Fundamentos De Flujo Multifásico.pptx

Flujo Multifásico en Tuberías Fundamentos de Flujo Multifásico

Contenido  Variables  Patrones de Flujo

Para utilizar el concepto nodal, al menos se deberáá́ conocer la presión en el punto de partida. En un sistema de producción se conocen siempre dos presiones, las cuales se consideran constantes para fines de calculo, siendo estas la presión estática del yacimiento (Pws) y la presión de separación en la superficie (Psep).

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

Ecuaciones Fundamentales a) En el flujo multifásico se ven involucradas diversas variables, entre las cuales se encuentran los gastos de flujo, los diámetros, las propiedades físicas y ángulos de inclinación de las tuberías. La situación se complica a causa de la presencia de muchos procesos como los patrones de flujo, el deslizamiento entre fases, el movimiento en la interfase del gaslíquido y la posible transferencia de calor y masa.

Ecuaciones Fundamentales b) La ecuación general que gobierna el flujo de fluidos a través de una tubería, se obtiene a partir de un balance macroscópico de la energía asociada a la unidad de masa de un fluido, que pasa a través de un elemento aislado del sistema

Ecuaciones Fundamentales

Ecuaciones para Flujo Horizontal Para flujo horizontal, el gradiente de presión debido al cambio de elevación es igual a cero, la ecuación general de energía queda:

Aplicaciones del Cálculo de Caída de Presión Algunas de las aplicaciones más importantes del cálculo de las caídas de presión en la tubería son:  Determinar el diámetro apropiado de la tubería de producción  Minimizar las pérdidas de energía en el flujo de fluidos del pozo a la superficie.  Determinar el diámetro y longitud adecuado de la tubería horizontal que transpórtalos fluidos de la cabeza del pozo a la batería de separación.  Obtener el diseño apropiado de las instalaciones del sistema artificial de producción.

Colgamiento de Líquido El colgamiento (HL), se define como la relación entre el volumen de liquido existente en una sección de tubería a las condiciones de flujo y el volumen de la sección aludida. Esta relación de volúmenes depende de la cantidad de liquido y gas que fluyen simultáneamente en la tubería. El colgamiento del liquido ocurre cuando la fase liquida dentro de la tubería viaja a una menor velocidad que la fase gaseosa, provocando un resbalamiento entre las fases

Colgamiento del Liquido De acuerdo a la imagen se tiene que: Hl= Colgamiento del Liquido. VL= Volumen de liquido en la sección de tubería. Vp= Volumen de la sección de tubería.

Resbalamiento: Se usa para describir el fenómeno natural del flujo a mayor velocidad de una de las fases. El resbalamiento entre las fases del flujo multifásico es inevitable a cualquier Angulo de inclinación, las causas son diversas.

Velocidades superficiales Es la velocidad que tendría cualquiera de las fases si ocupara toda la tubería. Y se define con la siguiente expresión: Donde: AP es el área de la sección transversal de la tubería

Colgamiento del Liquido La Resistencia al flujo por fricción es mucho menor en la fase gaseosa que en la fase liquida. La diferencia de compresibilidades entre el gas y el liquido, hace que el gas en expansión viaje a mayor velocidad que el liquido cuando la presión decrece en dirección del flujo.

Colgamiento del Liquido sin Resbalamiento Es la razón del volumen del liquido en un segmento de tubería dividido por el volumen del segmento de tubería en el cual se supone que el gas y el liquido viajan a la misma velocidad.

Colgamiento de Líquido sin Resbalamiento La expresión para el colgamiento sin resbalamiento está dada en función de los gastos conocidos de la siguiente manera:

En Tuberías Horizontales Patrón de flujo se refiere a la distribución de cada fase en la tubería, se da cuando dos fluidos con diferentes propiedades físicas fluyen simultáneamente en una tubería. Se considera flujo en tubería horizontal, el flujo que fluye por una tubería cuya elevación no supera los 5 grados.

En Tuberías Horizontales Importancia:

Factores que lo afectan:

1.

Transferencia de calor.

1. Gasto de crudo y RGA.

2.

Determinar que fase está en contacto con la pared.

2. Diámetro y ángulo inclinación de la línea.

3.

Afecta condiciones de operación en las instalaciones de proceso por el comportamiento de los oleogasoductos.

3. Propiedades de los fluidos que transporta (densidad relativa del crudo, la tensión superficial y la viscosidad).

de

Patrones de Flujo en Tuberías

Mapas de Regímenes de Flujo p/horizontales

En Tuberías Verticales e Inclinadas A la tubería llega en liquido y la fase de gas libre se presenta en pequeñas burbujas las cuales se mueven a diferentes velocidades exceptuando aquellas que por su densidad tienen pequeños efectos en el gradiente de presión. Es cuando ocurre el cambio de la fase liquida continua a la fase de gas continua.

La fase gaseosa es mas significativa. Sin embargo la fase liquida sigue siendo continua, las burbujas de gas coalescen y forman tapones o slugs los cuales ocupan prácticamente toda la sección transversal de la tubería. La fase gaseosa continua y la mayor parte del liquido se introduce en esta forma de gotitas,

la pared de la tubería esta cubierta por una película de liquido y la fase gaseosa controla la caída de la presión  Flujo de burbuja  Flujo Slug  Flujo de transición o churn  Flujo anular

Patrones de Flujo en Tubería Inclinada • Flujo anular • Flujo revuelto (Churn (CH)) Como en el caso del flujo horizontal, este flujo se caracteriza por un movimiento rápido en el centro gaseoso con entrada de gotas liquidas y bajo un movimiento de la película liquida alrededor de la pared de la tubería.

Este patrón de flujo es caracterizado por un movimiento oscilatorio de la fase liquida. El flujo revuelto es similar al flujo bache, pero se ve mucho mas caótico, sin limites limpios entre las dos fases.