MODELOS DE FLUJO MULTIFASICO

El flujo Multifásico en tuberías se define comoel movimiento de una torrente de gases libresy líquidos a través de tuberías.

División de los problemasFlujo vertical.

◦ Flujo horizontal.

◦ flujo inclinado.

◦ flujo direccional.

La existencia de flujo Multifásico y losproblemas asociados fueronreconocidos desde 1797.

Numerosas correlaciones y ecuacionesfueron presentadas en el estudio delflujo horizontal y vertical en laliteratura técnica

Pero las contribución mas importantesse presentaron separadamente paracada tipo de flujo desde 1945.

Flujo natural

Slim-hole completions y Dewatering

Instalaciones de gas lift

Gathering y sistemas de separación

Dimensionamiento de líneas de flujo en superficie

Dimensionamiento de líneas de transmisión

Dimensionamiento de líneas de gas y de condensado

Diseño de tubing en pozos desviados

Diseño de intercambiadores de calor

DENSIDAD◦ Es de especial interés en los problemas de flujo vertical

debido a la presión que origina una columna de fluido.

COMPRESIBILIDAD◦ Es de poca importancia para el agua y puede ser

despreciada.◦ Para el aceite esta dada por el factor volumétrico del

petróleo .

VISCOSIDAD◦ Disminuye con el aumento de la temperatura al igual que

con el de la presión siempre que no se alcance la presión de saturación.

◦ Disminuye también con el Aumento del GOR y la disminucion de la gravedad API.

UN SCF = VOLUMEN EN UN PIE CUBICO A 14.7 PSI Y 60 OF. (pie cubico standard)

GRAVEDAD ESPECIFICA DE UN GASg = peso molecular del gas /

peso molecular del aire

PROPIEDADES DEL AIRE◦ Gravedad especifica 1.00◦ Peso especifico (60 F y 14.7 psi) 0.0764

lbf/cu-ft◦ Gradiente de presión hidrostática (sc) 0.00053 psi/ft◦ Peso molecular promedio 28.96◦ Viscosidad (sc) 0.018 cp

DENSIDAD◦ En flujo vertical disminuye el gradiente de presión con

disminución de profundidad.

VISCOSIDAD◦ El efecto de la presión es igual que en los líquidos.

◦ El efecto de la temperatura es opuesto que en líquidos.

◦ Para su desarrollo de se aplican las Correlaciones de KATZ y uso de la ecuación de CARR y LEE.

COMPRESIBILIDAD◦ Z = Volumen Actual / Volumen ideal

◦ Existen numerosas correlaciones.

PV = znRT

r = P M / zRT

P = 2000 psi

T = 200 Fo (660 R)

GE = 0.65

M=0.65*28.96=18.8

302.6

)660(*)72.10(*)884.0(

)8.18(*)2000(

ft

lbm

SCSC

SCSC

zT

VP

zT

VP

zT

VP

Tz

PV

22

22

11

11

V = 700 ft3 g = 0.65

P = 2000 psi T = 200 Fo

377.5

1

884.0

520

660

2000

7.14)700( ft

Diámetro = 2.0 in P = 2000 psi

T = 200 Fo (660 R) g = 0.65

Rata de flujo = 1.158 ft3/seg. Fracción de liquido = 60%

seg

ftQ

3

00955.01

884.0

520

660

2000

7.14)158.1(

seg

ft

A

QV 094.1

40.012

2

4

00955.02

Un barril de aceite en el fondo del pozodisminuye su volumen al llegar a superficiedebido a la liberación del gas en solución.

Esto tiene un efecto definitivo en los cálculosde perdidas de presión, no solo por el cambioen volumen sino principalmente por el gaslibre adicional.

Bo = (Volumen de liquido + gas en solución en yacimiento) / (Volumen de liquido en superficie)

CRUDO◦ la absorción de gas cuando la presión

incrementa se vuelve extremadamente importante debido a que la cantidad de gas libre afecta la densidad dela mezcla

AGUA◦ el gas es pobremente soluble en el agua y esta

solubilidad incluso decrece con el aumento de la salinidad.

◦ Rs: (%) volumen de gas disuelto en el crudo.

Brill demostró que la tensión superficial aumenta el gradiente de presión en flujo vertical pero Waldy encontró lo contrario en su laboratorio.

El verdadero efecto de la tensión superficial es un total debate ya que este depende por ejemplo del gas en solución y por ende de la presión.

En general podemos decir que la tensión superficial varia dependiendo de múltiples condiciones operacionales.

Este factor es entendido como una medida de la relativa mojabilidad (Humectabilidad) del fluido a la pared de la tubería

Un ángulo de 0o representa mojabilidad total de la fase mas densa.

Un ángulo de 180o representa una mojabilidad total a la fase menos densa. Para nuestro caso podemos decir que:

Humectabilidad: afinidad de liquido a estar en contacto directo con el medio que lo rodea. Incrementando así las perdidas de energía.