Flujo multifasico en estranguladores

CAPÍTULO 6 FLUJO EN ESTRANGULADORES

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OBJETIVO Y CONTENIDO
Objetivo: Conocer los métodos para calcular caídas de presión en flujo multifásico a través de restricciones.

Contenido:
6.1 6.2 6.3 6.4 Flujo crítico y subcrítico Modelos para gas Modelos para líquidos Modelos multifásico

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INTRODUCCIÓN
Los estranguladores son dispositivos mecánicos que se utilizan en los pozospara provocar una restricción al flujo.

FUNCIONES: • • • • • • • • Controlar los volúmenes de hidrocarburos que se requieren producir. Asegurar la estabilidad del flujo en tuberías. Aumentar la recuperación total y la vida fluyente del pozo. Protege el equipo superficial de producción. Evitar el daño a la formación. Evitar conificación de agua. Evitar arenamiento en el pozo. Controlar yadministrar la presión de los pozos.

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INTRODUCCIÓN
TIPOS DE ESTRANGULADORES

Fijos

Estránguladores de Superficie
Variables Estránguladores de fondo

Manual Eléctrico Hidráulico Neumático

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INTRODUCCIÓN

Estrangulador de Diámetro Fijo

Estrangulador de Diámetro Variable

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INTRODUCCIÓN

Detalle de los internos de un estrangulador de fondo típico dentro de la TPIADL

FLUJO CRÍTICO Y SUBCRÍTICO
Es un fenómeno que se presenta en fluidos compresibles, en el mayor de los casos en gases.
Frecuentemente se presenta cuando el flujo incrementa su velocidad al pasar a través de una garganta o reducción y la velocidad alcanza la velocidad del sonido. Esta condición es conocida como “Mach 1”. El número de Match, es la relación de la velocidad real delfluido entre la velocidad de propagación de la onda acústica en el fluido en cuestión.

Donde: Vf = Velocidad real del fluido Vp = Velocidad de propagación de la onda acústica en el fluido
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Vf M Vp

MODELOS PARA GAS
En función de este número se definen 3 diferentes regímenes de flujo:

Para M1 el flujo supersónico (o supercrítico) Para M=1 el flujo es sónico (o crítico) Si M=1 el áreade flujo alcanza su valor mínimo y se dice que se ha logrado una condición de “garganta” a cuyas propiedades se les denomina criticas, entonces el flujo comienza a ser independiente de los cambios en la presión corriente abajo, de la T o de la ρ, debido a que dichos cambios no pueden viajar corriente arriba, asegurando así nuestro pozo y yacimiento.

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MODELOS PARA GAS
Combinando unaecuación de estado y la ecuación de Bernoulli y considerando flujo adiabático sin fricción, se obtiene una expresión general para calcular el diámetro de estrangulador en 64 vos de pg, y puede aplicarse para flujo crítico o subcrítico:

 k   qg  H  0.5   g T  460Z   k 1   Cd p d
2 th 

0.5

Donde:

 pe  k  pe  H      p  p   th   th 

2

( k 1) kIADL

MODELOS PARA GAS
El valor de k puede obtenerse de la siguiente figura:

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MODELOS PARA GAS
O bien de la siguiente ecuación:

k  b0  b1 x  b2 x  b3 x  b4 x  b5 x  b6 x  b7 x  b8 x  b9 x
2 3 4 5 6 7 8

9

Donde:

x  10 g  7.1
2 3

b0  1.245874  0.027331Y  0.017771Y  0.00305Y  0.013167Y 4
2

b1  0.027336  0.001484Y  0.015829Y  0.0033Y 0.015654Y 4

3

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MODELOS PARA GAS

b2  0.002485  0.008877Y  0.020643Y 2  0.009488Y 3  0.021162Y
4 2 3

b3  0.002334  0.007175Y  0.025258Y  0.009191Y  0.024669Y 4 b4  0.000717  0.006973Y  0.017431Y  0.007491Y
2

3

 0.017444Y

4

b5  0.002823  0.004985Y 2  0.004656Y 3  0.06673Y 4 b6  0.001784Y  0.003282Y  0.002643Y  0.004141Y
2 3 4
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MODELOSPARA GAS

b7  0.000029  0.000056Y  0.000191Y  0.000223Y
2

3

b8  0.000041  0.00008Y  0.000275Y 2  0.000321Y 3 b9  0.000028  0.000056Y Y  0.01T  1.5

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MODELOS PARA GAS
Por su parte Cook y Dotterweich, plantearon la siguiente ecuación para calcular el diámetro del estrangulador: 0.5

Donde: A = área del estrangulador en pg

 64.34kH  qg  155500Cd Ap1     g...