Choques Y Restricciones

FLUJO A TRAVÉS DE CHOQUES Y RESTRICCIONES Luis F. Bonilla

PERDIDAS POSIBLES EN EL SISTEMA

PERDIDAS POSIBLES EN EL SISTEMA

Psep + Pfl + Pchoke + Ptbg + Psssv + Prst = Pwf

RESTRICCIONES MAS COMUNES
1. Válvulas de seguridad de subsuelo. 2. Choques de subsuelo o de superficie. 3. Válvulas y empalmes. 4. Válvulas de gas lift.

CHOQUES
• Se usan para controlar la producciónafectando la presión en cabeza de pozo. • El choque puede ser manipulado para cambiar la rata de flujo. • La principal función del choque es disipar energías altas en distancias cortas.

TIPOS DE CHOQUES
• Fijos • Ajustables rotantes • Ajustables de aguja

CHOQUE FIJO

CHOQUE DE VALVULA DE AGUJA

CHOQUE ROTANTE AJUSTABLE

FLUJO EN UN CHOQUE
• La repentina restricción al flujo generaun área pequeña de flujo y luego un agrandamiento abrupto de ella. • Cuando el fluido se aproxima la orificio, abandona las paredes de la tubería y se contrae para formar un zona de flujo de alta velocidad llamada vena contracta. • Despues de dejar el choque se expande de nuevo y retorna a una geometría de flujo similar a la que tenía antes de entrar al choque.

PÉRDIDAS DE PRESIÓNIRREVERSIBLES EN UN CHOQUE
• Por fricción a través del choque y en las áreas cercanas. • Por la turbulencia a la entrada y a la salida choque. • Por las corrientes de Eddy. • Por la expansión abrupta a la salida del choque.

FLUJOS EN UN CHOQUE FIJO

CARACTERIZACION DE CHOQUES

FLUJO CRÍTICO Y SUB-CRÍTICO
• Flujo crítico: Para flujo de gas, cuando la velocidad en la vena contracta se hace igual ala velocidad del sonido en el gas. En este punto se logra la máxima rata de flujo que puede pasar a través del choque. La relación de presiones es aproximadamente 0.5

FLUJO CRITICO Y SUB-CRITICO EN CHOQUES

GAS INJECTION RATE (MMSCF/D)

ORIFICE FLOW

SUB-CRITICAL FLOW

PTUBING = 55%

PRESSURE (PSI)

PCASING

RDO-5 Orifice Valve, 24/64" Port, Cd = 0.86

5.00

4.50

4.003.50

Gas Flowrate (mmscf/d)

3.00

2.50

2.00

1.50

Calculated Flowrate Calculated Flowrate Calculated Flowrate

Measured Flowrate Measured Flowrate Measured Flowrate Measured Flowrate

1.00

0.50

Calculated Flowrate

0.00 0.00 200.00 400.00 600.00 800.00 1000.00 1200.00 1400.00 1600.00 1800.00 2000.00

Downstream Pressure (psig)

FLUJO CRÍTICO EN CHOQUES
Si el flujoes crítico, un cambio de la presión aguas abajo de la restricción no tendrá efecto en la rata de flujo a

través de la restricción ni en la presión
aguas arriba de la restricción.

CALCULOS EN CHOQUES
Definir si es:

Flujo monofásico (solo gas)?
Flujo crítico ? Flujo sub-crítico?

Flujo bifásico?
Flujo crítico ? Flujo sub-crítico?

CALCULO DE CAUDALES EN CHOQUES GAS SECO

Unaecuación general para el flujo a través de restricciones puede ser derivada combinando la Ecuación de Bernoulli con la Ecuación de Estado.
Esta ecuación se conoce con el nombre de ecuación de Thornill-Craver

Ec de Thornill-Craver para Flujo crítico y sub-crítico
qsc  Cn  p1  d 
2

 g T1  Z1
k

 k  2k y  y ( k 1) / k   k 1  





 2  yc     k  1

 k 1Cs  Cd  Tsc Cn  psc
P2 y P1

PARÁMETROS DE LA ECUACIÓN DE THORNILL-CRAVER
qsc = rata volumétrica de gas Cn = coeficiente basado en el sistema de unidades, coeficiente de descarga y condiciones estándar d = Diámetro interno del hueco abierto al flujo g = gravedad específica del gas (aire = 1.0), adimensional k = Relación de calores específicos , Cp/Cv, adimensional p1 = presión aguasarriba, unidades absolutas p2 = presión aguas abajo, unidades absolutas T1 = Temperatura aguas arriba, unidades absolutas Z1 = factor de compresibilidad para p1 y T1, adimensional Cs = coeficiente basado en el sistema de unidades Cd = coeficiente de descarga (empírico), adimensional

PARÁMETROS DE LA ECUACIÓN DE THORNILL-CRAVER
Tsc = Temperatura absoluta a condiciones estándar, unidades...