PRODUCCIONRESUMENEste mtodo presenta que puede predecir con una precisin de alrededor de 10 por ciento, la cadas de presin de dos fase en el flujo y gas-lift de los pozos de produccin en un amplio intervalo de condiciones. El mtodo es una extensin de la labor realizada por Griffith y Wallis y se encontr que era superior a otros cinco mtodos publicados. Las precisiones del mtodo fue verificado cuando sus valores predichos se compararon contra 148 cadas de presin medidos. Las nicas caractersticas de este mtodo sobre la mayora de los dems son colgamiento del lquido que se deriva de la observacin de fenmenos fsicos, el gradiente de presin est relacionado con la distribucin geomtrica de la fase lquida y gaseosa, y el mtodo proporciona una buena analoga de lo que ocurre en el interior de la tubera. INTRODUCCIONEl problema de la prediccin precisa de las cadas de presin en el flujo de los pozos con gas-lift ha dado lugar a muchas soluciones especializadas en condiciones limitadas, pero no a cualquier generalmente aceptado en amplias condiciones. La razn de muchas soluciones es que el flujo de dos fases es complejo y difcil de analizar incluso para las limitadas condiciones de estudios. Bajo algunas condiciones el gas se mueve a una velocidad mucho mayor que la del lquido. Como resultado, la densidad de fondo fluyente de la mezcla de gas-lquido es mayor que la densidad correspondiente, que se calcula a partir de la relacin de produccin gas-lquido. Adems, la velocidad de los lquidos a lo largo de la pared del tubo puede variar apreciablemente sobre una distancia corta y el resultado en una prdida de friccin es variable. Bajo otras condiciones, el lquido es casi completamente arrastrado en el gas y tiene efecto muy poco sobre la prdida de friccin de la pared. La diferencia en la velocidad y la geometra de dos fases influyen fuertemente en la cada de presin. Estos factores proveen lo bsico para categorizarlos en flujo de dos fases. Las categoras generalmente aceptadas (regmenes de flujo) de flujo de dos fases son burbujas, flujo con bache, flujo remolino, flujo anular, flujo tipo niebla.

FLUJO BURBUJA Fig. 1AEl tubo est casi completamente lleno con el lquido y la fase de gas libre es pequea. El gas est presente en forma de burbujas pequeas, distribuidas al azar, cuyos dimetros varan tambin al azar. Las burbujas se mueven a diferentes velocidades dependiendo de sus respectivos dimetros. El lquido se mueve hacia arriba el tubo a una velocidad bastante uniforme y, a excepcin de su densidad, la fase de gas tiene poco efecto sobre el gradiente de presin.FLUJO EN BACHE Fig. 1BEn este rgimen, la fase del gas es ms pronunciada. Aunque la fase lquida est an continua, las burbujas de gas se juntan y formar burbujas estables de aproximadamente el mismo tamao y forma que son casi el dimetro de la tubera. Estn separados por los baches de lquido. La velocidad de la burbuja es mayor que la del lquido y se puede predecir en relacin con la velocidad del bache lquido. La velocidad del lquido no es constante mientras que el bache de lquido siempre se mueve hacia arriba; el lquido en la pelcula puede moverse hacia arriba, pero posiblemente a una velocidad inferior, o puede moverse hacia abajo. Estas diferentes velocidades del lquido son debido no slo en prdidas de la pared por friccin, sino tambin en un colgamiento de lquido el cual influir en la densidad de flujo. A velocidades de flujo ms altas, incluso el lquido puede ser arrastrado en las burbujas de gas. Tanto la fase de gas y la fase lquida tienen efectos significativos con el gradiente de presin.FLUJO REMOLINO Fig.1CEl cambio de una fase continua lquida a una fase gaseosa continua se produce en esta regin. El bache de lquido entre las burbujas prcticamente desaparece, y una cantidad significativa de lquido se vuelve arrastrado en la fase de gas. Aunque los efectos de que el lquido son significativos, la fase gaseosa es ms predominante.FLUJO TIPO NIEBLA-ANULAR Fig. 1DLa fase gaseosa es continua. La mayor parte del lquido es arrastrado y transportado en la fase de gas. Una pelcula de lquidos moja la pared del tubo, pero sus efectos son secundarios. La fase gaseosa es el factor de control.PRINCIPIOS BSICO PARA LA SELECCIN DE MTODOS ESTUDIADOSCon base en la similitud de los conceptos tericos de los mtodos publicados fueron divididas en tres categoras.De cada categora se seleccionaron los mtodos, en funcin de si eran originales o nicos, y se desarroll a partir de una amplia base de datos. CATEGORA 1La densidad es simplemente la densidad del compuesto de los fluidos producidos corregidos segn la temperatura de fondo de pozo y la presin. El colgamiento del lquido y las prdidas por friccin de pared se expresan por medio de un factor de friccin empricamente correlacionados. CATEGORA 2El colgamiento de lquido se considera en el clculo de la densidad. El colgamiento de liquido se correlaciona bien por separado o combinarse de alguna forma con las prdidas de friccin de pared. Las prdidas por friccin se basan en las propiedades del compuesto del lquido y del gas. No se hacen distinciones entre los regmenes de flujo. CATEGORA 3El trmino densidad calculada considera el colgamiento del lquido. El colgamiento del lquido se determina a partir de un concepto de la velocidad de resbalamiento (la diferencia entre el gas y las velocidades de lquido). Las prdidas por friccin de la pared se determinan a partir de las propiedades del fluido de la fase continua. Cuatro diferentes regmenes de flujo son considerados.De los 13 mtodos categorizados, dos de cada categora fueron seleccionados para estudio adicional.Los mtodos de Poettmann y Carpenter, y Tek fueron recogidos de la Categora 1. La mayora de los mtodos en esta categora son extensiones de la obra Poettmann-Carpenter. En la segunda categora. el mtodo Hughmark Pressburg y se ha seleccionado el mtodo de Hagedorn y Brown no estaba disponible en el momento de la evaluacin inicial, pero se incluy en el final detallado de la evaluacin. Realmente slo hay dos mtodos en la categora 3. El Griffithm y los mtodos de Griffith y Wallis son sinnimos: la Nicklin. Wilkes. y el mtodo de Davidson es para condiciones especiales y paralelos el trabajo de Griffith-Wallis. El otro mtodo es el de Duns y ROS.2

RESULTADOS DE LA COMPARACINLos cinco mtodos seleccionados inicialmente cuyos resultados se calcularon mano, se compararon mediante la determinacin de la desviacin entre predicho y presin medido cae para los primeras dos condiciones de pozos as enumerados en la Tabla 1. La figura. 2 se comparan las predicciones para el Pozo 1. Los resultados fueron similares para el pozo 2. Los mtodos ms precisos (Dans-Ros y Griffith-Wallis).

CONCLUSIONPara el trabajo de ingeniera general, la modificacin del mtodo Griffith-Wallis, para predecir cadas de presin con suficiente exactitud y precisin en un amplio intervalo de condiciones de pozo.El mtodo se debe utilizar con discrecin para esas condiciones, as que no se evaluaron suficientemente (por ejemplo, el flujo en el anillo de revestimiento y en el rgimen de flujo de niebla). La precisin del mtodo puede mejorar an ms si la distribucin de la fase lquida podra ser analizada ms rigurosamente.Este mtodo es exacto sobre un rango ms amplio que las correlaciones anteriores, por un mtodo de prediccin a ser general. Debe ser expresada en trminos de rgimen de flujo y distribucin de lquido. Los otros mtodos, que no se han desarrollado de esta manera, son tiles solamente en la gama de condiciones de la que fueron desarrollados.

APENDICE ADESCRIPCION DE LA MODIFICACION DEL METODO GRIFFITH WALLIS

La cada de presin de fluido en una tubera vertical es el efecto de la suma de la energa que se pierde por la friccin, el cambio en la energa potencial y la variacin de energa cintica. Este balance de energa, en general se puede escribir como

En el flujo de dos fases, tanto y son influenciadas por el tipo de rgimen de flujo, y los tres trminos son funciones de la temperatura y la presin. Por lo tanto, para usar la ec. A-1, (1) la cadena de flujo debe ser incrementado para que las propiedades de los fluidos no cambian notablemente dentro de cualquiera de los incrementos, (2) el tipo de rgimen de flujo y las variables correspondientes de y deben ser determinados para cada incremento y (3) cada incremento debe ser evaluado por un procedimiento iterativo.Con las condiciones anteriores y Eq. A-2, Eq. A-1 entonces puede expresarse en una forma ms conveniente.

la ec. A-3 puede ser incrementado por cualquiera de fijacin de D y resolviendo para p, o viceversa. El valor de p debe ser alrededor de 10 por ciento de la presin absoluta, que es conocida por un punto en el incremento, pero no debe ser mayor de 100 psi para ese incremento. Las cadas de presin se pueden calcular, usando la ecuacin. A-3 de la manera siguiente:1. Seleccione un punto en la cadena de flujo (por ejemplo, boca de pozo o fondo de pozo) donde las tasas del fluido, la temperatura y la presin son conocidos.2. Estimar el gradiente en la temperatura del pozo.3. Fijar el p aproximadamente 10 % de la presin medida o calculada previamente, que puede estar en la parte superior o inferior del incremento. Encontrar la presin media del incremento.4. Suponga un incremento de profundidad D y encontrar profundidad media de incremento.5. Desde la gradiente de temperatura, determinar la temperatura media de incremento.6. Corregir las propiedades del fluido de temperatura y presin.7. Determinar el tipo el rgimen de flujo.8. Con base en paso 7, determinar la densidad media () y el gradiente de prdida por friccin ().9. Calcular la ecuacin D. A-3.10. Iterar, si es necesario, a partir del paso 4 hasta que asume D es igual a D calculada.11. Determinar los valores de y D para ese incremento.12. Repetir el procedimiento de la Etapa 3 hasta que la suma de la de D es igual a la longitud total de la cadena de flujo. APNDICE BDETERMINACIN DEL RGIMEN DE CAUDALES

Grititth y Wallis han definido los lmites entre burbujas y flujo en bache de lodo, y Duns y Ros han definido los lmites de los otros tres regmenes.

Las variables anteriores se definen como

APNDICE CEVALUACIN DE LA DENSIDAD MEDIA Y FRICCIN GRADIENTE PRDIDA.La fraccin de vaco de gas (Fg) en el flujo de burbuja se puede expresar como

Donde vg = velocidad de deslizamiento en pies/seg. Griffith sugiri que una buena aproximacin de un Vg promedio es 0,8 pies/seg. As, con la ec. C-1, la densidad de flujo promedio puede ser calculada como

El gradiente de friccin es

Donde

El factor de friccin f se obtiene a partir de la figura 6.

Mediante el uso de una relativa-factor Moody de rugosidad obtenida de la fig 7.

El nmero de Reynolds se calcula como Nre = 1.488 VL PL Dh / uL, Donde dh = dimetro del tubo hidrulico, pies, y uL = lquido, viscosidad, cp.FLUJO DE BACHELa densidad media es de

Donde T es un coeficiente de correlacin de los datos de los campos petroleros Griffith y Wallis correlacionado la burbuja de aumento de velocidad vb por la relacin

Donde C1 se expresa en la figura. 8 como una funcin de la burbuja, Nmero de Reynolds (Nb = 1.488 Vb Dh PL / UL), y C2 se expresa en la figura 9, como una funcin tanto de NL y Reynolds lquido nmero.

Donde vt es igual a la velocidad total de lquido y gas (qt / AP), ft / sec.

Cuando C2 no se puede leer a partir de la figura. 9, los valores extrapolados de Vb (Velocidad de Burbuja)se puede calcular desde el siguiente conjunto de ecuaciones.

La pared de prdida friccin, se expresa como

El factor de friccin se obtiene a partir de la figura 6, y es una funcin del nmero de Reynolds dado por la ecuacin C-6 y obtenido a partir de la figura. 7. El coeficiente de distribucin de lquido T puede ser determinado por la ecuacin que se encuentra con las siguientes condiciones.

Pero est limitado por los lmites

y cuando v1> 10,

TRANSICIN DE FLUJODuns y Ros aproxim y , para el flujo de transicin.El mtodo es el primero en calcular estos trminos, tanto flujo de bache y el flujo de nieblaLa densidad media sera

El trmino gradiente de friccin se pondera de manera similar. La perdida de friccin se afirma si el gastiene una tasa de flujo volumtrico de flujo de niebla se toma como

FLUJO DE NIEBLALa densidad media que fluye por el flujo de niebla est dada en la ecuacin C-2. Dado que prcticamente no hay deslizamiento entre las fases, es Fg (La fraccin fluyente de gas) Duns y Ros expresaron la gradiente de prdida de friccin como

Donde Vg es la velocidad superficial del gas, y f se obtiene de nuevo a partir de la figura. 6 como una funcin del nmero de Reynolds del gas (NRE = 1.488 pg du vg / ug) y una forma correlacionada del factor de rugosidad relativa Moody E / DEn su correlacin, limitan E / D a ser no menor de 10-3 pero no mayor de 0,5, entre estos lmites, E / D se determina de la ecuacin. C-21 si Nu es inferior a 0,005 y de la ecuacin. C-22 Nu si es mayor que 0,005.

DESARROLLO DE TpDE FLUJO DE BACHEUn nuevo mtodo fue desarrollado para correlacionar la gradiente de prdida de friccin para el flujo de lodo porque result preciso para las condiciones del pozo estudiados. Los datos se basaron en Griffith-Wallis

Este nuevo mtodo representaba la compleja naturaleza de la prdida por friccin en el flujo de lodo por la introduccin de una funcin de distribucin correlacionada lquido (Ec. C-10) que implcitamente representa los fenmenos fsicos siguientes.

1. El lquido se distribuye en tres lugares: el lodo, la pelcula alrededor de la burbuja de gas y en la burbuja de gas como gotas arrastradas. Un cambio en esta distribucin va a cambiar las prdidas por friccin netas.2. La prdida de friccin tiene esencialmente dos contribuciones, una de lingote lquido y el otro de la pelcula de lquido.3. La velocidad de subida de burbuja tiende a cero cuando el flujo de niebla se acercaba.

APNDICE DEJEMPLO DE PRESION DE DOS FASES CLCULOUn ejemplo de clculo de Griffith modificada. Mtodo Wallis se presenta para ilustrar los detalles del procedimiento descritas en el Apndice A. En este ejemplo, se predicenla cada de presin para pozos de petrleo pesado 22 (Tabla 1). Los datos as de entrada requeridos para el clculo se da en la Tabla 3. Adems, necesitaremos la siguiente correlaciones que permiten corregir las propiedades del fluido de presin y temperatura:Gas pseudo-critical properties (Katz et al.) Tpt PpGas compressibility (Brown et al.) z.Live oil viscosity (Chew and Connally) U.Oil formation volume factor (Standing) Bo.Solution gas (Lasater) R.

Para mayor comodidad de clculo, los datos de temperatura viscosidad-profundidad contenidas en la Tabla 3 debe ser trazado. El grafico temperatura vs la profundidad se muestra en la figura 12, y logaritmo de viscosidad vs logaritmo de temperatura se muestra en la figura 13. El procedimiento es detallado para el clculo de la cada de presin para el primer incremento (k = 1) es como sigue.1. En base a la presin de cabeza de pozo 670-psia, fijar p a 106 psi. Supongamos que D 540 pies El promedio de la presin (p) y profundidad (D) de k incremento es entonces:

La temperatura media (T). leer desde la figura. 12 es 127.5F.

2. Con la condicin determinada en el paso 1, las propiedades del fluido se corrigen para la temperatura y la presin, De Frick "los valores se obtienen los siguientes.

La compresibilidad del gas C es detraminada como

encontrar desde Frick (pgina 17-15).

Las tasas volumtricas de flujo son corregidas

Las tasas de flujo masico son corregidas

La correccin de densidades son

3. Las variables descritas en el Apndice B se calculan y entonces se ensayan frente a los lmites de contorno para determinar el rgimen de flujo.

Variables de prueba:

Limites de frontera:

Debido qv / qt > (L)n y VqD < (L)s los fluidos estn en el flujo de lodo4. las ecuaciones dadas en la seccin de flujo de Slug Apndice C se usan para calcular Determinar el numero de Reynolds, numero de burbuja de Reynolds y velocida de deslice

Puesto que la velocidad de subida de burbujas es una correlacin no lineal, la iteracin es necesario. por lo tanto, suponiendo vt = 1.75 el numero de Reynolds en el punto de burbuja es:

c2 no puede ser ledo a partir de la figura. 9 por tanto la ecuacin extrapolacin (Ec. C-7) se utiliza desde Nb