Proceso de campo: flujo multifásico en tuberías verticales y horizontales.

proceso de campo: flujo multifásico en tuberías verticales y horizontales.

consideraciones teóricas de flujo multifásico, monofásico, bifasico.

pérdida de presión del fluido

presiones requeridas en el cabezal y fondo del pozo.

FLUJO MULTIFASICO EN TUBERIAS VERTICALESMarco teórico:

El flujo multifasico es definido el movimiento en cualquier dirección existente de gas y de liquido,estos pueden estar distribuidos de diferente manera , el gas puede estar presente en formahomogénea en el liquido, puede estar en forma de tapones por detrás del liquido empujándolo opor delante o también puede darse el caso que el gas y el liquido se muevan en forma paralela a lamisma velocidad y sin perturbación muy relevante.Este tipo de flujo no es considerado una ciencia exacta ya que presenta algunas complejidadescomo los distintos regímenes que presenta.En el campo de la industria petrolera clasificamos el flujo monofásico en flujo vertical, flujohorizontal , flujo inclinado y flujo direccional como ilustramos en la siguiente imagen :La energia que presenta el fluido en la permanencia del yacimiento va disminuyendo a medida enque el fluido es transportado del yacimiento hasta los separadores , en el flujo vertical yhorizontal. Esta perdida de energia es traducida a una caida de presion desde el yacimieto hastalos separadores y la mayor proporcion de presion presente se pierde en el recorrido del fluidodesde el reservorio hasta el cabezal de pozo.Dentro de la industria es muy importante entender los conceptos fundamentales del flujomultifasico ya que es una gran herramienta para utilizar la energía disponible del fluido dentro delpozo para estimar la presión requerid en el fondo del pozo para el transporte de un determinadocaudal de fluido desde el reservorio hasta el cabezal del pozo estableciendo la habilidad quepresenta un yacimiento para la extracción de fluidos, esta habilidad representada en un eje decoordenadas de presión fluyente de pozo y caudal genera una curva que se llama curva dedemanda de la instalación la cual nos ayuda con el diseño, diagnostico y optimización para eltransporte de fluidos como equipos de pozo, lineas de flujo, separadores y otras conexiones.Para el diseño optimo de estos tipos de equipos necesitamos un estudio especial del tipo delcomportamiento del flujo multifasico ….

Introducción

El flujo multifásico es el movimiento de gas libre y de líquido, el gas puede estar mezclado en forma homogénea con el líquido o pueden existir formando un oleajedonde el gas empuja al líquido desde atrás o encima de él, provocando en algunos casoscrestas en la superficie del líquido, puede darse el caso en el cual el líquido y el gas semueven en forma paralela, a la misma velocidad y sin perturbación relevante sobre lasuperficie de la interface gas-líquido. Cuando el fluido se desplaza desde el yacimientohacia la superficie, se libera energía tanto en el flujo horizontal. Estaenergía la posee el fluido durante su permanencia en el yacimiento. Por lo tanto, parautilizarla al máximo se requiere realizar un buen diseño de los equipos del pozo, líneade flujo, estranguladores, separadores y de otras conexiones. El diseño óptimo, necesitade un estudio detallado del comportamiento del flujo multifásico en cada uno de estoscomponentes, lo cual debe tomar en cuenta las diferentes variables que afecten el proceso.

El flujo multifásico se desplaza a través de la tubería horizontal, el cualcomprende el estrangulador, la línea de flujo, hasta llegar al separador y los tanques dealmacenamiento. El flujo multifásico de gas y líquido, ocurre frecuentemente durante lafase de extracción de petróleo, en el área química y en industrias que guarden relacióncon dichos parámetros. Durante el trayecto del flujo vertical y horizontal, la producción del pozo puedeencontrar restricciones por la existencia de válvulas, reducción de tuberías y losnecesarios estranguladores de flujo.

Flujo Multifasico en Tuberías Horizontales

El problema del flujo horizontal bifásico se considera tan complejo como el flujo bifásico vertical. Para el diseño de las tuberías de gran longitud es necesario conocer lascaídas de presión que se producen a lo largo de ellas. La predicción de las caídas de presión, cuando una mezcla de gas y líquido fluye en un conducto cerrado, es uno de losmayores problemas de ingeniería.Desde hace más de 30 años, varios autores han intentado hallar correlaciones que permitan predecir las caídas de presión que se producen en el caso de flujo bifásico enconductos cerrados. Las caídas de presión en flujo bifásico son bastantes diferentes delas que ocurren en flujo de una sola fase; esto se debe a que generalmente existe unainterface y el gas se desliza en el líquido, separadas ambas por una interface que puedeser lisa o irregular dependiendo del régimen de flujo existente y las caídas de presión pueden llegar a ser de 5 a 10 veces mayores, que las ocurridas en flujo monofásico.Los tipos de regímenes que pueden darse en flujo multifásico horizontal dependende las variaciones en presión o de la velocidad de flujo de una fase con respecto a laotra.

El flujo simultáneo de gas y líquido en una tubería es muy importante en las operaciones modernas. Para muchas instalaciones el uso de tuberías que manejan flujos multifásico es la solución más económica, ya que disminuye el costo 20 a 25% con respecto a utilizar dos tuberías para manejar fluidos en una sola fase. Variables que afectan la caída de presión en tuberías horizontales

a) Efecto del diámetro de la tubería:A menor diámetro mayor será la pérdida de presión a lo largo de la tubería.

b) Efecto de la tasa de flujo: A mayor tasa de flujo, mayor será la velocidad de los fluidos transportados, lo que provoca un aumento en las pérdidas por fricción.

c) Efecto de la relación Gas-Liquido: En tuberías horizontales, contrariamente a lo que ocurre en tuberías verticales, a mayor relación gas-liquido, mayor la pérdida de presión, ello se debe a que la tubería debe transportar un fluido adicional, en otras palabras, a mayor relación gas-liquido mayor será la velocidad de la mezcla por lo que las pérdidas de presión por fricción serán mayores.

d) Efecto de la viscosidad liquida: A mayor viscosidad de la fase liquida mayor será la resistencia que dicha fase opone a fluir, por lo que mayores serán las pérdidas de energía en la tubería.

e) Efecto de la relación Agua-Petróleo:Excepto

...