Tesis Petroleo

UNIVERSIDAD NACIONAL
AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE INGENIERÍA

“APLICACIÓN DE MODELOS MECANÍSTICOS
PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL DIÁMETRO
DE TUBERÍAS FLEXIBLES COMO SARTAS
DE VELOCIDAD”

T

E S I S

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO PETROLERO
P R E S E N T A:

SERGIO ALBERTO SOSA SOLÍS

DIRECTOR DE TESIS:
DR. EDGAR RAMÍREZ JARAMILLO

CIUDAD UNIVERSITARIA, MÉXICO, D.F.2010

AGRADECIMIENTOS
A mi madre, la mujer más importante de mi vida y la mejor madre del
mundo. Gracias por tu amor y apoyo incondicional, gracias por sacarnos
adelante. A ti te dedico esta tesis, porque sin ti nada de esto sería realidad.
Te amo mamá.
A mi padre, porque los momentos mas difíciles sentí su abrazo. Desde el
cielo me cuidó y me seguirá cuidando. Te extraño papá.
A mihermana, por su amor y apoyo. Se que nunca permitirás que desvíe
mi camino. Te adoro hermanita.
A toda mi familia, porque con su calor y cariño siempre me hacen sentir
como en casa. Gracias por creer en mí y sobre todo por ser la mejor familia
que alguien pudiera desear.
A mi abuelo Eleazar, se que desde arriba sonríe orgulloso de mí. Tu
sabiduría siempre me hará falta abuelo.
A misverdaderos amigos, aunque estemos lejos, se que siempre podre
contar con ustedes y ustedes conmigo. Gracias a todos de verdad.
A la Universidad Nacional Autónoma de México, mi alma máter, de la cual
siempre estaré agradecido. Daré mi mayor esfuerzo para devolver al
menos, una parte de lo mucho que me dio.

“Lo único que necesita el mal para triunfar, es que los hombres buenos no hagan nada”
EdmundBurke.

Índice

ÍNDICE TEMÁTICO
INTRODUCCIÓN

1

1. ANTECEDENTES

3

1.1 Flujo multifásico en tuberías
1.1.1 Definiciones básicas para flujo multifásico

3
5

1.1.1.1 Colgamiento de líquido

5

1.1.1.2 Colgamiento de gas

5

1.1.1.3 Colgamiento de líquido sin resbalamiento

6

1.1.1.4 Densidad de líquidos

6

1.1.1.5 Densidad bifásica

6

1.1.1.6 Velocidad7

1.1.1.7 Viscosidad

8

1.1.1.8 Tensión superficial

8

1.1.2 Patrones de flujo

9

1.1.2.1 Patrones de flujo para flujo vertical y fuertemente
inclinado
1.1.3 Flujo multifásico en tuberías verticales

9
12

1.1.4 Correlaciones empíricas de flujo multifásico en tuberías
verticales

14

1.1.4.1 Correlación de Poettman & Carpenter
1.1.4.2 Correlación de Hagedorn &Brown

F. I. UNAM

14
15

Índice

1.1.4.3 Correlación de Duns & Ros

15

1.1.4.4 Correlación de Orkiszewski

17

1.1.4.5 Correlación de Azis, Govier & Fogarasi

17

1.1.4.6 Correlación de Chierici, Ciucci & Fogarasi

17

1.1.4.7 Correlación de Beggs & Brill

18

1.1.5 Modelos mecanísticos

18

1.1.6 Selección y ajuste del método de cálculo de gradientes de
Presión20

1.2 Flujo en espacios anulares

21

1.3 Tubería flexible

23

1.3.1 Características y proceso de fabricación de la tubería flexible
común

23

1.3.2 La tubería flexible en el mundo

25

1.3.3 Operaciones con tubería flexible

26

1.3.4 Ventajas y desventajas

27

1.3.5 Vida útil

28

1.3.6 Descripción del equipo y componentes principales del
equipo

291.3.6.1 Unidad de potencia (equipo de suministro de
energía)
1.3.6.2 Carrete de tubería

F. I. UNAM

29
31

Índice

1.3.6.3 Cabina de control

33

1.3.6.4 Cabeza inyectora

34

1.3.6.5 Equipo para el control del pozo

35

1.4 Nomenclatura
2. ESTADO DEL ARTE
2.1 Sartas de velocidad con tubería flexible

36
38
38

2.1.1 Como funciona una sarta de velocidad

41

2.1.2Diseño de sartas de velocidad

41

2.1.2.1 Comportamiento de afluencia del yacimiento

42

2.1.2.2 Comportamiento en la tubería

43

2.1.2.3 Evaluación y diseño

44

2.1.2.4 Comparación de diseño

46

2.2 Nuevas tecnologías para sartas de velocidad

48

2.2.1 Tubería flexible de polímero y acero

49

2.2.1.1 Ventaja estructural y de instalación
2.2.2 Sistema...