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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.