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Asignatura:Termodinámica

Alumno:Carlos Eduardo Prados

Izquierdo

Ingeniería PetroleraGrado: V Grupo: B

Profesora:Dra. Maria Guadalupe Gregori

Andrade

Modelado Termodinámico del Sistema de Circulación de un Pozo (Bomba de lodo)

El sistema de circulación de un pozo es de gran importancia en la industria del petróleo debido a que gracias a este sistema, en conjunto con otros se puede hacer la perforación.Su función principal es la de remover los recortes de la roca del agujero durante el proceso de perforación.El Sistema funciona de la siguiente manera: De los tanques o presas el lodo es succionado por las bombas, pasa por el interior de las tuberías y regresa por el espacio anular nuevamente a los tanques.

Introducción

Objetivo

Se quiere realizar un análisis termodinámico sobre una de las partes de este sistema que es de gran importancia para llevar acabo su función. La cual es la bomba de lodo que es la que succiona y transporta el lodo a la tubería.

Frontera

M.C.

En estas imágenes se puede apreciar la bomba de lodo como se ve físicamente y de igual forma sus planos como esta conformada y detalles de sus partes.ComposiciónLas bombas de lodo consisten en dos grandes subconjuntos, el fin de fluido y el final de energía.

Fin del fluidoEl extremo del fluido produce el proceso de bombeo con válvulas, pistones y camisas. Dado que estos componentes son elementos de gran desgaste, bombas modernos están diseñados para permitir la rápida sustitución de estas piezas.

Para reducir la vibración severa causada por el proceso de bombeo, estas bombas incorporar tanto una aspiración y amortiguador de pulsaciones de descarga. Estos están conectados a la entrada y la salida del extremo de fluido.

Fin de energíaEl extremo de alimentación convierte la rotación del eje de accionamiento para el movimiento de vaivén de los pistones. En la mayoría de los casos una cruceta mecanismo de manivela se utiliza para esto.

Una bomba de lodo es un movimiento alternativo del pistón / émbolo dispositivo diseñado para hacer circular el fluido de perforación a alta presión por la cadena de perforación y la copia de seguridad de la corona circular.

La bomba de lodo es un gran vaivén de la bomba empleada para hacer circular el lodo (fluido de perforación) en una plataforma de perforación . Es una parte importante de los pozos de petróleo equipo de perforación.

Bomba de LodoEste sistema termodinámico muestra

las siguientes características:

Es un Sistema Abierto: Debido a que intercambia materia en este caso el Lodo o Fluido de Perforación.

Es un Proceso Adiabático: Por que intercambia materia, ya que su principal función es succionar el lodo y distribuirlo, requiere de un trabajo para realizar otro, de igual manera no comparte calor (energía) con el medio circundante.

Es un Proceso Irreversible.

Aplicación de la 1 Ley de la Termodinámica 𝐪=𝐡𝟐−𝐡𝟏+

𝐜𝟐𝟐−𝐜𝟏

𝟐

𝟐+𝐠 (𝐳𝟐−𝐳𝟏 )+𝐰q Calor específicow Trabajo específicoc2/2 Energía Cinética por unidad de masag(z) Energía Potencial por unidad de masa

Aplicando la 1ra ley a este sistema abierto podemos ver la ecuación de la Energía y por consiguiente mostrar como se aplica a este modelo termodinámico. Ecuación de la Energía.

Es un proceso adiabáticoQ=0C1≈C2 Ya que la energía cinética es casi la misma.Z2-Z1 Se desprecia ya que es casi la misma altura.La entalpia h2-h1 no la tomamos en cuenta por ser una bomba por lo tanto.

|𝒘|=𝑷 𝟐−𝑷𝟏

𝝆

Aplicación de la 2 Ley de la Termodinámica Tomando en cuenta este proceso Termodinámico como un

proceso no espontaneo se tiene las siguientes notaciones:

Es un proceso Irreversible.

Es un proceso Isotérmico donde la temperatura permanece constante.

Es un Proceso Cíclico

El trabajo tomado del exterior es igual al trabajo mecánico producido por la bomba: W = W m

Según el primer principio, en un proceso cíclicoQ = W

Q Calor entregado al sistemaW Trabajo neto

Conclusión Con este trabajo hemos visto como se puede aplicar la termodinámica en el campo de la Ingeniera Petrolera y los beneficios que se tiene al obtener la capacidad de usar estos conocimientos para reducir tiempos y costos con el fin de Maximizar las ganancias. En este caso seria elegir e identificar una bomba de lodo adecuada para un sistema de circulación con el fin de aprovecharla a toda su capacidad.

En Conclusión llegamos a los siguientes puntos conforme a la 1 y 2 Ley de la Termodinámica:

Es un Sistema Abierto: Debido a que intercambia materia en este caso el Lodo o Fluido de Perforación.Es un Proceso Adiabático: Por que intercambia materia, ya que su principal función es succionar el lodo y distribuirlo, requiere de un trabajo para realizar otro, de igual manera no comparte calor (energía) con el medio circundante.Es un proceso no espontaneo.Es un Proceso Irreversible.El trabajo es igual a la diferencia de presiones entre la densidad.Es un proceso IsotérmicoEs un Proceso CíclicoBibliografía

http://en.wikipedia.org/wiki/Mud_pumphttp://www.whitestarpump.com/ES/pump_trip.htmlhttp://www.whitestarpump.com/docs/ad-article_sp.pdfhttp://www.youtube.com/watch?v=586BKXEUEo8&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=C2VOcfkGNY4&feature=related