Medicion De Fluidos

“PETROLEOS MEXICANOS”

DEPTO. DE INGRIA. DE PROD. Y GAS

POZA RICA DE HGO., VER.

MANUAL DE MEDICION DE FLUIDOS

Elaborado Por: Revisaron:

Ingenieros: Ingenieros:

H. Bess Oberto P. A. Castro Cué

A. Zavala A. A. Villalobos T.

R. Colin M.

H: Cortez L.

.

Aprobado por:

Gerencia de Explotación

PREFACIO

La medición de fluidos obtenidos de los pozos petroleros siempre ha sido un problema vital en la industria petrolera, ya que de ella dependen, podemos decir, todas las operaciones que se ejecutan para la explotación racional de los yacimientos, y sirve también de base para la interpretación y control de los mismos.

Por esta razón, el departamento de ingeniería de producción y gas del distrito de poza rica, consciente de esta situación, procedió al a elaboración de un manual teórica-practico que sirviese de auxilio al personal de PEMEX que se dedica a labores de medición en los campos.

Hoy tenemos la satisfacción de ver tangible este propósito, al presentar un escrito por un grupo de ingenieros de este departamento, quienes, conocedores de las políticas de nuestra dirección general y gerencia de explotación, aunaron sus esfuerzos para llevarlo a feliz termino.

Este trabajo no tiene la pretensión de ser una obra completa sobre el tema, y no obstante haber sido revisado, indudablemente se deben haber escapado algunos errores que agradeceremos se nos den a conocer, para corregirlos, así como algunas sugerencias para ampliarlo y lograr así un siento por ciento el objeto deseado.

No buscamos, pues, ni el afán de lucro ni tampoco la lisonja de un aplauso; deseamos tan solo ser útiles a nuestros compañeros de profesión y contribuir así en forma modesta al desarrollo de petróleos mexicanos.

Mi agradecimiento personal a los ingenieros que colaboraron en este trabajo.

ING. ALFONSO CASTRO CUE

DEPTO. DE INGRIA. DE PROD. Y GAS

Poza Rica, de Hgo., Ver., Diciembre de 1965

MANUAL DE MEDICION DE FLUIDOS

1ª. PARTE

MEDIDORES DE ORIFICIOS

I.- GENERALIDADES.

INTRODUCCIÓN

Sin duda que la medición de fluidos en los campos petroleros es una de las labores mas arduas que tienen que desempeñar los ingenieros encargados de esta función. Labor difícil, ya que el producto obtenido de los pozos es una mezcla heterogénea de características tanto físicas como químicas distintas.

Como consecuencia de lo anterior, para llevar a cabo la medición de los fluidos que integran tales mezclas es menester en primer lugar separar físicamente tales elementos constituyentes, de aquí la necesidad de pasar los fluidos producidos a través de dispositivos de separación en centrales de recolección. La magnitud o tamaño de estas, es función del volumen de fluidos a manejar, y en cada una de ellas, se efectúan balances entre los fluido recibidos y entregados.

Por otra parte, los sistemas de recuperación secundaria utilizados en algunos campos, requieren como en los casos de mantenimiento de presión por inyección de agua o gas, de datos tanto de fluidos inyectados como de los producidos para efectuar también balances y poder así controlar el comportamiento de los yacimientos. De acuerdo con lo anterior, podemos dividir en 2 la medición de fluidos en los campos petroleros: 1.- medición de fluidos producidos y 2.- medición de fluidos inyectados.

Entre los fluidos producidos e inyectados se encuentran principalmente , el aceite, gas y agua salada o dulce tratada. Diferentes tipos de instrumentos pueden ser usados para medir los fluidos anotados sin embargo, por su gran aplicación estudiaremos solo la medición por orificio con sus diferentes variantes.

El registrador de flujo del tipo diferencial, comúnmente denominado medidor de orificio, es un dispositivo que registra la presión de flujo antes y después de una restricción del diámetro, ocasionada intencionalmente a la tubería por la cual circula un fluido.

PRINCIPIO BASICO. El principio de operación del medidor de orificio, esta basado en la relación que existe entre al velocidad de flujo y la caída de presión, es decir, LA PERDIDA DE PRESIÓN CAUSADA POR RESTRICCIÓN DEL DIÁMETRO ES PROPORCIONAL AL CUADRADO DE LA VELOCIDAD DE FLUJO.

La restricción conocida como elemento primario de medición, hace que el fluido se contraiga y una vez que el flujo permanece constante, la velocidad de este aumenta al pasar por la restricción, y al presión estática disminuye al mismo tiempo, según la ley de la conservación de la energía ( teorema de Bernoulli ), la diferencia entre ,las presiones antes y después de la restricción, llamadas comúnmente DIFERENCIAL, representa un índice de la velocidad del flujo.

Para determinar el caudal del fluido, basta simplemente multiplicar el índice de velocidad por el área de la restricción, dando como resultado la ecuación básica para flujo:

Q= CAV .............................................(1)

En donde:

Q= caudal de flujo

C= coeficiente de descarga

A= área de la restricción

V= velocidad del fluido

La presión diferencial es medida y convertida a unidades de flujo por medio del dispositivo de medición. La forma mas sencilla de este dispositivo es un tubo de vidrio en “U” donde el flujo se determina midiendo la diferencia de altura entre dos columnas de mercurio, Véase Fig. No. 1.

El tubo en “U”, es comúnmente denominado “cuerpo medidor” ya que efectivamente, mide la magnitud de la diferencial; el complemento del cuerpo medidor es el instrumento registrador, el cual convierte las señales transmitidas por el cuerpo medidor en unidades de flujo.

TIPOS DE REGISTRADORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL.-Los registradores de flujo del tipo diferencial, por su construcción, se dividen en medidores con mercurio y medidores con fuelles, y aunque el principio de operación es el mismo, son diferentes en cuanto a construcción.

REGISTRADOR CON MERCURIO.-Este tipo de registrador consiste de una cámara de alta presión y una de baja presión, ambas conectadas por un tubo en “U”, el cual es llenado con mercurio, y un flotador, el que puede estar en la cámara de alta o baja presión, dependiendo del diseño básico seleccionado.

El flotador se mueve hacia arriba o hacia abajo con el nivel de mercurio, y su movimiento es transmitido por medio de un brazo elevador a la flecha, la que a su vez, posesiona la pluma del instrumento sobre la grafica. Ver figura No.2.

La caída de presión producida por el elemento primario ( placa de orificio ), bajara el nivel de mercurio en una de las cámaras en relación con la cámara opuesta.

La perdida de mercurio se previene por medio de válvulas check. Ver figura No. 3.

La construcción amplia de la cámara que contiene al flotador, permite que este y la válvula check, se mantengan normalmente sobre el nivel del mercurio en posición abierta, debido al peso propio de las partes; el cierre de esta válvula, se lleva a cabo por la acción del mercurio en el flotador, cuando la presión diferencial actúa en sentido contrario. La otra cámara, generalmente llamada “tubo de rango”, se monta de tal manera que pueda cambiarse por otra relativa facilidad, por lo tanto, es posible tener un registrador que cubra diferentes rangos. Entre los rangos mas comunes pueden citarse los siguientes: 0-50, 0-100, 0-200, 0-300 y 0-400 pulgadas de agua. (Fig. A).

La Foxboro Company y la Wescott American Neter, fabrican este tipo de registradores, que difieren en el orden de colocación de la s cámaras, según puede observarse en las figuras 3 y 4. En el registrador Foxboro, la cámara de alta presión es la que contiene al flotador, en tanto que en el de Wescott lo lleva en la de baja presión.

MEDIDOR CON FUELLE.- la Barton Instrument Co., fabrica este tipo de registrador, en el cual los fuelles metálicos,

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