水下生产技术设计及三维可视化仿真

计算设计与工程学报。号12014年第3期第173~186页www.jcde.org水下生产系统Jong Hun Woo1、* Jong Ho Nam1和Kwang Hee Ko21大韩民国釜山Dongsam-dong韩国海事大学造船海洋工程系2韩国光州科学技术学院机电一体化学院，邮编：500-712（2014年1月26日接收;2014年4月24日修订;2014年4月26日接受摘要水下生产设施的故障可能会导致致命的危险和对人类生命、环境和财产的巨大损失因此，为了确保综合设计安全，核心源技术包括具有高安全性和可靠性的海底系统集成以及用于海底生产设备和海底管道网络流体的海底流动保证的技术水下流动保证的评估需要考虑水下生产装置的性能、储层生产特性和多相流体的流动特性。水下生产设备安装在深海中，因此暴露于高压/低温环境。因此，水合物可以在海底生产设备内或海底管线网络内形成这些水合物可能通过阻塞海底流体的流动而引起严重损害介绍了一种能够可视化水下生产过程的系统结构并能模拟流体稳定流动的仿真技术大多数现有的海底模拟已经执行了海底设施安装的动态行为分析或管道内多相流的流动上述研究占据了海底领域的广泛研究领域在这项研究中，与现有的研究相比，模拟整个深海生产系统的配置的目标，基于DES的仿真技术，它可以在逻辑上模拟石油生产过程中，在深海，进行了分析，并介绍了一个简化的情况下的实施例关键词：水下生产;离散事件仿真;三维可视化;流体流动仿真1. 介绍1.1 水下生产系统的背景近年来，石油和天然气领域的竞争日益激烈，内陆地区已经达到饱和状态，因此开发区域正在扩大到分布在全球各地的沿海地区和公海因此，勘探和挖掘埋藏在海底的深海区域资源的技术和设备用于开发埋在沿海地区和公海地下的资源的设施统称为海底。这些例子包括水下井、水下油田、水下项目和水下开发。图1显示了深海资源开发设施的配置，表2总结了主要设施的说明。在深海油田开发方面，2003年，雪佛龙德士古公司在墨西哥湾托莱多成功钻探到3052 m深度[1]，开启了3000 m深度时代一*通讯作者。电话：+ 82-51-410-4304电子邮件地址：jonghun_woo@kmou.ac.kr© CAD/CAM工程师协会Techno-Press doi：10.7315/JCDE. 2014. 017少数技术水平和专业知识较高的先进公司垄断性地与石油大公司保持着密切的关系，因此预计进入市场会遇到很大的困难[2，3]。根据系统的复杂性，水下生产系统可分为各种类型，从由通过出油管连接到固定平台、FPSO或陆上平台的单井组成的系统，到多口井连接到基盘或丛式管汇并将石油输送到固定或浮动平台或陆上平台的系统。当开发含有石油或天然气的储层时，水下生产系统用于通过钻一口以上的井并安装适当的深海设施来将石油或天然气连续地输送到浮式平台或陆上平台由于该设备的作业环境对应于深海或超高深海，以往在海上和陆上环境中使用的传统设备已不适合该领域的开发。因此，为了在深海中收集石油和天然气，需要开发专用于深海的设备;并且对于该设备，操作的可靠性是关键。174J. Woo等人计算设计与工程杂志卷。号12014年第3期第173~186页图1.水下生产系统的典型配置。即使在深海环境中也不发生故障是最重要的。只有当这种可靠性得到保证时，才能经济地挖掘和收集深海碳氢化合物资源。深海资源开采技术是一个专业领域，是一个对工程和仿真等核心技术随着大部分新开发的矿场逐步向深海延伸，相关设备设施需要对各系统的功能和要求进行严格验证换句话说，需要操作配备有高价专用设备的专用船舶和设备，因此需要大量成本和时间来改变现有船舶/资源相关系统，使得它们能够满足这些需求。对于在深海中运行的设备，几乎不可能再现其现有的运行环境，因此几乎不可能进行实船/实设备的系统集成测试（SIT）因此，石油大公司和海洋/深海相关公司最近通过使用最新的工程和信息技术的虚拟测试来利用这一最新的仿真技术，可以预先预测和验证系统在海洋和深海各种条件下的功能和动态行为这种方法是一种基于模型的开发方法，用于创新的高科技工厂和系统解决方案;是一种环境友好的能源勘探和生产方法;并能够对资源生产和分配系统组件的动态行为进行预先评估和分析此外，这种基于模拟的开发方法在为深海生产、钻井、地质勘测和深海设备安装/控制的实时虚拟测试为了模拟水下生产的流动，使用基于离散事件系统（DES）的商业引擎实现流体和气体的连续行为，通过将现有的离散事件转换成离散流率来执行模拟。对于流动流，井成为流体源，石油或天然气由此产生并输送到每棵树。这些流体通过出油管或跨接管聚集在歧管然后，它遵循一个场景，其中通过生产立管将选定的资源运输到海上或陆上区域为了将水下设施的动态特性和流动联系起来，实现了一种能反映动态特性和流动特性本文的研究成果可结合国内现有造船和海洋工程公司的海上设施设计技术，研究结果不仅可用于现有简单的操作人员培训，还可作为海上工厂和水下生产工厂一体化设计的安全和性能预测/评价模块，为水下生产工厂新工艺、新产品的开发提供数据，为确保基于智能现场控制技术这一海洋工业新技术的安全做出1.2 以前的研究在韩国，与水下生产设施相关的研究目前处于早期阶段。大多数现有的水下模拟都对水下设施安装的动态行为进行了分析[4]，或对管道内的多相流进行了流量分析[5]。上述研究占据了海底领域的广泛研究领域。在这项研究中，一个综合性的海底相关的研究课题的情况下进行了介绍。在他的论文中，Devegowa [2]研究了与海底资源开发相关的基本和重要问题。特别是，根据水下设施的设计和运行条件，对水下生产过程中可能发生的能量损失进行了研究。为此，J. Woo等人计算设计与工程杂志卷。号12014年第3期第173~186页175图2.水下生产系统的种类及相互关系。为了检查油井和水下生产设施之间的相互作用，根据不同的操作条件和策略，进行了一项研究，该研究使用了基于数值多相流模拟器的油井工程Choi等人[6]根据对水下系统的广泛研究和设计/安装经验，描述了水下生产和控制系统的特点、主要组成设备和设计中应考虑的要素; 2并给出了优化设计性能结果的示例。通过分析，提出了一般水下生产系统现场的特点和设计时应考虑的主要组成设备和要素Park等人[7]通过模拟海洋工厂钻机钻井过程中隔水管下部设备的变化和运动，为有效地教育相关工人和学生了解1.3 研究范围海洋资源开发设施的区域从陆上井开始，在陆地上收集资源;在远离陆地的方向上，根据海洋的深度应用和操作适当的设施随着深度的增加，更高科技的设施和设备正在运作。特别是，陆上和近岸资源已经枯竭，或者储量规模已经可知，因此未来的投资正逐渐转向深海，这是一个未勘探的地区。因此，对用于深海资源开发的挖掘设备（钻井船、半潜式钻机等）的需求也越来越大能够直接在深海近海储存、加工和分离资源（油气）的设备也在不断增加。对于本文所涉及的海底，以前，通过钻井后安装井口收集的天然气或石油被处理并储存在海上或陆上，但是最近，很多任务都是在水下完成的，并且这些任务的比例正在逐渐增加。这是一种前加载的概念，可以解释为在资源开发中优化生命周期、生产过程的尝试。本研究的开发范围主要集中在水下生产过程水流的模拟实施为了实现这一点，需要各种领域的仿真技术大多数与水下生产相关的现有在工程模拟领域，现有的研究大多是在非稳态下进行多相流的工程分析，而不是动态行为，并且目前对此的许多研究正在进行中。本文介绍的研究内容与现有研究的不同之处在于，它是一种模拟，可以可视化水下系统中发生的流动的动态行为图2显示了水下设施的逻辑关系，包括技术分类。在水下主体和运输部分中，从井口-连接到油井的Xtree中提取的石油在管汇处收集，并通过管道和立管运输到海上或陆上PLC控制域显示了成功输送石油的如流程所示，命令信号通过脐带缆从海上和水下控制中心传输到水下设施最后，机械设备部分分别显示了用于海底钻井的钻井系统和用于安装和维护海底设施的功能模块。在使用计算机进行模拟方面，实际水下任务的过程可以大致分为三种基本技术。一是钻井或设备安装的运动仿真技术，176J. Woo等人计算设计与工程杂志卷。号12014年第3期第173~186页调整（即，动态行为仿真技术）。第二，它是由阀门和节流器控制的流体输送部分三是与这些设备设施运行有关的控制部分如果将上述三种仿真技术作为一个上位概念综合起来，则可以看作是一种动态离散事件仿真。这是一个理论概念，它是从工业工程的排队论中导出的技术差异化需要在未来不断发展的部分是离散事件的可视化方法，用于表达双流的行为。这一部分是本研究所考察的领域2. 研究方法2.1 DES方法DES技术是一种仿真技术，当在模型内的组件中发生事件或存在从模型外部影响模型的环境变化时，通过实现模型来执行计算。时间流的进展与事件的发生无关;当事件在模型中发生换句话说，当没有事件发生时，DES不执行模型中的任何计算，因此在系统中不发生不必要的负载;并且每当事件发生时，容易检查时间的流动。因此，它是一种适合于一种插件模块的算法，该插件模块在诸如造船环境的生产环境由于生产产品和生产流程频繁改变而不能统一时增强现有系统的性能。2.2 使用DES的流动模拟流体是液体或气体，或以它们的混合物形式存在。流体的流动基本上是连续的。然而，在这项研究中，引入了一种将这种连续体转换为不连续离散流的方法流体的连续流动可以被建模为系统中彼此连接的资源之间的离散部分（或材料）在离散零件仿真中，表示流的基本动态图元是零件。在一般的离散系统中，每个零件都具有固有的特性，其中零件在仿真中创建和存储，由物料搬运系统（MHS）移动，并且还可以经历一系列过程（拆卸，装配，加工等）。基于机器概念的资源;而表达流体的离散部分具有差异，其中它是一系列单元的集合，并且每个粒子不具有固有特性。要对流体的连续流动进行建模，应指定在不同资源中出现的属性（流速）流速的变化是在流体被创建、破坏、处理和输送时可以观察到的属性流体在两个不同资源之间的流速表示单位时间内流过的流体流量表1.离散模型与连续模型的关系。离散部件流体描述部件类流体类整个生产系统部件实例流体实例产品类源流体源创建产品的元素水槽流体汇销毁产品的元素缓冲罐产品停留给定延迟时间输送机管产品通过其转移机处理器在给定条件连接流体连接各元素循环过程流体过程机器类型元素连接每个资源的入口和出口。基本上，流量的变化是由产生、破坏、迁移和外部因素引起的;这是流体流动建模最重要的换句话说，对于流体建模具有最高优先级的输入元素是模拟实体（源、汇、储层、处理器等）之间的流体的流速。流速可以定义为每单位时间内流体体积在这项研究中，假设流体的流速定义为模拟流体的圆柱形三维结构关于时间序列的离散点的变化，并且假设构成该三维结构的流体的物理性质对于流速的变化是不可压缩的均匀稳态此外，流体的生成速率、由于加工而产生的生产速率和破坏速率也是通过与流量相同的原理实现流体流动（流）建模的设计，使其与现有的离散零件的建模一致在离散环境中的流体建模的情况下，基本概念类似于包括部件流动的建模特征的建模对于零件和流体建模，每个实体和对象都可以一对一的关系映射。表1总结了用于离散部件和流体流动建模的实体的同源性水下系统生产过程仿真建模是设计和实现能够模拟目标过程的计算机模型对特定目标进行仿真建模，需要经过一系列的过程.仿真建模过程根据仿真建模目标的特性和复杂性以及仿真的目的而如果J. Woo等人计算设计与工程杂志卷。号12014年第3期第173~186页177图3.离散事件系统的建模过程。仿真建模的目标系统简单，只有经过分析、建模、验证的过程才能建模，而如果目标系统复杂，那么简单的过程就无法建模，也就无法实现可靠的模型。因此，为了实现复杂系统的仿真模型，需要一个系统的过程。关于设计和构建仿真模型的过程，在现有文献中已经提出了一些情况这些程序通常遵循“分析→设计→实施（建模）→验证”的程序然而，这些程序在应用于仿真建模目标与复杂产品、过程和设施（诸如海底系统）相关联的系统时受到限制第一个问题是，现有程序无法在程序的必要时刻将适当的方法联系起来第二个问题是，现有的程序并没有提出一个详细的技术方法，在制作一个复杂的制造系统的建模过程流，并将其连接到一个仿真模型的实现。针对现有仿真建模方法的局限性和存在的问题，提出了一种改进的仿真建模方法。如图3所示，本研究中提出的仿真模型构建过程分为三个阶段：提出的过程（1）仿真建模预准备，（2）仿真模型设计，（3）仿真模型实施;每个阶段又分为详细的执行过程。在仿真建模前准备阶段，即第一阶段，通过选择仿真建模的目标和分析相关制造系统的问题来确定仿真模型的目的。在作为第二阶段的仿真建模设计阶段中，基于使用可靠的分析工具对目标制造系统的产品、过程和设备的分析，准备用于仿真建模的过程方案此外，在数据模型中定义模拟信息的在元代码中反映出来。仿真实施和验证阶段是第三阶段，分为模型实施阶段和模型改进阶段，在模型实施阶段，由于前一阶段的元代码反映在实际仿真建模的实施中，因此完成了初始模型，而在模型改进阶段，在初始模型完成后，通过不断的验证阶段，通过修改实现模型的改进在这项研究中提出的仿真模型的建立过程的特点是，它被修改为最合适的程序，造船过程中，通过重复的仿真建模的造船过程关于现有的建模方法，并在每个中间阶段所需的技术细节和详细的产品进行了定义。3. 研究内容3.1 水下生产系统设施分析表2总结了与水下生产系统相关的主要设备的分析在表中解释的设备中，红线突出显示的设备直接反映在本研究的模拟模型3.2 水下生产流程分析探讨了海底设施在海底资源开发中的作用水下采油树是一个阀门组合，由阀门组成。它连接到井的上部并将每个井隔开，因此起到调节的作用，以控制生产和工艺设施中的烃类流量。管汇从安装在油井上的多个水下采油树收集烃类，调节流量，并具有通过立管将其输送到近海区域的功能。出油管的作用是连接水下采油树和管汇，并将水下采油树产出的石油（或碳氢化合物）输送至管汇。当管汇和安装在油井上的水下采油树之间的距离太近时，使用称为跨接管的短而硬的管道脐带缆是一根与海上平台和水下采油树或管汇相连的电子电缆或光纤束，178设备增加最终产品设备设备设备设计考虑• 适当的所需电力考虑 砂侵蚀/密封失效 高温 流体流中水合物的存在和水下 现有基础设施 井网密度 井间位置 安装船 未来扩展计划 压力控制-井压控制，防止井喷 组件的通用性-送入工具功能• 通过管道输送时保持给定压力 多口生产井 多相流体同时 通过使用电力或离心力促进流体混合物的总和和沉降 油、水和气体的分离在海底 包含阀门和管道的水下结构，设计用于将多口井的产出液混合并引导至一条或多条出油管 压力控制：控制井压，防止井喷 将井液限制在井筒 提供向井筒 允许从井眼 关井 服务套管或钻杆 套管悬挂 油管悬挂 多套套管柱使用时，表层套管间的压力密封和隔离。 不同套管/油管柱 通过通信系统、电气系统、液压系统与同一水下控制模块通过一根脐带缆目标• 防止污泥• 将流体流量保持在危险条件降低井回压力提高产能通过整合生产设施（流体泵和气体压缩机的整合）在海底进行油、水、气分离，减少生产时间和成本（最大限度地减少增压系统的使用）从圣诞树上连接系统，如从海底到海上平台的在钻井当井喷威胁时，防止油管（如钻杆和井套管）、工具和钻井液被吹出为从井段底部延伸至地面压力控制设备的套管柱提供悬挂点和压力密封。控制脐带缆和跨线之间的连接，包括脐带缆安装特征水下处理水下加工设备水下加工设备水下采油设备水下生产水下生产水下生产设备压缩机多相泵（增压）分离器歧管BOP井口Suta表2.水下生产系统分析。179设备系统设计考虑 水深 需功能（电力、液压、水等） 环境条件和温度 温度：高温和低温 压力：API规定的设计压力（5 ksi、10 ksi、15ksi） 采出液：以H2S和CO2为主 强度分析 腾涌 立管底部激励 安装程序 连接器安装、密封和容量 侵蚀和腐蚀功能 通过通信系统、电气系统、液压系统与同一水下控制模块通过一根脐带缆 提供液压控制和化学品注入服务的钢管和/或热塑性软管流体导管 通过信号电缆、光纤电缆和电力导体 中压电力导线.用于抑制腐蚀和防止结蜡结垢的化学品注入管线 安全停止生产或注入流体 向出油管井注入化学品，允许控制井下阀门 允许向井下仪表 从环空泄 调节通过节流阀的 允许油井干预 位于管线末端，基础足够大，可抵抗移动或沉降，并支撑和保护出油管、轮毂和阀门。 保护和支持出油管、轮毂、阀门 随温度变化 用管线固定管汇、井口采油树、平台短管目标控制脐带缆和跨线之间的连接，包括脐带缆安装部署在海底，为海底油气井、海底管汇和任何需要远程控制的海底系统（如远程操作潜水器）提供必要的控制、能源（电力、液压）和化学品 在脐带缆终端组件、水下配电装置、采油树和管汇等之间提供化学/液压和电气连接。 容纳高压流体，防止环境污染 通过各种控制阀和节流器控制烃类从相应井流向接收装置。这可以是一个固定的或浮动的船只或生产通过管道到岸上 支持轻松安装管道 支持管道与跨接管 井口/管汇与PLET/PLEM之间的连接特征水下采油设备水下采油设备水下采油设备水下生产海底运输系统海底运输设备Suta脐带缆跨线x树PLET跳线表2.水下生产系统分析。180J. Woo等人计算设计与工程杂志卷。1幢2014年第3期第173~186页图4.油气生产流程图。其起到控制电力或液压的作用过程控制系统是指简化现场操作和提高生产率的结构的集合。它扮演着海底产品大脑的角色在这项研究中，列出了理解水下生产系统的最小框图符号，并使用这些符号表示基本系统的示意图。对于目标系统的流量控制，流程图通常需要详细定义（阀门类型、节流阀类型、泵和压缩机类型、压力条件、温度条件等）。然而，由于本研究的目的是水下生产初始开发阶段的模拟模型实施，因此仅使用了目标基本元件包括阀门、采油树、管汇、跨接管、分离器、储存器和管道。因此，模拟海底所需的最小元件生产使用。图4显示了使用基本符号的水下生产示意图。这是前面分析的水下生产工艺流程示意图在本研究中，实现了图4中以蓝色3.3 水下生产的DES模拟下一步的工作是在上述基础技术和分析内容的基础上，开发能够模拟水下生产过程的DES仿真模型。对于目标模拟模型的范围，在整个水下生产系统中，选择图4所示的部分代表性过程作为范围，其中从井中提取的石油通过采油树收集在管汇处，只有石油和天然气通过PLET通过分离器排出图5显示了仿真模型的输入-输出图5.用于模拟的水下生产模型的输入和输出J. Woo等人计算设计与工程杂志卷。号12014年第3期第173~186页1813.3.1 仿真建模模拟目标对于本研究的目标水下生产系统，设计了一个虚拟生产系统，该系统由四个井口和四个X型采油树/一个管汇/每个井口一个分离器组成对于该井，假设了一个过程，在该过程中，油、水和气体的混合物通过X树聚集在歧管处通过跨接管和PLET，通过管道将由分离器分离的每个组件仿真模型设计仿真模型设计是进行上述仿真对象的设计的阶段本研究中使用的DES模拟软件采用基于Pascal语言的编译环境。DES仿真模型实体的逻辑基本上由进程逻辑和路由逻辑组成，必要时可以使用初始化逻辑。在这项研究中，流体过程逻辑和流体路径逻辑的流体模拟应用。图6显示了流体路线逻辑，这是流体流动实现的核心模型开发根据上述流体模拟的逻辑，从基本阶段开始依次进行模拟建模。首先，对于DES模拟环境中的流体流动测试，通过实施一个简单的模型进行测试，该模型由一个流体源、两个罐和一个处理器组成通过比较模拟运行期间从源产生的流体量和模拟结束后分布在模型中的流体量，验证了测试模型结果的确认表3显示了处理器和管道的模拟结果，通过比较总流体量来验证这些结果目标水下系统的仿真模型通过图3所示的过程完成。通过连续运行相应的模型和检查结果数据，重复校正输入数据和模型逻辑的过程，直到获得有效的结果图8显示了通过此过程完成的模型。3.3.2 输入数据在水下生产系统的过程中，最重要的控制变量是阀门的槽流量，阀门是连接各个设施的通道。该变量确定流体从设备到设备的输送，因此，可以根据该值的设置来下一个重要条件是设置每个设备和连接管道的行为逻辑。对于流体的流动来说，图6.模型元素之间流体流动的路径逻辑对于一般制造业中的离散零件，任务开始的请求过程和执行实际任务的过程/运输可能同时发生因此，结果可以根据可以同步的每个逻辑的定义而此外，每个设施可以存储的流体的存储容量是重要变量之一与一般的制造工艺相比，这是一个类似于零件清单大小的概念，并影响有效流动的缓冲功能的程度表4和表5总结了这些输入条件的信息这些信息的变化影响仿真的行为和状态，并在此基础上，可以获得适当的过程变量的决策3.3.3 仿真结果从前面解释的输入数据的模拟中可以获得的结果包括时间序列的每个设施的流量、每个设施的利用率、总产量、总产量和总产量。182J. Woo等人计算设计与工程杂志卷。号12014年第3期第173~186页(a)（b）第（1）款图7.流体流动试验：（a）用于流体模拟的试验模型，（b）试验模型的模拟运行表3.试验模型的模拟结果：（a）处理器1和2的结果，（b）连接管道的结果（一）名称状态时间利用率（%）Avg.工艺时间Avg.循环时间Avg.请求时间Avg.数量Avg.处于低速率Avg.流出速率空闲工作封锁处理器17.6442.3440.01223.4440.0020.0010.0021.4440.2340.117处理器24.9914.9840.02549.8390.0010.0010.0011.4900.4980.249(b)名称状态时间利用率（%）Avg.数量流入总量总流出量Avg.处于低速率Avg.流出速率空闲工作管道19.8900.1101.099118358465.9998441.0000.2350.234管道29.9770.0230.2335.8524220.0004207.0000.1170.117管道39.8810.1191.19324.96317968.00017943.0000.4990.498管道49.9500.0500.49812.4518971.0008958.0000.2490.249表4.每个水下生产设施的槽流速。元素类流体类型槽流率流体源井01水1000流体源井01油1200流体源井01气体300流体源井02水800流体源井02油2000流体源井02气体1000流体源井03水2000流体源井03油1000流体源井03气体500流体源井04水1200流体源井04油2000流体源井04气体1000处理器_Xtree01水300处理器_Xtree01油250处理器_Xtree01气体350处理器_Xtree01水280处理器_Xtree02油320处理器_Xtree03气体400处理器_Xtree01水270处理器_Xtree02油250处理器_Xtree03气体420处理器_Xtree01水240处理器_Xtree02油320处理器_Xtree03气体380J. Woo等人计算设计与工程杂志卷。号12014年第3期第173~186页183图8.开发水下生产模拟模型：（a）主要设施建模，（b）跨接管连接，（c）跨接管和管道连接，（d）流体容量设置，（e）建模完成，（f）模型运行中和错误设施的信息，通过分析这些结果，如图5所示然而，由于总产量不是本研究的目标，因此对主要设施的流量和利用率进行了检查。图9显示了采油树的流速。该信息显示了天然气、石油和水的流速，在石油通过采油树从油井输送到管汇的过程中，这些流速的变化取决于每口井的状况和采油树的能力如各图所示，观察到周期大致恒定的重复变化。这些变化受跨接管状况的影响，跨接管状况涉及基于采油树的因此，这些结果由连接先前模拟输入中的油井-采油树-管汇的连接管的槽流速确定图10显示歧管的流速当来自四个采油树的流在歧管处聚集时，流率由上述Xtree的流率的可变条件和Xtree歧管之间的槽流速。图11显示了分离器的流速在实践中，分离器与歧管组合操作然而，在本研究中，由于关于其组合的信息不足，因此将其单独考虑。对主要设施的流量计算结果表明，在水流的前端，流量相对规则，而在流经下游设施时，流量变得不规则取决于特定概率分布的不确定性随着其向过程的下游发展而累积，因此，过程的负载或水下流速的不规则性增加。最后，表6和表7总结了基于模拟的每个设施、储罐和跨接管的内部计算结果关于利用率的资料还显示了利用率的分布情况，反映了早先统计的不正常情况的累积结果发现，利用率下降，因为它朝着后端的过程。表5.主要设施的总可用数量。元素类能力Pipe_Xtree_Manifold_01120000Pipe_Xtree_Manifold_02115000Pipe_Xtree_Manifold_03130000Pipe_Xtree_Manifold_0495000Pipe_Manifold_Separator_PLET_0180000Pipe_Manifold_Separator_PLET_0290000Pipe_Manifold_Separator_PLET_03100000184J. Woo等人计算设计与工程杂志卷。号12014年第3期第173~186页图9.某个X树元素的流速结果图10.歧管的流速结果图11.分离器的流速结果J. Woo等人计算设计与工程杂志卷。号12014年第3期第173~186页185表6.水下生产系统主要设施的利用。名称状态时间利用率（%）Avg.数量流入总量总流出量Avg.流速Avg.流出速率空闲忙封锁歧管47.131.3951.4813.89245828046250000.7790.694分离器473.6749.3336.6660425000240000.6940.667Xtree112.532.8184.6628.11461800073980.2220.206Xtree212.434.1783.441.72378751472000.2090.2Xtree312.068.279.7481.97290720069550.20.193Xtree413.84.7981.4247.86731700065620.1940.182表7.主要设施间跨接管的利用率和流量。名称状态时间利用率（%）Avg.数量流入总量总流出量Avg.流速Avg.流出速率空闲忙Xtree1和歧管8.3391.66116.6168695569460.1930.193Xtree2和歧管8.081.9219.20271739873530.2060.204Xtree3和歧管8.0961.90419.04468720072000.20.2Xtree4和歧管8.5011.49914.992526562654670.1820.182分离器和PLET11.3728.62886.27825304530150.0850.084分离器和PLET21.3448.65686.55529304530100.0850.084分离器和PLET31.3448.65686.55529304530100.0850.084图12.用于水下生产教育的3D可视化内容的建模过程186J. Woo等人计算设计与工程杂志卷。号12014年第3期第173~186页4. 用于水下生产系统教育介绍了水下生产系统教学内容的发展这一发展的目的是提高海底讲座的质量。水下生产系统培训的开发基于先前的模拟建模。第一步是从DES仿真模型中导出生产设施的3D模型，然后将然后，进行数据约简以实现平滑的可视化。第二步是关于所有资源元素的纹理映射。这将提高水下生产系统的可视性第三步是制作环境条件，如波浪流、气泡、岩石和沙子。最后一步是根据图4中先前定义的场景制作3D教育内容图12显示了3D可视化建模的整个过程5. 研究成果及未来研究计划本文的研究（水下生产系统分析和生产过程模拟）是从水下工程的角度进行的顶层也就是说，水下生产系统的实施是根据最终用户的功能方面进行的基于本文的研究，期望通过基于仿真的水下生产系统平台开发，进行水下生产系统设计和管汇、分离器等设备设计，为相应企业提供敏捷的系统验证能力，从而实现对客户需求的可靠管理为增强有效模拟结果，计划开展以下研究课题：(1)简化物理引擎(2)任意形状(3)控制系统的考虑，如SCADA或DCS，这些都是负责全面的系统行为致谢这项工作于2013年得到了韩国海洋大学研究基金的支持引用[1] Meyer D，Zarra L，Rains D，Meltz B，Hall T.墨西哥湾深水区下第三系Wilcox趋势的出现世界石油。2005; 226（5）：72-77.[2] 德沃高达湾水下生产系统的评估。MSc.论文。德克萨斯A M大学2003年;德克萨斯州休斯顿。[3] 李文龙，李晓梅，李晓梅.深水石油勘探和生产，休斯顿（德克萨斯州）：PennWell; c2003。第4章，《深水勘探》，第81 -98页。[4] Kalske S，Happonen K.水下航行器运动仿真。国际近海和极地工程杂志1992; 2（3）.[5] 布里尔JP。井中的多相流石油技术杂志1987; 39（1）：15-21.[6] 崔浩盛，杜全忠，李锡基。综合水下系统优化设计参数研究。韩国造船师协会会刊2012; 49（4）：340-349.[7] Park JY，Jo HJ，Lee JH，Lim YJ.钻井模拟在海洋钻机教学中的应用韩国模拟学会杂志2011; 20（2）：11-17.