Datos relevantes acerca del H2S y la Industria del Petróleo.Descripción completa
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Descripción: Ejemplos reales
Bonmbas y sus funciones
el daño ocasionado por la corrosión,así como evitarlo
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las emulasiones en la industria petrolera
lista de las normas en la industria petrolera
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Descripción: Uso de la geofisica en la industria petrolera. Diferencia tsunami - terremoto. formación de tsunami
Importancia del bombeo y compresión de hidrocarburos en la industria petrolera
Asignatura: Sistemas de bombeo Profesor: Ing. Maria de la Luz Herrera Castillo Estudiante: Luis Oscar Lóez !unco Carrera: Ingenier"a etrolera Semestre: #to $ruo: %
Contenido Introducción...............................................................................................................& Acerca de las bombas' comresores ( su uso en la industria etrolera...................) %efinición de bomba..................................................................................................* Clasificación de las bombas......................................................................................* Princiales bombas utilizadas en la industria etrolera............................................+ ,ios de bombas.......................................................................................................# -omba Centr"fuga..................................................................................................# -ombas de mbolo................................................................................................/ -ombas de diafragma............................................................................................/ -ombas de tornillos................................................................................................/ %efinición de comresor............................................................................................0 Comresores utilizados en la industria etrolera......................................................1 Comresores 2ecirocantes.................................................................................1 Comresores %in3micos Centr"fugo......................................................................1 ,ios de comresores utilizados en la industria etrolera......................................45 Comresor recirocante..........................................................................................45 ,ios de bombas recirocantes...........................................................................44 Comresor din3mico centr"fugo...............................................................................44 Conclusión...............................................................................................................4& -ibliograf"a...............................................................................................................4*
Introducción 6na de las cosas 7ue la gente tiene m3s resente en la industria etrolera es el tema de la e8lotación ero como sabemos todo el roceso no termina a9"' (a 7ue se necesita transortar el 9idrocarburo ( a lo largo de la 9istoria se fueron lleando a cabo arios rocesos ero el m3s imortante fue el de usar una bomba ( un comresor' ma7uinas 7ue nos a(udan a imulsar el fluido fuera del (acimiento a una refiner"a u otras lantas. Para esto se debe entender las diferencias entre lo 7ue es una bomba ( un comresor. ,eniendo en cuenta esto es mu( f3cil de entender el conceto (a 7ue una bomba se encargara de a(udar a transortar el l"7uido mientras 7ue un comresor comrimir3 los gases e8lotados. Comenzaremos definiendo 7ue es una bomba ( un comresor ( de a9" 7ue funciones tienen en la industria etrolera ara 7ue al final comrendamos su imortancia.
Acerca de las bombas' comresores ( su uso en la industria etrolera Las bombas ( comresores son elementos 7ue siemre est3n resentes en la industria etrolera. En ella' tienen diersos usos ( sus alicaciones m3s frecuentes son: a; En gasoductos. b; En oleoductos. c; Comresión de gas a lantas. d; 2ecolección de crudo ( gas. e; In(ección de agua a ozos. f;
%efinición de bomba Es una m37uina 7ue absorbe energ"a mec3nica ( uede roenir de un motor el>ctrico' t>rmico' entre otros? transform3ndola en energ"a 7ue transfiere a un fluido como energ"a 9idr3ulica' la cual ermite 7ue el fluido ueda ser transortado de un lugar a otro' a un mismo niel (@o a diferentes nieles (@o a diferentes elocidades.
Clasificación de las bombas Las bombas son emleadas ara una diersidad de usos' e8isten desde las de uso dom>stico 9asta las 7ue tienen una alta comleidad' como es el caso de las 7ue son usadas or la industria etrolera. Cada bomba resonde a una necesidad esec"fica' or lo 7ue e8iste alta ariedad de diseBos' materiales ( caacidades 7ue en general se agruan conforme a la siguiente clasificación ,abla 4.4;. Las dos rinciales clasificaciones de bombas son: de deslazamiento ositio rotatorias ( recirocantes; ( din3micas centr"fugas' erif>ricas ( eseciales;.
Princiales bombas utilizadas en la industria etrolera En la industria etrolera los sistemas de bombeo o bombas se utilizan comDnmente ara el transorte de 9idrocarburos ( sus deriados' maneo de fluidos de los rocesos de roducción' sericios au8iliares ( ao(o a los rocesos. 6n eemlo son las bombas utilizadas en oleoductos ara el transorte de etróleo' en donde' ariables como la altura' di3metro de tuber"as' elocidad re7uerida' entre otros' deben considerarse en el diseBo de las mismas.
Adem3s' las bombas 7ue se usan en la industria etrolera se diiden en 0 gruos: erforación' roducción' transorte' refiner"a' fracturación' ozos submarinos' ort3tiles ( de dosificación. En erforación' se usan las llamadas bombas de lodo. Estas bombas son casi siemre del tio recirocante. %eben desarrollar resiones altas a eces' sueriores a los &55 g@cm& . El lodo de erforación 7ue manean estas bombas esa entre & ( &5 g@litro.
En roducción se usan cuatro tios de sistemas de bombeo ara e8traer el crudo de los ozos de roducción ( descargarlo a niel del suelo: sistema de cilindro de succión' sistema 9idr3ulico' sistema sumergible ( sistema de eleación or gas. Ha( algunos ozos 7ue no necesitan bombeo (a 7ue es suficiente la resión del crudo. El transorte de l"7uidos en la industria etrolera se 9ace a tra>s de miles de ilómetros en el mundo entero' tanto en oleoductos' etróleoductos roiamente dic9os ( gasoductos. En ciertos casos el ducto uede serir ara transortar diferentes fluidos. Las estaciones de bombeo est3n instaladas a interalos adecuados' a lo largo del ducto' ues aun en terreno lano' las cargas de fricción son grandes ( se re7uieren bombas de alta resión. %urante todo el aBo las bombas de estos oleoductos est3n e8uestas a grandes cambios de temeratura. Este roblema ( el de las grandes resiones re7uiere 7ue se usen bombas de diseBo. La bomba ertical enlatada es un tio 7ue 9a enido teniendo muc9a alicación. Con este tio de bombas' el fluido 7ue circula en la tuber"a entra en una FlataG donde se uede incrementar grandemente su resión mediante una bomba de arios asos. ,iene tambi>n la entaa de 7ue sus caracter"sticas de succión son muc9o meores ara l"7uidos 7ue como los de la industria etrolera o etro7u"mica tienen resiones en aerouertos ara bombear combustible a los aiones' con lo cual se reduce el eligro de descargas el>ctricas est3ticas.
,ios de bombas -omba Centr"fuga La bomba centr"fuga' tambi>n denominada bomba rotodin3mica' es actualmente la m37uina m3s utilizada ara bombear l"7uidos en general. Las bombas centr"fugas son siemre rotatias ( son un tio de bomba 9idr3ulica 7ue transforma la energ"a mec3nica de un imulsor en energ"a cin>tica o de resión de un fluido incomresible. El fluido entra or el centro del rodete o imulsor' 7ue disone de unos 3labes ara conducir el fluido' ( or efecto de la fuerza
centr"fuga es imulsado 9acia el e8terior' donde es recogido or la carcasa o cuero de la bomba. %ebido a la geometr"a del cuero' el fluido es conducido 9acia las tuber"as de salida o 9acia el siguiente
imulsor.
Son
m37uinas
basadas
en
la Ecuación de Euler . Ilustración 1 Bomba centrifuga
-ombas de mbolo Las bombas de >mbolos rotatios' tambi>n llamadas Fbombas 2ootsG' son alicadas desde 9ace muc9os aBos en la ersión ac"o ( son mu( conocidas en las industrias 7ue necesitan roducir ac"o or su alto deslazamiento olum>trico. El mantenimiento se reduce
Ilustración 2 Bomba de embolo
r3cticamente a la igilancia ( control del aceite de
engrase de las caas 7ue aloan las artes mec3nicas' este engrase se realiza or barboteo ( el consumo de aceite es r3cticamente nulo. La estan7ueidad del aso del ee de acionamiento llea una botellaisor de aceite ara controlar el niel de aceite ( consecuentemente su buena estan7ueidad.
-ombas de diafragma Las bombas de diafragma son un tio de bombas de deslazamiento ositio' generalmente alternatio' en la 7ue el aumento de resión se realiza or el emue de unas aredes el3sticas 7ue ar"an el olumen de la c3mara' aument3ndolo ( disminu(>ndolo alternatiamente Este tio de bombas ofrecen ciertas entaas frente a otros' (a 7ue no oseen Ilustración diafragma
3 Bomba de
cierres mec3nicos ni ema7uetaduras 7ue son las
rinciales causas de rotura de los e7uios de bombeo en condiciones seeras.
-ombas de tornillos Es un tio de bomba 9idr3ulica considerada de deslazamiento ositio' 7ue se diferencia de las 9abituales' m3s conocidas como bombas centr"fugas. Esta
bomba utiliza un tornillo 9elicoidal e8c>ntrico 7ue se muee dentro de una camisa ( 9ace fluir el l"7uido entre el tornillo ( la camisa. Est3 esec"ficamente indicada ara bombear fluidos iscosos' con altos contenidos de sólidos' 7ue no necesiten remoerse o 7ue formen esumas si se Ilustración tornillo
4
Bomba
de
agitan. Como la bomba de tornillo deslaza el l"7uido' este no sufre
moimientos
bruscos'
udiendo
incluso
bombear uas enteras. 6no de los usos 7ue tiene es la de bombear fangos de las distintas etaas de las deuradoras' udiendo incluso bombear fangos des9idratados rocedentes de filtros rensa con un &&&+ de se7uedad. Este tio de bombas son amliamente utilizadas en la industria etrolera a niel mundial' ara el bombeo de crudos altamente iscosos ( con contenidos areciables de sólidos. Jueos desarrollos de estas bombas ermiten el bombeo multif3sico.
%efinición de comresor 6n comresor es una m37uina 7ue elea la resión de un gas' un aor o una mezcla de gases ( aores. La resión del fluido se elea reduciendo el olumen esec"fico del mismo durante su aso a tra>s del comresor. Comarados con turbo solantes ( entiladores centr"fugos o de circulación a8ial' en cuanto a la resión de salida' los comresores se clasifican generalmente como m37uinas de alta resión' mientras 7ue los entiladores ( solantes se consideran de baa resión. Los comresores se emlean ara aumentar la resión de una gran ariedad de gases ( aores ara un gran nDmero de alicaciones. 6n caso comDn es el comresor de aire' 7ue suministra aire a eleada resión ara transorte' etc. Los comresores son m37uinas esecialmente diseBadas ( construidas ara aumentar la resión en los gases. Lo m3s comDn es 7ue se comrima aire' ero
en la industria es frecuente la necesidad de comrimir otros gases. A eces se utiliza de manera intermitente un taller' llantera' lanta rocesador' etc.; a eces continuo bombeo de gasoductos' embotelladoras de gaseosas o cereza' soladores de bolsas ( enases l3sticos' etc.;. E8isten diersas formas de comrimir aire' dando esto a 7ue e8istan muc9os tios de comresores' todo deendiendo del mecanismo 7ue utilicen. Los comresores a istón o >mbolo alternatios;' son los de uso m3s difundido ( or su diseBo' los comresores de aire de istón roducen altas resiones en olDmenes e7ueBos' ( generalmente se utilizan ara alicaciones dom>sticas e industriales.
Comresores utilizados en la industria etrolera E8isten diersos tios de comresores' ero los dos tios de comresores m3s utilizados en la industria etrolera ara el maneo del gas son:
Comresores 2ecirocantes. Consiste en uno o m3s cilindros ( cada uno osee un istón o embolo 7ue se muee 9acia atr3s ( 9acia delante' deslazando el olumen en cada carrera.
Comresores %in3micos Centr"fugo. Cubierto or un tio lóbulo' tornillo ( aleta cada tio tiene un tubo con uno o m3s elementos rotacionales 7ue deslazan un olumen fio en cada rotación Siendo las entaas de un comresor centr"fugo sobre un recirocante las siguientes: • • • • •
-ao costo de instalación donde la resión ( olumen son faorables. -aos gastos de mantenimiento. Ma(or uso en lataformas marinas or su menor eso. Adatables ara altas elocidades $ran caacidad de olumen or unidad de 3rea gr3fica.
Las entaas de un comresor recirocante sobre un centr"fugo son: •
$ran fle8ibilidad en el rango de caacidad ( resión.
• • • •
Alta eficiencia del comresor ( baos costos en otencia. Caacidad de descargar altas resiones. Caacidad de manear e7ueBos olDmenes. Menos sensitios a cambios de comosición del gas ( su densidad.
Luego de dar a conocer a grandes rasgos las entaas de cada comresor? llegamos a la conclusión 7ue el comresor recirocante es el ideal ( el m3s usado en el diseBo de una bater"a se searación. Por lo tanto solo basaremos nuestros estudios en este tio de comresión recirocante
,ios de comresores utilizados en la industria etrolera Comresor recirocante Es
un
comresor
de
deslazamiento
ositio' en el 7ue la comresión se obtiene or
deslazamiento
de
un
istón
moi>ndose lineal ( secuencialmente de atr3s 9acia adelante dentro de un cilindro? Ilustración 5 Compresor reciprocante
reduciendo de esta forma' el olumen de la
c3mara cilindro; donde se deosita el gas? este efecto' origina el incremento en la resión 9asta alcanzar la resión de descarga' deslazando el fluido a tra>s de la 3lula de salida del cilindro. El cilindro' est3 roisto de 3lulas 7ue oeran autom3ticamente or diferenciales deresión' como 3lulas de retención ara admitir ( descargar gas. La 3lula de admisión' abre cuando el moimiento del istón 9a reducido la resión or debao de la resión de entrada en la l"nea. La 3lula de descarga' se cierra cuando la resión en el cilindro no e8cede la resión de la l"nea de descarga' reiniendo de esta manera el fluo reerso. Los comresores recirocantes deben ser alimentados con gas limio (a 7ue no ueden manear l"7uidos ( art"culas sólidas 7ue ueden estar contenidas en el gas? estas art"culas' tienden a causar desgaste ( el l"7uido como es no comresible uede causar daBos a las barras del istón. La otencia de los
comresores recirocantes uede ser de 9asta &5555 H ( ara resiones desde el ac"o 9asta los +5555 Psig. Son diseBados de simle ( mDltiles etaas' 7ue est3n determinadas or la relación de comresión relación entre la resión de descarga ( succión;' 7ue generalmente no e8cede de * or etaa.
,ios de bombas recirocantes •
Simle Etaa:
Son comresores con una sola relación de comresión' 7ue incrementan la resión una ez? solo oseen un deurador interetaa' un cilindro ( un enfriador interetaa e7uios 7ue conforman una etaa de comresión; generalmente se utilizan como booster en un sistema de tuber"as. •
MDltiles Etaas:
Son comresores 7ue oseen arias etaas de comresión' en los 7ue cada etaa incrementa rogresiamente la resión 9asta alcanzar el niel re7uerido. El nDmero m38imo de etaas' uede ser # ( deende del nDmero de cilindros? no obstante' el nDmero cilindros no es igual al nDmero de etaas' ueden e8istir diferentes combinaciones? como or eemlo' si se re7uiere un sistema de tres etaas' uede utilizarse )' * o # cilindros
Comresor din3mico centr"fugo Los comresores centr"fugos' tambi>n llamados comresores radiales' son un tio esecial de turbo ma7uinar"a 7ue inclu(e bombas' entiladores' o comresores.
Los modelos m3s rimitios de este tio de m37uina& eran bombas ( entiladores. Lo 7ue diferencia a estos de los comresores es 7ue el Ilustración 6 Compresor centrifugo
uede
ser
considerado
fluido de trabao incomresible'
ermitiendo as" un an3lisis reciso a tra>s de la ecuación de -ernouilli. Por contra' cual7uier comresor moderno se muee a altas elocidades or lo 7ue su an3lisis debe asumirse un fluido comresible. Si se le 7uiere dar una definición' se uede considerar 7ue los comresores centr"fugos roducen un incremento de densidad ma(or 7ue un + or ciento. Adem3s' la elocidad relatia del fluido uede alcanzar un nDmero de Mac9 5.) si el fluido de trabao es aire o nitrógeno. Por otro lado' los entiladores incrementan muc9o menos la densidad ( oeran a Mac9 muc9o m3s bao. %e forma ideal' un comresor din3mico aumenta la resión del fluido a base de comunicarle energ"a cin>ticaenerg"a@elocidad con el rotor. Esta energ"a cin>tica se transforma en un incremento de resión est3tica cuando el fluido asa or un difusor.
Conclusión Como imos las bombas ( los comresores etrolera son mu( imortantes (a 7ue sin ellos serias imosibles las etaas de los rocesos en la industria etrolera. Las bombas 7ue se usan en la industria etrolera son las din3micas ( las de
deslazamiento ositio 7ue a su ez se diiden en las de engranes' tornillos' embolo ( diafragma' mientras 7ue los comresores r3cticamente se utilizan los tios de din3micos centrifugas ( los tio recirocantes' estas nos siren ara eniar los 9idrocarburos or ductos a tra>s de ilómetros de distancia a tra>s de estaciones de bombeo distribuidas estrat>gicamente ( nos a(uda a a9orrar tiemo. Estas bombas ( comresores nos siren ara sacar los 9idrocarburos del (acimiento a la suerficie' de a9i en caso de ser mandados a un searador' el gas uede ser eniado a una turbina' 7ue funciona con un comresor radial' ara generar la suficiente energ"a el>ctrica como ara abastecer una lataforma. El gas tambi>n se comrime ( se almacena a alta resión en unos tan7ues ( uede ser usado como m>todo de recueración rimario o (a de lano lo odemos comrimir ( eniar a tra>s de un gasoducto a cual7uier otro lugar del roceso' en el cual uede asar or una estación comresora' refiner"a donde tambi>n 9a( comresores; ( otros lugares. El agua 7ue sale del searador 7ue sea libre uede ser bombeada al desague o tambi>n uede ser tratada ( almacenada ara m>todos de recueración secundaria. En roducción se usan cuatro tios de sistemas de bombeo ara e8traer el crudo de los ozos de roducción ( descargarlo a niel del suelo: sistema de cilindro de succión' sistema 9idr3ulico' sistema sumergible ( sistema de eleación or gas. Ha( algunos ozos 7ue no necesitan bombeo (a 7ue es suficiente la resión del crudo. El aceite odemos mandarlo or bombas de los tios mencionados anteriormente a tra>s de oleoductos al siguiente roceso' or eemlo refinación' ( todo esto en solo la etaa de roducción.
,ambi>n se usan en el fracturación 9idr3ulica donde se e8trae 9idrocarburos del (acimiento' reduciendo el imacto en el medio ambiente' donde el ozo se abre con el rocedimiento comDn' una ez 7ue se 9a 9ec9o tambi>n la erforación
9orizontal ( se llegó a la rofundidad deseada' se bombea un fluido comuesto de agua' arena ( algunos aditios' la finalidad de esto es amliar las e7ueBas grietas 7ue se 9icieron al inicio en la formación rocosa' desu>s 7uitan el agua ero dean los restos de arena ara mantener las grietas abiertas ( ermitir 7ue el gas flu(a' donde emos 7ue el ael de la bomba es mu( imortante ara el rocedimiento. Otra forma donde emos imlicado una de estos disositios es el comresor' cuando se utiliza gas como m>todo de leantamiento' utilizamos un comresor ara eniarlo al ozo' a tra>s de la tuber"a de roducción' esto a a reducir la resión 9idrost3tica 7ue eerce la columna de fluido del ozo ( esto a(udara a 7ue los fluidos del ozo salgan o flu(an con m3s facilidad' el gas 7ue in(ectamos es eniado or el esacio anular' todo esto or 3lulas de un sistema artificial or el gas 7ue se almacena como mencione anteriormente' este es otro eemlo del uso de un comresor en la industria etrolera. A lo largo de la 9istoria se 9an modificado las bombas ( comresores' lo 7ue es un 9ec9o es 7ue estas seguir3n eolucionando ( adatando nueas tecnolog"as ara el meor aroec9amiento los recursos.
