Ricerca sulla selezione dello schermo del pozzo di controllo della sabbia – Parte 4

Ricerca sulla selezione dello schermo di controllo della sabbia – Parte 4

Figura 8. Confronto della produzione di sabbia attraverso maglie quadrate piane (PSM) e schermi wire wrap (WWS). La massa di sabbia prodotta per sette valori PSD attraverso un PSM a strato singolo da 175 micron è maggiore di quella prodotta attraverso un WWS da 175 micron per unità di area dello schermo (superiore) e per unità di area di flusso aperto (DI UN) (metter il fondo a). (Adattato da Chanpura et al, riferimento 15.)

della PSD di grani maggiori della dimensione dei pori di apertura. Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che la produzione di sabbia attraverso lo strato filtrante di uno schermo PSM con una data dimensione dei pori è maggiore di quella di un WWS della stessa dimensione della fessura (Figura 8).14La mitologia della selezione dello schermoIl lavoro del team ha messo in dubbio, o aggiunte qualifiche a, numerose convinzioni ampiamente diffuse nel settore su WWS e PSM. Questi assiomi, su cui si sono basate molte metodologie tradizionali di selezione dello schermo per i SAS, includere l'affermazione che la formazione di sabbia intasa gli schermi.Tuttavia, la ricerca ha dimostrato che a seguito di SRT, quando sugli schermi rimanevano solo particelle intrappolate, la permeabilità finale dello schermo era nell'intervallo di 5% A 100% della permeabilità dello schermo originale; il valore finale, quindi, anche degli schermi SAS a bassa permeabilità, che hanno una permeabilità allo schermo originale di circa 300 D, sarebbe un minimo 15 D.

La permeabilità dello schermo è quindi significativamente più alta della maggior parte delle formazioni e quindi troppo grande per causare ostruzioni; l'ostruzione è comunemente quantificata da un differenziale di pressione creato attraverso lo schermo. Anziché, l'intasamento è più probabile che si verifichi a causa di fango mal condizionato o panelli di filtro mescolati con sabbia di formazione, sabbie di formazione miste grossolane e fini provenienti da una varietà di zone o argilla e scisto mescolati con sabbia di formazione.15PSD e PoSD Quando gli SRT vengono eseguiti in laboratorio utilizzando sabbia di formazione, il PSD sabbia spesso non è necessario. tuttavia, La PSD è necessaria se c'è un'ampia diffusione nella formazione di PSD lungo il pozzo, o se l'SRT viene eseguito utilizzando un campione che è stato generato sulla base di una specifica PSD o se viene utilizzato un modello per stimare la produzione di sabbia per una data combinazione di sabbia PSD-vaglio. La distribuzione delle dimensioni delle particelle della sabbia di formazione viene tipicamente determinata attraverso l'analisi del setaccio a secco o l'analisi delle dimensioni delle particelle al laser (LPSA).16

Le analisi al setaccio a secco determinano la PSD attraverso una separazione meccanica delle particelle filtrandole dall'alto verso il basso attraverso una serie di setacci progressivamente più fini. Il peso misurato della sabbia catturata in ciascun setaccio viene utilizzato per calcolare la massa percentuale cumulativa di ciascuno, che viene poi tracciato rispetto alla dimensione del setaccio su una scala semilogaritmica. Le analisi delle dimensioni delle particelle laser determinano la PSD misurando il modo in cui la luce viene diffusa quando un raggio laser viene fatto passare attraverso un campione di sabbia. L'angolo di diffusione è inversamente proporzionale alla dimensione delle particelle.

17 Per garantire che i campioni di sabbia vengano consegnati al dispositivo di misurazione nella concentrazione corretta e in uno stato stabile, L'LPSA viene eseguito su campioni la cui dispersione è controllata mediante o, quando necessario, fluidi disperdenti. Gli esperti di controllo della sabbia hanno a lungo utilizzato il setaccio a secco e l'LPSA quasi indiscriminatamente, e le persistenti differenze nei risultati ottenuti dai due metodi sono state ben documentate. Recenti ricerche indicano che queste incoerenze possono essere causate dalla forma asferica delle particelle, pratiche di campionamento per LPSA, fluidi utilizzati e vari livelli di blocco della luce utilizzati nell'LPSA. Sulla base di queste osservazioni, La PSD determinata dall'analisi del setaccio a secco è raccomandata sia per i test SRT di tipo slurry che per la previsione della produzione di sabbia utilizzando i modelli di cui sopra.

Figura 9. Scansioni microCT ad alta risoluzione di PSM. Un'immagine dello schermo 3D PSM (sinistra) può essere ricostruito da una scansione microCT utilizzando un formato di progettazione assistita da computer disponibile in commercio che è in grado di preservare e riprodurre i minimi dettagli (centro e destra ). (Adattato da Mondal et al, riferimento 19.)

tuttavia, errori o differenze attribuite a differenze di forma delle particelle possono ancora verificarsi.18 Queste differenze possono essere ridotte al minimo caratterizzando la forma e l'aspetto delle particelle. Recenti indagini sui retini a maglie hanno evidenziato la necessità di tenere conto della complessità del retino dalla progettazione a strati durante la modellazione della sabbia produzione. Utilizzando la tomografia microcomputerizzata (microCT) immagini, i ricercatori hanno costruito immagini 3D di due tipi di reti metalliche: PSM e tela olandese (PDW) (Figura 9).

Queste immagini 3D di schermi virtuali sono state convalidate dal confronto con le immagini microCT. Il team ha quindi condotto simulazioni DEM che sono state convalidate da esperimenti di SRT preconfezionati attraverso PSM multistrato e PDW. Le analisi delle maglie di scansione microCT hanno indicato che gli strati dello schermo della maglia si sovrappongono in modo significativo e quindi influiscono sull'efficienza di ritenzione. Il gruppo ha sviluppato un metodo per calcolare la distribuzione delle dimensioni dei pori di ritenzione (PoSD) e la dimensione effettiva dei pori per una data sovrapposizione di campioni PSM. La PoSD calcolata può essere utilizzata nel modello analitico per migliorare la previsione della produzione di sabbia in un SRT di tipo slurry. Come conseguenza di questo lavoro, le prestazioni degli MMS di dimensioni nominali possono essere simulate utilizzando qualsiasi distribuzione delle dimensioni della sabbia del serbatoio. Ad oggi, perché il team è stato in grado di caratterizzare i PSM, gli operatori sono in grado di valutare un gran numero di PSM in breve tempo e quindi ridurre il numero di SRT che devono essere eseguiti per scegliere la dimensione ottimale dello schermo per un dato serbatoio.19 Nel tempo, questo lavoro sarà ampliato per includere ulteriori tipi di schermo.

Dai numeri Gli ingegneri utilizzano gli SRT per scegliere il retino ottimale da una gamma di retini selezionati in base a una relazione tra le aperture del retino e le dimensioni della grana. Sebbene i risultati SRT possano essere influenzati in modo significativo da modifiche relativamente piccole alle condizioni del test, quando eseguito correttamente, l'SRT è ampiamente considerato un metodo affidabile per finalizzare la scelta dello schermo. Lo svantaggio di questo processo, però, risiede nelle dubbie pratiche tradizionali utilizzate per restringere la gamma di scelte dello schermo e nell'errata interpretazione degli sviluppi della pressione negli esperimenti SRT standard. Questo processo spesso costringe gli operatori a scegliere di eseguire molti SRT dispendiosi in termini di tempo prima di qualificare un vaglio come ottimale per lunghe sezioni orizzontali con PSD di sabbia variabile. Sostituendo i metodi tradizionali con modelli numerici e analitici, gli operatori possono ridurre ed eventualmente eliminare la dipendenza dagli SRT. Inoltre, perché la metodologia tradizionale di selezione dello schermo tende ad essere conservativa, un approccio basato su software può consentire agli operatori di optare per i SAS rispetto ai pacchi di ghiaia, che sono tipicamente più costosi.

Quando si lavorava al largo dell'Africa occidentale, era necessario il controllo della sabbia per una formazione non uniforme e non consolidata, un grande operatore ha basato il suo processo di selezione dello schermo sui tradizionali criteri di preselezione d10 e su SRT per finalizzare la sua selezione. Il team dei completamenti ha anche confrontato i risultati dei test di laboratorio con i modelli numerici. Il serbatoio mirato è la seconda sabbia nel campo offshore; i pozzi nella prima sabbia del campo sono stati completati utilizzando dispositivi di controllo della sabbia selezionati sulla base dei soli metodi tradizionali

tuttavia, la prima formazione prodotta è costituita da strati molto uniformi, sabbie di giacimento ben selezionate con livelli molto bassi di contenuto di fini. Al contrario, la sabbia mirata nel secondo serbatoio è molto meno uniforme, mal smistato e ha un contenuto di multe più elevato. Di fronte a questi indicatori di controllo della sabbia avversi, l'operatore ha scelto di eseguire un processo di selezione il più rigoroso possibile e di verificare le selezioni basate sui metodi tradizionali e SRT rispetto a quelle che utilizzano simulazioni e modelli matematici. Nel confrontare i risultati, l'operatore ha concluso che le selezioni basate sui risultati degli SRT e quelle basate sui modelli matematici corrispondevano strettamente. L'operatore ha aggiunto che sebbene i modelli richiedano dati di laboratorio per una corretta calibrazione, avevano un potenziale significativo per aiutare la selezione delle dimensioni dello schermo senza la necessità di continui test di laboratorio quando applicati in regioni per le quali esistevano dati SRT estesi.20 La quantità e l'interazione tra le variabili che gli ingegneri devono considerare nella scelta di una strategia di controllo della sabbia può essere scoraggiante.

Per decenni, gli ingegneri si sono affidati all'esperienza dei loro predecessori per aiutarli a ordinare i dati e prendere decisioni. Oggi, però, a causa della crescita della potenza e della capacità di calcolo, gli operatori possono avvalersi di metodi più accurati e meno compromettenti per la selezione del controllo della sabbia. Basato su fisica e matematica, questi nuovi metodi promettono non solo un più veloce, percorso meno costoso attraverso il processo di selezione, ma che fornisce agli ingegneri la certezza di aver scelto una strategia ottimale di controllo della sabbia per una data formazione.

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