قطعها قريبة: ملاحظات مهندس ميداني حول تصميم البطانة المشقوقة والتحكم في الرمال

أنت تعرف ما يبقيني مستيقظا في الليل? إنها ليست الانفجارات. ليست أيام الضغط العالي. إنها الرمال. بخير, مقرف, تشكيل الرمال الزاحفة من خلال الشاشة, مضخات الأكل, ملء الفواصل, تحويل الآبار بملايين الدولارات إلى حفر أموال. خمسة وعشرون عاما في هذا العمل, ولقد رأيت عددًا أكبر من الآبار تفشل بسبب إنتاج الرمال أكثر من أي سبب آخر.

دعني أخبرك عن وظيفة في خليج تايلاند, مرة أخرى في ’09. كنا نكمل بئر غاز, الحجر الرملي غير المجمعة, عن 3000 عمق متر. دعت المواصفات إلى شاشات ملفوفة بالأسلاك. الاشياء القياسية. لكن البائع تأخر, المنصة كانت تنتظر, وكان المشغل يخسر $200,000 يوم. فنظر لي رجل الشركة وقال, “هل يمكننا تشغيل البطانات ذات فترة زمنية محددة?”

قلت لا. لقد ركضهم على أي حال.

بعد ثلاثة أشهر, لقد عدت إلى شاشات الصيد الفاشلة تلك. تآكلت الفتحات إلى ضعف عرضها الأصلي. تحول التشكيل إلى حصى في الحلقة. كان البئر يصنع 40% قطع الرمال. كارثة كاملة.

وذلك عندما تعلمت: بطانة مشقوقة التصميم ليس شيئًا تخمنه. إنه شيء تحسبه, امتحان, والتحقق. أو تدفع الثمن.

---

المشكلة: لماذا يهم التحكم في الرمال

وهنا فيزياء ذلك. تقوم بحفر حفرة من خلال تشكيل الحجر الرملي غير الموحد. الصخرة المحيطة بتلك الحفرة تعاني من الضغط. إزالة الصخرة, استبدله بالسوائل, وهذا الضغط يعيد توزيعه. التشكيل يريد الفشل. إنها تريد إلقاء الرمال في حفرة البئر الخاصة بك.

صيغة 1: ضغط السحب الحرج

$\mathrm{د}{P}_{جص\mathrm{أنا}t}=\frac{2{أ}_h^{\mathrm{\prime }}taن(ب)}{(1-ق\mathrm{أنا}ن(\varphi ))}$ΔPcrit=(1-الخطيئة(ϕ))2σh′​تان(ب)​

أين:

• $\mathrm{د}{P}_{جص\mathrm{أنا}t}$

  ΔPكريت = ضغط السحب الحرج (رطل لكل بوصة مربعة)

• ${أ}_h^{\mathrm{\prime }}$

  ش' = الإجهاد الأفقي الفعال (رطل لكل بوصة مربعة)

• $ب$

  ب = زاوية الفشل (درجات)

• $\varphi$

  ϕ = زاوية الاحتكاك (درجات)

تجاوز هذا الرقم, ويبدأ تكوينك بإنتاج الرمال. بهذه البساطة.

ولكن هذا هو الشيء الذي لا تخبرك به معظم الكتب المدرسية: تفترض هذه الصيغة ميكانيكا الصخور المثالية. في العالم الحقيقي, تشكيل الخاص بك لديه الشرائط, التصفيحات, والتباين. قد يكون السحب الحاسم 1500 رطل لكل بوصة مربعة في منطقة واحدة و 300 رطل لكل بوصة مربعة على بعد عشرة أمتار. أنت لا تعرف حتى تقوم بحفره.

لذلك قمت بتثبيت التحكم في الرمال. وبطانات مشقوقة? إنها أقدم خدعة في الكتاب. رخيص, بسيط, لا أجزاء متحركة. لكن تصميمهم خاطئ, وهي عديمة الفائدة.

---

تصميم الفتحة: الشيطان في التفاصيل

كنت في وظيفة في حوض بيرميان العام الماضي. بئر أفقي, 4000 القدمين جانبيين, تشكيل وولفكامب. أراد المشغل توفير المال. من لا يفعل ذلك? اقترحوا فتحات 0.25 ملم, 120 فتحات لكل متر, نمط دوامة. بدا معقولا على الورق.

لكنني نظرت إلى تحليل الغربال من نوى الجدار الجانبي. كان D10 180 ميكرون. كان D50 220 ميكرون. كان D90 320 ميكرون.

صيغة 2: اختيار عرض الفتحة (قاعدتي الأساسية)

 

$W_{قلسt}=2\times {د}_{10}$فتحة​=2×D10​

هذا محافظ. يستخدم بعض المشغلين 2.5 أو حتى 3 مرات د10. لكنني رأيت عددًا كبيرًا جدًا من الآبار يتم توصيلها بالفتحات الأوسع. يجب أن تتشكل الأقواس الرملية عبر فتحة الفتحة. واسع جدًا, وينهار القوس. ضيقة جدًا, وقمت بتقييد التدفق.

لهذا جيدا:

$W_{قلسt}=2\times 180مم=360مم$فتحة​=2×180μm=360μm (0.36مم)

لقد أرادوا 0.25 ملم. أربعون بالمائة ضيقة جدًا.

جادلت. لقد دفعوا إلى الوراء. في النهاية توصلنا إلى تسوية: 0.30فتحات ملم في الكعب, 0.35ملم في اصبع القدم. لماذا الفرق? لأن سرعة التدفق أعلى عند الكعب. السرعة الأعلى تعني المزيد من خطر التآكل. تمنحك الفتحات الأكثر إحكامًا في المناطق عالية السرعة عامل أمان.

بعد ستة أشهر, لقد راجعت مرة أخرى. كانت المقاطع 0.30 مم نظيفة. كانت المقاطع مقاس 0.35 مم بها توصيل بسيط ولكنها لا تزال تتدفق. لقد تعلم العامل شيئًا ما. وكذلك فعلت أنا.

---

طاولة 1: إرشادات اختيار عرض الفتحة (بناءً على حجم رمل التكوين)

ملحوظة: هذه هي نقاط البداية. قم دائمًا بإجراء حساب تجسيري واختبار معملي إن أمكن.

---

مشكلة الهندسة: إنه ليس مجرد عرض

إليك شيء تتجاهله الكتب المدرسية: هندسة الفتحة مهمة بقدر العرض. لقد تعلمت هذا بالطريقة الصعبة أثناء عملي في بحر الشمال, 2012. كان لدينا فتحات جميلة مقطوعة بالليزر مقاس 0.30 مم, التحمل المثالي, نمط دوامة. تم صقل البئر في ثلاثة أسابيع.

 

ماذا حدث?

لقد سحبنا الخطوط الملاحية المنتظمة. تحت المجهر, أظهرت الفتحات شيئًا مثيرًا للاهتمام. وكانت الحواف حادة. قطع بالليزر, هل ترى, يخلق منطقة متأثرة بالحرارة. المعدن يصبح صعبا, هش. وعندما يضرب الرمل حافة حادة عند 50 متر في الثانية, يقطع مثل نفاث الماء. تآكلت الفتحات من 0.30 مم إلى 0.45 مم عند جانب المدخل. هرع الرمال من خلال.

الحل? حواف دخول مستديرة. يبدو غير بديهي, يمين? ولكن هنا الفيزياء: حافة مستديرة تنحرف حبيبات الرمل. حافة حادة تقسمهم. تخلق الحافة المستديرة طبقة حدودية سائلة تحافظ على الرمال بعيدًا عن المعدن. لقد تحولنا إلى فتحات EDM مقطوعة بالأسلاك بنصف قطر 0.05 مم على حافة الإدخال. نفس الشيء جيدا, بطانة مختلفة, إنتاج الرمال صفر لمدة عامين.

---

كثافة الفتحة: كم عدد ما يكفي?

أحصل على هذا السؤال طوال الوقت من المهندسين الشباب. “هل يجب أن أقوم بتعظيم المساحة المفتوحة?” وأنا دائما أجيب بنفس الطريقة: ذلك يعتمد.

صيغة 3: النسبة المئوية للمنطقة المفتوحة

 

${أ}_{س}=\frac{ن\times W\times L}{ص\times د\times ح}\times 100$أ=π×عمق×HN×عرض×طول×100

أين:

• ${أ}_{س}$

  آو = نسبة المساحة المفتوحة

• $ن$

  ن = عدد الفتحات

• $W$

  W = عرض الفتحة (مم)

• $L$

  L = طول الفتحة (مم)

• $د$

  د = قطر البطانة (مم)

• $ح$

  ح = ارتفاع/تباعد الفتحة (مم)

الرياضيات البسيطة. ولكن هنا تكمن المشكلة: المزيد من الفتحات يعني كمية أقل من المعدن بين الفتحات. انخفاض المعدن يعني مقاومة أقل للانهيار. في سيناريو السحب عالي الضغط, يمكنك حرفيًا الضغط على البطانة الخاصة بك مثل علبة الصودا.

لقد رأيت هذا في خليج المكسيك, 2015. بئر مياه عميقة, 10,000 ضغط الخزان psi, 5000 السحب رطل لكل بوصة مربعة. أراد المشغل أقصى أداء للتدفق. لقد حددوا 200 فتحات لكل متر, 0.50عرض ملم, 50طول ملم. منطقة مفتوحة: 8.5%.

انهارت البطانة خلال فترة التدفق الثانية. أظهر تحليل العناصر المحدودة لاحقًا الأربطة الموجودة بين الفتحات 4500 التفاضلية رطل لكل بوصة مربعة. كان تصنيف ضغط الانهيار نصف ما افترضوه.

طاولة 2: انهيار تخفيض الضغط مقابل. كثافة الفتحة

مصدر: الاختبار الداخلي, 2015-2018, مختلف درجات API 5CT L-80.

لقد كلفني هذا الجدول النوم لعدة أشهر بعد فشل خليج المكسيك. نقوم الآن بتشغيله على كل تصميم بطانة مشقوقة.

---

تآكل: القاتل الصامت

تريد أن تعرف ما الذي يفشل حقًا في البطانات المشقوقة? لا يسد. لا تنهار. تآكل. بطيء, ثابت, تآكل غير مرئي.

صيغة 4: معدل التآكل (مبسط)

 

$ه=ك\times V^{ن}\times ج\times t$E=K×Vn×C×t

أين:

• $ه$

  ه = عمق التآكل (مم)

• $ك$

  ك = ثابت التآكل (تعتمد على المواد)

• $V$

  V = سرعة السوائل (آنسة)

• $ن$

  ن = الأس السرعة (نموذجيا 2-3)

• $ج$

  ج = تركيز الرمال (جزء في المليون)

• $t$

  t = الوقت (ساعات)

لاحظ أن الأس السرعة? انها ليست خطية. مضاعفة السرعة, ويزيد التآكل بعامل 4 ل 8. وهذا هو سبب أهمية التحكم في التدفق.

لقد قمت بعمل في باكن قبل بضع سنوات. فراك متعدد المراحل, الانتهاء من بطانة فترة زمنية محددة. لاحظ العامل أن مراحل إصبع القدم ظلت نظيفة لعدة أشهر, لكن مراحل الكعب بدأت بقطع الرمال بعد ستة أشهر. قمنا بتشغيل سجل الإنتاج. كانت مراحل الكعب تتدفق عند 15 م/ث من خلال الفتحات. مراحل اصبع القدم? ربما 3 آنسة.

جاء فرق السرعة من انخفاض ضغط الاحتكاك على طول البطانة. شهد الكعب معظم التدفق. تآكلت الشقوق. جاءت الرمال من خلال.

الإصلاح? كثافة فتحة متغيرة على طول البطانة. مسافة أضيق عند الكعب, أوسع عند إصبع القدم. معادلة التدفق. لقد قمنا بتصميم نمط فتحة مدبب: 180 فتحات/متر عند الكعب, يتناقص ل 80 فتحات/متر عند إصبع القدم. سرعة التدفق تساوي 5-7 م/ث في جميع المناطق. توقف التآكل.

---

القضية الميدانية التي غيرت كل شيء

اسمحوا لي أن أطلعكم على تحليل الفشل الكامل. هذا من بئر غاز في حوض كوبر, أستراليا, 2018. تم تغيير الأسماء لحماية المذنب.

الإعداد:

• تشكيل: تشكيل باتشاورا, الحجر الرملي غير المجمعة
• عمق: 2800-2950 متر
• ضغط الخزان: 4500 رطل لكل بوصة مربعة
• درجة حرارة: 120درجة مئوية
• معدل الغاز: 20 MMscfd
• حجم حبة الرمل: D10 = 120 ميكرومتر, D50 = 180 ميكرومتر, D90 = 250 ميكرومتر

التصميم:

• بطانة مشقوقة: 4-1/2″ إل-80, 12.6 رطل / قدم
• فتحات: 0.30عرض ملم, 50طول ملم, 150 فتحات/متر
• منطقة مفتوحة: 6.3%
• تم التثبيت: يناير 2018

الفشل:
الأشهر الستة الأولى: ممتاز. لا الرمال, لا انخفاض الضغط. يوليو 2018: تم الكشف عن الرمال على السطح. أغسطس: يصل إنتاج الرمال 0.5 رطل/ممسكف. سبتمبر: مغلق جيدًا بسبب تآكل المعدات السطحية.

التحليل:
لقد سحبنا الخطوط الملاحية المنتظمة في أكتوبر. ما وجدناه صدمني.

لم تتآكل الفتحات بشكل موحد. لقد أظهروا نمطًا متميزًا: تم تآكل الجانب العلوي من كل فتحة إلى 0.45-0.50 مم. كان الجانب السفلي لا يزال 0.30 ملم. بدا الأمر كما لو أن شخصًا ما قد أخذ شعلة إلى حافة واحدة.

ماذا حدث? اتجاه التدفق. الغاز الذي يدخل حفرة البئر لا يأتي مباشرة. إنه يدور, يدور, يطور أنماط التدفق الحلزونية. حبات الرمل, تسارعت بواسطة الغاز, ضرب الحافة العليا لكل فتحة بزاوية. أدى هذا التأثير المائل إلى تركيز التآكل على جانب واحد.

لقد صممنا للتدفق الشعاعي. لقد حصلنا على تدفق عرضي.

طاولة 3: أنماط التآكل حسب نظام التدفق

الدرس: لا يقتصر تصميم البطانة المشقوقة على الاحتفاظ بالرمل فقط. يتعلق الأمر بديناميكيات التدفق. عليك أن تفهم كيف يدخل السائل إلى حفرة البئر. هل هو شعاعي? تماسي? مختلط? تصميم لما يحدث بالفعل, وليس ما يفترضه الكتاب المدرسي.

لقد قمنا بإعادة تصميم ذلك جيدًا باستخدام أجهزة التحكم في التدفق في الجزء العلوي من البطانة لتسوية التدفق الداخلي. بطانة بديلة, مثبت في 2019, لا يزال يعمل نظيفًا اليوم.

---

اتجاهات جديدة: إلى أين نتجه

الصناعة تتغير. أرى ثلاثة اتجاهات مهمة بالنسبة للبطانات ذات الشقوق:

1. التصنيع المضاف

لقد بدأنا في طباعة الفتحات, لا تقطعهم. استخدمت إحدى الوظائف في النرويج العام الماضي بطانة من التيتانيوم مطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد ذات فتحات هندسية متغيرة على طولها. كانت الفتحات على شكل فوهات الفنتوري: أوسع عند الدخول, أضيق عند الخروج. وهذا يخلق انخفاضًا في الضغط يعمل على تثبيت الأقواس الرملية. تظهر النتائج الأولية 40% توصيل أقل من الفتحات التقليدية.

2. المراقبة في الوقت الحقيقي

الألياف الضوئية داخل بطانات فترة زمنية محددة. يقوم مشغل شرق أوسطي باختبار هذا الآن. الألياف تقيس درجة الحرارة, الصوتيات, وتوتر على طول الخطوط الملاحية المنتظمة بأكملها. عندما تبدأ الرمال في التحرك, تتغير الإشارة الصوتية. يمكنهم تحديد الفاصل الزمني للفتحة الذي ينتج الرمال وضبط السحب وفقًا لذلك. مغير اللعبة.

3. طلاء النانو

نحن نطلي أسطح الفتحات بالكربون الشبيه بالألماس (محتوى قابل للتنزيل) وغيرها من المواد الصلبة. تظهر الاختبارات المعملية انخفاض معدلات التآكل بنسبة 70-80%. التحدي? التصاق. يجب أن يبقى الطلاء قيد التشغيل في الحفرة, تناوب, وسنوات الإنتاج. تبدو التجارب الميدانية المبكرة في خليج المكسيك واعدة.

---

فن تصميم الفتحات

هذا هو الشيء الذي أقوله لكل مهندس شاب يسأل عن البطانات المشقوقة: إنه ليس علمًا. ليس تماما. هناك فن لذلك. الحكم. خبرة.

يمكنك تشغيل كافة الحسابات, جميع موديلات FEA, جميع عمليات محاكاة العقود مقابل الفروقات. وسيعطونك الإجابات. لكن هل هي الإجابات الصحيحة؟? لبئر الخاص بك? تشكيلتك? ظروف التشغيل الخاصة بك?

لقد رأيت التصاميم المثالية تفشل. لقد رأيت تصاميم خام تعمل منذ عقود. الفرق ليس في الرياضيات. إنه فهم الجيولوجيا, العمليات, العوامل البشرية.

ذلك البئر في خليج تايلاند الذي فشل مرة أخرى ’09? لقد عدت بعد عشر سنوات. نفس التشكيل, نفس الخزان. قام المشغل أخيرًا بتركيب بطانات مشقوقة مصممة بشكل صحيح: 0.35فتحات مم, حواف مدورة, كثافة مدببة, تنعيم التدفق. لقد أنتج هذا البئر 80 Bcf مع صفر مشاكل الرمال.

رجل الشركة الذي نقضني? لقد تقاعد. لكن إرثه من الفشل استمر عقدًا من الزمن.

---

المبادئ التوجيهية العملية: ما أستخدمه فعليًا

إذا كنت تصمم بطانة مشقوقة غدًا, هذه هي قائمة المراجعة الخاصة بي. لا زغب, لا نظرية. فقط ما يعمل.

خطوة 1: احصل على بيانات الرمال
أنت بحاجة إلى تحليل غربال كامل. ليس فقط D50. د10, د40, د50, د90. وتوزيع حجم الجسيمات. قم بتشغيله بنفسك إذا استطعت. تقارير المختبر تكذب في بعض الأحيان.

خطوة 2: حساب عرض الفتحة
ابدأ بـ 2 × د10. ضبط على أساس:

• معامل توحيد التكوين
• السحب المتوقع
• لزوجة السوائل
• الغاز أو النفط?

خطوة 3: التحقق من سرعة التآكل
حساب سرعة التدفق القصوى من خلال الفتحات:

$V=\frac{Q}{{أ}_{س}\times {أ}_{wهللبسصه}}$V=Ao×Awellbore​Q​

احتفظ بها تحت 10 م/ث للغاز, 5 م/ث للنفط مع الرمال. أعلى? إعادة التصميم.

خطوة 4: التحقق من الانهيار
قم بتشغيل الأرقام من الجدول 2. إضافة عامل الأمان 1.5. إذا تجاوز السحب الخاص بك ضغط الانهيار الآمن, تقليل كثافة الفتحة أو ترقية درجة الفولاذ.

خطوة 5: فكر في اتجاه التدفق
هل بئرك عمودي؟, انحرفت, أفقي? كيف سيدخل السائل? استخدم عقود الفروقات إذا استطعت. إذا لم يكن كذلك, نفترض أسوأ الحالات والتصميم بشكل متحفظ.

خطوة 6: إضافة التكرار
تصميم للفشل. سوف تتآكل الفتحات. سوف يقوم البعض بالتوصيل. ماذا يحدث بعد ذلك? هل لديك نسخة احتياطية? هل يمكنك أن تغتسل? سمكة? خطط لذلك.

---

طاولة 4: مصفوفة التصميم المرجعي السريع

---

خاتمة: احترام الفتحة

ينظر, لقد كنت أفعل هذا من أجل 25 سنين. لقد رأيت البطانات المشقوقة تعمل بشكل جميل في بعض أصعب الآبار في العالم. ولقد رأيتهم يفشلون بشكل كارثي في ​​ما كان ينبغي أن يكون تطبيقات سهلة.

الفرق? الاهتمام بالتفاصيل. فهم التشكيل. احترام الفيزياء. التعلم من الإخفاقات.

البطانة المشقوقة هي مجرد أنبوب به ثقوب. ولكن تلك الثقوب? إنها الواجهة بين حفرة البئر والخزان الخاص بك. فهمهم خطأ, ولا شيء آخر يهم. احصل عليهم بشكل صحيح, وسوف تنتج خاليًا من الرمال لعقود من الزمن.

ما زلت أفكر في خليج تايلاند جيدًا في بعض الأحيان. الذي فشل. أتساءل عما إذا كان بإمكاني الجدال بشكل أقوى. دفعت أكثر. ربما. لكن هذا الفشل علمني أكثر من أي نجاح على الإطلاق.

الآن عندما يسألني مهندس شاب عن عرض الفتحة, أنا لا أعطيهم رقمًا فحسب. أقول لهم القصة. لأن القصة عالقة. الرقم? سوف ينسون.

وهذا حقًا ما يدور حوله هذا العمل. وليس الصيغ والجداول. لكن قصص. خبرة. الحكم. تنتقل من جيل إلى جيل.

لذا اذهب لتصميم الخطوط الملاحية المنتظمة الخاصة بك. تشغيل الأرقام. تحقق من الجداول. لكن تذكر: التكوين لا يقرأ الكتب المدرسية. يفعل ما يريد. مهمتك هي أن تكون مستعدًا لأي شيء يلقيه عليك.

لدي بئر آخر لأنظر إليه. قطع الرمال تزحف. ربما تحتاج إلى سحب الخطوط الملاحية المنتظمة. لكن هذه قصة ليوم آخر.

جسر جزيئات الرمال عبر فتحة الفتحة
(عرض المقطع العرضي, ليس على نطاق واسع)

جسيم واحد (غير مستقر):        قوس من جزأين (مستقر):
                                  __
Formation:  ○○○○○○○○○ التشكيل:  ○○○○○○○○○
                 ↓                              /\
فتحة:       |______|                        ○ /  \ ○
                                          ____/    \____
Liner Wall: ==========                ======================
                                           Slot Opening
                                    W = 1.5 × د (مستقر)

قوس ثلاثي الجسيمات (مستقر جدًا):   لا يوجد جسر (إنتاج الرمل):
        تشكيل:  ○○○○○○○○○ التشكيل:  ○○○○○○○○○
                      /|\                        ↓↓↓↓↓↓↓
                    ○/ | \○                      ↓↓↓↓↓↓↓
                  _/__|__\_                    ↓↓↓↓↓↓↓
                =================           =================
                  ○  ○  ○                    SAND FLOW →
               W = 2.5 × د ث > 3 × د
                                            (فشل)

مراقبة تآكل الفتحات - 24 شهر زمني
(عرض بالمجهر بقوة تكبير 50x)

شهر 0 (جديد):           شهر 6 (جري):
+----------------+       +----------------+
|                |       |                |
|    [    ]      |       |   [    ]       |
|   [      ]     |       |  [      ]      |
|  [        ]    |  -->  | [        ]     |
| [          ]   |       |[          ]    |
|  [        ]    |       | [        ]     |
|   [      ]     |       |  [      ]      |
|    [    ]      |       |   [    ]       |
|                |       |                |
+----------------+       +----------------+
Width = 0.30mm           Width = 0.32mm
Edge = Sharp             Edge = Slightly rounded

MONTH 12 (التآكل):      شهر 24 (فشل):
+----------------+       +----------------+
|                |       |                |
|   [    ]       |       |  [    ]        |
|  [      ]      |       | [      ]       |
| [        ]     |  -->  |[        ]      |
| [         ]    |       |[         ]     |
|  [        ]    |       | [        ]     |
|   [      ]     |       |  [      ]      |
|    [    ]      |       |   [    ]       |
|                |       |                |
+----------------+       +----------------+
Width = 0.38mm           Width = 0.52mm
Edge = Rounded           Edge = Wavy/Notched
                         SAND BREAKTHROUGH!

ملف تعريف سرعة التدفق - بئر أفقي
(بيانات سجل الإنتاج - الخبز بشكل جيد, 2021)

اصبع القدم (نهاية بعيدة)                                    كعب (قرب النهاية)
<--- 2000م --->                              <--- 500م --->
+---------------------------------------------+
|                                             |
|  كثافة الفتحة: 80/م 120/م 180/م  |
|                                             |
|  ملف تعريف السرعة:                          |
|    منخفض مرتفع
|    ↓ ↓
|    ···~~~~~~···················~~~~~~~~~~~~~~~~ →
|       ~~~ ~~~~~
|          ~~ ~~~
|            ~ ~~
|                              ~
|  النقل الرملي:                           |
|  الحد الأدنى  |
|                                             |
|  خطر التآكل:                              |
|  منخفضة حرجة |
|                                             |
+---------------------------------------------+

    2 آنسة    4 آنسة    6 آنسة    8 آنسة    12 آنسة   15 آنسة
    [--]     [--]     [--]     [--]     [--]    [--]

تكوينات نمط الفتحة - منظر علوي
(سطح البطانة مفتوح, 100أقسام مم × 100 مم)

النمط المحوري:           النمط المحيطي:
+---+---+---+---+        +---+---+---+---+
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
+---+---+---+---+        +---+---+---+---+
منطقة مفتوحة: 4.2%         منطقة مفتوحة: 4.2%
قوة: قوة عالية: MEDIUM
Flow: التدفق الاتجاهي: UNIFORM

SPIRAL PATTERN (30°):    دوامة متداخلة:
+---+---+---+---+        +---+---+---+---+
|   /   /   /   |        |   /   \   /   |
|  /   /   /   /|        |  /   \   /   \|
| /   /   /   / |        | /   \   /   \ |
|/   /   /   /  |        |/   \   /   \  |
|   /   /   /   |        |   \   /   \   |
|  /   /   /   /|        |  \   /   \   /|
| /   /   /   / |        | \   /   \   / |
|/   /   /   /  |        |  \   /   \   /|
+---+---+---+---+        +---+---+---+---+
منطقة مفتوحة: 4.2%         منطقة مفتوحة: 4.2%
قوة: قوة جيدة: GOOD
Flow: تدفق جيد: ممتاز

ملف تعريف الضغط من خلال الفتحة - محاكاة عقود الفروقات
(اتجاه التدفق: التشكيل → حفرة البئر)

جانب التكوين، جانب حفرة البئر
(ارتفاع الضغط)                          (الضغط المنخفض)

ضغط (رطل لكل بوصة مربعة):
4000 +-------------------------------------------------- تشكيل
     |
3995 +                    دخول الفتحة
     |                       |
3990 +                      / \
     |                     /   \
3985 +                    /     \
     |                   /       \
3980 +                  /         \
     |                 /           \
3975 +                /             \
     |               /               \
3970 +              /                 \
     |             /                   \
3965 +            /                     \
     |           /                       \
3960 +          /                         \
     |         /                           \
3955 +        /                             \
     |       /                               \
3950 +------+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
     طول فتحة الدخول (مم)               Exit
     0mm       10mm    20mm    30mm   40mm   50mm

ΔP across slot = 50 رطل لكل بوصة مربعة (نموذجي لفتحة 0.30 مم عند 10 آنسة)
ΔP عبر التكوين = 350 رطل لكل بوصة مربعة (إجمالي السحب = 400 رطل لكل بوصة مربعة)

تخفيض الضغط الانهيار مقابل. كثافة الفتحة
(API 5CT L-80 الصف, 4-1/2" 12.6 رطل / قدم)

انهيار الضغط (رطل لكل بوصة مربعة)
    ^
    |
10ك +    بطانة صلبة (0 فتحات / م)
    |        *
 9ك +        \
    |         \
 8ك +          \
    |           \
 7ك +            * 50 فتحات / م
    |             \
 6ك +              \
    |               \
 5ك +                * 100 فتحات / م
    |                 \
 4ك +                  \ * 150 فتحات / م
    |                   \  \
 3ك +                    \  * 200 فتحات / م
    |                     \   \
 2ك +                      \   * 250 فتحات / م
    |                       \   \
 1ك +                        \   * منطقة الخطر
    |                         \   \
 0ك +----+----+----+----+----+----+--> فتحات/متر
     0   50   100  150  200  250  300  350

المنطقة الآمنة:    < 150 فتحات / م (إذا السحب < 5000 رطل لكل بوصة مربعة)
منطقة الحذر: 150-200 فتحات / م (تحقق من الهيئة الاتحادية للبيئة)
منطقة الخطر:  > 200 فتحات / م (من المحتمل الانهيار)

توزيع حجم الجسيمات - تشكيل باتشاوارا
(حوض كوبر, أستراليا - 2018 حالة الفشل)

تراكمي % Passing
    ^
100% +    D10 = 120 ميكرومتر
    |    /
 90% +   /
    |   /
 80% +  /
    |  /   D40 = 160 ميكرومتر
 70% + /
    | /    
 60% +/     D50 = 180 ميكرومتر
    |      
 50% +------*-------------------
    |       \
 40% +       \    D60 = 200 ميكرومتر
    |         \
 30% +         \
    |           \
 20% +           \   D90 = 250 ميكرومتر
    |             \
 10% +             \
    |               \
 0% +----+----+----+----+----+----+ حجم الجسيمات (μM)
     0   50   100  150  200  250  300

كفاءة التوحيد (مكعب) = D40/D90 = 160/250 = 0.64
→ سيئة الدرجات, high sand production risk

RECOMMENDED SLOT WIDTH = 2 × D10 = 240 ميكرومتر (0.24مم)
الفعلي المستخدم = 300 ميكرومتر (0.30مم) ← واسع جدًا ← فشل

معدل التآكل مقابل. سرعة الموائع - بيانات اختبار المختبر
(إنكونيل 625, 500 تركيز الرمال جزء في المليون)

معدل التآكل (ملم/سنة)
    ^
    |
10 +                                    *
    |                                 *
 8 +                               *
    |                            *
 6 +                         *
    |                      *
 4 +                   *
    |                *
 2 +             *
    |          *
 1 +       *                     ه = ك × الخامس^ن
    |    *                       ن ≈ 2.4
 0.5+ *                           ر² = 0.96
    |
    +----+----+----+----+----+----+----+ سرعة (آنسة)
        2    4    6    8    10   12   14

السرعة الحرجة (5 آنسة):
+------------------------+
| المنطقة الآمنة: < 5 آنسة     | → التآكل < 0.5 ملم/سنة
| حذر: 5-10 آنسة      | → التآكل 0.5-3 ملم/سنة
| خطر: > 10 آنسة       | → التآكل > 3 ملم/سنة
+------------------------+

القاعدة الميدانية: إذا كانت السرعة > 8 آنسة, تحتاج:
- حواف دخول مستديرة
- طلاء صلب (دي إل سي/كربيد)
- انخفاض كثافة الفتحة
- فترة تفتيش أقصر

تأثير التمدد الحراري - تغيير أبعاد الفتحة
(∆T من السطح إلى الخزان = +100 درجة مئوية)

الفتحة الأصلية: 0.30ملم عند 20 درجة مئوية (سطح)

تسخين إلى 120 درجة مئوية (خزان):
+------------------+
|                  |
|   [   0.30مم  ]  |  يتوسع الصلب: α = 12e-6 / درجة مئوية
|                  |  ∆L = L × α × ∆T
|   [   0.31مم  ]  |  ∆L = 50 مم × 12e-6 × 100
|                  |  ∆L = 0.06 مم (الطول فقط)
|   [   0.30مم  ]  |  
|                  |  العرض دون تغيير (مقيد)
+------------------+

التبريد أثناء التحفيز (كسر, 0درجة مئوية السائل):
+------------------+
|                  |
|   [   0.30مم  ]  |  الصدمة الحرارية: -120درجة مئوية ∆T
|                  |  الإجهاد = E × α × ∆T
|   [   0.29مم  ]  |  الإجهاد = 200GPa × 12e-6 × 120
|                  |  الإجهاد = 288 الكروب الذهنيه
|   [   0.29مم  ]  |  
|                  |  → تقترب من العائد (إل-80: 552 الكروب الذهنيه)
+------------------+

تحذير: Multiple thermal cycles can fatigue slot edges
→ Micro-cracks initiate → Erosion accelerates

شجرة قرارات التفتيش الميداني
(تقييم الخطوط الملاحية المنتظمة سحبت - ما أستخدمه في الواقع)

                      ابدأ هنا
                          |
                          v
              Visual inspection of slots
                          |
              +-----------+-----------+
              |                       |
         فتحات نظيفة?            فتحات موصولة?
              |                       |
              v                       v
    Measure slot width       Attempt cleaning
              |                 (الصوتية / الكيميائية)
              |                       |
    +---------+---------+       +------+------+
    |         |         |       |             |
 <10%     10-25%    >25%    تنظيفها?     لا يزال موصولاً?
 تآكل تآكل تآكل     |             |
    |         |         |       v             v
    v         v         v    Measure      DISCARD
   OK    Monitor   FAIL    width          section
          closely           |
                            v
                      Compare to original
                            |
              +-------------+-------------+
              |             |             |
           <10%         10-25%        >25%
           OK           Monitor       FAIL
                        closely
        
FINAL DISPOSITION:
+--------------------------------+
| إذا تآكل > 25% → الخردة       |
| إذا تآكل 10-25% → إعادة التصميم   |
| إذا تآكل < 10% → إعادة التشغيل      |
+--------------------------------+

أنماط التآكل عن طريق نظام التدفق
(صور المجهر - فشل حوض كوبر, 2018)

التدفق الشعاعي (90° الدخول):     تدفق مختلط (45-60° الدخول):
+------------------+         +------------------+
|   مركز الفتحة    |         |  حافة المنبع   |
|                  |         |                  |
|   [    تآكل  ] |         | [تآكل]    [   ]|
|   [  تآكل    ] |         | [تآكل]    [   ]|
|   [    تآكل  ] |         | [تآكل]    [   ]|
|                  |         |                  |
|   متماثل    |         |  غير متماثل    |
|   نمط الارتداء   |         |  "صدفي"     |
+------------------+         +------------------+

التدفق العرضي (<30° الدخول):  الفشل الفعلي (كوبر):
+------------------+         +------------------+
|  الوجه بالكامل     |         |                  |
|                  |         |  [    ]  [    ]  |
| [تآكل] [تآكل]|         |  [    ]  [    ]  |
| [تآكل] [تآكل]|         |  [xxx]  [xxx]  |
| [تآكل] [تآكل]|         |  [xxx]  [xxx]  |
|                  |         |  [    ]  [    ]  |
|  وجه موحد    |         |  المنبع فقط   |
|  التعرية         |         |  (ما رأيناه)   |
+------------------+         +------------------+

السبب الجذري: Helical flow in wellbore
→ Sand grains hit upstream edge at angle
→ One-sided erosion → Slot widening → Sand production

مخطط مراقبة جودة الفتحة
(ما الذي أتحقق منه قبل قبول أي بطانة)

معامل         |  مقبول  |  يرفض     | طريقة الفحص الميداني
------------------+--------------+-------------+-------------------
التسامح العرض   |  ± 0.02 مم     |  > ± 0.05 ملم  | مقاييس دبوس, 5 slots/m
Length tolerance  |  ± 0.5 ملم      |  > ± 1.0 ملم   | الفرجار, visual
Edge radius       |  >0.03مم     |  <0.01مم    | مجهر, 10x
Burr height       |  <0.02مم     |  >0.05مم    | اختبار الاصبع, feeler
Surface finish    |  رع < 3.2μM  |  رع > 6.3μM | Comparators
Slot spacing      |  ± 2 ٪         |  > ± 5 ٪      | نموذج, measure
Pattern alignment|  ±1°         |  > ±3°      | منقلة, visual

VISUAL INSPECTION RECORD:
+--------------------------------------------------+
| بطانة S/N:  تاريخ L-80-12345:  15-مارس 2026  |
|--------------------------------------------------|
| قسم | عرض | دائرة نصف قطرها | لدغ | تمرير/فشل | الأحرف الأولى |
|---------+-------+--------+------+-----------+----------|
| 1 (كعب)| 0.31  | 0.04   | 0.01 | يمر      |  دينار أردني     |
| 2       | 0.30  | 0.03   | 0.02 | يمر      |  دينار أردني     |
| 3       | 0.32  | 0.02   | 0.03 | يمر      |  دينار أردني     |
| 4       | 0.30  | 0.04   | 0.01 | يمر      |  دينار أردني     |
| 5       | 0.35  | 0.01   | 0.04 | يفشل      |  دينار أردني     |
| 6 (اصبع القدم) | 0.31  | 0.03   | 0.02 | يمر      |  دينار أردني     |
+--------------------------------------------------+

فعل: قسم 5 مرفوض - العرض 0.35 ملم (>0.33مم الحد)
        نصف قطر الحافة 0.01 مم (حاد) - will erode
        Manufacturer notified - الائتمان الصادر