FLUJO MULTIFASICO EN TUBERIAS HORIZONTALES.docx

Ingeniería del Gas Natural II

FLUJO MULTIFASICO EN TUBERIAS HORIZONTALES, VERTICALES FLUJO MULTIFÁSICO •

Movimi Movimient ento o concurre concurrente nte de de gas libre libre y liqui liquido do en tuber tuberas as o ductos ductos!! "ste "ste #lu$o %uede des%la&arse en cualquier direcci'n!

•

"l gas gas y el el lqui lquido do %uede %ueden n encont encontrars rarse e en una una me&cl me&cla a (omog) (omog)nea nea o* o* tambi)n* el liquido %resentarse en ta%ones* con el gas em%u$+ndolo desde atr+s!

"l %roblema de #lu$o multi#+sico %uede ser dividido en , categoras.! #lu$o multi#+sico vertical /! #lu$o multi#+sico (ori&ontal 0! #lu$o multi#+sico inclinado ,! #lu$o multi#+sico direccional

TI1OS 2" FLUJO MULTIFÁSICO

Cesar A. Olguín Márquez

Página 1


TU3"4I5S 6O4I7O8T5L"S 1ara #lu$o (ori&ontal* el gradiente de %resi'n debido al cambio de elevaci'n es igual a cero %or lo que la ecuaci'n de esta es-

Si se des%recia la aceleraci'n

15T4O8"S 2" FLUJO Cesar A. Olguín Márquez

Página 2

Ingeniería del Gas Natural II 1uede verse a#ectado %or•

9asto de crudo

•

":%ansi'n del gas 9eometra de la lnea ;di+metro y +ngulo de inclinaci'n<

•

1ro%iedades de los #luidos trans%ortados ;viscosidad* densidad relativa del crudo* tensi'n su%er#icial

PATRONES DE FLUJO EN TUBERIAS HORIZONTALES

FLUJO O!I"ON#A L FLUJO$ $%G!%GA& O$ %$#!A#IFIC A&O

ON&ULA& O

FLUJO$ IN#%!MI#%N# %$ ANULA #APON !

'AC%

1atrones de Flu$o en Tuberas 6ori&ontales! Fuente- 3eggs and 3rill ;.=>?<@ "conomides* M!6ill!5!2 y "(lig Cesar A. Olguín Márquez "conomiAies* PáginaC;.==,< (

FLUJO$ &I$#!I'UI &O$ NI%'LA

'U!'UJ A


ON&ULA&O FLUJO $%G!%GA &O

ANULA! %$#!A#IFICA &O #APO N 'AC %

FLUJO IN#%!MI#%N #%

'U!'UJ A

FLUJO

NI%'LA

&I$#!I'UI& O 1atrones de Flu$o en Tuberas 6ori&ontales!

Fuente- 3eggs and 3rill ;.=>?<@ "conomides* M!6ill!5!2 y "(lig "conomiAies* C;.==,< CO44"L5CIO8"S 8umerosos autores (an %resentado m)todos e:%erimentales de calculo* conocidos como correlaciones %ara evaluar el gradiente de %resi'n en tuberas (ori&ontales! "l %rimer traba$o %ublicado sobre este tema #ue en .?0B* %osteriormente (a (abido innumerables traba$os %ublicados dentro de los cuales se encuentran las siguientes-


Página )

Ingeniería del Gas Natural II .! LocA(art y Martinelli ;.=,=< /! 3aAer ;.=,< 0! 2uAler ;.=D=< ,! "aton ;.=DD< ! 3eggs y 3rill ;.=>0<

Fuente- (tt%-catarina!udla%!m: 2UEL"4 "ste m)todo involucra el calculo del colgamiento de liquido aun cuando las %erdidas de %resi'n %or aceleraci'n se consideran des%reciables!

"l gradiente de %resi'n esta dado %or-


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2e#iniendo "A-

2UEL"4

Fuente- Trans%orte de 6idrocarburos "5TO8


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Ingeniería del Gas Natural II "s %reciso conocer el colgamiento del liquido en cualquier %arte de la tubera* sin embargo* solo es necesario cuando las %erdidas de %resi'n %or aceleraci'n son signi#icativas!

FLUJO MULTIFÁSICO EN TUBERIA VERTICAL La mayor %ro%orci'n de la %resi'n dis%onible %ara llevar los #luidos del reservorio (asta los se%aradores se %ierde en la tubera vertical!


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

1ara volGmenes %equeHos de gas* %revalece la carga liquida!



2es%u)s que el volumen de gas alcan&a cierta %ro%orci'n* las %erdidas %or #ricci'n aumentan!

COL95MI"8TO 4elaci'n entre el volumen de liquido e:istente en una secci'n de tubera a las condiciones de #lu$o y el volumen de la secci'n aludida!


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L

/L /P

SLI1 Fen'meno natural de #lu$o* cuando una #ase de las dos #ases #luye a mayor velocidad que la otra! 9eneralmente el gas tiene tendencia a #luir mas r+%ido que los lquidos!

Hold-up con Slp !HL"

ρm = ρL ( HL )+ ρg ( 1+ HL )

15T4O8"S 2" FLUJO "l gas y el liquido #luyen de muy diversas #ormas dentro de la tubera vertical* de%endiendo de la velocidad de cada #ase! "stas ocurrencias de #lu$o* se les conoce como %atr'n de #lu$o!

P#$%on&' d& (lu)o *&%$c#l


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;a< Flu$o burbu$a* ;b< #lu$o slug* ;c< #lu$o transici'n* ;d< #lu$o anular 14I8CI15L"S CO44"L5CIO8"S Se (an desarrollado correlaciones em%ricas* %ara %redecir las cadas de %resi'n en la tubera de %roducci'n %ara una am%lia variedad de condiciones! 

1oettmann y Car%enter



2uns y 4os



OrAis&esAi

1O"TTM588  C541"8T"4 

La correlaci'n es a%licable a tamaHos de tubera ;/* /K y 0 %ulgadas


Todas las %erdidas de energa se combinaron dentro de un #actor %erdida de energa!



Los %atrones de #lu$o #ueron ignorados!


Página 1




N   c%* rates P ,BB312

2U8S  4OS 

Utili&a un balance de %resi'n!



0 %atrones de #lu$o! ;d%d(< Q gradiente est+tico R gradiente #ricci'n R gradiente aceleraci'n

9radiente est+tico Q

HL + ( 1− HL )

ρg ρL

O4EIS7"SEI  

4esumen de todos los m)todos! 5%licable a cualquier tamaHo de tubera

Q densidad %romedio del liquido ;lb%ie 0< %Qcada de %resi'n ;%si< %Q%resi'n %romedio ;%si< tQrate #lu$o de masa total ;lbseg< V#Qgradiente de %erdida #ricci'n ;%si%ie< qgQrate de #lu$o volum)trico gas ;%ies 0seg< 6Qcambio de %ro#undidad ;%ies<


Página 11


51LIC5CIO8"S 

Selecci'n de la correcta correlaci'n con el di+metro de la tubera!



2eterminaci'n de los ndices de %roductividad!



Obtener el %unto o%timo de inyecci'n de gas* en el gas li#t!

FLUJO MULTIF5SICO I8CLI852O Muy %ocas lneas de #lu$o son realmente (ori&ontales! 1ara un #lu$o inclinado* la %)rdida total de %resi'n es la suma de las %erdidas #riccionales* las %)rdidas %or aceleraci'n* y las %)rdidas de %resi'n %or elevaci'n necesarias %ara levantar los #luidos a trav)s de cualquier distancia vertical! 3eggs y 3rill notaron recu%eraci'n sobre (undimientos* %ero las soluciones actuales no consideran dic(a recu%eraci'n! La misma ecuaci'n general %uede ser a%licada a #lu$o inclinado-

2O82"-

CO8CLUSIO8"S 

2iseHar las lneas de transmisi'n* la longitud de las lneas costa a#uera %ara trans%ortar me&clas de gas y aceite!


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Ingeniería del Gas Natural II 

2iseHar las lneas de #lu$o su%er#icial desde la cabe&a del %o&o (asta la batera de se%araci'n!



Los crudos viscosos o#recen mas %roblema en el #lu$o multi#asico (ori&ontal que en el vertical! La ra&'n de ello es que generalmente los crudos est+n mas #ros en la su%er#icie* y %or tanto* mas viscosos!



O%timi&ar el diseHo de la secci'n en %articular y del sistema en general* %ara obtener la m+:ima %roducci'n con las menores %erdidas de energa!



Las cadas de %resi'n en tubera vertical de%enden de el di+metro de la tubera* %ro#undidad del %o&o* entre otros!



8ingGn m)todo de %redicci'n de %erdida de %resi'n es su%erior a otro!



2eterminar la cada de %resi'n nos ayudara a %redecir cuando un %o&o de$ara de #luir!

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