«Автоматизация и информатизация ТЭК»

Моделирование многофазных потоков в стволе скважин с применением нечеткой кластеризации

УДК: 532.542+510.644.4
DOI: -

Авторы:

¹ РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, Москва, Россия

Ключевые слова: многофазные потоки, режимы течения, карты режимов потока, число Кутателадзе, корреляция Беггса и Брилла, нечеткая кластеризация

Аннотация:

В статье представлены результаты анализа большого объема экспериментальных данных, отнесенных к различным режимам многофазных потоков, проведенного с целью обеспечения возможности определения режима на основе различных безразмерных параметров. Авторами построены новые карты режимов потока с использованием нечеткой кластеризации, выявлен наилучший метод определения режима, основанный на определении числа Кутателадзе и числа Рейнольдса. В статье предлагается методика моделирования многофазного потока на основе корреляции Беггза и Брилла с использованием новых карт режимов потока, предлагаемая методика апробирована на реальных данных. Применение карты режимов течения, построенной на основе числа Кутателадзе и числа Рейнольдса для жидкости с помощью алгоритма нечеткой кластеризации, дает расхождение с реальными данными менее 5 %, что значительно меньше, чем для карты режимов Беггса и Брилла.

Список литературы:

1. Aziz Kh., Govier G.W., Fogarasi M. Pressure Drop in Wells Producing Oil and Gas // J. of Canadian Petroleum Technology. – 1972. – Vol. 11, Issue 3. – P. 38–48. – DOI: 10.2118/72-03-04
2. Beggs D.H., Brill J.P. A Study of Two-Phase Flow in Inclined Pipes // J. of Petroleum Technology. – 1973. – Vol. 25, Issue 5. – P. 607–617. – DOI: 10.2118/4007-pa
3. Брилл Дж.П., Мукерджи Х. Многофазный поток в скважинах. – М.-Ижевск: Ин-т компьютер. исслед., 2006. – 384 с.
4. Duns H., Ros N.C. Vertical flow of gas and liquid mixtures in wells // 6th World Petroleum Congress, Frankfurt, June 19–26, 1963. – Document ID: WPC-10132.
5. A comprehensive mechanistic model for upward two-phase flow in wellbores / A.M. Ansari, N.D. Sylvester, C. Sarica [et al.] // SPE Production and Facilities. – 1994. – Vol. 9, Issue 2. – P. 143–152. – DOI: 10.2118/20630-pa
6. Korelstein L., Pereyra E. Universal Gas-Liquid Flow Pattern Map and Its Use on Closure Relationship Selection // E3S Web Conf. Vol. 397. Mathematical Models and Methods of the Analysis and Optimal Synthesis of the Developing Pipeline and Hydraulic Systems 2022. – 2023. – Article No. 01002. – DOI: 10.1051/e3sconf/202339701002
7. Корельштейн Л.Б. Об универсальной диаграмме режимов газожидкостного течения // Трубопроводная арматура и оборудование. – 2022. – № 5(122). – С. 64–65.
8. TUFFP. Gas-Liquid Pipe Flow Data Repository. – 2023. – URL: https://www.tuffp.org/
9. Кутателадзе С.С., Стырикович М.А. Гидродинамика газожидкостных систем. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1976. – 296 с.
10. Zadeh L.A. Fuzzy logic and approximate reasoning // Synthese. – 1975. – Vol. 30. – P. 407–428. – DOI: 10.1007/BF00485052
11. Иткин В.Ю., Кочуева О.Н. Методы нечеткой логики в задачах нефтегазовой отрасли: учеб. пособие. – М.: РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина, 2021. – 121 с.
12. Kochueva O.N. Fuzzy Classification Model Based on Genetic Algorithm with Practical Example // Distributed Computer and Communication Networks / V.M. Vishnevskiy, K.E. Samouylov, D.V. Kozyrev (eds.). – Cham: Springer, 2023. – P. 257–268. – (Communications in Computer and Information Science. Vol. 1748). – DOI: 10.1007/978-3-031-30648-8_21