Flujo multifsico es un fenmeno complejo que es difcil de entender, predecir y modelo. Monofsica Comncaractersticas, tales como perfil de velocidad, turbulencia, y la capa lmite, son normalmente no apropiado para describir elnaturaleza de dichos flujos.Las estructuras de flujo a menudo se clasifican en regmenes de flujo, cuyas caractersticas dependen de un nmero de los parmetros.La distribucin de las fases de fluidos en el espacio y el tiempo es diferente para los diversos regmenes de flujo, y por lo general no est bajo elcontrol del diseador u operador.Los regmenes de flujo varan dependiendo de las condiciones operativas, las propiedades del fluido, las velocidades de flujo y la orientacin y la geometra deel tubo a travs del cual fluyen los fluidos. La transicin entre los diferentes regmenes de flujo es un proceso gradual. losdeterminacin de los regmenes de flujo en tuberas en situaciones operativas no es fcil. Anlisis de las fluctuaciones de la presin localy / o densidad por medio de la densitometra de rayos gamma se ha utilizado en los experimentos, y se describe en la literatura. Enlos regmenes de laboratorio, de flujo pueden ser estudiados por observacin visual directa usando un tramo de tubo transparente. losPor lo tanto, la descripcin de los regmenes de flujo es algo arbitraria, ya que su identificacin depende en gran medida de laobservador y su interpretacin.Los principales mecanismos implicados en la formacin de los diferentes regmenes de flujo son (a) los efectos transitorios, (b) o la geometra del terrenoefectos, (c) los efectos hidrodinmicos, y (d) una combinacin de stos. Los transitorios se producen como resultado de cambios en el sistema decondiciones de contorno. Esto no debe confundirse con la inestabilidad local asociada con flujo intermitente. Aperturay cierre de las vlvulas son ejemplos de operaciones que causan condiciones transitorias. Geometra y del terreno se producen como efectosresultado de los cambios en la geometra de la tubera (no incluyendo tubo de rea de seccin transversal) o la inclinacin tubera. Tales efectospuede ser particularmente importante en y aguas abajo de las lneas de mar, y algunos regmenes de caudales generados de esta manera pueden prevalecerdurante varios kilmetros; severa slugging riser es un ejemplo de tal efecto. En ausencia de transitorios yefectos geometra / terreno, el rgimen de flujo en estado estacionario se determina en su totalidad por los efectos hidrodinmicos, es decir, las tasas de flujo,propiedades de los fluidos, y dimetro de la tubera. Un rgimen de flujo visto en tuberas rectas puramente se conoce como un flujo "hidrodinmica"rgimen. Estos son los regmenes de flujo tpicos encontrados en un lugar en boca de pozo.Todos los regmenes de flujo sin embargo, se pueden agrupar en flujo disperso, flujo separado, flujo intermitente, o una combinacin destos, como se ilustra en el dibujo, Figura 5.1. Flujo disperso (LB = 0) regmenes producen cuando pequeas cantidades de un solofase se dispersan en una segunda fase, dominante. Ejemplos de tales flujos son el flujo de burbujas y el flujo de vapor (Figura 5.2).Flujo Separado (Ls = 0) se caracteriza por una distribucin de fase no continua en la direccin radial y una continuadistribucin de fase en la direccin axial. Ejemplos de tales flujos son estratificado y anular (con una baja de gotas arrastradafraccin), como se muestra en la Figura 5.3. Flujo intermitente se caracteriza por ser no continua en la direccin axial, ypor lo tanto, exhibe comportamiento localmente inestable. Ejemplos de tales flujos son alargadas burbuja, la rotacin y flujo de lodo (Figura5.4). Los regmenes de flujo que se muestran en las figuras 5.2 - 5.4 son todos los regmenes de flujo de gas-lquido de dos fases hidrodinmicas.Regmenes de flujo efectos causados por las interacciones lquido-lquido son normalmente mucho menos pronunciada que los causadospor interacciones lquido-gas. En este contexto, la porcin de lquido-lquido del flujo por lo tanto, a menudo puede ser considerada como unaflujo disperso. Sin embargo, algunas propiedades de la mezcla lquido-lquido dependen de la relacin volumtrica de los dos lquidos

DOS FASES MAPA DE FLUJO

Puede ser til usar herramientas grficas para ayudar en la comprensin de flujo multifsico, desde la fsica delproblema puede ser muy difcil de comprender [Biblio. 5]. Tal vez el ms utilizado y herramienta bien desarrollada para estepropsito es el mapa de flujo de dos fases, en el que el flujo de regmenes se representan en un mapa bidimensional de lquido superficialvelocidad contra la velocidad superficial del gas.La velocidad superficial del gas (vs, gas) es la velocidad a la que el gas fluira si fuera el nico fluido en la tubera. enotras palabras, la velocidad del gas superficial es el Qgas totales caudal de gas en las condiciones de funcionamiento reales de temperatura ypresin, dividida por el rea total de la seccin transversal de la tubera (A). La velocidad superficial del lquido se define en el mismo

La figura 5.5 es un cuadro muy general, y slo se aproxima a donde se producen los distintos regmenes de flujo en el flujo horizontal,y donde se producen sus lmites con otros regmenes. Parmetros fsicos como la densidad de gas y lquido, la viscosidad,la tensin superficial, etc. hacer claramente afectar a los regmenes de flujo, pero sus efectos no estn incluidos en este grfico. Una muy importantefactor en localizar el lugar adecuado en el mapa de flujo es el dimetro de la lnea de flujo. Por ejemplo, si el lquido y el gascaudales se mantienen constantes y el tamao de la lnea de flujo se redujo de 4 pulgadas a 3 pulgadas, tanto el gas superficial yvelocidades lquidos aumentarn en un factor de 16/9. Por lo tanto, en el mapa de flujo de dos fases este punto se mover hacia arriba y derechalo largo de la diagonal a una nueva posicin. Esto por s solo podra causar un cambio en el rgimen de flujo, por ejemplo, cambiar de estratificado deflujo de lodo, o el cambio de flujo de lodo de flujo anular. Regmenes de flujo multifsico tampoco tienen lmites claros, peroms bien cambiar sin problemas de un rgimen a otro.Las lneas diagonales en este bifsico mapa de flujo son lneas de fraccin de volumen de gas constante (GVF), que se define como lafraccin del flujo volumtrica total en condiciones reales en la tubera que es atribuible al flujo de gas, normalmenteexpresado como un porcentaje. Generalmente campos de petrleo operan en un rango entre 40% GVF (operaciones de alta presin) y90-95% (operaciones de elevacin baja presin y / o gas). Las operaciones de campo de aceite a altas velocidades de flujo, que se encuentra en la esquina superior derechadel mapa de flujo, significa pozos de mayor productividad. Sin embargo, tambin sugiere mayores costes de mantenimiento debido a lavibraciones mecnicas y la erosin de las instalaciones de produccin, un mecnico en lugar de un problema de flujo de fluidos. Operando acaudales ms bajos, en la esquina inferior izquierda del mapa de flujo de dos fases, significa menos de las tasas de produccin previstos, ypor lo tanto, las lneas de flujo de gran tamao. Tanto estas esquinas del mapa de flujo deben ser evitados. El ms comnmente encontradorgimen de flujo en operaciones de campo de flujo de aceite es Slug, en el centro del mapa de flujo. Las operaciones de campo de gas generalmente sonsituado en el lado derecho del mapa de flujo.El mapa de flujo de dos fases tal como se presenta en la Figura 5.5 es muy general y utiliza el dimetro superficial dependientevelocidad a lo largo del eje. Una presentacin ms prctico y conveniente es el llamado Mandhane [Biblio. 27] de dos fasesmapa fluir. A lo largo de la x y el eje y ahora el logaritmo de la real de gas y caudales de lquido se representan, respectivamente. porla mayora de las aplicaciones es suficiente para cubrir tres dcadas a lo largo de cada eje. Una serie de regmenes de flujo se han definidopara hacer el modelado de flujo y la interpretacin visual ms directo. Los lmites reales entre los regmenes de flujo sonno tan fuerte como se indica en la figura 5.5; dependen de la densidad, viscosidad, presin, geometra, etc. Los lmitestrazado aqu se determinaron experimentalmente en una baja presin, de cuatro pulgadas, bucle de prueba de flujo multifsico, utilizando diesel yaire como los fluidos.Bien produccin se puede trazar en este mapa de flujo, y con el tiempo que va a seguir una determinada trayectoria ya que tanto el lquido ycaudales de gas cambian. Una coleccin de estas trayectorias se puede utilizar para definir la envolvente de produccin de un yacimiento de petrleo.A menudo este sobre la produccin se define como la regin entre las tasas mximas de flujo de lquido y gas y mnimo. Comose explicar este ltimo, los medidores de flujo multifsico tambin han preferido sobres operativos. Debera ser obvio queel sobre la produccin del pozo y el sobre de funcionamiento del metro deben coincidir. Este es el primer paso en elseleccin de un metro multifase adecuado para una aplicacin particular.Cuando el gas y el flujo de lquido juntos en una tubera, la fraccin de rea de seccin transversal de la tubera cubierto por lquido sermayor de lo que es en condiciones no fluye, debido al efecto de deslizamiento entre lquido y gas. La fase de gas ms ligeronormalmente se mover mucho ms rpido que la fase lquida ms pesada, y adems el lquido tiene la tendencia a acumularen segmentos de tubera horizontales e inclinadas. Las fracciones de lquido y gas de la zona de la seccin transversal de tubo, tal como se midebajo condiciones de flujo de dos fases, que se conoce como retencin de lquido y fraccin de huecos de gas, respectivamente. Debido a deslizarse, laretencin de lquido ser ms grande que la fraccin de volumen de lquido. Retencin de lquido es igual a la fraccin de volumen de lquido solamente

Cuando El gas y el Flujo de Lquido juntos del una tubera, la Fraccin de rea de section transversal de la tubera Cubierto por Lquido Seralcalde de Lo Que es en las Condiciones sin Fluye, DEBIDO al efecto de DESLIZAMIENTO Entre Lquido y gas. La fase de ligero Ms de gasnormalmente se movera Mucho Ms Rpido Que la fase lquida Ms pesada, y: Adems el Lquido Tiene La Tendencia a acumularen Segmentos de tubera horizontales e inclinadas. Las Fracciones de Lquido y gas de la zona de la section transversal de tubo, Tal Como se midebajo Condiciones de Flujo de dos Fases, Que se conoce Como retencin de Lquido y Fraccin de huecos de gas, respectivamente. DEBIDO a deslizarse, laretencin de Lquido Ser ms grande Directivos del la del que Fraccin de volumen de Lquido. Retencin de Lquido es igual a la Fraccin de volumen de Lquido

REGMENES DE FLUJO EN FLUJO VERTICALLa mayora de los pozos de petrleo tienen flujo multifsico en parte de sus tuberas. Aunque la presin en la parte inferior del pozo puede excederel punto de que el aceite de la burbuja, la prdida gradual de la presin como el aceite fluye desde el fondo del pozo a la superficie conduce a

una creciente cantidad de gas que se escapa del aceite, as como un aumento en el volumen ocupado por el gas, tanto deque contribuyen al aumento de la fraccin vaca de gas y fraccin de volumen de gas.Las transiciones entre los regmenes de flujo en el tubo vertical de un pozo de petrleo se ilustran en la Figura 5.8, que muestra ladiferentes regmenes de flujo hidrodinmico que pueden ocurrir en los flujos multifsicos lquido-gas verticales.Cabe sealar que la Figura 5.8 es solamente una ilustracin esquemtica que est destinado a mostrar las transiciones entre laregmenes de flujo como los aumenta la velocidad superficial de gas desde el fondo del pozo hasta la cabeza del pozo. En la produccin de bienesTubing es raro que ms de dos o tres regmenes de flujo estn presentes al mismo tiempo.Figura 5.9, similar a la Figura 5.5, es una ilustracin cualitativa utilizando el mapa de flujo de dos fases de la forma en rgimen de flujotransiciones dependen de gas superficial y velocidades de lquido en flujo multifsico vertical. Como se ha sealadoAnteriormente, las transiciones son tambin una funcin de varios otros parmetros, por ejemplo, dimetro del tubo, la tensin interfacial,la densidad de las fases, y otras propiedades de los fluidos.Tenga en cuenta que, mientras que los ejes de la figura 5.9 se representan en escalas lineales, en contraste con los de la figura 5.5, los datos esencialescon respecto a los regmenes de flujo no se ha modificado.5.4 REGMENES DE FLUJO EN FLUJO HORIZONTAL.En los flujos horizontales tambin, las transiciones son funciones de factores tales como el dimetro de la tubera y las propiedades del fluido. Figura 5.10 esotra ilustracin cualitativa, como la Figura 5.5, de cmo fluya transiciones de rgimen dependen de gas superficial yvelocidades de lquido, en este caso en el flujo multifase horizontal. Se debe reconocer que un mapa como en la Figura 5.10 seslo ser vlida para una tubera especfica, la presin y el fluido multifsico.una creciente cantidad de gas que se escapa del aceite, as como un aumento en el volumen ocupado por el gas, tanto deque contribuyen al aumento de la fraccin vaca de gas y fraccin de volumen de gas.Las transiciones entre los regmenes de flujo en el tubo vertical de un pozo de petrleo se ilustran en la Figura 5.8, que muestra ladiferentes regmenes de flujo hidrodinmico que pueden ocurrir en los flujos multifsicos lquido-gas verticales.Cabe sealar que la Figura 5.8 es solamente una ilustracin esquemtica que est destinado a mostrar las transiciones entre laregmenes de flujo como los aumenta la velocidad superficial de gas desde el fondo del pozo hasta la cabeza del pozo. En la produccin de bienesTubing es raro que ms de dos o tres regmenes de flujo estn presentes al mismo tiempo.Figura 5.9, similar a la Figura 5.5, es una ilustracin cualitativa utilizando el mapa de flujo de dos fases de la forma en rgimen de flujotransiciones dependen de gas superficial y velocidades de lquido en flujo multifsico vertical. Como se ha sealadoAnteriormente, las transiciones son tambin una funcin de varios otros parmetros, por ejemplo, dimetro del tubo, la tensin interfacial,la densidad de las fases, y otras propiedades de los fluidos.Tenga en cuenta que, mientras que los ejes de la figura 5.9 se representan en escalas lineales, en contraste con los de la figura 5.5, los datos esencialescon respecto a los regmenes de flujo no se ha modificado.5.4 REGMENES DE FLUJO EN FLUJO HORIZONTAL.En los flujos horizontales tambin, las transiciones son funciones de factores tales como el dimetro de la tubera y las propiedades del fluido. Figura 5.10 esotra ilustracin cualitativa, como la Figura 5.5, de cmo fluya transiciones de rgimen dependen de gas superficial yvelocidades de lquido, en este caso en el flujo multifase horizontal. Se debe reconocer que un mapa como en la Figura 5.10 seslo ser vlida para una tubera especfica, la presin y el fluido multifsico.

SeparacinLa otra acondicionado direccin del flujo multifsico puede tomar es la de separacin, ya sea parcial o total. En este ltimo caso,entonces el problema de flujo multifsico se resuelve esencialmente mediante la destruccin de su naturaleza multifase. El precio para hacer esto esalto, sin embargo, ya que probablemente requiere grandes vasos separadores y sistemas de control en buen estado y de una sola fasemetros. Esta solucin puede ser costoso en trminos de huella de equipo y costos de operacin / diseo. Adems, estesolucin normalmente implica pruebas de pozos individuales, que, debido a su naturaleza peridica ya la variabilidad de bien toseparatordistancias y condiciones de trayectoria, aumentan la incertidumbre en la determinacin del tipo de bien. El gasoducto entre elbien y el separador tambin puede experimentar fluctuaciones hold-up lquidos, lo que requiere, adems, un perodo de prueba ampliado.Desde la perspectiva de la medicin, una forma ms interesante de la separacin es la separacin parcial, que es elseparacin de flujo multifsico arroyos en una corriente de lquido gaseoso y una corriente de gas hmedo. Lo que hace que la separacin parcialinteresante es (1) el grado de compactacin que se puede lograr para el separador plus metros, y (2) la posibilidad dela mejora de la calidad de la medicin. Las razones de la mejora en la medicin se analizan en 7.3.Numerosas referencias se pueden encontrar para diversas realizaciones de la separacin parcial