 10.2118/10923-PA. – Direct text // Journal of Petroleum Technology. – 1983. – Vol. 35, Issue 05. – P. 1003–1008.
  11. Mukherjee, H. Empirical equations to predict flow patterns in two-phase inclined flow / H. Mukherjee, J. P. Brill. – doi: 10.1016/0301-9322(85)90060-6. – Direct text // International Journal of Multiphase Flow. – 1985. – Vol. 11, Issue 3. – P. 299–315.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).