Flujo multifasico.

Desarrollo.

 Flujo multifasico en tubería.
El flujo multifasico en tuberías es definido como el movimiento concurrente de gas libre y liquido en las tuberías. Este flujo puede desplazarse en cualquier dirección. El gas y el liquido pueden encontrarse en una mezcla homogénea o, también, el liquido presentarse en tapones, con el gas empujándolo desde atrás.
El estudio del flujo multifásico entuberías 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. El objetivo del presente del capitulo es determinar, mediante correlaciones de flujo multifásico en tuberías (FMT), la habilidad que tiene un pozo para extraer fluidos del yacimiento.
El conocimiento de la velocidad y de laspropiedades de los fluidos tales como densidad, viscosidad y en algunos casos, tensión superficial son requeridos para los cálculos de gradientes de presión. Cuando estas variables son calculadas para flujo bifásico, se utilizan ciertas reglas de mezclas y definiciones únicas a estas aplicaciones.
Las diferencias fundamentales entre flujo bifásico y el de una sola fase son:

• Para flujo monofásico, lacaída de presión depende del flujo, las propiedades físicas del fluido y la geometría del sistema.

• Para flujo bifásico, además de las consideraciones expuestas en el punto anterior, la caída de presión también depende del grado de vaporización.

• Para flujo bifásico, se presentan diferentes regímenes, dependiendo del grado de vaporización presente.

• Para flujo bifásico, la mayoría delos datos disponibles están basados en el sistema aire-agua.

• El flujo bifásico no se puede considerar como una ciencia exacta.

• El patrón de flujo bifásico gas-líquido se define como la distribución espacial.Que adoptan estas dos fases al fluir simultáneamente en un conjunto cerrado. La importancia de identificar el patrón de flujo en el diseño de tuberías y equipos, es la de evitarelevadas caídas de presión y flujos inestables en la entrada de los mismos. Por ejemplo, un slug (Tapón) puede ocasionar daños en tuberías y fallas mecánicas de las unidades, además de disminuir la efectividad de los inhibidores de corrosión.

 Flujo de fluidos en el pozo y en la línea de flujo.

Durante el transporte de los fluidos desde el fondo del pozo hasta el separador en la estación deflujo 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.
a) Determinar un perfil de temperaturas dinámicas tanto en la línea como en el pozo. (Ecuación de Ramey en el pozo, porejemplo).
b) Dividir tanto la línea de flujo como la tubería de producción en secciones de 200 a 500 pies de longitud.
c) Considerar el primer tramo y asignar P1= Psep y asumir un valor de P2a.
d) Calcular P y T promedio para el tramo y determinar las propiedades de los fluidos: petróleo, agua y gas.
e) Calcular el gradiente de presión dinámica (∆P/∆Z) utilizando la correlación de FMT masapropiada.
f) Calcular: ∆P = ∆Z.[∆P/∆Z] y P2c = P1 + P; luego compararlo con P2a, si satisface una tolerancia pre-establecida se repite el procedimiento para el resto de los intervalos hasta el fondo, de lo contrario se repiten los cálculos en el mismo intervalo tomando como asumido el último valor de P2 calculado.

 Consideraciones teóricas del flujo monofásico y multifásico en tuberías.

Acontinuación se presentan algunas consideraciones teóricas requeridas para comprender el cálculo del flujo monofásico y multifásico en tuberías.

 Cálculo del Factor de Fricción.
El cálculo del gradiente de presión por fricción requiere determinar el valor del factor de fricción, fm. El procedimiento requiere evaluar si el flujo es laminar o turbulento. Para ello es necesario calcular el...