tNavigator-Well Designer-摩阻设置

乔聪颖

在数值模拟工作中，需要对井筒内的流动进行模拟，倘若进行精细化的研究，则需要考虑摩阻（friction）的影响，而这部分的理论根源在于流体力学。
猝然回忆，针对流体力学的概念仿佛只剩下了“阿基米德浮力定律”、“伯努利原理”、“雷诺数”…，咦，好像还有个“纳维-斯托克斯方程（N-S方程）”，其它印象基本寥寥无几。明明每天身处流体之中，却未能运用所学知识去认知，实在算不上好学生。
本次我们来简单聊聊tNavigator中对于管流中摩阻的设定。
--------------------------------
一般而言，只要有流体流动，就会存在摩阻，而油藏数值模拟正是模拟流体流动的常用手段。
在常规的数值模拟工作中，摩阻的因素会被忽略掉，因为，与重力、驱替压力等相比，摩阻所产生的压力变化非常小。但是，在面对较长水平段内的流体流动时，重力影响比重较小，摩阻影响则可能会凸显出来。
通常情况下，与摩阻相关的参数包含在VFP表中。

【单相流】

以单相流为例：

总体的压力损失包括静水压力损失和摩阻压力损失，二者通过系数线性组合。
静水压力损失是我们非常熟悉压强计算公式：

而摩阻压力损失则较为复杂：

其中的f又与雷诺数有关，而雷诺数又与流体密度、黏度、速度、管道半径等有关。。。
是不是有点晕！别急，这只是单相流，还有多相流！

【多相流】

由于要考虑每一相流体的状态以及各相流体之间的相互影响，多相流压力损失的计算复杂度会极大地增加。通常会将混合流体简化为两相，油和水组合为一相，气单独为一相。
此时针对摩阻压力损失的计算修正就花样繁多了，主要包括多相混合流体的摩阻系数、密度和流速等。人们为此发明了多种相关公式（Correlations）：

• Nomenclature
• Griffith Correlation
• Petalas & Aziz correlation
• Beggs & Brill correlation
• Beggs & Brill revised correlation
• Orkiszewski method
• Gray correlation
• Aziz, Govier and Fogarasi correlation
• Mukherjee & Brill correlation
  

每种相关公式都有其合理性及适用范围；在这些公式理论中，还可能会总结出多种流动状态：
分散的气泡流、层状流、雾流、泡状流、段塞流等。。。
确实有点晕！别急，不懂流体力学的具体理论没有关系，对于大部分人而言，会用就好。tNavigator中可以轻松设置！

【摩阻设置】

tNavigator的内置模块WellDesigner（以前的版本中称为VFP Designer，20.1版开始后更名）专门用于井身结构设计。
在创建VFP表的时候，可以为垂直段、倾斜段、水平段分别设置相关公式，并设置静水压力损失和摩阻压力损失的系数。
值得注意的是，虽然Correlations可以转换到VFP表中，但是只应用在了VFP表所限定的范围之内，若是有超出范围的值，则会导致VFP表的外插，而外插值现象很可能导致收敛性问题。通过集成Simulaiton模块和Well Designer模块同步运算，Correlations相较VFP表有更高的优先级，可以避免上面的问题。

更详细信息，需要参考manual等其它资料。

End.

参考链接:
《tNavigator-VFP Designer之基础操作流程》http://bbs.colchis.cn/thread-6205-1-1.html
《tNavigator-VFP Designer之附加功能》http://bbs.colchis.cn/thread-6206-1-1.html
《tNavigator-VFP Designer之多段井及AICD设置》http://bbs.colchis.cn/thread-6204-1-1.html
------------------------------------------------
更多tNavigator技巧及应用，欢迎加入tNavigator技术交流QQ群：777385939。
更多石油行业前沿资讯与应用，请关注科吉思石油：