Flujo multifásico en tuberías verticales


INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE POZA RICA
I.T.S.P.R.
FLUJO MULTIFASICO EN TUBERIAS VERTICALES

ÍNDICE

I. ANTECEDENTES
II. CONCEPTOS BASICOS
III. CORRELACIONES
• Poettmann y Carpenter
• Duns y Ros
• Hagedorn y Brown
Orkiszewski
• Beggs y Brill
IV. EJEMPLOS
Método Orkiszewski.
V. CONCLUSIÓN.ANTECEDENTES
La existencia del flujo multifásico y problemas asociados con ello, se han reconocido es de 1797, y desde entonces han sido presentadas numerosas correlaciones y ecuaciones para el flujo multifásico en tuberías verticales y horizontales; sin embargo, las contribuciones más significativas fueron hechas a partir de 1945.

CONCEPTOS BASICOS
Flujo multifásico:
Se define como elmovimiento concurrente de gases libres y líquidos en las tuberías o ductos, los cuales pueden existir dentro de la tubería en una mezcla homogénea, en baches de líquido con gas empujándolo, o pueden ir viajando paralelamente uno con otro, entre otras combinaciones que se pueden presentar. Al pasar los fluidos provenientes del yacimiento a través de la TP se consume la mayor parte de presióndisponible para llevarlos del yacimiento a las baterías de separación.

Colgamiento:
Relación entre el volumen de líquido existente en una sección de tubería a las condiciones de flujo y el volumen de la sección aludida.



INTRODUCCIÓN

El problema de predecir con precisión las caídas de presión en la tubería de producción (T.P.) se ha ido incrementando a muchas soluciones especializadas paracondiciones limitadas. La razón para estas muchas soluciones es que el flujo multifásico es complejo y se dificulta su análisis incluso para estas correlaciones estudiadas de condiciones limitadas.

Al pasar los fluidos provenientes del yacimiento a través de la tubería de producción, se consume la mayor parte de presión disponible para llevarlos del yacimiento a las baterías de separación, porlo que es de suma importancia realizar una evaluación precisa de la distribución de la presión a lo largo de dicha tubería. Al hacerlo conjuntamente con un análisis integral del sistema de producción, es posible:

a. Diseñar las tuberías de producción y líneas de descarga.
b. Proyectar aparejos de producción artificial (neumático, mecánico, etc).
c. Obtener presión de fondo fluyendo, sinintervenir los pozos.
d. Calcular el efecto de los estranguladores sobre el gasto.
e. Determinar la vida fluyente de los pozos.
f. Corroborar los datos obtenidos con las correlaciones para su ajuste.



Cuando el flujo es vertical las caídas de presión por aceleración son muy pequeñas, por lo que el gradiente de presión debido a la misma generalmente se desprecia, quedando la ecuación de lasiguiente forma:



Las diversas correlaciones existentes para el cálculo de distribuciones de presión con flujo multifásico en tuberías, pueden clasificarse en tres grupos en base al criterio utilizado en su desarrollo. En la tabla 3.1 se muestran los tres grupos y los criterios desarrollados.

Hay muchas correlaciones que dan excelentes resultados dependiendo de las diferentes condiciones deflujo. Basados en las comparaciones hechas por Lawson y Brill, los métodos vistos en este capítulo están entre las mejores correlaciones para flujo vertical, ya que pusieron especial cuidado en varios tamaños de tuberías, en las propiedades de los fluidos y los gastos de flujo. Estas correlaciones son las siguientes:

• Poettmann y Carpenter (1952)
• Duns y Ros (1963)
• Hagedorn y Brown(1965)
Orkiszewski (1967)
• Beggs y Brill (1973)


CRITERIOS EN EL DESARROLLO DE LAS CORRELACIONES



PATRONES DE FLUJO

El gas y el líquido fluyen de muy diversas formas dentro de la tubería vertical, dependiendo de la velocidad de cada fase. Estas ocurrencias de flujo, se les conoce como patrón de flujo.

Flujo de burbuja:
La tubería se encuentra prácticamente llena de líquido y la...