Ricerca sulla selezione dello schermo del pozzo di controllo della sabbia – Parte 3

Ricerca sulla selezione dello schermo di controllo della sabbia – Parte 3

Alternativa al modelloUn team del mondo accademico e industriale ha esaminato i recenti progressi dei test sullo schermo, interpretazione e modellazione per applicazioni SAS. Sulla base dei suoi risultati, il team ha proposto un metodo di selezione dello schermo basato su modelli numerici e analitici verificati da test di laboratorio. Lo scopo principale di questo metodo è eliminare o ridurre il numero di SRT fisici che devono essere eseguiti quando si seleziona una dimensione e un tipo di schermo per una data applicazione e per comprendere meglio la scienza della ritenzione della sabbia.

Lo studio ha utilizzato simulazioni SRT numeriche che corrispondevano a dati sperimentali nel tentativo di aiutare il team a comprendere e mettere in relazione le combinazioni PSD-schermo e a correlare la produzione di sabbia con la formazione di sabbia PSD fino a quando la produzione di sabbia si interrompe o è limitata alle multe.9 Il team ha studiato prima i WWS, che hanno una geometria più semplice di quella di altri tipi di schermo, ed eseguito simulazioni utilizzando il metodo degli elementi discreti (AL). Questo modello numerico descrive i comportamenti meccanici, come massa,

Figura 5. Simulazioni di prove di ritenzione di sabbia con il metodo degli elementi discreti (AL). Utilizzando il DEM, gli scienziati tengono traccia di informazioni come la massa, velocità, forza e quantità di moto attorno a ciascuna particella all'interno del dominio computazionale, o scatola di simulazione (sinistra). I ricercatori hanno utilizzato il DEM e un simulatore di dinamica molecolare per modellare le prestazioni in un esperimento di preconfezionamento generando un impaccamento di sfere granulari polidisperse (palline multicolori) su una geometria dello schermo wire wrap (strato blu) e poi il liquido che scorre attraverso la confezione. La dimensione individuale e il numero di particelle per dimensione sono stati ottenuti dalla distribuzione granulometrica misurata del campione di sabbia di formazione utilizzato per l'esperimento corrispondente. Sono state quindi utilizzate simulazioni del metodo degli elementi discreti per calcolare la massa di sabbia prodotta per unità di area dello schermo per varie dimensioni dello schermo e distribuzioni granulometriche. Verso la fine della simulazione polidispersa, che richiedeva 24 ore su un cluster di rete da 48 processori, particelle di sabbia (Giusto, verde, viola, marrone, blu e bianco) ponte attraverso le aperture dello schermo (rosa)

Figura 6. Determinazione della massa di sabbia prodotta e della distribuzione granulometrica dell'intera formazione. Il Mondal-Sharma (SM) Il metodo utilizza una correlazione tra il numero di particelle di diametro Dp prodotte attraverso un'apertura della fessura dello schermo di larghezza, W. Il numero di particelle di ciascun diametro prodotte attraverso lo schermo viene contato e tracciato rispetto a Dp/W da ogni simulazione (superiore). In questo caso, I PSD A e B della formazione sono stati distribuiti ciascuno in cinque dimensioni di bin (metter il fondo a, linee tratteggiate) per generare le distribuzioni delle dimensioni basate sui numeri (Da D1A a D5A e da D1B a D5B) utilizzato per popolare la casella di simulazione (metter il fondo a). (Adattato da Mondal et al, riferimento 9.)

Figura 7. Distribuzione delle dimensioni delle particelle (PSD) di sabbia di formazione trattenuta e prodotta. Il PSD del primo strato di sabbia trattenuto sullo schermo (rosso) ha la distribuzione prevista delle particelle di sabbia di larghezze maggiori della dimensione della fessura. Il PSD del secondo livello (verde) si avvicina a quello della sabbia della formazione (blu). Perché le dimensioni delle particelle trattenute sul secondo strato sono dettate dalle dimensioni dei pori del primo strato, le particelle trattenute alla fine avranno la stessa PSD e permeabilità della sabbia della formazione. (Adattato da Chanpura et al, riferimento 13.)

per formare ponti di particelle stabili, mentre il parametro più critico che influisce sul numero di particelle di sabbia prodotte è il rapporto tra la larghezza della fessura e il diametro delle particelle. allo stesso modo, elevate viscosità dei fluidi e bassi gradienti di pressione facilitano il bridging delle particelle; l'aumento della pressione del fluido aumenta la produzione di particelle quando i gradienti di pressione sono fino a circa 2.3 MPa/m [100 psi/piedi]. A gradienti più elevati, però, non esiste tale dipendenza. Quando sono stati tracciati i risultati del modello DEM, il team ha osservato una relazione di legge di potere. Questa relazione è stata confermata tracciando i dati sperimentali, che ha rivelato un eccellente accordo e tendenze coerenti tra modello e risultati sperimentali.

Sulla base di questa relazione appena stabilita, il team ha sviluppato il Mondal-Sharma (SM) Metodo., che utilizza il numero e la dimensione dei solidi prodotti per stimare la massa di sabbia prodotta (Figura 6).

Quando si confronta la massa stimata di sabbia prodotta utilizzando il metodo M-S con la massa di sabbia prodotta negli esperimenti, è stata trovata una buona corrispondenza. Il metodo MS, che utilizza i risultati della simulazione DEM per sviluppare una semplice correlazione, può essere utilizzato per stimare la massa di sabbia prodotta senza eseguire simulazioni DEM per ogni possibile combinazione di sabbia e schermo.11 Il team di ricerca ha successivamente esteso l'applicazione del metodo M-S per includere la mesh quadrata semplice (PSM) schermi, ottenendo più o meno gli stessi risultati. Alcune conclusioni delle simulazioni WWS e PSM includevano quanto segue:• Le simulazioni sono in grado di stimare la massa di sabbia prodotta per un dato PSD e dimensione dello schermo.• I risultati delle simulazioni concordano fortemente con quelli di esperimenti di preconfezionamento attentamente controllati.• Le simulazioni mostrano che la massa di sabbia prodotta per unità di area dello schermo e per unità l'area di flusso aperto è maggiore per i PSM a strato singolo che per la geometria della fessura della stessa classificazione e l'area di flusso aperto standard corrispondente. • Le simulazioni mostrano che il rapporto tra lo spessore del filo e la dimensione dell'apertura sembra essere un fattore chiave che contribuisce all'aumento produzione di massa di sabbia da PSM monostrato.

12I ricercatori hanno quindi rivolto la loro attenzione alle soluzioni analitiche e alle simulazioni Monte Carlo per prevedere la produzione di sabbia attraverso WWS e vagli PSM in condizioni di test sui fanghi. I loro risultati hanno mostrato che la soluzione analitica e la simulazione numerica erano in ottimo accordo. Il team ha dimostrato che i metodi proposti erano in grado di stimare sia la distribuzione di massa che quella dimensionale del solido prodotto in un SRT di tipo slurry, tenendo conto dell'intero PSD della formazione di sabbia. Anche le simulazioni lo hanno dimostrato, con l'eccezione di un problema di multe mobili, la produzione di sabbia diventa trascurabile una volta che l'apertura della fessura è stata ricoperta da particelle più grandi dell'apertura (Figura 7).

Come nel caso della modellazione di SRT di tipo prepack, i metodi proposti possono essere utilizzati per stimare la produzione di sabbia in SRT di tipo slurry per varie dimensioni dello schermo, consentendo così la selezione delle dimensioni del vaglio in base a un livello accettabile di produzione di sabbia. La selezione del vaglio finale può quindi essere confermata attraverso un SRT di tipo slurry.13 I risultati hanno mostrato che più di 90% della produzione totale di sabbia in massa si verifica durante la formazione del primo strato di particelle sul vaglio e che il PSD della sabbia trattenuta si avvicina a quello della sabbia di formazione dopo che alcuni strati di sabbia si sono accumulati sul vaglio. I risultati hanno anche rivelato che la massa di sabbia prodotta durante la formazione del primo strato di particelle sullo schermo è indipendente dalla forma del PSD per grani più piccoli della dimensione dei pori di apertura ed è governata dalla forma

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