Flujo Multifasico

El flujo multifasico en tuberías es definido como el movimiento concurrente de gas libre y liquido en las tuberías. Este flujo puede desplazarse en cualquier dirección. El gas y el liquido pueden encontrarse en una mezcla homogénea o, también, el liquido presentarse en tapones, con el gas empujándolo desde atrás.

El estudio del flujo multifásico en tuberías permite estimar la presión requerida en el fondo del pozo para transportar un determinado caudal de producción hasta la estación de flujo en la superficie. Determinar mediante correlaciones de flujo multifásico en tuberías (FMT), la habilidad que tiene un pozo para extraer fluidos del yacimiento.

El conocimiento de la velocidad y de las propiedades de los fluidos tales como densidad, viscosidad y en algunos casos, tensión superficial son requeridos para los cálculos de gradientes de presión. Cuando estas variables son calculadas para flujo bifásico, se utilizan ciertas reglas de mezclas y definiciones únicas a estas aplicaciones.

Las diferencias fundamentales entre flujo bifásico y el de una sola fase son:

• Para flujo monofásico, la caída de presión depende del flujo, las propiedades físicas del fluido y la geometría del sistema.

• Para flujo bifásico, además de las consideraciones expuestas en el punto anterior, la caída de presión también depende del grado de vaporización.

• Para flujo bifásico, se presentan diferentes regímenes, dependiendo del grado de vaporización presente.

• Para flujo bifásico, la mayoría de los datos disponibles están basados en el sistema aire-agua.

• El flujo bifásico no se puede considerar como una ciencia exacta.

• El patrón de flujo bifásico gas-líquido se define como la distribución espacial.Que adoptan estas dos fases al fluir simultáneamente en un conjunto cerrado

CORRELACIONES DE FLUJO MULTIFASICO EN TUBERIAS

Los estudios realizados en el comportamiento de flujo en tuberías verticalestienen como objetivo predecir el gradiente de presión a través de la tubería de producción, debido a la importancia que tienen para la industria Las correlaciones realizadas mediante técnicas de laboratorio y/o datos de campo poseen sus limitaciones al ser aplicadas en condiciones diferentes a la de su deducción. Los factores más importantes tomados en cuenta son: el cálculo de la densidad de la mezcla, el factor de entrampamiento de líquido (Holo Up), regímenes de flujo, factor de fricción, entre otros. Existen muchas correlaciones para predecir los gradientes de presión durante el flujo en tuberías verticales,

A continuación se hará una breve descripción de las correlaciones más usuales para el análisis de flujo en tubería vertical.

HAGEDORN y BROWN:

Realizaron dos trabajos en 1964. Siendo el primero de ellos un estudio que relacionó el efecto de la viscosidad en una tubería de 1¼". De diámetro y 1500 pies de longitud paralelo utilizaron cuatro fluidos de diferentes viscosidades, cada uno de los cuales se probó para diferentes tuberías y relaciones gas líquido. Concluyeron que para valores de viscosidad líquida menores que doce cent poises, la misma tiene poco efecto sobre los gradientes de presión en flujo vertical bifásico. El segundo trabajo fue una ampliación del primero en una tubería de 1" y 1-½" de diámetro; el aporte importante fue la inclusión del factor de entrampamiento. El aspecto principal es que el factor de entrampamiento líquido o fracción de la tubería ocupado por líquido, es función de cuatro números a dimensionales: número de la velocidad líquida, número de velocidaddel gas, número de diámetro de la tubería y número de viscosidad líquida. Los resultados presentados indican un error promedio de 1,5% y una desviación estándar de5, 5 %. En conclusión desarrollaron una Correlación General para un amplio rango de condiciones.

GRAY: La correlación fue desarrollada por "H. E Gray" de la compañía petrolera “Shell", para fases de gas, predominantemente para sistemas de gas y condensado influjo vertical. Gray considero una fase simple, asumiendo que el agua o condensado van adheridos en las paredes de la tubería en forma de gotas. La correlación es aplicada para casos en los que se considera que las velocidades para flujo vertical estén por debajo de 50 ft/s, que el tamaño de la tubería de producción sea menor de 3½ -in y que las relaciones de condensado y agua estén por debajo de50 bls/mmpcn y 5 bls/mmpcn, respectivamente.

GILBERT (1954): Fue el primer investigador en presentar curvas de recorrido de presión para uso práctico. Su trabajo consistió en tomar medidas de caídas de presión en el reductor; el método trabajó para bajas tasas de producción y utilizó en el mismo el término de "longitud equivalente" para el cálculo de la presión de fondo fluyente.

DUNS & ROS (1963): Observaron la influencia de los patrones de flujo en el comportamiento del mismo, desarrollando una correlación para la velocidad dedeslizamiento de las fases. Presentaron además relaciones para hallar la densidad de la mezcla y factor de fricción de acuerdo al régimen de flujo existente.

ORKISZEWSKY (1967):

El autor considera deslizamiento entre las fases y que existen cuatro regímenes de flujo, (burbuja, tapón, transición y neblina). Presentó un método para el cálculo de caídas de presión en tuberías verticales, el cual es una extensión del trabajo expuesto por Grifito y Wallis. La precisión del método fue verificada cuando sus valores predichos fueron comparados con 148 caídas de presión medidas. Una característica diferente en este método es que el factor deentrampamiento es derivado de fenómenos físicos observados. También consideralos regímenes de flujo y el término de densidad relacionados con el factor de entrampamiento; además determinó las pérdidas por fricción de las propiedades de la fase continua.

BEGGS & BRILL (1973):

Corrieron pruebas de laboratorio usando mezcla de aire agua fluyendo en tuberías acrílicas de 90 pies de longitud y de 1 a 1.5 pulgadas de diámetro interior. Para un total de 27 pruebas en flujo vertical, se obtuvo un error

Porcentual promedio de 1.43 % y una desviación estándar de 6.45 %, desarrollando un esquema similar al de flujo horizontal.

CORRELACIONES

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