XI. Diseño de Sistemas Artificiales de Producción

Contenido:

Conceptos básicos de flujo multifásico y estranguladores.

¿Los conceptos de flujo monofásico son extrapolables al flujo multifásico?

¿Cuáles son los conceptos críticos?

¿La relación Qo V.S. caída de presión presenta algún comportamientointeresante?

Conclusiones y recomendaciones

Anotaciones Adicionales

CONCEPTOS BÁSICOS

GRADIENTES DE PRESIÓN

RESBALAMIENTO DE FASES, FRACCIÓN APARENTE Y COLGAMIENTO

DEL LÍQUIDO

DENSIDADES: GAS, CRUDO, AGUA Y LÍQUIDO

VISCOSIDADES: DEL LÍQUIDO SIN EMULSI0NAR Y EMULSIONADO

VELOCIDADES: DE GAS Y LÍQUIDO

FACTOR DE FRICCIÓN Y DENSIDAD DE DOS FASES

GRADIENTES DE PRESIÓN EN TUBERÍAS

Existen tres gradientes de presión en el flujo en tuberías:

FRICCIÓN, ELEVACIÓN Y ACELERACIÓN

• Fricción

Es la pérdida de energía debida a la oposición al flujo por la

rugosidad de la tubería.

• Elevación

Es la pérdida o ganancia de energía debida a la posición del flujo

respecto a la correspondiente horizontal.

• Aceleración

Es la pérdida de energía debida a la diferencia de velocidades

entre el gas y líquido.

RESBALAMIENTO DE FASES, FRACCIÓN APARENTE Y

COLGAMIENTO DEL LÍQUIDO

Debido principalmente a las diferentes densidades, viscosidades y

fracciones de ambas fases, existe una velocidad de resbalamiento

entre ellas.

El gas tiene mayor velocidad que el líquido: Vs = Vg - Vl

Esta velocidad se incrementa a medida que la presión disminuye en el

flujo, esto define dos conceptos:

Velocidades aparentes y reales de ambas fases, Vsl= Ql/A y

Vl=Ql/A *Hl respectivamente, donde:

Hl es el colgamiento, A es el área de la sección transversal y

FLS es la fracción aparente = Vsl/Qtotal

DENSIDADES DEL CRUDO, GAS Y AGUA

.

Densidad del crudo

DENo C.F, = (DENo C.S. + Mgd/Blo cs)/Bo

donde Bo es el factor de volumen del crudo

Densidad del gas

DENgl C.F = DENgl C.S. (1/Bg)

Donde Bg es el factor de volumen del gas

Densidad del agua

DENw C-F.= DENw C,S.(1/Bw)

Donde Bw se considera uno para fines de cálculo de caídas de presión

DENSIDADESES, continuación

Densidad de La fase líquida

DENl C.F.= DENo C.F.* Fo +`DENw C.F.*Fw

Donde Fo y Fw son las fracciones de crudo y agua

Fo + Fw = 1

Fo = (Qo C.F.) / (QoC.F. + Qw C.F.)

DENSIDAD DOS FASES (LÍQUIDO Y GAS)

DENS = DENl C.F.* FLS + DENg C.F.* FGS

DENR = DENl C.F.* Hl + DENg C.F.*( 1-Hl)

FOTOMICROGRAFÍA DE UNA EMULSIÓN AGUA EN ACEITE

VISCOSIDADES: DEL LÍQUIDO SIN EMULSI0NAR Y EMULSIONADO

Insertar diagramas de separadores

VISCOSIDADES, continúa

Emulsiones fuertes,

medias

y débiles

% de w en mezcla

Uo/Um

VELOCIDADES: DE GAS Y LÍQUIDO

Conceptualmente existen diferentes velocidades en el flujo de dos fases, las que

se requieren para la operación de algunos simuladores y las que tratan de

representar la realidad:

Aparentes o para uso en simuladores:

Vsg = Qg C.F./ A donde A es el área a la sección transversal

Vsl = Ql C.F. /A

Reales

Vg = Qg C.F./ A*(1-Hl)

Vl = Ql C.F, / A*Hl)

Total

Vm = Vsg + Vsl Hl lo calcula cada correlación, Vsl=FLS*Vm

FACTOR DE FRICCIÓN Y DENSIDAD DE DOS FASES

Ambos parámetros son vitales para los cálculos de caída de presión, ya que ambos

son dependientes de cada correlación.

En general la ecuación del gradiente de presión por fricción es el siguiente:

2

Gra de P = Fm*DENm*Vm/(2Gc*Dtub)

Prácticamente igual a la de una fase, pero con una diferencia fundamental,

el FACTOR DE FRICCIÓN

En lo referente a la densidad de las dos fases, es lo mismo, depende de la correlación,

recordemos que existe la aparente y la real, por lo que el gradiente de presión se

expresa como:

Gra de P = (G/Gc)*(DENm*senANG)

La diferencia es la DENm, en tuberías verticales este gradiente representa hasta el

75%, en horizontales, el 70 %.