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patrones de flujo en tuberias verticales, horizontales e inclinadas.
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Instituto de Ciencias y Estudios Superiores de Tamaulipas, A. C.
Caracterización Estática de Yacimientos - 7A
Tema Patrones de Flujo de Tuberías Verticales, Horizontales e
Inclinadas
Participantes:
1. David Guadalupe Hernandez Arteaga2. Alexia Zurita Lugo3. Víctor Valenzuela de la Paz4. Juan Javier Bautista Botello
Ingeniería PetroleraTampico, Tamaulipas a 08 de Octubre 2015
1. Patrones de Flujo en Tuberías Verticales.
2. Patrones de Flujo en Tuberías Horizontales.
3. Patrones de Flujo en Tuberías Verticales.
4. Fórmulas.
5. Ejercicios.
Conclusión.
Bibliografía.
Contenido
Flujo Burbuja
1. Patrones de Flujo en Tuberías Verticales
La tubería se encuentra llena de 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. La presión de la tubería
esta siempre en contacto con la fase liquida.
Flujo Slug
1. Patrones de Flujo en Tuberías Verticales
La fase gaseosa es más significativa. Sin
embargo la fase liquida sigue siendo
continua, las burbujas de gas forman tapones
o slugs los cuales ocupan prácticamente toda
la sección transversal de la tubería. El líquido
que rodea la burbuja puede moverse a bajas
velocidades en forma descendente.
Flujo Churn
1. Patrones de Flujo en Tuberías Verticales
Es cuando ocurre el cambio de la fase liquida
continua ala fase de gas continua. Las
burbujas de gas pueden unirse y el líquido
puede entrar en la burbuja. Aunque los
efectos del líquido son significantes, dominan
los de la fase gaseosa.
Flujo Anular
1. Patrones de Flujo en Tuberías Verticales
La fase gaseosa es continua y la mayor parte
del liquido se introduce en esta forma de
gotitas, la pared de la tubería está cubierta
por una película de liquido y la fase gaseosa
controla la caída de presión.
2. Patrones de Flujo en Tuberías Horizontales
Flujo Estratificado
Esta se caracteriza por la perfecta separación de las fases liquida y
gaseosa por efecto de la gravedad y bajos flujos. La fase
liquida fluye por la parte inferior de la tubería mientras que el gas
viaja por la parte superior.
2. Patrones de Flujo en Tuberías Horizontales
Flujo Intermitente
Se caracteriza por la formación de tapones de líquido y gas,
resultado de la coalescencia de las burbujas de gas a medida que
aumenta el flujo del mismo. Este se subdivide en burbuja alargada y
slug, estos dos patrones se diferencian en la frecuencia y tamaño
de las burbujas.
2. Patrones de Flujo en Tuberías Horizontales
Flujo Anular
Ocurre a flujos elevados de gas, este se desplaza a alta velocidad
por el centro de la tubería empujando el líquido hacia las paredes y
forman así una delgada película anular. cuando los flujos de gas
son bajos gran parte del liquido se desplaza por el fondo de la
tubería y se forman ondas inestables que mojan ocasionalmente la
pared superior de la tubería, en este caso se denomina flujo anular
ondulado.
2. Patrones de Flujo en Tuberías Horizontales
Flujo Disperso
En este caso el gas viaja en forma de burbujas debido a la elevada
velocidad. La mayor parte de las burbujas se encuentran en la parte
superior de la tubería y se van colocando de manera uniforme en el
área transversal conforme aumenta el flujo del líquido.
Neblina Burbujeo
3. Patrones de Flujo en Tuberías Inclinadas
Flujo Anular
Como en el caso del flujo horizontal, este flujo se caracteriza por un
movimiento rápido en el centro gaseoso con entrada de gotas
líquidas y un bajo movimiento de la película líquida alrededor de la
pared de la tubería.
Gas
Líquido
3. Patrones de Flujo en Tuberías Inclinadas
Flujo Revuelto o Churn
Este patrón de flujo es caracterizado por un movimiento oscilatorio
de la fase líquida. El flujo Revuelto es similar al flujo Bache, pero se
ve mucho más caótico, sin límites limpios entre las dos fases. Esto
ocurre a altas tasas de flujo de gas, donde el bache líquido
recorre la tubería volviéndose espumoso.
Gas
Líquido
4. Fórmulas
Flujo en Tuberías Horizontales
“Correlación de Beggs y Brill”
∆𝑝∆ 𝐿=
43.539 ( 𝑓 𝑡𝑝 ) (𝑊𝑚)2
𝜚𝑛𝑠∗𝑑5 (1−𝐸𝑘 )
Formula General
Donde:
𝑓 𝑡𝑝=( 𝑓 𝑡𝑝
𝑓 𝑛)∗ 𝑓 𝑛
𝑓 𝑛=[2∗[ 𝑁 𝑅𝑒
4.5223∗ log𝑁 𝑅𝑒−3.8215 ]]−2
𝑓 𝑡𝑝
𝑓 𝑛=𝑒𝑆
Donde:
𝑁 𝑅𝑒=124∗ 𝑑∗𝑉 𝑚∗𝜚𝑛𝑠
𝜇𝑛𝑠
𝑆=ln 𝑥
−0.0623+(3.182∗ ln𝑥 )− (0.8725∗ ln 𝑥2 )+(0.01853∗ ln 𝑥4 )
𝑥=𝜆
𝑦 𝐿(𝑜)2
Colgamiento Real del Líquido Flujo Transitorio
𝑦 𝐿 (𝑜 )=𝑎∗ 𝜆𝑏
𝑁 𝐹𝑅𝑐
𝑦 𝐿 (𝑜 )=𝐴∗ 𝑦 𝐿 (𝑜 ) ( 𝑠𝑒𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 )+𝐵1∗ 𝑦 𝐿 (𝑜 )(𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒)
𝐴=𝐿3−𝑁 𝐹𝑅
𝐿3−𝐿2
𝐵1=1−𝐴
𝑁 𝐹𝑅=7734.9( 𝑤𝑚2
𝜚𝑛𝑠2 ∗𝑑5 ) 𝐿1=316∗ 𝜆0.302
𝐿2=0.0009252∗ 𝜆− 2.4684
𝐿3=0.10∗ 𝜆−1.4516
𝐿4=0.5∗ 𝜆− 6.738
4. Fórmulas
4. Fórmulas
Donde:
4. Fórmulas
𝜚𝑛𝑠D.M. sin considerar el resbalamiento entre las fases.
𝑤𝑚Gasto de masa.
𝜆 Colgamiento sin resbalamiento.
Flujo en Tuberías Horizontales
“Correlación de Beggs y Brill”
𝐿1,𝐿2,𝐿3 ,𝐿4 Parámetros de correlación.
𝑁 𝐹𝑅
𝑁 𝑅𝑒 Números de Reynolds.
Números de Froude.
Donde:
4. Fórmulas
𝑦 𝐿 (𝑜)Colgamiento real del líquido.
𝐸𝑘 Pérdida por aceleración.
Flujo en Tuberías Horizontales
“Correlación de Beggs y Brill”
𝑥 Parámetro x.
𝑉 𝑚
𝑓 𝑛
𝜇𝑛𝑠 V.M. sin considerar el resbalamiento entre las fases.
Volumen de la mezcla.
Factor de fricción del diagrama de Moody para tuberías lisas.
Donde:
4. Fórmulas
Factor de fricción.
Factor de fricción normalizado.
Flujo en Tuberías Horizontales
“Correlación de Beggs y Brill”
𝑓 𝑡𝑝𝑓 𝑡𝑝
𝑓 𝑛
Flujo en Tuberías Verticales
“Método de Orkiszewski”
Régimen de Burbuja
𝐿𝐵=1.071−(2.6616∗ 𝑉 𝑚2
𝑑 )
Formula General
Donde:
Gradiente por Elevación
( 𝛥𝑝
𝛥𝐿 )𝑒= 1144
∗ (𝜚𝐿∗ 𝑦𝐿+𝜚𝑔 (1− 𝑦𝐿 ))
𝑦 𝐿=1−(𝐶1−𝐶2 )
2
𝐶2=(𝐶12− 40.8
∗𝑣𝑠𝑔)0.5
𝐶1=1+𝑉 𝑚
0.8
Gradiente por Fricción
( 𝛥𝑝
𝛥𝐿 )𝑓= 1144
∗( 12∗ 𝑓 ∗𝜚𝐿∗𝑣 𝐿2
64.4∗ 𝑑 )
4. Fórmulas
Flujo en Tuberías Verticales
“Método de Orkiszewski”
Donde:
4. Fórmulas
𝜚𝐿 Densidad en la mezcla de líquidos.
𝑉 𝑚 Volumen de la mezcla.
𝑦 𝐿 Colgamiento.
𝜚𝑔 Densidad del gas.
Flujo en Tuberías Verticales
“Método de Orkiszewski”
Donde:
4. Fórmulas
𝑑 Diámetro.
𝑣 𝑠𝑔
𝑣 𝐿
𝑓
Velocidad superficial del gas.
Velocidad real del Líquido.
Factor de flujo.
4. Fórmulas
Flujo en Tuberías Inclinadas
“Correlación Flanigan”
Formula General
Donde:
𝛥 𝑃=𝜌𝐿∗𝐻 𝐹 ∗h𝑇
144
h𝑇=h𝑎𝑐+h 𝑓 +h𝑒
𝐻 𝐹=1
1+0.3264∗𝑉 𝑠𝑔1.006
h 𝑓 = 𝑓 ∗𝐿∗𝑉 𝑚
2
𝑑∗ (2∗𝑔 )
h𝑒=𝐿∗𝑠𝑒𝑛𝜃
h𝑎𝑐=( 𝐿∗𝑉 𝑚
𝑔 )∗( 𝛥𝑉𝛥 𝑍 )
Calcule el gradiente de presión en tuberías horizontales, con flujo
segregado:
5. Ejercicios
Flujo en Tuberías Horizontales
“Correlación de Beggs y Brill”
𝑉 𝑚=¿
𝜇𝑛𝑠=¿
𝜚𝑛𝑠=¿
𝐸𝑘=¿
𝑑=¿𝜆=¿𝑤𝑚=¿
10.5379
0.6168
11.3246
0
6
0.1747
25.3358
Flujo en Tuberías Verticales
“Método de Orkiszewski”
Calcula el régimen de burbuja, gradiente por elevación y el gradiente por
fricción.
5. Ejercicios
𝑣 𝑠𝑔=¿𝜚𝐿=¿
𝜚𝑔=¿
9.0665
50.818
2.8777𝑣 𝐿=¿𝑑=¿𝑓 =¿
7.854960.010253
𝑉 𝑚=¿ 10.5379
Flujo en Tuberías Inclinadas
“Correlación Flanigan”
5. Ejercicios
𝑓 =¿𝐿=¿𝑑=¿𝑔=¿
𝑉 𝑚=¿
𝜃=¿𝛥 𝑉=¿𝛥 𝑍=¿𝑉 𝑠𝑔=¿𝜌𝐿=¿
0.02
200029.8135.790.530
29.62620.79
66.7
Los patrones de flujo en tuberías horizontales, verticales e
inclinadas es una parte muy importante en los flujos
multifásicos en la tubería, ya que de ellos depende los
parámetros de producción que tendremos en nuestro pozo,
debido a que cada pozo posee diferentes presiones,
viscosidades y densidades del fluido; esto hace que el gasto
varié dependiendo de dichos factores, por lo consiguiente es
de suma importancia tener en cuenta las diferentes
correlaciones utilizar las que den un estimado mas cercano a
la realidad.
Conclusión
http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/1267/Tesis.pdf?sequence=1
Bibliografía
https://es.scribd.com/doc/204685169/Patrones-de-Flujo-en-Tuberias-Verticales-y-Horizontales
http://es.slideshare.net/gabosocorro/material-de-clase-2
“Transporte de Hidrocarburos por Ductos”*Ing. Francisco Garaicochea Petrirena;*Ing. César Bernal Huicochea;*Ing. Óscar López Ortiz.
https://prezi.com/od4id0x8ads7/flujo-multifasico-en-tuberias-inclinadas/
