Recherche sur la sélection d'écrans de puits de contrôle du sable – Partie 3

Recherche de sélection d'écran de contrôle de sable – Partie 3

Model Alternative Une équipe du milieu universitaire et de l'industrie a passé en revue les récentes avancées en matière de tests de dépistage, interprétation et modélisation pour les applications SAS. Sur la base de ses conclusions, l'équipe a proposé une méthode de sélection d'écran basée sur des modèles numériques et analytiques vérifiés en laboratoire. L'objectif principal de cette méthode est d'éliminer ou de réduire le nombre de SRT physiques qui doivent être effectuées lors de la sélection d'une taille et d'un type d'écran pour une application donnée et pour mieux comprendre la science de la rétention de sable.

L'étude a utilisé des simulations SRT numériques qui correspondaient aux données expérimentales dans le but d'aider l'équipe à comprendre et à relier les combinaisons PSD-écran et à corréler la production de sable avec le PSD du sable de formation jusqu'à ce que la production de sable s'arrête ou soit limitée aux fines.9 L'équipe a d'abord étudié les WWS., qui ont une géométrie plus simple que celle des autres types d'écrans, et effectué des simulations en utilisant la méthode des éléments discrets (AU). Ce modèle numérique décrit les comportements mécaniques, comme la masse,

Chiffre 5. Simulations d'essais de rétention de sable par la méthode des éléments discrets (AU). Utilisation du DEM, les scientifiques suivent des informations telles que la masse, rapidité, force et quantité de mouvement autour de chaque particule dans le domaine de calcul, ou boitier de simulation (la gauche). Les chercheurs ont utilisé le DEM et un simulateur de dynamique moléculaire pour modéliser les performances dans une expérience de préemballage en générant un emballage de sphères granulaires polydispersées (boules multicolores) sur une géométrie d'écran enroulé (couche bleue) puis faire couler le liquide à travers le pack. La taille individuelle et le nombre de particules par taille ont été obtenus à partir de la distribution granulométrique mesurée de l'échantillon de sable de formation utilisé pour l'expérience correspondante. Des simulations de la méthode des éléments discrets ont ensuite été utilisées pour calculer la masse de sable produite par unité de surface de tamis pour différentes tailles de tamis et distributions granulométriques.. Vers la fin de la simulation polydisperse, qui nécessitait 24 heures sur un cluster réseau de 48 processeurs, particules de sable (droite, vert, violet, brun, Bleu et blanc) pont à travers les ouvertures de l'écran (rose)

Chiffre 6. Détermination de la masse de sable produit et de la distribution granulométrique de la formation entière. Le Mondal-Sharma (SP) la méthode utilise une corrélation entre le nombre de particules de diamètre Dp produites à travers une ouverture de fente de tamis de largeur, W. Le nombre de particules de chaque diamètre produites à travers l'écran est compté et tracé en fonction de Dp/W à partir de chaque simulation (Haut). Dans ce cas, Les PSD de formation A et B ont été réparties en cinq tailles de bac chacune (bas, lignes en pointillé) pour générer les distributions de taille basées sur le nombre (D1A à D5A et D1B à D5B) utilisé pour remplir la boîte de simulation (bas). (Adapté de Mondal et al, Référence 9.)

Chiffre 7. Répartition granulométrique (DSP) de sable de formation retenu et produit. La PSD de la première couche de sable retenue sur l'écran (rouge) a la distribution attendue des particules de sable de largeurs supérieures à la taille de la fente. Le PSD de la deuxième couche (vert) se rapproche de celle du sable de formation (bleu). Parce que les tailles des particules retenues sur la deuxième couche sont dictées par la taille des pores de la première couche, les particules retenues auront éventuellement le même PSD et la même perméabilité que le sable de formation. (Adapté de Chanpura et al, Référence 13.)

pour former des ponts de particules stables, considérant que le paramètre le plus critique affectant le nombre de particules de sable produites est le rapport entre la largeur de la fente et le diamètre des particules. De la même manière, des viscosités fluides élevées et des gradients de pression faibles facilitent le pontage des particules; une pression de fluide accrue augmente la production de particules lorsque les gradients de pression atteignent environ 2.3 MPa/m [100 psi/pi]. À des gradients plus élevés, toutefois, il n'y a pas une telle dépendance. Lorsque les résultats du modèle DEM ont été tracés, l'équipe a observé une relation de loi de puissance. Cette relation a été confirmée en traçant les données expérimentales, qui a révélé un excellent accord et des tendances cohérentes entre le modèle et les résultats expérimentaux.

Sur la base de cette relation nouvellement établie, l'équipe a développé le Mondal-Sharma (SP) méthode, qui utilise le nombre et la taille des solides produits pour estimer la masse de sable produite (Chiffre 6).

Lors de la comparaison de la masse estimée de sable produite à l'aide de la méthode M-S avec la masse de sable produite lors d'expériences, une bonne correspondance a été trouvée. La méthode M-S, qui utilise les résultats de la simulation DEM pour développer une corrélation simple, peut être utilisé pour estimer la masse de sable produit sans effectuer de simulations DEM pour chaque combinaison de sable et d'écran possible.11 L'équipe de recherche a ensuite étendu l'application de la méthode M-S pour inclure un maillage carré simple (MSP) écrans, parvenir à peu près aux mêmes résultats. Certaines conclusions des simulations WWS et PSM comprenaient ce qui suit:• Les simulations sont capables d'estimer la masse de sable produite pour un PSD et une taille d'écran donnés. • Les résultats des simulations concordent fortement avec ceux des expériences de préemballage soigneusement contrôlées. • Les simulations montrent que la masse de sable produite par unité de surface d'écran et pour l'unité la zone d'écoulement libre est plus grande pour les PSM à couche unique que pour la géométrie des fentes de la même valeur nominale et de la zone d'écoulement libre standard correspondante.• Les simulations montrent que le rapport entre l'épaisseur du fil et la taille de l'ouverture semble être un facteur clé contribuant à l'augmentation masse de production de sable à partir de PSM monocouche.

12Les chercheurs se sont ensuite tournés vers des solutions analytiques et des simulations de Monte Carlo pour prédire la production de sable à travers les WWS et les écrans PSM dans des conditions de test de boue.. Leurs résultats ont montré que la solution analytique et la simulation numérique étaient en excellent accord. L'équipe a montré que ses méthodes proposées étaient capables d'estimer à la fois la distribution de masse et de taille du solide produit dans un SRT de type bouillie, en tenant compte de la DSP complète du sable de formation. Les simulations ont également montré que, à l'exception d'un problème d'amendes mobiles, la production de sable devient négligeable une fois que l'ouverture de la fente a été recouverte par des particules plus grosses que l'ouverture (Chiffre 7).

Comme dans le cas de la modélisation des SRT de type prepack, les méthodes proposées peuvent être utilisées pour estimer la production de sable dans des SRT de type bouillie pour différentes tailles d'écran, permettant ainsi une sélection de taille de crible basée sur un niveau acceptable de production de sable. La sélection finale de l'écran peut alors être confirmée par un SRT de type bouillie.13 Les résultats ont montré que plus de 90% de la production totale de sable en masse se produit lors de la formation de la première couche de particules sur le tamis et que la DSP du sable retenu se rapproche de celle du sable de formation après l'accumulation de quelques couches de sable sur le tamis. Les résultats ont également révélé que la masse de sable produite lors de la formation de la première couche de particules sur l'écran est indépendante de la forme du PSD pour les grains plus petits que la taille des pores d'ouverture et est régie par la forme

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