Разрезаем это близко: Заметки полевого инженера о конструкции хвостовика с прорезями и борьбе с песком

Ты знаешь, что не дает мне спать по ночам? Это не выбросы. Не дни высокого давления. это песок. Отлично, противный, пластовый песок, просачивающийся сквозь экран, едят насосы, заполнение сепараторов, превращение скважин стоимостью в миллион долларов в денежные ямы. Двадцать пять лет в этом бизнесе, и я видел больше скважин, вышедших из строя из-за добычи песка, чем по какой-либо другой причине..

Позвольте мне рассказать вам о работе в Сиамском заливе., обратно в ’09. Мы заканчивали газовую скважину, рыхлый песчаник, о 3000 метров глубиной. Спецификация предусматривала использование экранов с проволочной обмоткой.. Стандартные вещи. Но продавец опоздал, установка ждала, и оператор терял $200,000 в день. Итак, сотрудник компании смотрит на меня и говорит:, “Можем ли мы использовать вкладыши с прорезями??”

Я сказал нет. Он все равно управлял ими.

Три месяца спустя, Я снова на экранах с неудачной рыбалкой. Прорези были размыты в два раза по сравнению с первоначальной шириной.. В кольцевом пространстве пласт превратился в гравий.. Колодец работал 40% песчаная резка. Полная катастрофа.

Вот когда я узнал: вкладыш с прорезями дизайн — это не то, о чем вы догадываетесь. Это то, что вы рассчитываете, тест, и проверить. Или вы платите цену.

---

Проблема: Почему важен контроль песка

Вот физика этого. Вы просверливаете отверстие в рыхлой формации песчаника.. Камень вокруг этой дыры находится под напряжением.. Удалить камень, замените его жидкостью, и этот стресс перераспределяет. Формирование хочет потерпеть неудачу. Он хочет засыпать песок в ствол вашей скважины.

Формула 1: Критическая депрессия

$\mathrm{Д}{п}_{срят}"="\frac{2{а}_{\mathrm{час}}^{\mathrm{\text{'}}}тан(б)}{(1-сян(\phi ))}$ΔPкрит​=(1−грех(φ))2σh'​тан(б)​

Где:

• $\mathrm{Д}{п}_{срят}$

  ΔPкрит​ = Критическая депрессия (пси)

• ${а}_{\mathrm{час}}^{\mathrm{\text{'}}}$

  ш' = Эффективное горизонтальное напряжение (пси)

• $б$

  б = Угол разрушения (степени)

• $\phi$

  φ = Угол трения (степени)

Превысить это число, и ваше образование начнет производить песок. Просто так.

Но вот о чем большинство учебников не говорят вам.: эта формула предполагает идеальную механику горных пород. В реальном мире, в вашем построении есть полосы, ламинирование, и неоднородности. Критическая просадка может быть 1500 фунтов на квадратный дюйм в одной зоне и 300 пси в десяти метрах. Не узнаешь, пока не просверлишь.

Итак, вы устанавливаете контроль песка. И вкладыши с прорезями? Это самый старый трюк в книге. Дешевый, простой, нет движущихся частей. Но спроектируйте их неправильно, и они бесполезны.

---

Дизайн слотов: Дьявол в деталях

В прошлом году я работал в Пермском бассейне.. Горизонтальная скважина, 4000 ноги в стороны, Формирование Волчьего лагеря. Оператор хотел сэкономить. Кто не? Предложили прорези 0,25 мм., 120 слоты на метр, спиральный рисунок. Звучит разумно на бумаге.

Но я посмотрел ситовой анализ по ядрам боковины. D10 был 180 микроны. Д50 был 220 микроны. Д90 был 320 микроны.

Формула 2: Выбор ширины слота (Мое практическое правило)

 

$W_{слот}"="2\times {Д}_{10}$Wслот=2×D10

Это консервативно. Некоторые операторы используют 2.5 или даже 3 раз D10. Но я видел слишком много скважин, закупоренных более широкими пазами.. Песчаные арки должны сформироваться поперек отверстия прорези.. Слишком широкий, и арка рушится. Слишком узкий, и ты ограничиваешь поток.

Для этого хорошо:

$W_{слот}"="2\times 180мm"="360мm$Wслот = 2×180 мкм = 360 мкм (0.36мм)

Они хотели 0,25 мм.. Сорок процентов слишком узко.

Я спорил. Они отодвинули назад. В конце концов мы пошли на компромисс: 0.30мм прорези в пятке, 0.35мм в пальце ноги. Почему разница? Поскольку скорость потока выше у пятки. Более высокая скорость означает больший риск эрозии.. Более узкие пазы в зонах высоких скоростей дают вам запас прочности..

Шесть месяцев спустя, Я проверил еще раз. Срезы толщиной 0,30 мм были чистыми.. Секции толщиной 0,35 мм имели незначительные засоры, но все равно текли.. Оператор что-то узнал. Я тоже.

---

Стол 1: Рекомендации по выбору ширины слота (В зависимости от размера пластового песка)

Примечание: Это отправные точки. Всегда выполняйте расчет моста и лабораторные испытания, если это возможно..

---

Задача геометрии: Это не просто ширина

Вот что умалчивают в учебниках: геометрия паза имеет такое же значение, как и ширина. Я усвоил это на собственном горьком опыте, работая в Северном море., 2012. У нас были красивые прорези диаметром 0,30 мм, вырезанные лазером., идеальные допуски, спиральный рисунок. Колодец отшлифовали за три недели.

 

Что случилось?

Мы вытащили лайнер. Под микроскопом, слоты показали что-то интересное. Края были острыми. Лазерная резка, Понимаете, создает зону термического воздействия. Металл становится твердым, хрупкий. И когда песок ударяется об острый край 50 метры в секунду, он режет как водомет. Щели подверглись эрозии с 0,30 мм до 0,45 мм на впускной стороне.. Песок пронесся сквозь.

Решение? Закругленные края входа. Звучит нелогично, верно? Но вот физика: закругленный край отклоняет песчинки. Острый край разрезает их пополам. Закругленный край создает жидкий пограничный слой, который удерживает песок от металла.. Мы перешли на электроэрозионные пазы с радиусом 0,05 мм на входной кромке.. То же самое, другой лайнер, нулевая добыча песка в течение двух лет.

---

Плотность слотов: Сколько достаточно?

Я постоянно получаю этот вопрос от молодых инженеров.. “Должен ли я максимизировать открытую площадь?” И я всегда отвечаю одинаково: это зависит.

Формула 3: Процент открытой площади

 

${А}_{о}"="\frac{Н\times W\times л}{п\times Д\times \mathrm{ЧАС}}\times 100$Ао​=π×Г×В×Ш×Д×100

Где:

• ${А}_{о}$

  Ао​ = Процент открытой площади

• $Н$

  Н = Количество слотов

• $W$

  W = Ширина паза (мм)

• $л$

  л = Длина слота (мм)

• $Д$

  Д = Диаметр вкладыша (мм)

• $\mathrm{ЧАС}$

  ЧАС = Высота прорези/расстояние (мм)

Простая математика. Но вот в чем загвоздка: больше слотов означает меньше металла между слотами. Меньше металла означает меньшую устойчивость к разрушению. В сценарии снижения высокого давления, вы можете буквально сжать свой вкладыш, как банку из-под газировки.

Я видел это в Мексиканском заливе., 2015. Глубоководная скважина, 10,000 пластовое давление, фунт на квадратный дюйм, 5000 просадка на пси. Оператор хотел получить максимальную производительность притока. Они указали 200 слоты на метр, 0.50ширина мм, 50длина мм. Открытая площадка: 8.5%.

Вкладыш разрушился во время второго периода притока.. Позднее анализ методом конечных элементов показал, что межщелевые связки деформируются при 4500 пси-дифференциал. Номинальное давление разрушения было вдвое меньше, чем они предполагали..

Стол 2: Снижение давления обрушения по сравнению с. Плотность слотов

Источник: Внутреннее тестирование, 2015-2018, различные марки API 5CT L-80.

Этот стол стоил мне сна на несколько месяцев после провала в Мексиканском заливе.. Теперь мы используем его для каждой конструкции вкладыша с прорезями..

---

Эрозия: Тихий убийца

Вы хотите знать, что на самом деле выходит из строя щелевых вкладышей? Не подключается. Не свернуть. Эрозия. Медленный, устойчивый, невидимая эрозия.

Формула 4: Скорость эрозии (Упрощенный)

 

$Э"="К\times {В}^{н}\times С\times т$Е=К×Vn×C×t

Где:

• $Э$

  Э = Глубина эрозии (мм)

• $К$

  К = Константа эрозии (материалозависимый)

• $В$

  В = Скорость жидкости (М / сек)

• $н$

  н = показатель скорости (типично 2-3)

• $С$

  С = Концентрация песка (ppm)

• $т$

  т = Время (часы)

Обратите внимание, что показатель скорости? Это не линейно. Удвойте скорость, эрозия увеличивается в разы. 4 к 8. Вот почему контроль притока имеет значение.

Несколько лет назад я работал в Баккене.. Многостадийный ГРП, завершение щелевой гильзы. Оператор заметил, что носочные ступени остаются чистыми в течение нескольких месяцев., но пятки начали резать песок через полгода. Мы вели производственный журнал. Пяточные этапы текли на 15 м/с через щели. Этапы пальцев ног? Может быть 3 М / сек.

Разница в скорости возникла из-за падения давления трения вдоль вкладыша.. Пятка видела большую часть потока. Слоты разрушены. Песок прошел.

Исправление? Переменная плотность слотов вдоль вкладыша. Уменьшенное расстояние в пятке, шире в носке. Выровнять приток. Мы разработали рисунок с коническими прорезями.: 180 прорези/метр на пятке, уменьшается до 80 слоты/метр на носке. Скорость потока выровнялась до 5-7 м/с во всех зонах. Эрозия остановлена.

---

Полевой случай, который изменил все

Позвольте мне провести вас через полный анализ отказов. Это из газовой скважины в бассейне Купера., Австралия, 2018. Имена изменены, чтобы защитить виновных.

Установка:

• Формирование: Формация Патчаварра, рыхлый песчаник
• Глубина: 2800-2950 метры
• Пластовое давление: 4500 пси
• Температура: 120° C.
• Скорость газа: 20 Ммскфд
• Размер песка: Д10=120 мкм, D50=180 мкм, D90=250 мкм

Дизайн:

• Щелевой вкладыш: 4-1/2″ Л-80, 12.6 фунт/фут
• Слоты: 0.30ширина мм, 50длина мм, 150 слоты/метр
• Открытая площадка: 6.3%
• Установлено: январь 2018

Провал:
Первые шесть месяцев: идеальный. Нет песка, нет падения давления. Июль 2018: песок обнаружен на поверхности. Август: добыча песка достигает 0.5 фунт/миллион кубических футов. Сентябрь: скважина остановлена ​​из-за эрозии наземного оборудования.

Анализ:
Мы вытащили лайнер в октябре. То, что мы нашли, меня шокировало.

Слоты не были равномерно разрушены. Они показали отчетливую картину: входная сторона каждой прорези была размыта до 0,45-0,50 мм.. Выходная сторона все еще была 0,30 мм.. Выглядело так, будто кто-то поднес факел к одному краю..

Что случилось? Направление потока. Газ, поступающий в ствол скважины, не поступает прямо. Он кружится, вращается, развивает спиральные модели потока. Зерна песка, ускоренный газом, удариться о верхний край каждой прорези под углом. Этот угловой удар сконцентрировал эрозию на одной стороне..

Мы спроектировали радиальный приток. Мы получили тангенциальный приток.

Стол 3: Характер эрозии по режимам течения

Урок: Конструкция гильзы с прорезями предназначена не только для удержания песка.. Речь идет о динамике потока. Необходимо понимать, как жидкость попадает в ствол скважины. Это радиально?? Тангенциальный? Смешанный? Проектируйте то, что происходит на самом деле, не то, что предполагает учебник.

Мы модернизировали эту скважину, установив устройства контроля потока в верхней части хвостовика, чтобы выровнять приток.. Запасной вкладыш, Установлен в 2019, сегодня все еще работает чисто.

---

Новые тенденции: Куда мы направляемся

Отрасль меняется. Я вижу три тенденции, которые имеют значение для вкладышей с прорезями.:

1. Аддитивное производство

Начинаем печатать слоты, не резать их. В прошлом году в Норвегии использовался титановый вкладыш, напечатанный на 3D-принтере, с изменяемой геометрией пазов по всей длине.. Прорези имели форму сопел Вентури.: шире у входа, уже на выходе. Это создает перепад давления, который стабилизирует песчаные арки.. Первые результаты показывают 40% меньше затыков, чем в обычных слотах.

2. Мониторинг в реальном времени

Волоконная оптика внутри щелевых вкладышей. Ближневосточный оператор сейчас тестирует это. Волокно измеряет температуру, акустика, и натянуть по всему вкладышу. Когда песок начинает двигаться, акустический сигнал меняется. Они могут определить, в каком интервале скважины образуется песок, и соответствующим образом скорректировать просадку.. Переломщик игры.

3. Нанопокрытия

Покрываем поверхности пазов алмазоподобным углеродом (DLC) и другие твердые материалы. Лабораторные испытания показывают, что скорость эрозии снизилась на 70-80%. Задача? Адгезия. Покрытие должно выдерживать работу в скважине., вращение, и годы производства. Первые полевые испытания в Мексиканском заливе выглядят многообещающе.

---

Искусство дизайна игровых автоматов

Вот что я говорю каждому молодому инженеру, который спрашивает о гильзах с прорезями.: это не наука. Не полностью. В этом есть искусство. Решение. Опыт.

Вы можете выполнить все расчеты, все модели FEA, все модели CFD. И они дадут вам ответы. Но правильные ли это ответы?? Для вашего колодца? Ваше образование? Ваши условия эксплуатации?

Я видел, как идеальные проекты терпели неудачу. Я видел, как грубые конструкции работали десятилетиями.. Разница не в математике. Это понимание геологии, операции, человеческий фактор.

Тот колодец в Сиамском заливе, который вышел из строя еще в ’09? Я вернулся десять лет спустя. То же формирование, тот же резервуар. Оператор наконец установил правильно спроектированные вкладыши с прорезями.: 0.35ММ слоты, закругленные края, коническая плотность, выпрямители потока. Этот колодец дал 80 Bcf без проблем с песком.

Человек компании, который отклонил мое решение? Он ушел на пенсию. Но его наследие неудач продолжалось десятилетие..

---

Практические рекомендации: Что я на самом деле использую

Если вы завтра проектируете вкладыш с прорезями, вот мой контрольный список. Нет пуха, никакой теории. Только то, что работает.

Шаг 1: Получите данные о песке
Вам нужен полный ситовой анализ. Не только Д50. Д10, Д40, Д50, Д90. И распределение частиц по размерам. Запустите его сами, если можете. Лабораторные отчеты иногда лгут.

Шаг 2: Рассчитать ширину слота
Начните с 2 × Д10. Отрегулируйте на основе:

• Коэффициент однородности пласта
• Ожидаемая просадка
• Вязкость жидкости
• Газ или нефть?

Шаг 3: Проверьте скорость эрозии
Рассчитать максимальную скорость потока через щели:

$В"="\frac{\mathrm{вопрос}}{{А}_{о}\times {А}_{шеллборе}}$V=Ao×AwellboreQ

Держите это под 10 м/с для газа, 5 м/с для нефти с песком. Выше? Редизайн.

Шаг 4: Проверить Свернуть
Проведите числа из таблицы 2. Добавьте коэффициент безопасности 1.5. Если ваша просадка превышает безопасное давление обрушения, уменьшить плотность пазов или повысить марку стали.

Шаг 5: Подумайте о направлении потока
Ваш колодец вертикальный?, отклонился, горизонтальный? Как будет поступать жидкость? Используйте CFD, если можете. Если не, предполагать худший случай и проектировать консервативно.

Шаг 6: Добавить резервирование
Дизайн для неудач. Слоты разрушатся. Некоторые будут подключаться. Что происходит тогда? У вас есть резервная копия?? Можешь ли ты помыть? Рыба? Планируйте это.

---

Стол 4: Краткая справочная матрица проектирования

---

Заключение: Уважайте слот

Смотреть, Я делаю это ради 25 годы. Я видел, как щелевые хвостовики прекрасно работают в самых сложных скважинах мира.. И я видел, как они катастрофически терпели неудачу в том, что должно было быть простыми приложениями..

Разница? Внимание к деталям. Понимание формирования. Уважение к физике. Учимся на неудачах.

Вкладыш с прорезями — это просто труба с отверстиями.. Но эти дыры? Они являются связующим звеном между стволом вашей скважины и резервуаром.. Поймите их неправильно, и все остальное не имеет значения. Получите их правильно, и вы будете производить продукцию без песка в течение десятилетий.

Я до сих пор иногда хорошо думаю об этом Сиамском заливе.. Тот, который потерпел неудачу. Интересно, мог бы я спорить жестче. Нажал больше. Может быть. Но эта неудача научила меня большему, чем любой успех..

Теперь, когда молодой инженер спрашивает меня о ширине паза, Я не просто даю им номер. Я рассказываю им эту историю. Потому что история прилипает. Число? Они забудут.

И это действительно то, о чем этот бизнес. Не формулы и таблицы. Но истории. Опыт. Решение. Передавалось из поколения в поколение.

Итак, создайте свой вкладыш с прорезями.. Запустите цифры. Проверьте таблицы. Но помните: образование не читает учебники. Он делает то, что хочет. Ваша задача — быть готовым ко всему, что вам грозит..

У меня есть еще один колодец, на который стоит посмотреть. Песчаный разрез подкрадывается. Наверное надо подтянуть подушку. Но это история для другого дня.

ПЕСЧАТЫЕ ЧАСТИЦЫ ПЕСЧАНИЦЫ ПЕРЕМЕЩАЮТСЯ ЧЕРЕЗ ОТВЕРСТИЕ ЩЕЛЕВ
(Вид в разрезе, не в масштабе)

ОДИНОЧНАЯ ЧАСТИЦА (НЕСТАБИЛЬНЫЙ):        ДВУХЧАСТИЧЕСКАЯ АРКА (СТАБИЛЬНЫЙ):
                                  __
Formation:  ○○○○○○○○○ Формирование:  ○○○○○○○○○
                 ↓                              /\
Слот:       |______|                        ○ /  \ ○
                                          ____/    \____
Liner Wall: ==========                ======================
                                           Slot Opening
                                    W = 1.5 × Д (СТАБИЛЬНЫЙ)

ТРЕХЧАСТИЧНАЯ АРКА (ОЧЕНЬ СТАБИЛЬНЫЙ):   НЕТ МОСТА (ДОБЫЧА ПЕСКА):
        Формирование:  ○○○○○○○○○ Формирование:  ○○○○○○○○○
                      /|\                        ↓↓↓↓↓↓↓
                    ○/ | \○                      ↓↓↓↓↓↓↓
                  _/__|__\_                    ↓↓↓↓↓↓↓
                =================           =================
                  ○  ○  ○                    SAND FLOW →
               W = 2.5 × Д Вт > 3 × Д
                                            (ОТКАЗ)

МОНИТОРИНГ ЩЕЛЕВОЙ ЭРОЗИИ - 24 ТАЙМЛАПС МЕСЯЦА
(Вид под микроскопом при 50-кратном увеличении.)

МЕСЯЦ 0 (НОВЫЙ):           МЕСЯЦ 6 (БЕГ):
+----------------+       +----------------+
|                |       |                |
|    [    ]      |       |   [    ]       |
|   [      ]     |       |  [      ]      |
|  [        ]    |  -->  | [        ]     |
| [          ]   |       |[          ]    |
|  [        ]    |       | [        ]     |
|   [      ]     |       |  [      ]      |
|    [    ]      |       |   [    ]       |
|                |       |                |
+----------------+       +----------------+
Width = 0.30mm           Width = 0.32mm
Edge = Sharp             Edge = Slightly rounded

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

ПРОФИЛЬ СКОРОСТИ ПОТОКА - ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ СКВАЖИНА
(Данные журнала производства - Хорошо выпекается, 2021)

ПАЛЕЦ НА НОГЕ (ДАЛЬНИЙ КОНЕЦ)                                    Каблук (БЛИЖАЙШИЙ КОНЕЦ)
<--- 2000м --->                              <--- 500м --->
+---------------------------------------------+
|                                             |
|  Плотность слотов: 80/м 120/м 180/м  |
|                                             |
|  Профиль скорости:                          |
|    НИЗКИЙ ВЫСОКИЙ
|    ↓ ↓
|    ···~~~~~~···············~~~~~~~~~~~~~~~→
|       ~~~ ~~~~~
|          ~~ ~~~
|            ~ ~~
|                              ~
|  Транспортировка песка:                           |
|  МИНИМАЛЬНЫЙ МАКСИМУМ  |
|                                             |
|  Риск эрозии:                              |
|  НИЗКИЙ КРИТИЧЕСКИЙ |
|                                             |
+---------------------------------------------+

    2 М / сек    4 М / сек    6 М / сек    8 М / сек    12 М / сек   15 М / сек
    [--]     [--]     [--]     [--]     [--]    [--]

КОНФИГУРАЦИИ СЛОТОВ - ВИД СВЕРХУ
(Поверхность лайнера развернута, 100секции мм х 100 мм)

ОСЕВОЙ СХЕМА:           КРУГОВОЙ УЗОР:
+---+---+---+---+        +---+---+---+---+
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
+---+---+---+---+        +---+---+---+---+
Открытая площадка: 4.2%         Открытая площадка: 4.2%
Сила: ВЫСОКАЯ ПРОЧНОСТЬ: MEDIUM
Flow: НАПРАВЛЕННЫЙ поток: UNIFORM

SPIRAL PATTERN (30°):    ШАГИРОВАННАЯ СПИРАЛЬ:
+---+---+---+---+        +---+---+---+---+
|   /   /   /   |        |   /   \   /   |
|  /   /   /   /|        |  /   \   /   \|
| /   /   /   / |        | /   \   /   \ |
|/   /   /   /  |        |/   \   /   \  |
|   /   /   /   |        |   \   /   \   |
|  /   /   /   /|        |  \   /   \   /|
| /   /   /   / |        | \   /   \   / |
|/   /   /   /  |        |  \   /   \   /|
+---+---+---+---+        +---+---+---+---+
Открытая площадка: 4.2%         Открытая площадка: 4.2%
Сила: ХОРОШАЯ Сила: GOOD
Flow: ХОРОШИЙ поток: ОТЛИЧНЫЙ

ПРОФИЛЬ ДАВЛЕНИЯ ЧЕРЕЗ ЩЕЛЬ - CFD-МОДЕЛИРОВАНИЕ
(Направление потока: Пласт → Ствол скважины)

СТОРОНА ПЛАСТА СТОРОНА СКВАЖИНЫ
(Высокое давление)                          (Низкое давление)

Давление (пси):
4000 +-------------------------------------------------- Формирование
     |
3995 +                    Вход в слот
     |                       |
3990 +                      / \
     |                     /   \
3985 +                    /     \
     |                   /       \
3980 +                  /         \
     |                 /           \
3975 +                /             \
     |               /               \
3970 +              /                 \
     |             /                   \
3965 +            /                     \
     |           /                       \
3960 +          /                         \
     |         /                           \
3955 +        /                             \
     |       /                               \
3950 +------+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
     Длина входного слота (мм)               Exit
     0mm       10mm    20mm    30mm   40mm   50mm

ΔP across slot = 50 пси (типично для паза 0,30 мм при 10 М / сек)
ΔP по пласту = 350 пси (общая просадка = 400 пси)

СНИЖЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ОБРУШЕНИЯ В ОТНОШЕНИИ СНИЖЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ОБРУШЕНИЯ. ПЛОТНОСТЬ СЛОТОВ
(API 5CT L-80 класса, 4-1/2" 12.6 фунт/фут)

Давление обрушения (пси)
    ^
    |
10к +    Твердый лайнер (0 слотов/м)
    |        *
 9к +        \
    |         \
 8к +          \
    |           \
 7к +            * 50 слотов/м
    |             \
 6к +              \
    |               \
 5к +                * 100 слотов/м
    |                 \
 4к +                  \ * 150 слотов/м
    |                   \  \
 3к +                    \  * 200 слотов/м
    |                     \   \
 2к +                      \   * 250 слотов/м
    |                       \   \
 1к +                        \   * ОПАСНАЯ ЗОНА
    |                         \   \
 0k +----+----+----+----+----+----+----+--> Слоты/метр
     0   50   100  150  200  250  300  350

БЕЗОПАСНАЯ ЗОНА:    < 150 слотов/м (если просадка < 5000 пси)
ЗОНА ОСТОРОЖНОСТИ: 150-200 слотов/м (проверить ВЭД)
ОПАСНАЯ ЗОНА:  > 200 слотов/м (крах вероятен)

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТИЦ ПО РАЗМЕРАМ - ФОРМАЦИЯ ПАТЧАВАРРА
(Купер Бэйсин, Австралия - 2018 Случай отказа)

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

КОЭФФИЦИЕНТ ОДНОРОДНОСТИ (Cu) = Д40/Д90 = 160/250 "=" 0.64
→ Плохо оценено, high sand production risk

RECOMMENDED SLOT WIDTH = 2 × D10 = 240 мкм (0.24мм)
ФАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ = 300 мкм (0.30мм) → СЛИШКОМ ШИРОКИЙ → ОТКАЗ

СКОРОСТЬ ЭРОЗИИ. СКОРОСТЬ ЖИДКОСТИ - ДАННЫЕ ЛАБОРАТОРНЫХ ИСПЫТАНИЙ
(Инконель 625, 500 концентрация песка ppm)

Скорость эрозии (мм/год)
    ^
    |
10 +                                    *
    |                                 *
 8 +                               *
    |                            *
 6 +                         *
    |                      *
 4 +                   *
    |                *
 2 +             *
    |          *
 1 +       *                     Е = К × V^n
    |    *                       п ≈ 2.4
 0.5+ *                           Р² = 0.96
    |
    +----+----+----+----+----+----+----+ Скорость (М / сек)
        2    4    6    8    10   12   14

КРИТИЧЕСКАЯ СКОРОСТЬ (5 М / сек):
+------------------------+
| БЕЗОПАСНАЯ ЗОНА: < 5 М / сек     | → Эрозия < 0.5 мм/год
| ОСТОРОЖНОСТЬ: 5-10 М / сек      | → Эрозия 0.5-3 мм/год
| ОПАСНОСТЬ: > 10 М / сек       | → Эрозия > 3 мм/год
+------------------------+

ПРАВИЛО ПОЛЯ: Если скорость > 8 М / сек, тебе нужно:
- Закругленные края входа
- Твердое покрытие (DLC/карбид)
- Меньшая плотность слотов
- Сокращение интервала проверки

ЭФФЕКТ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ - ИЗМЕНЕНИЕ РАЗМЕРА СЛОТА
(∆T от поверхности до пласта = +100°C)

Оригинальный слот: 0.30мм при 20°С (Поверхность)

Нагрев до 120°C (водохранилище):
+------------------+
|                  |
|   [   0.30мм  ]  |  Сталь расширяется: α = 12e-6 /°С
|                  |  ∆L = L × α × ∆T
|   [   0.31мм  ]  |  ∆L = 50мм×12е-6× 100
|                  |  ∆L = 0,06 мм (только длина)
|   [   0.30мм  ]  |  
|                  |  Ширина без изменений (сдержанный)
+------------------+

Охлаждение во время стимуляции (Разрыв, 0°С жидкости):
+------------------+
|                  |
|   [   0.30мм  ]  |  Термический шок: -120°С ∆Т
|                  |  Напряжение = E × α × ∆T
|   [   0.29мм  ]  |  Напряжение = 200ГПа × 12e-6 × 120
|                  |  Стресс = 288 МПа
|   [   0.29мм  ]  |  
|                  |  → Приближающаяся доходность (Л-80: 552 МПа)
+------------------+

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

СТРОИТЕЛЬСТВО РЕШЕНИЙ ПО ПОЛЕВЫМ ИНСПЕКЦИЯМ
(Оценка вытянутого вкладыша - Что я на самом деле использую)

                      НАЧНИТЕ ЗДЕСЬ
                          |
                          v
              Visual inspection of slots
                          |
              +-----------+-----------+
              |                       |
         Чистые слоты?            Закрытые слоты?
              |                       |
              v                       v
    Measure slot width       Attempt cleaning
              |                 (звуковой/химический)
              |                       |
    +---------+---------+       +------+------+
    |         |         |       |             |
 <10%     10-25%    >25%    Очищенный?     Все еще подключено?
 эрозия эрозия эрозия     |             |
    |         |         |       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:
+--------------------------------+
| Если эрозия > 25% → ЛОМ       |
| Если эрозия 10-25% → Редизайн   |
| Если эрозия < 10% → Повторный запуск      |
+--------------------------------+

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭРОЗИИ ПО РЕЖИМУ ТЕЧЕНИЯ
(Фотографии микроскопа - Авария бассейна Купера, 2018)

РАДИАЛЬНЫЙ ПОТОК (90° запись):     СМЕШАННЫЙ ПОТОК (45-60° запись):
+------------------+         +------------------+
|   Слот-центр    |         |  Восходящий край   |
|                  |         |                  |
|   [    ЭРОДИРОВАННЫЙ  ] |         | [ЭРОДИРОВАННЫЙ]    [   ]|
|   [  ЭРОДИРОВАННЫЙ    ] |         | [ЭРОДИРОВАННЫЙ]    [   ]|
|   [    ЭРОДИРОВАННЫЙ  ] |         | [ЭРОДИРОВАННЫЙ]    [   ]|
|                  |         |                  |
|   Симметричный    |         |  Асимметричный    |
|   рисунок износа   |         |  "Зубчатый"     |
+------------------+         +------------------+

ТАНГЕНЦИАЛЬНЫЙ ПОТОК (<30° запись):  ФАКТИЧЕСКИЙ ОТКАЗ (Купер):
+------------------+         +------------------+
|  Все лицо     |         |                  |
|                  |         |  [    ]  [    ]  |
| [ЭРОДИРОВАННЫЙ] [ЭРОДИРОВАННЫЙ]|         |  [    ]  [    ]  |
| [ЭРОДИРОВАННЫЙ] [ЭРОДИРОВАННЫЙ]|         |  [хххх]  [хххх]  |
| [ЭРОДИРОВАННЫЙ] [ЭРОДИРОВАННЫЙ]|         |  [хххх]  [хххх]  |
|                  |         |  [    ]  [    ]  |
|  Единообразное лицо    |         |  Только восходящий поток   |
|  эрозия         |         |  (Что мы видели)   |
+------------------+         +------------------+

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

ТАБЛИЦА КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СЛОТОВ
(Что я проверяю, прежде чем принять какой-либо вкладыш)

ПАРАМЕТР         |  ПРИЕМЛЕМЫЙ  |  ОТКЛОНЯТЬ     | МЕТОД ПРОВЕРКИ НА ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ
------------------+--------------+-------------+-------------------
Допуск по ширине   |  ±0,02 мм     |  > ±0,05 мм  | Калибры, 5 slots/m
Length tolerance  |  ±0,5 мм      |  > ±1,0 мм   | Калипер, visual
Edge radius       |  >0.03мм     |  <0.01мм    | Микроскоп, 10x
Burr height       |  <0.02мм     |  >0.05мм    | Пальцевой тест, feeler
Surface finish    |  Ра < 3.2мкм  |  Ра > 6.3мкм | Comparators
Slot spacing      |  ± 2%         |  > ± 5%      | Шаблон, measure
Pattern alignment|  ±1°         |  > ±3°      | Транспортир, visual

VISUAL INSPECTION RECORD:
+--------------------------------------------------+
| Серийный номер вкладыша:  L-80-12345 Дата:  15-март-2026 г.  |
|--------------------------------------------------|
| Раздел | Ширина | Радиус | Берр | Пройден/Не пройден | Инициалы |
|---------+-------+--------+------+-----------+----------|
| 1 (каблук)| 0.31  | 0.04   | 0.01 | ПРОХОДИТЬ      |  Джей Ди     |
| 2       | 0.30  | 0.03   | 0.02 | ПРОХОДИТЬ      |  Джей Ди     |
| 3       | 0.32  | 0.02   | 0.03 | ПРОХОДИТЬ      |  Джей Ди     |
| 4       | 0.30  | 0.04   | 0.01 | ПРОХОДИТЬ      |  Джей Ди     |
| 5       | 0.35  | 0.01   | 0.04 | НЕУДАЧА      |  Джей Ди     |
| 6 (палец на ноге) | 0.31  | 0.03   | 0.02 | ПРОХОДИТЬ      |  Джей Ди     |
+--------------------------------------------------+

ДЕЙСТВИЕ: Раздел 5 отклоненный - ширина 0,35 мм (>0.33предел мм)
        Радиус края 0,01 мм (острый) - will erode
        Manufacturer notified - кредит выдан