Cięcie blisko: Uwagi inżyniera terenowego na temat konstrukcji wykładziny szczelinowej i kontroli piasku

Wiesz, co nie daje mi spać w nocy? To nie są wybuchy. Nie te dni, w których panuje duża presja. To piasek. Cienki, paskudny, piasek formacyjny pełzający przez sito, pompki do jedzenia, wypełnianie separatorów, zamieniając studnie warte miliony dolarów w kopalnie pieniędzy. Dwadzieścia pięć lat w tym biznesie, widziałem też więcej awarii studni spowodowanych wydobyciem piasku niż z jakiejkolwiek innej pojedynczej przyczyny.

Opowiem Wam o pracy w Zatoce Tajlandzkiej, z powrotem ’09. Kończyliśmy odwiert gazowy, nieskonsolidowany piaskowiec, o 3000 metrów głębokości. Specyfikacja wymagała ekranów owiniętych drutem. Standardowe rzeczy. Ale sprzedawca się spóźnił, sprzęt czekał, i operator przegrywał $200,000 dzień. Więc człowiek z firmy patrzy na mnie i mówi, “Czy możemy zastosować wkładki szczelinowe?”

Powiedziałem nie. I tak ich prowadził.

Trzy miesiące później, Wróciłem do ekranów o nieudanych połowach na tym zestawie. Szczeliny uległy erozji do dwukrotnej ich pierwotnej szerokości. Formacja zamieniła się w pierścieniu w żwir. Studnia powstawała 40% cięcie piaskiem. Kompletna katastrofa.

Wtedy się nauczyłem: wkładka szczelinowa projekt nie jest czymś, czego się domyślasz. To coś, co obliczasz, test, i sprawdź. Albo płacisz cenę.

---

Problem: Dlaczego kontrola piasku ma znaczenie

Oto fizyka tego. Wiercisz otwór w nieskonsolidowanej formacji piaskowca. Skała wokół tej dziury jest naprężona. Usuń kamień, zastąp go płynem, i ten stres ulega redystrybucji. Formacja chce upaść. Chce wrzucić piasek do twojego odwiertu.

Formuła 1: Krytyczne ciśnienie pobierania

$\mathrm{D}{P}_{CRIt}=\frac{2A_H^{\mathrm{\prime }}tAN(B)}{(1-SIN(\varphi ))}$ΔPkryt​=(1−grzech(ϕ))2σh′​tan(B)​

Gdzie:

• $\mathrm{D}{P}_{CRIt}$

  ΔPkryt = Krytyczne ciśnienie pobierania (psi)

• $A_H^{\mathrm{\prime }}$

  cii' = Efektywne naprężenie poziome (psi)

• $B$

  B = Kąt zniszczenia (stopni)

• $\varphi$

  ϕ = Kąt tarcia (stopni)

Przekrocz tę liczbę, a twoja formacja zaczyna produkować piasek. Proste.

Ale oto rzecz, o której większość podręczników nie mówi: wzór ten zakłada doskonałą mechanikę skały. W prawdziwym świecie, twoja formacja ma smugi, laminowanie, i niejednorodności. Krytycznym spadkiem może być 1500 psi w jednej strefie i 300 psi dziesięć metrów dalej. Nie wiesz, dopóki tego nie wywiercisz.

Więc instalujesz kontrola piasku. I szczelinowe wkładki? To najstarsza sztuczka w książce. Tani, prosty, żadnych ruchomych części. Ale zaprojektuj je źle, i są bezużyteczne.

---

Projekt gniazda: Diabeł tkwi w szczegółach

W zeszłym roku pracowałem w Basenie Permskim. Studnia pozioma, 4000 stopy boczne, Formacja Wolfcampu. Operator chciał zaoszczędzić pieniądze. Kto tego nie robi? Zaproponowali szczeliny 0,25 mm, 120 szczelin na metr, Wzór spiralny. Na papierze brzmiało rozsądnie.

Ale przyjrzałem się analizie sitowej rdzeni ścian bocznych. D10 było 180 mikrony. D50 było 220 mikrony. D90 było 320 mikrony.

Formuła 2: Wybór szerokości szczeliny (Moja zasada)

 

$W_{Slot}=2\times D_{10}$Wslot=2×D10​

To konserwatywne. Niektórzy operatorzy używają 2.5 lub nawet 3 razy D10. Ale widziałem zbyt wiele studni podłączonych do szerszych szczelin. W otworze szczeliny muszą utworzyć się łuki z piasku. Za szeroki, i łuk się zawali. Za wąskie, i ograniczasz przepływ.

Do tego dobrze:

$W_{Slot}=2\times 180MM=360MM$Wslot=2×180µm=360µm (0.36mm)

Chcieli 0,25 mm. Czterdzieści procent za wąskie.

kłóciłem się. Odepchnęli się. W końcu poszliśmy na kompromis: 0.30mm szczeliny w pięcie, 0.35mm w palcu. Skąd różnica? Ponieważ prędkość przepływu jest większa na pięcie. Większa prędkość oznacza większe ryzyko erozji. Węższe szczeliny w strefach o dużej prędkości zapewniają współczynnik bezpieczeństwa.

Sześć miesięcy później, Sprawdziłem ponownie. Sekcje o grubości 0,30 mm były czyste. Sekcje o grubości 0,35 mm miały niewielkie zatykanie, ale nadal płynęły. Operator się czegoś nauczył. Ja też.

---

Tabela 1: Wytyczne dotyczące wyboru szerokości szczeliny (Na podstawie rozmiaru piasku formacyjnego)

Notatka: To są punkty wyjścia. Jeśli to możliwe, zawsze przeprowadzaj obliczenia pomostowe i testy laboratoryjne.

---

Problem geometrii: To nie tylko szerokość

Oto coś, co podręczniki przemilczają: Geometria szczeliny ma takie samo znaczenie jak szerokość. Nauczyłem się tego na własnej skórze podczas pracy na Morzu Północnym, 2012. Mieliśmy piękne, wycięte laserowo szczeliny o średnicy 0,30 mm, doskonałe tolerancje, Wzór spiralny. Studnia została przeszlifowana w ciągu trzech tygodni.

 

Co się stało?

Wyciągnęliśmy linę. Pod mikroskopem, automaty pokazały coś interesującego. Krawędzie były ostre. Wycinane laserowo, widzisz, tworzy strefę wpływu ciepła. Metal staje się twardy, kruchy. A kiedy piasek uderza w ostrą krawędź 50 metrów na sekundę, tnie jak strumień wody. Szczeliny uległy erozji od 0,30 mm do 0,45 mm po stronie wlotowej. Piasek przepłynął.

Rozwiązanie? Zaokrąglone krawędzie wejściowe. Brzmi sprzecznie z intuicją, Prawidłowy? Ale tu jest fizyka: zaokrąglona krawędź odbija ziarna piasku. Ostra krawędź przecina je na pół. Zaokrąglona krawędź tworzy płynną warstwę graniczną, która utrzymuje piasek z dala od metalu. Przeszliśmy na wycinane drutowo szczeliny EDM o promieniu 0,05 mm na krawędzi wejściowej. Tak samo dobrze, inny wkład, zerową produkcję piasku przez dwa lata.

---

Gęstość szczelin: Ile wystarczy?

To pytanie ciągle dostaję od młodych inżynierów. “Czy powinienem zmaksymalizować otwartą przestrzeń??” A ja zawsze odpowiadam tak samo: to zależy.

Formuła 3: Procent otwartej powierzchni

 

$A_o=\frac{N\times W\times L}{P\times D\times H}\times 100$Ao​=π×D×HN×szer.×dł.×100

Gdzie:

• $A_o$

  Ao = Procent otwartej powierzchni

• $N$

  N = Liczba gniazd

• $W$

  W = Szerokość szczeliny (mm)

• $L$

  L = Długość szczeliny (mm)

• $D$

  D = Średnica wykładziny (mm)

• $H$

  H = Wysokość/odstęp szczeliny (mm)

Prosta matematyka. Ale tu jest haczyk: więcej szczelin oznacza mniej metalu pomiędzy szczelinami. Mniej metalu oznacza mniejszą odporność na zapadanie się. W scenariuszu wypłaty pod wysokim ciśnieniem, możesz dosłownie wycisnąć wkładkę jak puszkę napoju gazowanego.

Widziałem to w Zatoce Meksykańskiej, 2015. Studnia głębinowa, 10,000 ciśnienie w zbiorniku psi, 5000 spadek psi. Operatorowi zależało na maksymalnej wydajności dopływu. Określili 200 szczelin na metr, 0.50szerokość mm, 50długość mm. Otwarta przestrzeń: 8.5%.

Wkładka zapadła się podczas drugiego okresu przepływu. Analiza elementów skończonych wykazała później, że więzadła między szczelinami uległy uginaniu 4500 różnica psi. Wartość ciśnienia zawalenia była o połowę niższa niż zakładano.

Tabela 2: Redukcja ciśnienia zapadnięcia vs. Gęstość szczelin

Źródło: Testy wewnętrzne, 2015-2018, różne gatunki API 5CT L-80.

Ten stół kosztował mnie sen przez wiele miesięcy po awarii w Zatoce Meksykańskiej. Obecnie stosujemy go w przypadku każdego projektu wykładziny szczelinowej.

---

Erozja: Cichy zabójca

Chcesz wiedzieć, co tak naprawdę zawodzi linerów szczelinowych? Nie podłączam. Nie upaść. Erozja. Powolny, stały, niewidoczna erozja.

Formuła 4: Szybkość erozji (Uproszczony)

 

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

Gdzie:

• $\mathrm{mi}$

  mi = Głębokość erozji (mm)

• $K$

  K = Stała erozji (zależne od materiału)

• $V$

  V = Prędkość płynu (SM)

• $N$

  N = Wykładnik prędkości (typowo 2-3)

• $C$

  C = Stężenie piasku (ppm)

• $t$

  t = Czas (godziny)

Zwróć uwagę na wykładnik prędkości? To nie jest liniowe. Podwój prędkość, a erozja wzrasta współczynnikiem 4 Do 8. Dlatego tak ważna jest kontrola napływu.

Kilka lat temu pracowałem w Bakken. Frac wielostopniowy, wykończenie szczelinowej wykładziny. Operator zauważył, że stopnie palców były czyste przez wiele miesięcy, ale etapy pięty zaczęły ciąć piasek po sześciu miesiącach. Przeprowadziliśmy dziennik produkcji. Etapy pięty płynęły w 15 m/s przez szczeliny. Etapy palców? Może 3 SM.

Różnica prędkości wynikała ze spadku ciśnienia tarcia wzdłuż wykładziny. Większy przepływ zaobserwowano na pięcie. Szczeliny uległy erozji. Przedostał się piasek.

Poprawka? Zmienna gęstość szczelin wzdłuż wykładziny. Węższy odstęp na pięcie, szersze w palcach. Wyrównaj dopływ. Zaprojektowaliśmy zwężający się wzór szczeliny: 180 szczeliny/metr na pięcie, malejące do 80 szczeliny/metr na palcach. Prędkość przepływu wyrównała się do 5-7 m/s we wszystkich strefach. Erozja ustała.

---

Sprawa terenowa, która zmieniła wszystko

Pozwól, że przeprowadzę Cię przez pełną analizę awarii. To zdjęcie ze studni gazowej w Cooper Basin, Australia, 2018. Imiona zmieniono, aby chronić winnych.

Konfiguracja:

• Tworzenie: Formacja Patchawarry, nieskonsolidowany piaskowiec
• Głębokość: 2800-2950 metrów
• Ciśnienie w zbiorniku: 4500 psi
• Temperatura: 120° C.
• Stawka gazu: 20 MMscfd
• Wielkość ziaren piasku: D10=120µm, D50=180μm, D90=250µm

Projekt:

• Wkładka szczelinowa: 4-1/2″ L-80, 12.6 funty/stopy
• Sloty: 0.30szerokość mm, 50długość mm, 150 szczeliny/metr
• Otwarta przestrzeń: 6.3%
• Zainstalowany: Styczeń 2018

Niepowodzenie:
Pierwsze sześć miesięcy: doskonały. Żadnego piasku, brak spadku ciśnienia. Lipiec 2018: wykryto piasek na powierzchni. Sierpień: produkcja piasku sięga 0.5 funty/MMscf. Wrzesień: dobrze zamknięte z powodu erozji urządzeń powierzchniowych.

Analiza:
Wyciągnęliśmy liner w październiku. To, co znaleźliśmy, zszokowało mnie.

Szczeliny nie uległy erozji równomiernie. Pokazali wyraźny wzór: górna strona każdej szczeliny uległa erozji do 0,45-0,50 mm. Dolna strona nadal miała 0,30 mm. Wyglądało, jakby ktoś przyłożył pochodnię do krawędzi.

Co się stało? Kierunek przepływu. Gaz wchodzący do odwiertu nie wpływa prosto. To wiruje, obraca się, rozwija spiralne wzorce przepływu. Ziarna piasku, przyspieszany gazem, uderzaj w górną krawędź każdej szczeliny pod kątem. To uderzenie pod kątem skoncentrowało erozję po jednej stronie.

Zaprojektowaliśmy go z dopływem promieniowym. Mamy dopływ styczny.

Tabela 3: Wzory erozji według reżimu przepływu

Lekcja: Konstrukcja szczelinowej wykładziny nie polega wyłącznie na zatrzymywaniu piasku. Chodzi o dynamikę przepływu. Musisz zrozumieć, w jaki sposób płyn dostaje się do odwiertu. Czy promieniowy? Styczny? Mieszany? Projektuj pod kątem tego, co się faktycznie dzieje, a nie to, co zakłada podręcznik.

Przeprojektowaliśmy tę studnię, dodając urządzenia kontrolujące przepływ na górze wykładziny, aby wyprostować napływ. Wkładka zastępcza, zainstalowane w 2019, do dziś działa czysto.

---

Nowe trendy: Dokąd zmierzamy

Branża się zmienia. Widzę trzy trendy, które mają znaczenie dla linerów szczelinowych:

1. Produkcja przyrostowa

Zaczynamy drukować sloty, nie przecinaj ich. W zeszłym roku w Norwegii wykorzystano wydrukowaną w 3D tytanową wyściółkę o zmiennej geometrii szczelin na całej długości. Szczeliny miały kształt dysz Venturiego: szersze przy wejściu, węższy na wyjściu. Powoduje to spadek ciśnienia, który stabilizuje łuki piaskowe. Wstępne wyniki pokazują 40% mniej zatykające niż w przypadku konwencjonalnych gniazd.

2. Monitorowanie w czasie rzeczywistym

Światłowód wewnątrz szczelinowych wkładek. Operator z Bliskiego Wschodu testuje to teraz. Włókno mierzy temperaturę, akustyka, i naprężyć wzdłuż całej wyściółki. Kiedy piasek zacznie się poruszać, zmienia się sygnał akustyczny. Mogą określić, w którym przedziale szczelin wytwarzany jest piasek i odpowiednio dostosować pobór. Zmieniacz gier.

3. Nanopowłoki

Pokrywamy powierzchnie szczelin węglem diamentopodobnym (DLC) i inne twarde materiały. Testy laboratoryjne wykazały zmniejszenie szybkości erozji o 70-80%. Wyzwanie? Przyczepność. Powłoka musi przetrwać pracę w otworze, obrót, i lata produkcji. Wczesne próby terenowe w Zatoce Meksykańskiej wyglądają obiecująco.

---

Sztuka projektowania automatów

Oto, co mówię każdemu młodemu inżynierowi, który pyta o tuleje szczelinowe: to nie jest nauka. Nie całkiem. Jest w tym sztuka. Osąd. Doświadczenie.

Można przeprowadzić wszystkie obliczenia, wszystkie modele MES, wszystkie symulacje CFD. I dadzą ci odpowiedzi. Ale czy są to prawidłowe odpowiedzi? Dla Twojej studni? Twoja formacja? Twoje warunki pracy?

Widziałem, jak doskonałe projekty zawodziły. Od dziesięcioleci widzę, jak prymitywne projekty sprawdzają się. Różnica nie polega na matematyce. To zrozumienie geologii, operacje, czynniki ludzkie.

Ta studnia w Zatoce Tajlandzkiej, do której ponownie doszło ’09? Wróciłem dziesięć lat później. Ta sama formacja, ten sam zbiornik. Operator w końcu zainstalował odpowiednio zaprojektowane szczelinowe wkładki: 0.35Gniazda MM, zaokrąglone krawędzie, gęstość stożkowa, prostownice przepływu. Ta studnia wydobyła 80 Bcf bez problemów z piaskiem.

Człowiek z firmy, który mnie unieważnił? Przeszedł na emeryturę. Ale jego dziedzictwo niepowodzeń trwało dekadę.

---

Praktyczne wskazówki: Czego właściwie używam

Jeśli jutro będziesz projektować szczelinową wyściółkę, oto moja lista kontrolna. Bez puchu, żadnej teorii. Tylko to, co działa.

Krok 1: Zdobądź dane dotyczące piasku
Potrzebujesz pełnej analizy sitowej. Nie tylko D50. D10, D40, D50, D90. I rozkład wielkości cząstek. Uruchom to sam, jeśli możesz. Raporty laboratoryjne czasami kłamią.

Krok 2: Oblicz szerokość szczeliny
Zacznij od 2 × D10. Dostosuj w oparciu o:

• Współczynnik jednorodności formacji
• Oczekiwane wypłaty
• Lepkość płynu
• Gaz lub olej?

Krok 3: Sprawdź prędkość erozji
Oblicz maksymalną prędkość przepływu przez szczeliny:

$V=\frac{Q}{A_o\times A_{wellBoRe}}$V=Ao​×Awellbore​Q​

Trzymaj to pod 10 m/s dla gazu, 5 m/s dla oleju z piaskiem. Wyższy? Przeprojektuj.

Krok 4: Sprawdź zwinięcie
Uruchom liczby z tabeli 2. Dodaj współczynnik bezpieczeństwa wynoszący 1.5. Jeśli wypłata przekracza bezpieczne ciśnienie upadku, zmniejszyć gęstość szczelin lub ulepszyć gatunek stali.

Krok 5: Pomyśl o kierunku przepływu
Czy studnia jest pionowa?, odbiegał, poziomy? Jak płyn dostanie się do środka? Jeśli możesz, użyj CFD. W przeciwnym razie, załóż najgorszy przypadek i zaprojektuj konserwatywnie.

Krok 6: Dodaj redundancję
Projekt na porażkę. Szczeliny ulegną erozji. Niektóre się podłączą. Co się wtedy stanie? Czy masz kopię zapasową? Czy możesz się umyć? Ryba? Zaplanuj to.

---

Tabela 4: Skrócona tabela projektów referencyjnych

---

Wniosek: Szanuj Slot

Patrzeć, Robię to od 25 lata. Widziałem, jak szczelinowe wykładziny doskonale sprawdzają się w niektórych z najtwardszych studni na świecie. Widziałem też ich katastrofalne niepowodzenia w aplikacjach, które powinny być łatwe.

Różnica? Dbałość o szczegóły. Zrozumienie formacji. Szanując fizykę. Uczenie się na błędach.

Wykładzina szczelinowa to po prostu rura z otworami. Ale te dziury? Stanowią interfejs pomiędzy odwiertem a zbiornikiem. zrozum ich źle, i nic innego się nie liczy. Popraw je, i będziesz produkować bez piasku przez dziesięciolecia.

Nadal czasami dobrze myślę o tej Zatoce Tajlandzkiej. Ten, który się nie powiódł. Zastanawiam się, czy mógłbym kłócić się mocniej. Pchnął bardziej. Może. Ale ta porażka nauczyła mnie więcej niż jakikolwiek sukces.

Teraz, gdy młody inżynier pyta mnie o szerokość szczeliny, Nie podaję im tylko numeru. Opowiadam im historię. Bo historia się trzyma. Numer? Zapomną.

I o to tak naprawdę chodzi w tym biznesie. Nie formuły i tabele. Ale historie. Doświadczenie. Osąd. Przekazywane z pokolenia na pokolenie.

Więc zaprojektuj swoją szczelinową wkładkę. Uruchom liczby. Sprawdź tabele. Ale pamiętaj: formacja nie czyta podręczników. Robi to, co chce. Twoim zadaniem jest być gotowym na wszystko, co cię spotka.

Mam jeszcze jedną studnię do obejrzenia. Wycięcie piasku się zbliża. Chyba trzeba wyciągnąć linkę. Ale to historia na inny dzień.

MOSTKOWANIE CZĄSTEK PIASKU W OTWIERZE SZCZELIN
(Widok przekroju, nie w skali)

POJEDYNCZE CZĄSTECZKI (NIETRWAŁY):        ŁUK DWUCZĘŚCIOWY (STABILNY):
                                  __
Formation:  ○○○○○○○○○ Formacja:  ○○○○○○○○○
                 ↓                              /\
Otwór:       |______|                        ○ /  \ ○
                                          ____/    \____
Liner Wall: ==========                ======================
                                           Slot Opening
                                    W = 1.5 ×D (STABILNY)

ŁUK TRÓJCZĄSTECZKOWY (BARDZO STABILNY):   BEZ MOSTU (PRODUKCJA PIASKU):
        Tworzenie:  ○○○○○○○○○ Formacja:  ○○○○○○○○○
                      /|\                        ↓↓↓↓↓↓↓
                    ○/ | \○                      ↓↓↓↓↓↓↓
                  _/__|__\_                    ↓↓↓↓↓↓↓
                =================           =================
                  ○  ○  ○                    SAND FLOW →
               W = 2.5 × D W > 3 ×D
                                            (AWARIA)

MONITOROWANIE erozji szczeliny - 24 MIESIĘCZNY TIMELAPS
(Widok mikroskopu przy powiększeniu 50x)

MIESIĄC 0 (NOWY):           MIESIĄC 6 (DZIAŁANIE):
+----------------+       +----------------+
|                |       |                |
|    [    ]      |       |   [    ]       |
|   [      ]     |       |  [      ]      |
|  [        ]    |  -->  | [        ]     |
| [          ]   |       |[          ]    |
|  [        ]    |       | [        ]     |
|   [      ]     |       |  [      ]      |
|    [    ]      |       |   [    ]       |
|                |       |                |
+----------------+       +----------------+
Width = 0.30mm           Width = 0.32mm
Edge = Sharp             Edge = Slightly rounded

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

PROFIL PRĘDKOŚCI PRZEPŁYWU - STUDNIA POZIOMA
(Dane dziennika produkcji - Dobrze piecze, 2021)

PALEC U NOGI (DALEKI KONIEC)                                    OBCAS (BLISKO KOŃCA)
<--- 2000M --->                              <--- 500M --->
+---------------------------------------------+
|                                             |
|  Gęstość szczelin: 80/m 120/m 180/m  |
|                                             |
|  Profil prędkości:                          |
|    NISKA WYSOKA
|    ↓ ↓
|    ···~~~~~~·················~~~~~~~~~~~~~~~ →
|       ~~~ ~~~~~
|          ~~ ~~~
|            ~ ~~
|                              ~
|  Transport piasku:                           |
|  MINIMALNE MAKSYMALNE  |
|                                             |
|  Ryzyko erozji:                              |
|  NISKI KRYTYCZNOŚĆ |
|                                             |
+---------------------------------------------+

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

KONFIGURACJE WZORÓW GNIAZD - WIDOK Z GÓRY
(Powierzchnia wykładziny rozwinięta, 100Sekcje mm x 100 mm)

WZÓR OSIOWY:           WZÓR OBWODOWY:
+---+---+---+---+        +---+---+---+---+
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
+---+---+---+---+        +---+---+---+---+
Otwarty obszar: 4.2%         Otwarty obszar: 4.2%
Wytrzymałość: WYSOKA wytrzymałość: MEDIUM
Flow: PRZEPŁYW KIERUNKOWY: UNIFORM

SPIRAL PATTERN (30°):    ZMIENIONA SPIRALA:
+---+---+---+---+        +---+---+---+---+
|   /   /   /   |        |   /   \   /   |
|  /   /   /   /|        |  /   \   /   \|
| /   /   /   / |        | /   \   /   \ |
|/   /   /   /  |        |/   \   /   \  |
|   /   /   /   |        |   \   /   \   |
|  /   /   /   /|        |  \   /   \   /|
| /   /   /   / |        | \   /   \   / |
|/   /   /   /  |        |  \   /   \   /|
+---+---+---+---+        +---+---+---+---+
Otwarty obszar: 4.2%         Otwarty obszar: 4.2%
Wytrzymałość: DOBRA siła: GOOD
Flow: DOBRY przepływ: DOSKONAŁY

PROFIL CIŚNIENIA PRZEZ Szczelinę - SYMULACJA CFD
(Kierunek przepływu: Formacja → Odwiert)

STRONA FORMOWANIA STRONA ODWIERU
(Wysokie ciśnienie)                          (Niskie ciśnienie)

Ciśnienie (psi):
4000 +-------------------------------------------------- Tworzenie
     |
3995 +                    Wejście do gniazda
     |                       |
3990 +                      / \
     |                     /   \
3985 +                    /     \
     |                   /       \
3980 +                  /         \
     |                 /           \
3975 +                /             \
     |               /               \
3970 +              /                 \
     |             /                   \
3965 +            /                     \
     |           /                       \
3960 +          /                         \
     |         /                           \
3955 +        /                             \
     |       /                               \
3950 +------+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
     Długość szczeliny wejściowej (mm)               Exit
     0mm       10mm    20mm    30mm   40mm   50mm

ΔP across slot = 50 psi (typowe dla szczeliny 0,30 mm przy 10 SM)
ΔP w całej formacji = 350 psi (całkowita wypłata = 400 psi)

REDUKCJA CIŚNIENIA ZAMKNIĘCIA VS. GĘSTOŚĆ SLOTÓW
(Klasa API 5CT L-80, 4-1/2" 12.6 funty/stopy)

Zmniejszenie ciśnienia (psi)
    ^
    |
10k +    Solidny wkład (0 szczeliny/m)
    |        *
 9k +        \
    |         \
 8k +          \
    |           \
 7k +            * 50 szczeliny/m
    |             \
 6k +              \
    |               \
 5k +                * 100 szczeliny/m
    |                 \
 4k +                  \ * 150 szczeliny/m
    |                   \  \
 3k +                    \  * 200 szczeliny/m
    |                     \   \
 2k +                      \   * 250 szczeliny/m
    |                       \   \
 1k +                        \   * STREFA NIEBEZPIECZEŃSTWA
    |                         \   \
 0k +----+----+----+----+----+----+----+--> Szczeliny/metr
     0   50   100  150  200  250  300  350

BEZPIECZNA STREFA:    < 150 szczeliny/m (jeśli wypłata < 5000 psi)
STREFA OSTROŻNOŚCI: 150-200 szczeliny/m (sprawdź MES)
STREFA NIEBEZPIECZEŃSTWA:  > 200 szczeliny/m (prawdopodobny upadek)

ROZKŁAD ROZMIARU CZĄSTEK - FORMACJA PATCHAWARRY
(Basen Coopera, Australia - 2018 Sprawa awarii)

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

Współczynnik jednolitości (Cu) = D40/D90 = 160/250 = 0.64
→ Źle oceniony, high sand production risk

RECOMMENDED SLOT WIDTH = 2 × D10 = 240μm (0.24mm)
RZECZYWIŚCIE UŻYTE = 300μm (0.30mm) → ZBYT SZEROKI → AWARIA

SZYBKOŚĆ EROzji VS. PRĘDKOŚĆ PŁYNU - DANE Z TESTÓW LABORATORYJNYCH
(Inconel 625, 500 stężenie piasku w ppm)

Szybkość erozji (mm/rok)
    ^
    |
10 +                                    *
    |                                 *
 8 +                               *
    |                            *
 6 +                         *
    |                      *
 4 +                   *
    |                *
 2 +             *
    |          *
 1 +       *                     E = K × V^n
    |    *                       n ≈ 2.4
 0.5+ *                           R² = 0.96
    |
    +----+----+----+----+----+----+----+ Prędkość (SM)
        2    4    6    8    10   12   14

PRĘDKOŚĆ KRYTYCZNA (5 SM):
+------------------------+
| BEZPIECZNA STREFA: < 5 SM     | → Erozja < 0.5 mm/rok
| OSTROŻNOŚĆ: 5-10 SM      | → Erozja 0.5-3 mm/rok
| NIEBEZPIECZEŃSTWO: > 10 SM       | → Erozja > 3 mm/rok
+------------------------+

ZASADA POLA: Jeśli prędkość > 8 SM, potrzebujesz:
- Zaokrąglone krawędzie wejściowe
- Twarda powłoka (DLC/węglik)
- Mniejsza gęstość gniazd
- Krótszy okres między przeglądami

EFEKT ROZSZERZALNOŚCI TERMICZNEJ - ZMIANA WYMIARÓW SLOTU
(∆T od powierzchni do zbiornika = +100°C)

Oryginalne gniazdo: 0.30mm w temperaturze 20°C (Powierzchnia)

Ogrzewanie do 120°C (Zbiornik):
+------------------+
|                  |
|   [   0.30mm  ]  |  Stal się rozszerza: α = 12e-6/°C
|                  |  ∆L = L × α × ∆T
|   [   0.31mm  ]  |  ∆L = 50 mm × 12e-6 × 100
|                  |  ∆L = 0,06 mm (tylko długość)
|   [   0.30mm  ]  |  
|                  |  Szerokość bez zmian (wymuszony)
+------------------+

Chłodzenie podczas stymulacji (Pękanie, 0°C płynu):
+------------------+
|                  |
|   [   0.30mm  ]  |  Szok termiczny: -120°C ∆T
|                  |  Naprężenie = E × α × ∆T
|   [   0.29mm  ]  |  Naprężenie = 200GPa × 12e-6 × 120
|                  |  Stres = 288 Mpa
|   [   0.29mm  ]  |  
|                  |  → Zbliża się plon (L-80: 552 Mpa)
+------------------+

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

DRZEWO DECYZJI INSPEKCJI TERENOWEJ
(Ocena wyciągniętej wykładziny - Czego właściwie używam)

                      ZACZNIJ TUTAJ
                          |
                          v
              Visual inspection of slots
                          |
              +-----------+-----------+
              |                       |
         Wyczyść gniazda?            Zatkane gniazda?
              |                       |
              v                       v
    Measure slot width       Attempt cleaning
              |                 (dźwiękowe/chemiczne)
              |                       |
    +---------+---------+       +------+------+
    |         |         |       |             |
 <10%     10-25%    >25%    Wyczyszczony?     Nadal podłączony?
 erozja erozja erozja     |             |
    |         |         |       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:
+--------------------------------+
| Jeśli erozja > 25% → ZŁOM       |
| Jeśli erozja 10-25% → Przeprojektowanie   |
| Jeśli erozja < 10% → Uruchom ponownie      |
+--------------------------------+

WZORY erozji według reżimu przepływu
(Zdjęcia mikroskopowe - Awaria Cooper Basin, 2018)

PRZEPŁYW PROMIENIOWY (90° wpis):     PRZEPŁYW MIESZANY (45-60° wpis):
+------------------+         +------------------+
|   Centrum slotów    |         |  Krawędź górna   |
|                  |         |                  |
|   [    ERODOWANY  ] |         | [ERODOWANY]    [   ]|
|   [  ERODOWANY    ] |         | [ERODOWANY]    [   ]|
|   [    ERODOWANY  ] |         | [ERODOWANY]    [   ]|
|                  |         |                  |
|   Symetryczny    |         |  Asymetryczny    |
|   wzór noszenia   |         |  "Zapiekanka"     |
+------------------+         +------------------+

PRZEPŁYW STYCZNY (<30° wpis):  RZECZYWISTA AWARIA (Bednarz):
+------------------+         +------------------+
|  Cała twarz     |         |                  |
|                  |         |  [    ]  [    ]  |
| [ERODOWANY] [ERODOWANY]|         |  [    ]  [    ]  |
| [ERODOWANY] [ERODOWANY]|         |  [xxx]  [xxx]  |
| [ERODOWANY] [ERODOWANY]|         |  [xxx]  [xxx]  |
|                  |         |  [    ]  [    ]  |
|  Jednolita twarz    |         |  Tylko pod prąd   |
|  erozja         |         |  (Co widzieliśmy)   |
+------------------+         +------------------+

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

TABELA KONTROLI JAKOŚCI SLOTU
(Co sprawdzam przed przyjęciem jakiejkolwiek linijki)

PARAMETR         |  DO PRZYJĘCIA  |  ODRZUCIĆ     | METODA KONTROLI POLA
------------------+--------------+-------------+-------------------
Tolerancja szerokości   |  ±0,02 mm     |  > ±0,05 mm  | Wskaźniki pinowe, 5 slots/m
Length tolerance  |  ±0,5 mm      |  > ±1,0 mm   | Suwmiarka, visual
Edge radius       |  >0.03mm     |  <0.01mm    | Mikroskop, 10x
Burr height       |  <0.02mm     |  >0.05mm    | Próba palca, feeler
Surface finish    |  Ra < 3.2μm  |  Ra > 6.3μm | Comparators
Slot spacing      |  ± 2%         |  > ± 5%      | Szablon, measure
Pattern alignment|  ±1°         |  > ±3°      | Kątomierz, visual

VISUAL INSPECTION RECORD:
+--------------------------------------------------+
| Numer seryjny wkładu:  L-80-12345 Data:  15-marzec 2026  |
|--------------------------------------------------|
| Sekcja | Szerokość | Promień | Bełkotać | Zdany/nieudany | Inicjały |
|---------+-------+--------+------+-----------+----------|
| 1 (obcas)| 0.31  | 0.04   | 0.01 | PRZECHODZIĆ      |  JD     |
| 2       | 0.30  | 0.03   | 0.02 | PRZECHODZIĆ      |  JD     |
| 3       | 0.32  | 0.02   | 0.03 | PRZECHODZIĆ      |  JD     |
| 4       | 0.30  | 0.04   | 0.01 | PRZECHODZIĆ      |  JD     |
| 5       | 0.35  | 0.01   | 0.04 | PONIEŚĆ PORAŻKĘ      |  JD     |
| 6 (palec u nogi) | 0.31  | 0.03   | 0.02 | PRZECHODZIĆ      |  JD     |
+--------------------------------------------------+

DZIAŁANIE: Sekcja 5 odrzucony - szerokość 0,35mm (>0.33granica mm)
        Promień krawędzi 0,01 mm (ostry) - will erode
        Manufacturer notified - wydany kredyt