Cortarlo cerca: Notas de un ingeniero de campo sobre el diseño de revestimiento ranurado y el control de arena

¿Sabes lo que me mantiene despierto por la noche?? No son los reventones. No los días de alta presión. es la arena. Bien, asqueroso, Arena de formación arrastrándose a través de una pantalla., comer bombas, separadores de llenado, convirtiendo pozos de millones de dólares en pozos de dinero. Veinticinco años en este negocio, y he visto más pozos fallar por la producción de arena que por cualquier otra causa.

Déjame contarte sobre un trabajo en el Golfo de Tailandia., allá por ’09. Estábamos terminando un pozo de gas, arenisca no consolidada, acerca de 3000 metros de profundidad. La especificación requería pantallas envueltas en alambre.. Cosas estándar. Pero el vendedor llegó tarde., la plataforma estaba esperando, y el operador estaba perdiendo $200,000 un dia. Entonces el hombre de la empresa me mira y dice, “¿Podemos utilizar revestimientos ranurados??”

dije que no. Él los corrió de todos modos.

Tres meses después, Estoy de vuelta en esa plataforma pescando pantallas fallidas. Las ranuras fueron erosionadas al doble de su ancho original.. La formación se había convertido en grava en el anillo.. El pozo estaba haciendo 40% corte de arena. Un completo desastre.

Fue entonces cuando aprendí: revestimiento ranurado el diseño no es algo que puedas adivinar. es algo que calculas, prueba, y verificar. O pagas el precio.

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El problema: Por qué es importante el control de arena

Aquí está la física. Se perfora un agujero a través de una formación de arenisca no consolidada.. La roca alrededor de ese agujero tiene tensión.. quitar la roca, reemplazarlo con liquido, y que el estrés se redistribuya. La formación quiere fracasar. Quiere arrojar arena en su pozo..

Fórmula 1: Presión crítica de reducción

$\mathrm{D}{\mathrm{PAG}}_{Crit}=\frac{2a_h^{\mathrm{\prime }}ta\mathrm{norte}(b)}{(1-si\mathrm{norte}(\varphi ))}$ΔPcrit​=(1−pecado(ϕ))2σh′​tan(b)​

Dónde:

• $\mathrm{D}{\mathrm{PAG}}_{Crit}$

  ΔPcrit​ = Presión crítica de reducción (psi)

• $a_h^{\mathrm{\prime }}$

  sh' = Tensión horizontal efectiva (psi)

• $b$

  b = ángulo de falla (grados)

• $\varphi$

  ϕ = Ángulo de fricción (grados)

Superar este número, y tu formación comienza a producir arena. Tan simple como eso.

Pero esto es lo que la mayoría de los libros de texto no te dicen.: esa fórmula supone una mecánica de rocas perfecta. en el mundo real, tu formación tiene rachas, laminaciones, y heterogeneidades. La reducción crítica podría ser 1500 psi en una zona y 300 psi a diez metros de distancia. No lo sabes hasta que lo perforas..

Entonces instalas control de arena. Y revestimientos ranurados? Son el truco más antiguo del libro.. Barato, simple, sin partes móviles. Pero diseñarlos mal, y son inútiles.

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Diseño de ranura: El diablo en los detalles

Estuve trabajando en la Cuenca Pérmica el año pasado.. Pozo horizontal, 4000 pies laterales, Formación de campamento de lobos. El operador quería ahorrar dinero. quien no? Propusieron ranuras de 0,25 mm, 120 ranuras por metro, patrón espiral. Sonaba razonable sobre el papel.

Pero miré el análisis del tamiz de los núcleos de las paredes laterales.. D10 era 180 micrones. D50 era 220 micrones. D90 era 320 micrones.

Fórmula 2: Selección del ancho de la ranura (Mi regla general)

 

$W_{s\mathrm{yo}\mathrm{oh}t}=2\times D_{10}$Wranura​=2×D10​

eso es conservador. Algunos operadores utilizan 2.5 o incluso 3 veces D10. Pero he visto demasiados pozos taponados con ranuras más anchas.. Se deben formar arcos de arena a lo largo de la abertura de la ranura.. demasiado ancho, y el arco se derrumba. demasiado estrecho, y restringes el flujo.

por este bien:

$W_{s\mathrm{yo}\mathrm{oh}t}=2\times 180\mathrm{metro}m=360\mathrm{metro}m$Ranura​=2×180μm=360μm (0.36milímetros)

querían 0,25 mm. Cuarenta por ciento demasiado estrecho.

yo discutí. Ellos retrocedieron. Al final nos comprometimos: 0.30ranuras de mm en el talón, 0.35mm en la punta. ¿Por qué la diferencia?? Porque la velocidad del flujo es mayor en el talón.. Mayor velocidad significa mayor riesgo de erosión. Las ranuras más estrechas en zonas de alta velocidad le brindan un factor de seguridad.

Seis meses después, volví a comprobar. Las secciones de 0,30 mm estaban limpias.. Las secciones de 0,35 mm tenían obstrucciones menores pero seguían fluyendo.. El operador aprendió algo.. Yo también.

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Mesa 1: Directrices para la selección del ancho de la ranura (Basado en el tamaño de la arena de la formación)

Nota: Estos son puntos de partida. Siempre ejecute un cálculo puente y pruebas de laboratorio si es posible.

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El problema de la geometría: No es sólo el ancho

Aquí hay algo que los libros de texto pasan por alto: la geometría de la ranura importa tanto como el ancho. Aprendí esto de la manera más difícil en un trabajo en el Mar del Norte., 2012. Teníamos hermosas ranuras cortadas con láser de 0,30 mm., tolerancias perfectas, patrón espiral. El pozo quedó lijado en tres semanas.

 

Qué pasó?

Tiramos el forro. Bajo microscopio, las tragamonedas mostraron algo interesante. Los bordes eran afilados. Corte por láser, verás, crea una zona afectada por el calor. El metal se pone duro, frágil. Y cuando la arena golpea un borde afilado en 50 metros por segundo, corta como un chorro de agua. Las ranuras se habían erosionado de 0,30 mm a 0,45 mm en el lado de entrada.. La arena se precipitó.

la solución? Bordes de entrada redondeados. Suena contradictorio, bien? Pero aquí está la física.: un borde redondeado desvía los granos de arena. Un borde afilado los divide. El borde redondeado crea una capa límite fluida que mantiene la arena alejada del metal.. Cambiamos a ranuras de electroerosión por hilo con un radio de 0,05 mm en el borde de entrada.. igual bien, revestimiento diferente, producción cero de arena durante dos años.

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Densidad de ranura: cuantos son suficientes?

Recibo esta pregunta todo el tiempo de jóvenes ingenieros.. “¿Debo maximizar el área abierta??” Y siempre respondo de la misma manera: Eso depende.

Fórmula 3: Porcentaje de área abierta

 

$A_{\mathrm{oh}}=\frac{\mathrm{norte}\times W\times l}{\mathrm{pag}\times D\times H}\times 100$Ao​=π×D×HN×W×L​×100

Dónde:

• $A_{\mathrm{oh}}$

  Ao​ = Porcentaje de área abierta

• $\mathrm{norte}$

  norte = Número de ranuras

• $W$

  W = Ancho de ranura (milímetros)

• $l$

  l = Longitud de la ranura (milímetros)

• $D$

  D = Diámetro del revestimiento (milímetros)

• $H$

  H = Altura/espaciado de ranura (milímetros)

Matemáticas simples. Pero aquí está el truco: más ranuras significa menos metal entre las ranuras. Menos metal significa menor resistencia al colapso. En un escenario de caída de alta presión, literalmente puedes apretar tu delineador como una lata de refresco.

Vi esto en el Golfo de México., 2015. Pozo de aguas profundas, 10,000 presión del yacimiento psi, 5000 reducción de psi. El operador quería el máximo rendimiento del flujo de entrada. Ellos especificaron 200 ranuras por metro, 0.50mm de ancho, 50mm de longitud. Área abierta: 8.5%.

El revestimiento colapsó durante el segundo período de flujo.. El análisis de elementos finitos mostró más tarde que los ligamentos entre ranuras cedieron en 4500 diferencial psi. La clasificación de presión de colapso fue la mitad de lo que supusieron..

Mesa 2: Reducción de la presión de colapso vs.. Densidad de ranura

Fuente: Pruebas internas, 2015-2018, varios grados API 5CT L-80.

Esa mesa me costó el sueño durante meses tras el fracaso del Golfo de México. Ahora lo ejecutamos en todos los diseños de revestimiento ranurado..

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Erosión: El asesino silencioso

¿Quieres saber qué es lo que realmente falla en los revestimientos ranurados?? No enchufar. No colapsar. Erosión. Lento, estable, erosión invisible.

Fórmula 4: Tasa de erosión (Simplificado)

 

$\mathrm{mi}=k\times V^{\mathrm{norte}}\times C\times t$E=K×Vn×C×t

Dónde:

• $\mathrm{mi}$

  mi = Profundidad de erosión (milímetros)

• $k$

  k = Constante de erosión (dependiente del material)

• $V$

  V = Velocidad del fluido (M/s)

• $\mathrm{norte}$

  norte = Exponente de velocidad (típicamente 2-3)

• $C$

  C = Concentración de arena (PPM)

• $t$

  t = Hora (horas)

Observe que el exponente de velocidad? no es lineal. Duplica la velocidad, y la erosión aumenta en un factor de 4 a 8. Por eso es importante el control del flujo de entrada.

Trabajé en Bakken hace unos años.. Fractura de múltiples etapas, terminación del revestimiento ranurado. El operador notó que las etapas de los dedos se produjeron limpias durante meses., pero las etapas del talón comenzaron a cortar arena después de seis meses.. Ejecutamos un registro de producción.. Las etapas del talón fluían a 15 m/s a través de las ranuras. Las etapas del dedo del pie? Tal vez 3 M/s.

La diferencia de velocidad se debió a la caída de presión por fricción a lo largo del revestimiento.. El talón vio la mayor parte del flujo.. Las ranuras se erosionaron. La arena pasó.

La solución? Densidad de ranura variable a lo largo del revestimiento.. Espacio más estrecho en el talón, más ancho en la punta. Igualar la entrada. Diseñamos un patrón de ranura cónica.: 180 ranuras/metro en el talón, disminuyendo a 80 ranuras/metro en la puntera. La velocidad del flujo se igualó a 5-7 m/s en todas las zonas. La erosión se detuvo.

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El caso de campo que lo cambió todo

Déjame guiarte a través de un análisis completo de fallas.. Esto es de un pozo de gas en Cooper Basin., Australia, 2018. Se cambian nombres para proteger a los culpables.

La configuración:

• Formación: Formación Patchawarra, arenisca no consolidada
• Profundidad: 2800-2950 metros
• Presión del depósito: 4500 psi
• Temperatura: 120° C
• Tarifa de gas: 20 MMscfd
• Tamaño del grano de arena: D10=120μm, D50=180μm, D90=250μm

El diseño:

• Forro ranurado: 4-1/2″ L-80, 12.6 libras/pie
• Tragamonedas: 0.30mm de ancho, 50mm de longitud, 150 ranuras/metro
• Área abierta: 6.3%
• Instalado: Enero 2018

El fracaso:
primeros seis meses: perfecto. sin arena, sin caída de presión. Julio 2018: arena detectada en la superficie. Agosto: la producción de arena alcanza 0.5 lb/MMscf. Septiembre: Pozo cerrado debido a la erosión del equipo de superficie..

El análisis:
Retiramos el transatlántico en octubre.. Lo que encontramos me sorprendió.

Las ranuras no fueron erosionadas uniformemente. Mostraron un patrón distintivo: el lado aguas arriba de cada ranura se erosionó a 0,45-0,50 mm. El lado aguas abajo todavía era de 0,30 mm.. Parecía como si alguien hubiera llevado una antorcha a un borde..

Qué pasó? Dirección del flujo. El gas que ingresa al pozo no llega directamente. Se arremolina, gira, desarrolla patrones de flujo helicoidales. los granos de arena, acelerado por el gas, golpear el borde aguas arriba de cada ranura en ángulo. Ese impacto en ángulo concentró la erosión en un lado.

Habíamos diseñado para flujo radial.. Tenemos una entrada tangencial.

Mesa 3: Patrones de erosión por régimen de flujo

La lección: El diseño del revestimiento ranurado no se trata solo de retención de arena. Se trata de dinámica de flujo. Es necesario comprender cómo ingresa el fluido al pozo.. ¿Es radial?? Tangencial? Mezclado? Diseño para lo que realmente está sucediendo, no es lo que el libro de texto supone.

Rediseñamos ese pozo con dispositivos de control de flujo en la parte superior del revestimiento para enderezar el flujo de entrada.. El revestimiento de repuesto, instalado en 2019, todavía está funcionando limpio hoy.

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Nuevas tendencias: Hacia dónde nos dirigimos

La industria está cambiando. Veo tres tendencias importantes para los revestimientos ranurados.:

1. Fabricación Aditiva

Estamos empezando a imprimir tragamonedas., no cortarlos. El año pasado, un trabajo en Noruega utilizó un revestimiento de titanio impreso en 3D con una geometría de ranura variable a lo largo de su longitud.. Las ranuras tenían forma de boquillas Venturi.: más ancho en la entrada, más estrecho en la salida. Esto crea una caída de presión que estabiliza los arcos de arena.. Los resultados iniciales muestran 40% menos taponamiento que las ranuras convencionales.

2. Monitoreo en tiempo real

Fibra óptica dentro de revestimientos ranurados.. Un operador de Medio Oriente está probando esto ahora. La fibra mide la temperatura., acústica, y colar a lo largo de todo el revestimiento. Cuando la arena comienza a moverse, la señal acústica cambia. Pueden identificar qué intervalo de ranura está produciendo arena y ajustar la reducción en consecuencia.. Cambiador de juego.

3. Nanorecubrimientos

Estamos recubriendo las superficies de las tragamonedas con carbono similar al diamante. (contenido descargable) y otros materiales duros. Las pruebas de laboratorio muestran que las tasas de erosión se redujeron en 70-80%. El desafío? Adhesión. El revestimiento tiene que sobrevivir al funcionamiento en el agujero., rotación, y años de producción. Las primeras pruebas de campo en el Golfo de México parecen prometedoras.

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El arte del diseño de tragamonedas

Esto es lo que le digo a todos los jóvenes ingenieros que preguntan sobre revestimientos ranurados.: no es una ciencia. No completamente. Hay arte en ello. Juicio. Experiencia.

Puedes ejecutar todos los cálculos., todos los modelos FEA, todas las simulaciones CFD. Y te darán respuestas. ¿Pero son las respuestas correctas?? por tu bien? Tu formación? Sus condiciones de funcionamiento?

He visto fallar diseños perfectos. He visto diseños toscos funcionar durante décadas.. La diferencia no son las matemáticas.. Es entender la geología., las operaciones, los factores humanos.

Ese pozo en el Golfo de Tailandia que falló en ’09? Regresé diez años después. Misma formacion, mismo embalse. El operador finalmente instaló revestimientos ranurados correctamente diseñados.: 0.35ranuras mm, bordes redondeados, densidad cónica, enderezadores de flujo. Ese pozo había producido 80 Bcf sin problemas de arena.

El hombre de la empresa que me anuló.? el se habia jubilado. Pero su legado de fracaso duró una década..

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Directrices prácticas: Lo que realmente uso

Si mañana estás diseñando un revestimiento ranurado, aquí está mi lista de verificación. sin pelusa, ninguna teoría. Justo lo que funciona.

Paso 1: Obtenga los datos de la arena
Necesita un análisis de tamiz completo. No solo D50. D10, D40, D50, D90. Y distribución del tamaño de partículas.. Ejecútelo usted mismo si puede. Los informes de laboratorio a veces mienten.

Paso 2: Calcular el ancho de la ranura
Empezar con 2 ×D10. Ajustar basado en:

• Coeficiente de uniformidad de formación
• Reducción esperada
• Viscosidad del fluido
• Gas o petróleo?

Paso 3: Verifique la velocidad de erosión
Calcule la velocidad máxima del flujo a través de las ranuras:

$V=\frac{q}{A_{\mathrm{oh}}\times A_{w\mathrm{mi}\mathrm{yo}\mathrm{yo}b\mathrm{oh}r\mathrm{mi}}}$V=Ao​×Pozo​Q​

Mantenlo debajo 10 m/s para gas, 5 m/s para petróleo con arena. Más alto? Rediseño.

Paso 4: Verificar colapso
Ejecute los números de la tabla 2. Agregue un factor de seguridad de 1.5. Si su reducción excede la presión de colapso segura, reducir la densidad de las ranuras o mejorar la calidad del acero.

Paso 5: Piense en la dirección del flujo
¿Tu pozo es vertical?, desviado, horizontal? ¿Cómo entrará el líquido?? Utilice CFD si puede. Si no, asumir el peor de los casos y diseñar de manera conservadora.

Paso 6: Agregar redundancia
Diseño para el fracaso. Las tragamonedas se erosionarán. Algunos se enchufarán. ¿Qué pasa entonces?? ¿Tienes respaldo?? ¿Puedes lavarte?? Pez? Planifícalo.

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Mesa 4: Matriz de diseño de referencia rápida

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Conclusión: Respeta la tragamonedas

Mirar, He estado haciendo esto por 25 años. He visto revestimientos ranurados que funcionan maravillosamente en algunos de los pozos más difíciles del mundo.. Y los he visto fallar catastróficamente en lo que deberían haber sido aplicaciones fáciles..

la diferencia? Atención al detalle. Entendiendo la formación. Respetando la física. Aprendiendo de los fracasos.

Un revestimiento ranurado es solo un tubo con agujeros.. Pero esos agujeros? Son la interfaz entre su pozo y su yacimiento.. Entiéndelos mal, y nada más importa. Hazlos bien, y producirá sin arena durante décadas.

A veces todavía pienso en ese Golfo de Tailandia.. El que falló. Me pregunto si podría haber discutido más. empujado más. Tal vez. Pero ese fracaso me enseñó más que cualquier éxito..

Ahora, cuando un joven ingeniero me pregunta sobre el ancho de la ranura, No solo les doy un número. les cuento la historia. Porque la historia se queda. el numero? lo olvidaran.

Y de eso se trata realmente este negocio.. No fórmulas y tablas.. Pero las historias. Experiencia. Juicio. Transmitido de una generación a otra.

Así que ve a diseñar tu forro ranurado.. Ejecute los números. revisa las tablas. pero recuerda: la formación no lee libros de texto. Hace lo que quiere. Tu trabajo es estar preparado para lo que te depare..

Tengo otro pozo para mirar. El corte de arena se está acercando. Probablemente necesites tirar del forro.. Pero esa es una historia para otro día..

PUENTES DE PARTÍCULAS DE ARENA A TRAVÉS DE LA APERTURA DE LA RANURA
(Vista transversal, no escalar)

PARTÍCULA ÚNICA (INESTABLE):        ARCO DE DOS PARTÍCULAS (ESTABLE):
                                  __
Formation:  ○○○○○○○○○ Formación:  ○○○○○○○○○
                 ↓                              /\
Ranura:       |______|                        ○ /  \ ○
                                          ____/    \____
Liner Wall: ==========                ======================
                                           Slot Opening
                                    W = 1.5 ×D (ESTABLE)

ARCO DE TRES PARTÍCULAS (MUY ESTABLE):   SIN PUENTE (PRODUCCIÓN DE ARENA):
        Formación:  ○○○○○○○○○ Formación:  ○○○○○○○○○
                      /|\                        ↓↓↓↓↓↓↓
                    ○/ | \○                      ↓↓↓↓↓↓↓
                  _/__|__\_                    ↓↓↓↓↓↓↓
                =================           =================
                  ○  ○  ○                    SAND FLOW →
               W = 2.5 × D W > 3 ×D
                                            (FALLA)

SEGUIMIENTO DE LA EROSIÓN DE LAS SLOTS - 24 TIEMPO DEL MES
(Vista de microscopio con un aumento de 50x)

MES 0 (NUEVO):           MES 6 (CORRER):
+----------------+       +----------------+
|                |       |                |
|    [    ]      |       |   [    ]       |
|   [      ]     |       |  [      ]      |
|  [        ]    |  -->  | [        ]     |
| [          ]   |       |[          ]    |
|  [        ]    |       | [        ]     |
|   [      ]     |       |  [      ]      |
|    [    ]      |       |   [    ]       |
|                |       |                |
+----------------+       +----------------+
Width = 0.30mm           Width = 0.32mm
Edge = Sharp             Edge = Slightly rounded

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

PERFIL DE VELOCIDAD DEL FLUJO - POZO HORIZONTAL
(Datos del registro de producción - Hornear bien, 2021)

DEDO DEL PIE (EXTREMO LEJOS)                                    TACÓN (FINAL CERCANO)
<--- 2000m--->                              <--- 500m--->
+---------------------------------------------+
|                                             |
|  Densidad de ranura: 80/120/m 180/m  |
|                                             |
|  Perfil de velocidad:                          |
|    BAJO ALTO
|    ↓ ↓
|    ···~~~~~~··················~~~~~~~~~~~~~~~→
|       ~~~ ~~~~~
|          ~~ ~~~
|            ~ ~~
|                              ~
|  Transporte de arena:                           |
|  MÍNIMO MÁXIMO  |
|                                             |
|  Riesgo de erosión:                              |
|  CRÍTICA BAJA |
|                                             |
+---------------------------------------------+

    2 M/s    4 M/s    6 M/s    8 M/s    12 M/s   15 M/s
    [--]     [--]     [--]     [--]     [--]    [--]

CONFIGURACIONES DE PATRÓN DE RANURA - VISTA SUPERIOR
(Superficie del revestimiento desenrollada, 100secciones de mm x 100 mm)

PATRÓN AXIAL:           PATRÓN CIRCUNFERENCIAL:
+---+---+---+---+        +---+---+---+---+
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
+---+---+---+---+        +---+---+---+---+
Área abierta: 4.2%         Área abierta: 4.2%
Fuerza: ALTA resistencia: MEDIUM
Flow: Flujo DIRECCIONAL: UNIFORM

SPIRAL PATTERN (30°):    ESPIRAL ESCALONADA:
+---+---+---+---+        +---+---+---+---+
|   /   /   /   |        |   /   \   /   |
|  /   /   /   /|        |  /   \   /   \|
| /   /   /   / |        | /   \   /   \ |
|/   /   /   /  |        |/   \   /   \  |
|   /   /   /   |        |   \   /   \   |
|  /   /   /   /|        |  \   /   \   /|
| /   /   /   / |        | \   /   \   / |
|/   /   /   /  |        |  \   /   \   /|
+---+---+---+---+        +---+---+---+---+
Área abierta: 4.2%         Área abierta: 4.2%
Fuerza: BUENA Fuerza: GOOD
Flow: BUEN flujo: EXCELENTE

PERFIL DE PRESIÓN A TRAVÉS DE RANURA - SIMULACIÓN DE CFD
(Dirección del flujo: Formación → Pozo)

LADO DE LA FORMACIÓN LADO DEL POZO
(Presión alta)                          (Baja presión)

Presión (psi):
4000 +-------------------------------------------------- Formación
     |
3995 +                    Entrada de ranura
     |                       |
3990 +                      / \
     |                     /   \
3985 +                    /     \
     |                   /       \
3980 +                  /         \
     |                 /           \
3975 +                /             \
     |               /               \
3970 +              /                 \
     |             /                   \
3965 +            /                     \
     |           /                       \
3960 +          /                         \
     |         /                           \
3955 +        /                             \
     |       /                               \
3950 +------+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
     Longitud de la ranura de entrada (milímetros)               Exit
     0mm       10mm    20mm    30mm   40mm   50mm

ΔP across slot = 50 psi (típico para ranura de 0,30 mm en 10 M/s)
ΔP a lo largo de la formación = 350 psi (reducción total = 400 psi)

REDUCCIÓN DE PRESIÓN DE COLAPSO VS. DENSIDAD DE RANURA
(Grado API 5CT L-80, 4-1/2" 12.6 libras/pie)

Presión de colapso (psi)
    ^
    |
10k +    Forro sólido (0 ranuras/m)
    |        *
 9k +        \
    |         \
 8k +          \
    |           \
 7k +            * 50 ranuras/m
    |             \
 6k +              \
    |               \
 5k +                * 100 ranuras/m
    |                 \
 4k +                  \ * 150 ranuras/m
    |                   \  \
 3k +                    \  * 200 ranuras/m
    |                     \   \
 2k +                      \   * 250 ranuras/m
    |                       \   \
 1k +                        \   * ZONA DE PELIGRO
    |                         \   \
 0k +----+----+----+----+----+----+----+--> Ranuras/metro
     0   50   100  150  200  250  300  350

ZONA SEGURA:    < 150 ranuras/m (si reducción < 5000 psi)
ZONA DE PRECAUCIÓN: 150-200 ranuras/m (comprobar FEA)
ZONA DE PELIGRO:  > 200 ranuras/m (colapso probable)

DISTRIBUCIÓN DEL TAMAÑO DE PARTÍCULAS - FORMACIÓN PATCHAWARRA
(Cuenca del tonelero, Australia - 2018 Caso de fracaso)

Acumulativo % Passing
    ^
100% +    D10 = 120μm
    |    /
 90% +   /
    |   /
 80% +  /
    |  /   D40 = 160μm
 70% + /
    | /    
 60% +/     D50 = 180 μm
    |      
 50% +------*-------------------
    |       \
 40% +       \    D60 = 200 μm
    |         \
 30% +         \
    |           \
 20% +           \   D90 = 250 μm
    |             \
 10% +             \
    |               \
 0% +----+----+----+----+----+----+ Tamaño de partícula (μm)
     0   50   100  150  200  250  300

COEficiente DE UNIFORMIDAD (Cu) = D40/D90 = 160/250 = 0.64
→ Mal calificado, high sand production risk

RECOMMENDED SLOT WIDTH = 2 × D10 = 240 μm (0.24milímetros)
REAL USADO = 300μm (0.30milímetros) → DEMASIADO ANCHO → FALLO

TASA DE EROSIÓN VS.. VELOCIDAD DEL FLUIDO - DATOS DE PRUEBAS DE LABORATORIO
(Inconel 625, 500 concentración de arena ppm)

Tasa de erosión (mm/año)
    ^
    |
10 +                                    *
    |                                 *
 8 +                               *
    |                            *
 6 +                         *
    |                      *
 4 +                   *
    |                *
 2 +             *
    |          *
 1 +       *                     mi = K × V^n
    |    *                       norte ≈ 2.4
 0.5+ *                           R² = 0.96
    |
    +----+----+----+----+----+----+----+ Velocidad (M/s)
        2    4    6    8    10   12   14

VELOCIDAD CRÍTICA (5 M/s):
+------------------------+
| ZONA SEGURA: < 5 M/s     | → Erosión < 0.5 mm/año
| PRECAUCIÓN: 5-10 M/s      | → Erosión 0.5-3 mm/año
| PELIGRO: > 10 M/s       | → Erosión > 3 mm/año
+------------------------+

REGLA DE CAMPO: si la velocidad > 8 M/s, necesitas:
- Bordes de entrada redondeados
- Recubrimiento duro (DLC/Carburo)
- Menor densidad de ranuras
- Intervalo de inspección más corto

EFECTO DE EXPANSIÓN TÉRMICA - CAMBIO DE DIMENSIÓN DE RANURA
(∆T desde la superficie hasta el depósito = +100°C)

Ranura original: 0.30mm a 20°C (Superficie)

Calentamiento a 120°C (Depósito):
+------------------+
|                  |
|   [   0.30milímetros  ]  |  El acero se expande: α = 12e-6 /°C
|                  |  ∆L = L × α × ∆T
|   [   0.31milímetros  ]  |  ∆L = 50 mm × 12e-6 × 100
|                  |  ∆L = 0,06 mm (longitud solamente)
|   [   0.30milímetros  ]  |  
|                  |  Ancho sin cambios (constreñido)
+------------------+

Enfriamiento durante la estimulación (Fracturar, 0°C fluido):
+------------------+
|                  |
|   [   0.30milímetros  ]  |  Choque térmico: -120°C∆T
|                  |  Estrés = E × α × ∆T
|   [   0.29milímetros  ]  |  Estrés = 200GPa × 12e-6 × 120
|                  |  Estrés = 288 MPa
|   [   0.29milímetros  ]  |  
|                  |  → Acercándose al rendimiento (L-80: 552 MPa)
+------------------+

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

ÁRBOL DE DECISIONES DE INSPECCIÓN DE CAMPO
(Evaluación del revestimiento tirado - Lo que realmente uso)

                      COMIENCE AQUI
                          |
                          v
              Visual inspection of slots
                          |
              +-----------+-----------+
              |                       |
         Limpiar ranuras?            Ranuras tapadas?
              |                       |
              v                       v
    Measure slot width       Attempt cleaning
              |                 (sónico/químico)
              |                       |
    +---------+---------+       +------+------+
    |         |         |       |             |
 <10%     10-25%    >25%    limpiado?     Todavía enchufado?
 erosión erosión erosión     |             |
    |         |         |       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:
+--------------------------------+
| si la erosión > 25% → CHATARRA       |
| si la erosión 10-25% → Rediseño   |
| si la erosión < 10% → Volver a ejecutar      |
+--------------------------------+

PATRONES DE EROSIÓN POR RÉGIMEN DE FLUJO
(Fotos de microscopio - Falla de Cooper Basin, 2018)

FLUJO RADIAL (90° entrada):     FLUJO MIXTO (45-60° entrada):
+------------------+         +------------------+
|   Centro de tragamonedas    |         |  Borde ascendente   |
|                  |         |                  |
|   [    EROSIONADO  ] |         | [EROSIONADO]    [   ]|
|   [  EROSIONADO    ] |         | [EROSIONADO]    [   ]|
|   [    EROSIONADO  ] |         | [EROSIONADO]    [   ]|
|                  |         |                  |
|   Simétrico    |         |  Asimétrico    |
|   patrón de desgaste   |         |  "Guisado al gratén"     |
+------------------+         +------------------+

FLUJO TANGENCIAL (<30° entrada):  FRACASO REAL (Tonelero):
+------------------+         +------------------+
|  Toda la cara     |         |                  |
|                  |         |  [    ]  [    ]  |
| [EROSIONADO] [EROSIONADO]|         |  [    ]  [    ]  |
| [EROSIONADO] [EROSIONADO]|         |  [xxxx]  [xxxx]  |
| [EROSIONADO] [EROSIONADO]|         |  [xxxx]  [xxxx]  |
|                  |         |  [    ]  [    ]  |
|  cara uniforme    |         |  Sólo aguas arriba   |
|  erosión         |         |  (lo que vimos)   |
+------------------+         +------------------+

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

TABLA DE CONTROL DE CALIDAD DE RANURAS
(Lo que reviso antes de aceptar cualquier liner)

PARÁMETRO         |  ACEPTABLE  |  RECHAZAR     | MÉTODO DE VERIFICACIÓN DE CAMPO
------------------+--------------+-------------+-------------------
Tolerancia de ancho   |  ±0,02 mm     |  > ±0,05 mm  | Calibres de pasadores, 5 slots/m
Length tolerance  |  ±0,5 mm      |  > ±1,0 mm   | Calibrar, visual
Edge radius       |  >0.03milímetros     |  <0.01milímetros    | Microscopio, 10x
Burr height       |  <0.02milímetros     |  >0.05milímetros    | prueba de dedo, feeler
Surface finish    |  Real academia de bellas artes < 3.2μm  |  Real academia de bellas artes > 6.3μm | Comparators
Slot spacing      |  ± 2%         |  > ± 5%      | Plantilla, measure
Pattern alignment|  ±1°         |  > ±3°      | Transportador, visual

VISUAL INSPECTION RECORD:
+--------------------------------------------------+
| Revestimiento S/N:  L-80-12345 Fecha:  15-Mar-2026  |
|--------------------------------------------------|
| Sección | Ancho | Radio | Rebaba | Pasa/falla | Iniciales |
|---------+-------+--------+------+-----------+----------|
| 1 (tacón)| 0.31  | 0.04   | 0.01 | APROBAR      |  J.D.     |
| 2       | 0.30  | 0.03   | 0.02 | APROBAR      |  J.D.     |
| 3       | 0.32  | 0.02   | 0.03 | APROBAR      |  J.D.     |
| 4       | 0.30  | 0.04   | 0.01 | APROBAR      |  J.D.     |
| 5       | 0.35  | 0.01   | 0.04 | FALLAR      |  J.D.     |
| 6 (dedo del pie) | 0.31  | 0.03   | 0.02 | APROBAR      |  J.D.     |
+--------------------------------------------------+

ACCIÓN: Sección 5 rechazado - ancho 0,35 mm (>0.33límite de mm)
        Radio del borde 0,01 mm (afilado) - will erode
        Manufacturer notified - crédito emitido