medicion multifasica

Octubre 2012

Ing. Rubén González Islas

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Medición multifásica


Cuando hablamos de medición multifásica nos referimos a la
medición de un flujo de aceite, gas y agua, es decir, una mezcla de
varios componentes fluyendo simultáneamente en un ducto
cerrado, con una proporción variable en el tiempo.
Antes de tratar de medir un flujo multifásico debemos entender la
terminología deflujo multifásico:

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Terminología


Fase fracción de masa (Phase Mass Fraction)
La fracción de vacío de gas (gas-void-fraction)= volumen de flujo de gas
/ flujo volumétrico total
Gas void fraction
(𝜀 𝑔 )
gas

Phase Mass Fraction

líquido

Hold up

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Terminología


Deslizamiento de fase (Phase Slip)
𝑣 𝑅 = 𝑣 𝑔 − 𝑣 𝑙𝑖𝑞

Slip

𝑣𝑔
Slip ratio

𝐾=

𝑣𝑔

𝑣 𝑙𝑖𝑞𝑣 𝑙𝑖𝑞

Fracción de volumen de gas (Gas Volume Fraction)
𝜀𝑔 𝐾
𝐺𝑉𝐹 =
1− 𝜀𝑔 + 𝜀𝑔 𝐾

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Terminología
Flujo homogéneo (K = 1)



Corte de agua
𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜
Inversión de región
En una mezcla de aceite y agua, puede ser descrito como aceite continuo
ó agua continua.

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Terminología


Velocidad superficial de la fase
𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑎𝑠𝑒
Á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
Gas húmedo
Algunos autores lo clasifican como un flujo multicomponente, con un
volumen de una fracción de gas mayor al 90%, otros como una fracción
mayor al 95%. Otra clasificación implica calcular el parámetro de
Lockheart-Martinelli que define la humedad del gas.
En la industria petrolera generalmente los líquidos se miden en barriles
por día (BPD) y elgas en millones de pies cúbicos por día (MMSCFD)
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Patrones de flujo
(Dos fases)



En flujos de una sola fase normalmente se tiene un flujo laminar o turbulento.
Cuando se tienen dos fases en forma simultánea, las fases se distribuyen en una
variedad de regímenes de flujo. Las configuraciones del régimen de flujo se ven
afectadas por las velocidades del gas y de líquido, eldiámetro del tubo y las
propiedades del fluido. Estos efectos resultan en una variedad de patrones
tanto en tubería horizontal y tubería vertical.
Tubería horizontal:
• Estratificado (stratified )
• Estratificado ondulado (stratified
wavy)
• Tapón (plug)
• Bache (slug)
• Burbuja (bubble)
• Anular (annular)
• Neblina (mist )

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Patrones de flujo
(Dos fases)



Tubería vertical:
•Burbuja (bubble)
• Burbuja finamente dispersa
(finely dispersed bubble)
• Tapón (slug)
• Revuelto (churn)
• Anular (annular)

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Clasificación de flujo
multifásico



Una forma de clasificar el flujo multifásico es por el GVF del flujo:
CLASE

RANGO GVF

COMENTARIOS

0% a 25%

En el extremo inferior de este rango los medidores tradicionales
monofásicos en muchos casospodrían presentar un eficiente
desempeño. A medida que aumenta el GVF aumenta la
incertidumbre en los medidores monofásicos.

GVF
Moderado

25% a 85%

El GVF moderado puede ser considerado el rango en el que los
medidores multifásicos tienen un optimo desempeño y donde los
medidores monofásicos no son una opción viable.

Alto GVF

85% a 95%

En el GVF al incrementar el rango superior laincertidumbre de
los medidores multifásicos comenzara a aumentar.

95% a 100%

En el GVF dentro de estos valores, el desempeño de los medidores
multifásicos puede ser afectado. Para medir este tipo de corrientes
es más adecuado utilizar un medidor de gas húmedo.

Bajo GVF

Muy alto GVF

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Flujo multifásico


El flujo multifásico está compuesto por 3 componentes, dos en faselíquida y
uno en fase gaseosa. En tuberías horizontales cuando hay flujo estratificado
o en tapón es posible que el agua y aceite se separen debido a la acción de la
gravedad y exista un deslizamiento entre los componentes, lo que dificulta
el cálculo del corte de agua, por lo tanto, será más difícil medir las 3 fases.
Este problema se presenta con menos frecuencia en tuberías verticales....