Flujo multifasico horizontal

PROCESOS DE CAMPO

FLUJO MULTIFASICO HORIZONTAL

PROFESORA: HECMARYS VARELA

PROCESOS DE CAMPO

[pic 1]

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NÚCLEO DE MONAGAS

ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE PETRÓLEO

PROCESOS DE CAMPO

Facilitadora: M.Sc. Ing. Profa. Hecmarys Varela

Telf. +584249702529

E-mail: hvarela.udomonagas@gmail.com

UNIDAD IV. FLUJO MULTIFÁSICO HORIZONTAL (FMH)

La caída de presión (ΔP) en una línea de flujo depende de muchos factores, pero dentro de estos, el preponderante es la distancia existente entre el cabezal del pozo y la estación de flujo. Puede ser corta como en el caso de pozos costa afuera, donde por razones de espacio la distancia entre el cabezal y el separador es cercana, o por el contrario puede ser alta cuanto mayor distancia exista entre estos dos componentes del sistema de producción. La ecuación general del gradiente de presión es aplicable para flujo a través de líneas horizontales.[pic 2]

Las variables involucradas en la ecuación fueron definidas anteriormente. En el caso de líneas completamente horizontales el ángulo de inclinación (θ) se hace 0° ó 360°, por tanto el termino elevación se anula. En consideraciones anteriores se explicó las razones por las cuales el componente aceleración se considera en la mayoría de los casos despreciable, por tanto para líneas completamente horizontales la caída de presión solo es función del componente fricción.

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1. Patrones de flujo en el FMH

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5.2 Efectos de Variables en el Flujo Multifasico Horizontal

Diámetro de la línea (d): a menores diámetros, mayores serán las pérdidas depresión a lo largo de la tubería. El diámetro de tubería aparece en el denominador del componente fricción, una disminución del diámetro de línea, causa un aumento en la velocidad y por tanto un incremento en la caída de presión por fricción. En el caso de líneas no horizontales, el aumento de la velocidad puede causar disminución de HL o un cambio en el patrón de flujo, lo cual disminuirá la caída de presión total.

Tasa de flujo (ql): a mayor tasa de flujo, mayor será la velocidad de los fluidos transportados, esto provoca un aumento en la caída de presión por fricción. Así el efecto es similar al que ocurre en el FMV. Un error común que se comete al desarrollar un campo, es conectar pozos en líneas de flujo ya congestionadas, esto incrementa la presión de cabezal en todos los pozos conectados a la línea.

Relación gas-líquido (RGL): a mayor relación gas-líquido, mayores son las pérdidas de presión, lo cual se debe al transporte de un fluido adicional, en otras palabras, a mayor relación gas-líquido mayor será la velocidad de la mezcla, por lo tanto las pérdidas de presión por fricción serán mayores. Sin embargo en líneas inclinadas, la velocidad del gas hará un barrido del líquido acumulado en las secciones bajas y puede incluso disminuir la caída de presión total. Por lo tanto el efecto de un cambio en la RGL dependerá del perfil de la línea y debe ser evaluada para cada tubería de interés.

Viscosidad líquida (µl): a mayor viscosidad de la fase líquida, mayor será la resistencia que dicha fase opone al fluir, en consecuencia mayores serán las pérdidas de energía en la tubería. Las observaciones de campo han revelado que la caída de presión aumenta con el incremento de la viscosidad líquida.

Relación agua-petróleo (RAP): la relación agua-petróleo no tiene un marcado efecto en la curva de gradiente horizontal, excepto para crudos viscosos donde el efecto del agua puede disminuir la caída de presión.

5.3 VARIABLES DE FLUJO BIFASICO

1. Factor de entrampamiento del líquido (HL): definido como la fracción de un elemento volumétrico de tubería que es ocupado por líquido en cualquier instante.

Evidentemente, los valores de entrampamiento de líquido o factor de entrampamiento, como lo denominan algunos autores, varían entre 0 (cero, cuando solo existe flujo de gas) y 1 (uno,  para flujo de una fase líquida).[pic 11]

El volumen in-situ relativo de líquido y gas es expresado en términos de las fracciones volumétricas de ambos fluidos, como:

                                       Hg +  HL = 1

1. Factor de entrampamiento del líquido sin resbalar (λL): definido como el flujo fraccional de líquido que existiría si las velocidades del gas y del líquido fueran iguales, o sea, que no ocurra deslizamiento.

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En términos de la fase gaseosa:

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1. Densidad (ρ): La densidad de los fluidos fluyentes es, tal vez, la variable de más peso en la ecuación general de pérdidas de presión en tuberías.

La densidad de la fase líquida se calcula en proporción al flujo fraccional de petróleo y agua. Esto es,

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ρO = Densidad del petróleo  Lbs/pie3

ρw = Densidad del agua,  Lbs/pie3

Donde fO y fw son los flujos fraccionales de petróleo y agua, respectivamente

[pic 16]                      [pic 17]                          [pic 18]

La densidad de una mezcla gas líquido puede calcularse a través de las siguientes ecuaciones:

[pic 19]          Para determinar el gradiente de presión por elevación

[pic 20]            Si no existe resbalamiento

[pic 21]  Para determinar el gradiente de presión por fricción y el número de Reynolds

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