Investigación de selección de pantalla de pozo de control de arena – Parte 3

Investigación de selección de pantalla de control de arena – Parte 3

Model AlternativeUn equipo de la academia y la industria revisó los avances recientes en las pruebas de pantalla, interpretación y modelado para aplicaciones SAS. Con base en sus hallazgos, el equipo ha propuesto un método de selección de pantalla basado en modelos analíticos y numéricos verificados por pruebas de laboratorio. El objetivo principal de este método es eliminar o reducir la cantidad de SRT físicos que se deben realizar al seleccionar un tamaño y tipo de pantalla. para una aplicación determinada y para comprender mejor la ciencia de la retención de arena.

El estudio utilizó simulaciones numéricas de SRT que coincidieron con los datos experimentales en un esfuerzo por ayudar al equipo a comprender y relacionar las combinaciones de PSD-pantalla y a correlacionar la producción de arena con la PSD de arena de formación hasta que la producción de arena se detenga o se limite a finos.9El equipo estudió primero los WWS, que tienen una geometría más simple que la de otros tipos de pantalla, y realizó simulaciones usando el método de elementos discretos (HACIA). Este modelo numérico describe comportamientos mecánicos, como masa,

Figura 5. Simulaciones de ensayos de retención de arena utilizando el método de elementos discretos (HACIA). Usando el DEM, los científicos rastrean información como la masa, velocidad, fuerza y ​​cantidad de movimiento sobre cada partícula dentro del dominio computacional, o caja de simulación (izquierda). Los investigadores utilizaron el DEM y un simulador de dinámica molecular para modelar el rendimiento en un experimento de preenvasado mediante la generación de un empaque de esferas granulares polidispersas. (bolas multicolores) sobre una geometría de pantalla de envoltura de alambre (capa azul) y luego hacer fluir el líquido a través del paquete. El tamaño individual y el número de partículas por tamaño se obtuvieron a partir de la distribución del tamaño de partículas medida de la muestra de arena de formación utilizada para el experimento correspondiente.. Luego se usaron simulaciones del método de elementos discretos para calcular la masa de arena producida por unidad de área de pantalla para varios tamaños de pantalla y distribuciones de tamaño de partículas.. Cerca del final de la simulación polidispersa, que requería 24 horas en un clúster de red de 48 procesadores, partículas de arena (bien, verde, púrpura, marrón, azul y blanco) puente a través de las aberturas de la pantalla (rosa)

Figura 6. Determinación de la masa de arena producida y la distribución del tamaño de las partículas de toda la formación. El Mondal Sharma (EM) El método utiliza una correlación entre el número de partículas de diámetro Dp producidas a través de una abertura de ranura de pantalla de ancho, W. La cantidad de partículas de cada diámetro producidas a través de la pantalla se cuentan y se representan frente a Dp/W de cada simulación. (parte superior). En este caso, Los PSD de formación A y B se distribuyeron en cinco tamaños de contenedores cada uno. (abajo, líneas puntedas) para generar las distribuciones de tamaño basadas en números (D1A a D5A y D1B a D5B) utilizado para llenar el cuadro de simulación (abajo). (Adaptado de Mondal et al., referencia 9.)

Figura 7. Distribución de tamaño de partícula (PSD) de arena de formación retenida y producida. La PSD de la primera capa de arena retenida en la pantalla (rojo) tiene la distribución esperada de las partículas de arena de anchos mayores que el tamaño de la ranura. El PSD de la segunda capa. (verde) se acerca al de la arena de formación (azul). Debido a que los tamaños de las partículas retenidas en la segunda capa están dictados por los tamaños de los poros de la primera capa., las partículas retenidas eventualmente tendrán el mismo PSD y permeabilidad que la arena de formación. (Adaptado de Chanpura et al., referencia 13.)

para formar puentes de partículas estables, mientras que el parámetro más crítico que afecta la cantidad de partículas de arena producidas es la relación entre el ancho de la ranura y el diámetro de la partícula. similar, Las altas viscosidades de los fluidos y los bajos gradientes de presión facilitan la formación de puentes entre partículas.; el aumento de la presión del fluido aumenta la producción de partículas cuando los gradientes de presión son de aproximadamente 2.3 MPa/m [100 psi/pie]. En gradientes más altos, sin embargo, no existe tal dependencia. Cuando se trazaron los resultados del modelo DEM, el equipo observó una relación de ley de potencia. Esta relación se confirmó graficando los datos experimentales, que reveló una excelente concordancia y tendencias consistentes entre el modelo y los resultados experimentales.

Sobre la base de esta nueva relación establecida, el equipo desarrolló el Mondal-Sharma (EM) método, que utiliza el número y el tamaño de los sólidos producidos para estimar la masa de arena producida (Figura 6).

Al comparar la masa estimada de arena producida usando el método M-S con la masa de arena producida en los experimentos, se encontró una buena coincidencia. El método M-S, que utiliza los resultados de la simulación DEM para desarrollar una correlación simple, se puede usar para estimar la masa de arena producida sin realizar simulaciones DEM para cada combinación posible de arena y pantalla.11 El equipo de investigación luego amplió la aplicación del método M-S para incluir malla cuadrada simple (PSM) pantallas, logrando los mismos resultados. Algunas conclusiones de las simulaciones de WWS y PSM incluyeron las siguientes:• Las simulaciones pueden estimar la masa de arena producida para un PSD y un tamaño de pantalla dados. • Los resultados de las simulaciones concuerdan fuertemente con los de los experimentos de preempacado cuidadosamente controlados. • Las simulaciones muestran que la masa de arena producida por unidad de área de pantalla y por unidad El área de flujo abierto es mayor para los PSM de una sola capa que para la geometría de ranura de la misma clasificación y el área de flujo abierto estándar correspondiente. Las simulaciones muestran que la relación entre el grosor del cable y el tamaño de la abertura parece ser un factor clave que contribuye al aumento producción de masa de arena a partir de PSM de una sola capa.

12Luego, los investigadores centraron su atención en soluciones analíticas y simulaciones de Monte Carlo para predecir la producción de arena a través de pantallas WWS y PSM en condiciones de prueba de lodos.. Sus resultados mostraron que la solución analítica y la simulación numérica estaban en excelente acuerdo.. El equipo demostró que sus métodos propuestos podían estimar la distribución de masa y tamaño del sólido producido en un SRT de tipo suspensión., teniendo en cuenta el PSD completo de arena de formación. Las simulaciones también mostraron que, a excepción de un problema de multas móviles, la producción de arena se vuelve insignificante una vez que la abertura de la ranura ha sido cubierta por partículas más grandes que la abertura (Figura 7).

Como en el caso de la modelización de SRT de tipo preenvasado, los métodos propuestos se pueden usar para estimar la producción de arena en SRT de tipo pulpa para varios tamaños de pantalla, lo que permite la selección del tamaño de la pantalla en función de un nivel aceptable de producción de arena. La selección final de la pantalla puede confirmarse a través de un SRT de tipo suspensión.13 Los resultados mostraron que más de 90% de la producción total de arena en masa ocurre durante la formación de la primera capa de partículas en la malla y que la PSD de la arena retenida se acerca a la de la arena de formación después de que se acumulan unas pocas capas de arena en la malla. Los resultados también revelaron que la masa de arena producida durante la formación de la primera capa de partículas en la pantalla es independiente de la forma de la PSD para granos más pequeños que el tamaño de poro de apertura y se rige por la forma

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