flujo multifacico
























Flujo Multifásico en Tuberías

El estudio del flujo multifásico en tuberías permite estimar la presión requerida en el fondo del pozo para transportar un determinado caudal de producción hasta la estación de flujo en la superficie.
Flujo de fluidos en el pozo y en la línea de flujo
Durante el transporte de los fluidos desde el fondo del pozohasta el separador en la estación de flujo existen pérdidas de energía tanto en el pozo como en la línea de flujo en la superficie. Las fuentes de pérdidas de energía provienen de los efectos gravitacionales, fricción y cambios de energía cinética.

Algoritmo para calcular las pérdidas de presión del fluido



Donde “n” representa el número de secciones de la línea de flujo y “m” representael número de secciones de la tubería en el pozo.

Cálculo de la presión requerida en el cabezal
Una vez conocida para una determinada tasa de producción las pérdidas de energía en la línea de flujoPl, se puede obtener la presión requerida en el cabezal, Pwh, de la siguiente manera:
Pwh = Psep Pl

Cálculo de la presión requerida en el fondo del pozo
Similarmente, una vez conocidapara una determinada tasa de producción las pérdidas de energía en el pozo, Pp, se puede obtener la presión requerida en el fondo, Pwf, de la siguiente manera:
Pwf = Pwh +Pp

Ecuación general del gradiente de presión dinámica
El punto de partida de las diferentes correlaciones de FMT es la ecuación general del gradiente de presión la cual puede escribirse de la siguiente manera


Lacomponente de aceleración es muy pequeña a menos que exista una fase altamente compresible a bajas presiones (menores de 150 lpcm).
En las ecuaciones anteriores:
= ángulo que forma la dirección de flujo con la horizontal,
( =0º para flujo horizontal e =90º en flujo vertical)
= densidad de la mezcla multifásica, lbm/pie3
V = velocidad de la mezcla multifásica, pie/seg.
g =aceleración de la gravedad, 32,2 pie/seg2
g/g = constante para convertir lbm a lbf
fm = factor de fricción de Moody, adimensional.
d = diámetro interno de la tubería, pie.

Es indispensable el uso de un simulador de flujo multifásico en tuberías en el computador ya que el cálculo es iterativo en presión y en algunos casos más rigurosos iterativos en temperatura y presión.Correlaciones de flujo multifásico mas utilizadas en tuberías

Entre las correlaciones para flujo multifásico que cubren amplio rango de tasa de producción y todos los tamaños típicos de tuberías se encuentran, para flujo horizontal: Beegs & Brill, Duckler y colaboradores, Eaton y colaboradores, etc. y para flujo vertical: Hagedorn & Brown, Duns & Ros, Orkiszewski, Beggs & Brill, Ansari, etc.Consideraciones teóricas del flujo monofásico y multifásico en tuberías

A continuación se presentan algunas consideraciones teóricas requeridas para comprender el cálculo del flujo monofásico y multifásico en tuberías, para luego describir las correlaciones de Hagedorn & Brown y la de Beggs & Brill.



Cálculo del Factor de Fricción

El cálculo del gradiente de presión por fricción requieredeterminar el valor del factor de fricción, fm. El procedimiento requiere evaluar si el flujo es laminar o turbulento. Para ello es necesario calcular el número de Reynolds.

Existe flujo laminar si el número de Reynolds es menor de 2100 en caso contrario es turbulento.

Factor de fricció Flujo Laminar

Para determinar el factor de fricción en flujo laminar, se utiliza una expresión analíticaderivada igualando el gradiente de presión de Poiseuille con el termino gradiente de presión (ecuación de Darci)


(Obtenida integrando el perfil de velocidad para este tipo de tubería en tubos capilares horizontales)


Factor de fricción Flujo Turbulento Tuberías lisa

Numerosas ecuaciones empíricas han sido propuestas para predecir el factor de fricción bajo condiciones de flujo...