Modelos multifásicos FLUJOS MULTIFÁSICOS EN TUBERÍASING. JAVIER OLÁN RAMÍREZ

Integrantes del equipo:

• Arellano Cerino Luis Alexander• Hernández Arévalo Gustavo• Hernández Zapata Daniel• Ramón Hernández Eduardo Alejandro• Ramos Sánchez Juan• Ricardez Ricardez Jesús Iván

INTRODUCCIÓN

Retomando los temas anteriores…

Modelos multifásicos Para predecir el comportamiento del flujo multifásico a través de estranguladores se requiere que primero se haga la predicción de la frontera entre el flujo crítico y subcrítico, lo cual es más difícil que para el flujo monofásico de gas.

La elección adecuada depende de que se haga el cálculo de relación de presión crítica, por debajo de la cual, el gasto másico total es constante, o si se estima la velocidad sónica de una mezcla multifásica.

Como el gasto en flujo crítico no depende de la presión corriente abajo del estrangulador, además de presentar un comportamiento lineal con respecto a la presión antes del estrangulador, así como el diámetro, esto hace que las soluciones para flujo crítico sean más sencillas hasta cierto punto y por lo tanto más abundantes en comparación a aquellas para flujo subcrítico.

Modelos para flujo crítico

Correlaciones de Gilbert, Ros y Achong

A partir de datos de producción, Gilbert desarrolló una expresión aplicable al flujo simultáneo gas-líquido a través de estranguladores. En su trabajo describe en forma detallada el papel del estrangulador en un pozo y analiza cuál es el efecto sobre la producción de cambios bruscos en el diámetro del orificio. Tomando como base la relación entre las presiones antes y después de un orificio para flujo sónico de una fase, Gilbert recomendó para tener flujo sónico, una relación de 0.588 o menor, entre la presión promedio en el sistema de recolección (después del estrangulador) y la presión en la boca del pozo (antes del estrangulador). Utilizando datos adicionales Baxendell actualizó la ecuación de Gilbert, modificando los coeficientes.

Ros orientó su trabajo al flujo de mezclas con alta relación gas-aceite, en las que el gas fue la fase continua. En su desarrollo llegó a una expresión similar a Gilbert; pero con coeficientes diferentes. Aparentemente su expresión la comprobó con datos de campo. Achong también revisó la ecuación de Gilbert y estableció una expresión que validó con más de 100 pruebas de campo.

La forma general de las ecuaciones desarrolladas por los investigadores citados es:

Donde:

R=

Fórmula de Ros (adaptación de Poettman y Beck)

Este modelo fue establecido a partir del trabajo presentado por Ros en 1960, quien se basó en el análisis de la ecuación de balance de energía, desarrolló una fórmula de medidor de flujo a partir de un análisis teórico del flujo simultáneo gas-líquido a velocidad crítica (sónica) a través de restricciones (orificios) y una correlación para el comportamiento PVT de los fluidos. No se consideró producción de agua. La precisión de los resultados obtenidos se comprobó comparándolos con 108 datos medidos. Para que exista flujo crítico se supuso que la presión corriente abajo, debe ser al menos de 0.55 de la presión en la boca del pozo. Bajo estas condiciones el gasto en el estrangulador es sólo función de la presión corriente arriba y de la relación gas-aceite a condiciones de flujo.

Después en 1963 Poettman y Beck convirtieron la ecuación a unidades de campo y la redujeron a una forma gráfica, lo que resultó en la siguiente expresión:

Donde:

r

Utilizando las ecuaciones y correlaciones empíricas para determinar Rs1 y Bo1, Poettman y Beck construyeron gráficas para densidades del crudo de 20°, 30° y 40°API.

Mediante las gráficas se pueden resolver los siguientes problemas:

1. Diseño de estranguladores para pozos nuevos. 2. Estimados de las relaciones gas-aceite y gastos de producción de gas a partir de pozos

existentes, conociendo las presiones en la TP y los gastos de aceite. 3. Predicción del desempeño de un estrangulador dado conociendo la relación gas-aceite

producida. 4. Revisar por obstrucción por parafinas o corte del estrangulador por gas o arena.

Se obtienen buenos resultados a partir de las tablas si es que no se presenta producción de agua y si el flujo es bifásico a condiciones de flujo críticas

Correlación de Omaña R. En 1968 Omaña desarrolló una correlación (para flujo crítico) entre el gasto, la presión corriente arriba del estrangulador, la relación gas-líquido, la densidad de los líquidos y el tamaño del orificio. Dicha correlación se obtuvo a partir de datos de campo tomados en las instalaciones de la Union Oil Company del campo “Tigre Lagon de California” en Louisiana para revisar las correlaciones existentes y desarrollar la suya. Los experimentos de campo se realizaron con agua y gas natural. En vista de que estos datos estuvieron dentro de rangos muy limitados, esta correlación no es aceptada ampliamente debido a:

1. Limitaciones en el tamaño del estrangulador 2. Limitaciones en el gasto 3. Limitaciones en la presión corriente arriba p1 4. Uso de agua en vez de aceite o mezcla agua-aceite en los experimentos de campo. 5. Gastos de gas de 0 a 7 MMpies3/día ( γg = 0.611)

Las condiciones de flujo crítico se fijaron para una relación de presiones igual o menor de 0.546 y una relación gas-líquido mayor de 1.0.

Ecuación de Ashford Ashford derivó una ecuación que describe el flujo multifásico, bajo condiciones sónicas, a través de un orificio.

Para compensar la ecuación por las suposiciones incluidas en su desarrollo, se introdujo en ella un coeficiente de descarga. Sin embargo, al evaluarla, comparando sus resultados con datos medidos en 14 pozos, se encontró que el coeficiente de descarga resultaba muy cercano a la unidad. En su derivación Ashford supuso una relación de calores específicos k = 1.04 y una relación de presiones, para obtener flujo sónico en el orificio de 0.544. La ecuación propuesta por Ashford en unidades de campo es:

donde: