Fundamentos de Flujo Sónico y Patrones de Flujo en Pozos Petroleros

1. Ventajas del flujo sónico en el estrangulador

El estrangulador es una herramienta cuya función es restringir el paso de un fluido bajo presión, con el objeto de controlar el gasto del pozo en las cantidades deseadas y, con esto:

• a) Ejercer contrapresión suficiente para evitar la entrada de arena en el pozo o la conificación de agua.
• b) Conservar la energía del yacimiento, asegurando una declinación más lenta de su presión.
• c) Proteger el equipo superficial y subsuperficial.

2. Comportamiento y efecto del flujo sónico o crítico

La condición de flujo crítico se presenta cuando la velocidad del flujo a través del reductor es igual a la velocidad del sonido en el medio multifásico. De esta manera, los cambios de presión aguas abajo del reductor no afectan a la Pwh, ya que la onda de presión es disipada en el estrangulador por la alta velocidad del flujo.

La existencia de la condición de flujo crítico se manifiesta en superficie cuando la Poutlet sea menor del 70% de la Pup, es decir, Pdespués / Pwh < 0.7. En esta relación, las presiones deben expresarse en unidades absolutas de presión (LPCA). Si no se cumple esta condición, se dice que el flujo es subcrítico.

3. Patrones de flujo

Los fluidos se distribuyen en la tubería en una variedad de configuraciones, las cuales difieren unas de otras por la distribución espacial de la interfase, resultando en características diferentes de flujo. Este comportamiento depende de las siguientes variables:

• Parámetros operacionales: Tasas de flujo de gas y líquido.
• Variables geométricas: Diámetro de la tubería y ángulo de inclinación.
• Propiedades físicas de las fases: Densidades, viscosidades y tensiones superficiales del gas y del líquido.

3.a Flujo horizontal

Se clasifica principalmente en:

• Flujo estratificado.
• Flujo intermitente.
• Flujo anular.
• Flujo de burbujas.

3.b Flujo vertical

Se clasifica principalmente en:

• Flujo burbuja (Bubbly Flow y flujo de burbuja dispersa).
• Flujo tapón.
• Flujo transición.
• Flujo anular neblina.

4. Mapa de transporte de flujo

Es un diagrama plano que muestra los regímenes de existencia de diferentes patrones de flujo y la transferencia de un patrón a otro.