Cắt nó đóng: Ghi chú của kỹ sư hiện trường về thiết kế lớp lót có rãnh và kiểm soát cát

Bạn biết điều gì khiến tôi thức đêm? Đó không phải là những trận đòn. Không phải những ngày áp lực. Đó là cát. Khỏe, bẩn thỉu, sự hình thành cát bò qua màn hình, ăn máy bơm, làm đầy dải phân cách, biến giếng triệu đô thành hố tiền. Hai mươi lăm năm làm nghề này, và tôi đã chứng kiến ​​nhiều giếng bị hư hỏng do sản xuất cát hơn bất kỳ nguyên nhân đơn lẻ nào khác.

Để tôi kể cho bạn nghe về một công việc ở Vịnh Thái Lan, quay lại ’09. Chúng tôi đang hoàn thiện một giếng khí, sa thạch không cố kết, Về 3000 mét sâu. Thông số kỹ thuật yêu cầu màn hình quấn dây. Hàng chuẩn. Nhưng người bán hàng đã đến muộn, giàn khoan đã chờ đợi, và người điều hành đã thua $200,000 một ngày. Vì vậy, người đàn ông của công ty nhìn tôi và nói, “Chúng ta có thể chạy lót có rãnh không?”

Tôi đã nói không. Dù sao thì anh ấy cũng đã điều hành chúng.

Ba tháng sau, Tôi quay lại giàn khoan đánh cá thất bại. Các khe bị xói mòn gấp đôi chiều rộng ban đầu. Sự hình thành đã biến thành sỏi trong hình khuyên. Cái giếng đang làm 40% cắt cát. Một thảm họa hoàn toàn.

Đó là lúc tôi học được: lót có rãnh thiết kế không phải là thứ bạn đoán. Đó là điều bạn tính toán, Bài kiểm tra, và xác minh. Hoặc bạn phải trả giá.

---

Vấn đề: Tại sao vấn đề kiểm soát cát

Đây là tính chất vật lý của nó. Bạn khoan một lỗ xuyên qua một khối sa thạch chưa cố kết. Hòn đá xung quanh cái lỗ đó có ứng suất. Loại bỏ đá, thay thế nó bằng chất lỏng, và sự căng thẳng đó phân phối lại. Đội hình muốn thất bại. Nó muốn đổ cát xuống giếng của bạn.

Công thức 1: Áp lực rút lui quan trọng

$\mathrm{D}{P}_{cr\mathrm{Tôi}t}=\frac{2{\mathrm{Một}}_h^{\mathrm{\text{'}}}t\mathrm{Một}N(b)}{(1-S\mathrm{Tôi}N(\varphi ))}$ΔPcrit​=(1−tội lỗi(ϕ))2σh′​tân(b)​

Ở đâu:

• $\mathrm{D}{P}_{cr\mathrm{Tôi}t}$

  ΔPcrit​ = Áp lực rút vốn tới hạn (psi)

• ${\mathrm{Một}}_h^{\mathrm{\text{'}}}$

  sh′ = Ứng suất ngang hiệu dụng (psi)

• $b$

  b = Góc hư hỏng (độ)

• $\varphi$

  ϕ = Góc ma sát (độ)

Vượt quá con số này, và sự hình thành của bạn bắt đầu tạo ra cát. Đơn giản thế thôi.

Nhưng đây là điều mà hầu hết sách giáo khoa không nói với bạn: công thức đó giả định cơ chế đá hoàn hảo. Trong thế giới thực, đội hình của bạn có vệt, cán màng, và sự không đồng nhất. Sự suy giảm nghiêm trọng có thể là 1500 psi trong một vùng và 300 psi cách đó mười mét. Bạn không biết cho đến khi bạn tìm hiểu nó.

Vì vậy bạn cài đặt kiểm soát cát. Và lớp lót có rãnh? Chúng là thủ thuật lâu đời nhất trong cuốn sách. Rẻ, đơn giản, không có bộ phận chuyển động. Nhưng thiết kế chúng sai, và chúng vô dụng.

---

Thiết kế khe cắm: Ác quỷ trong các chi tiết

Tôi đã làm việc ở lưu vực Permian vào năm ngoái. Giếng ngang, 4000 đôi chân bên, Đội hình Wolfcamp. Nhà điều hành muốn tiết kiệm tiền. Ai không? Họ đề xuất các khe 0,25mm, 120 khe trên mét, mô hình xoắn ốc. Nghe có vẻ hợp lý trên giấy tờ.

Nhưng tôi đã xem xét phân tích sàng từ lõi thành bên. D10 là 180 micron. D50 là 220 micron. D90 là 320 micron.

Công thức 2: Lựa chọn chiều rộng khe (Quy tắc ngón tay cái của tôi)

 

$W_{S\mathrm{tôi}ồt}=2\times D_{10}$Wkhe​=2×D10​

Đó là sự bảo thủ. Một số nhà khai thác sử dụng 2.5 hoặc thậm chí 3 lần D10. Nhưng tôi đã thấy quá nhiều giếng được cắm với các khe rộng hơn. Vòm cát cần hình thành trên khe hở. Quá rộng, và vòm sụp đổ. Quá hẹp, và bạn hạn chế dòng chảy.

Đối với cái giếng này:

$W_{S\mathrm{tôi}ồt}=2\times 180\mathrm{tôi}m=360\mathrm{tôi}m$Khe​=2×180μm=360μm (0.36mm)

Họ muốn 0,25mm. Bốn mươi phần trăm quá hẹp.

tôi đã tranh luận. Họ đẩy lùi. Cuối cùng chúng tôi đã thỏa hiệp: 0.30khe mm ở gót chân, 0.35mm ở ngón chân. Tại sao sự khác biệt? Bởi vì tốc độ dòng chảy cao hơn ở gót chân. Vận tốc cao hơn có nghĩa là nguy cơ xói mòn cao hơn. Các khe hẹp hơn ở vùng tốc độ cao mang lại cho bạn hệ số an toàn.

Sáu tháng sau, tôi đã kiểm tra lại. Các phần 0,30mm đã sạch. Các đoạn 0,35mm bị kẹt nhẹ nhưng vẫn chảy. Người điều hành đã học được điều gì đó. Tôi cũng vậy.

---

Bàn 1: Hướng dẫn lựa chọn chiều rộng khe (Dựa trên kích thước cát hình thành)

Ghi chú: Đây là những điểm khởi đầu. Luôn chạy tính toán bắc cầu và thử nghiệm trong phòng thí nghiệm nếu có thể.

---

Bài toán hình học: Nó không chỉ là chiều rộng

Đây là điều mà sách giáo khoa đề cập đến: hình học khe quan trọng như chiều rộng. Tôi đã học được điều này một cách khó khăn khi làm việc ở Biển Bắc, 2012. Chúng tôi đã có những khe cắt laser 0,30mm tuyệt đẹp, dung sai hoàn hảo, mô hình xoắn ốc. Giếng cát đầy cát trong ba tuần.

 

Chuyện gì đã xảy ra thế?

Chúng tôi đã kéo lớp lót. Dưới kính hiển vi, các khe cho thấy điều gì đó thú vị. Các cạnh đã sắc nét. Cắt laser, bạn thấy đấy, tạo ra vùng ảnh hưởng nhiệt. Kim loại trở nên cứng, giòn. Và khi cát va vào một cạnh sắc ở 50 mét trên giây, nó cắt như tia nước. Các khe cửa vào bị xói từ 0,30 mm đến 0,45 mm. Cát lao qua.

Giải pháp? Các cạnh đầu vào được làm tròn. Nghe có vẻ phản trực giác, Phải? Nhưng đây là vật lý: một cạnh tròn làm chệch hướng các hạt cát. Một cạnh sắc chia đôi chúng. Cạnh tròn tạo ra một lớp ranh giới chất lỏng giúp cát tránh xa kim loại. Chúng tôi đã chuyển sang các khe EDM cắt dây có bán kính 0,05mm ở cạnh vào. Tương tự, lớp lót khác nhau, không sản xuất cát trong hai năm.

---

Mật độ khe: Bao nhiêu là đủ?

Tôi luôn nhận được câu hỏi này từ các kỹ sư trẻ. “Tôi có nên tối đa hóa diện tích mở?” Và tôi luôn trả lời giống như vậy: nó phụ thuộc.

Công thức 3: Tỷ lệ khu vực mở

 

${\mathrm{MỘT}}_{ồ}=\frac{N\times W\times L}{P\times D\times H}\times 100$Ao​=π×D×HN×W×L​×100

Ở đâu:

• ${\mathrm{MỘT}}_{ồ}$

  Áo​ = Tỷ lệ phần trăm diện tích mở

• $N$

  N = Số lượng vị trí

• $W$

  W = Chiều rộng khe (mm)

• $L$

  L = Chiều dài khe (mm)

• $D$

  D = Đường kính lót (mm)

• $H$

  H = Chiều cao/khoảng cách khe (mm)

Toán đơn giản. Nhưng đây là điều đáng chú ý: nhiều khe hơn có nghĩa là ít kim loại hơn giữa các khe. Ít kim loại hơn có nghĩa là khả năng chống sụp đổ thấp hơn. Trong kịch bản giảm áp suất cao, theo đúng nghĩa đen, bạn có thể bóp lớp lót của mình giống như một lon soda.

Tôi đã thấy điều này ở Vịnh Mexico, 2015. Giếng nước sâu, 10,000 áp suất hồ chứa psi, 5000 giảm psi. Nhà điều hành muốn hiệu suất luồng vào tối đa. Họ chỉ định 200 khe trên mét, 0.50chiều rộng mm, 50chiều dài mm. Khu vực mở: 8.5%.

Lớp lót bị sập trong giai đoạn chảy thứ hai. Phân tích phần tử hữu hạn sau đó cho thấy các dây chằng giữa các khe mang lại ở mức 4500 chênh lệch psi. Đánh giá áp lực sụp đổ chỉ bằng một nửa những gì họ giả định.

Bàn 2: Thu gọn giảm áp lực so với. Mật độ khe

Nguồn: Thử nghiệm nội bộ, 2015-2018, các loại API 5CT L-80 khác nhau.

Chiếc bàn đó khiến tôi mất ngủ nhiều tháng sau sự cố ở Vịnh Mexico. Bây giờ chúng tôi chạy nó trên mọi thiết kế lót có rãnh.

---

Xói mòn: Kẻ giết người thầm lặng

Bạn muốn biết điều gì thực sự khiến lớp lót có rãnh bị hỏng? Không cắm. Không sụp đổ. Xói mòn. Chậm, vững chắc, xói mòn vô hình.

Công thức 4: Tốc độ xói mòn (Đơn giản hóa)

 

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

Ở đâu:

• $E$

  E = Độ sâu xói mòn (mm)

• $K$

  K = Hằng số xói mòn (phụ thuộc vật chất)

• $\mathrm{V.}$

  V. = Vận tốc chất lỏng (m / s)

• $N$

  N = Số mũ vận tốc (Thường 2-3)

• $C$

  C = Nồng độ cát (ppm)

• $t$

  t = Thời gian (giờ)

Chú ý rằng số mũ vận tốc? Nó không tuyến tính. Nhân đôi vận tốc, và xói mòn tăng theo hệ số 4 ĐẾN 8. Đây là lý do tại sao việc kiểm soát dòng vốn vào lại quan trọng.

Tôi đã làm việc ở Bakken vài năm trước. Frac nhiều giai đoạn, hoàn thành lớp lót có rãnh. Người vận hành nhận thấy rằng các khâu chân được sản xuất sạch sẽ trong nhiều tháng, nhưng giai đoạn gót chân bắt đầu cắt cát sau sáu tháng. Chúng tôi đã chạy nhật ký sản xuất. Các giai đoạn gót chân đang chảy ở 15 m/s qua các khe. Giai đoạn ngón chân? Có lẽ 3 m / s.

Sự chênh lệch vận tốc là do sự sụt giảm áp suất do ma sát dọc theo ống lót. Gót chân nhìn thấy phần lớn dòng chảy. Các khe bị xói mòn. Cát đi qua.

Cách khắc phục? Mật độ khe thay đổi dọc theo lớp lót. Khoảng cách chặt chẽ hơn ở gót chân, rộng hơn ở ngón chân. Cân bằng dòng tiền vào. Chúng tôi đã thiết kế một mẫu khe hình côn: 180 khe/mét ở gót chân, giảm dần đến 80 khe/mét ở đầu ngón chân. Vận tốc dòng chảy đều đến 5-7 m/s trên tất cả các vùng. Xói mòn dừng lại.

---

Trường hợp hiện trường đã thay đổi mọi thứ

Hãy để tôi hướng dẫn bạn phân tích thất bại hoàn chỉnh. Đây là từ một giếng khí ở Cooper Basin, Úc, 2018. Tên được thay đổi để bảo vệ người có tội.

Thiết lập:

• sự hình thành: Thành hệ Patchawarra, sa thạch không cố kết
• Độ sâu: 2800-2950 mét
• Áp suất hồ chứa: 4500 psi
• Nhiệt độ: 120° C.
• Tỷ lệ khí: 20 MMscfd
• Kích thước hạt cát: D10=120μm, D50=180μm, D90=250μm

Thiết kế:

• Lớp lót có rãnh: 4-1/2″ L-80, 12.6 lb/ft
• Máy đánh bạc: 0.30chiều rộng mm, 50chiều dài mm, 150 khe/mét
• Khu vực mở: 6.3%
• Đã cài đặt: Tháng Một 2018

Sự thất bại:
Sáu tháng đầu: hoàn hảo . Không có cát, không giảm áp lực. Tháng bảy 2018: cát được phát hiện trên bề mặt. Tháng tám: sản lượng cát đạt 0.5 lb/MMscf. Tháng 9: cũng bị đóng cửa do xói mòn thiết bị bề mặt.

Phân tích:
Chúng tôi đã kéo lớp lót vào tháng 10. Những gì chúng tôi tìm thấy đã làm tôi sốc.

Các khe không bị xói mòn đồng đều. Họ đã cho thấy một mô hình khác biệt: phía thượng lưu mỗi khe bị xói mòn 0,45-0,50mm. Phía hạ lưu vẫn là 0,30mm. Trông giống như ai đó đã cầm đuốc đến một góc.

Chuyện gì đã xảy ra thế? Hướng dòng chảy. Khí đi vào giếng không đi thẳng. Nó xoáy, quay, phát triển mô hình dòng chảy xoắn ốc. Những hạt cát, tăng tốc bởi khí, chạm vào cạnh ngược dòng của mỗi khe ở một góc. Góc tác động đó tập trung xói mòn một bên.

Chúng tôi đã thiết kế cho dòng chảy xuyên tâm. Chúng tôi có dòng vốn tiếp tuyến.

Bàn 3: Các dạng xói mòn theo chế độ dòng chảy

Bài học: Thiết kế lớp lót có rãnh không chỉ để giữ cát. Đó là về động lực dòng chảy. Bạn cần hiểu chất lỏng đi vào giếng như thế nào. Có phải nó xuyên tâm? tiếp tuyến? Hỗn hợp? Thiết kế cho những gì đang thực sự xảy ra, không phải những gì sách giáo khoa giả định.

Chúng tôi đã thiết kế lại giếng đó với các thiết bị kiểm soát dòng chảy ở đầu lớp lót để làm thẳng dòng chảy vào. Lớp lót thay thế, cài đặt trong 2019, hôm nay vẫn chạy sạch.

---

Xu hướng mới: Chúng ta đang hướng tới đâu

Ngành công nghiệp đang thay đổi. Tôi thấy ba xu hướng quan trọng đối với lớp lót có rãnh:

1. Sản xuất phụ gia

Chúng tôi đang bắt đầu in các khe, không cắt chúng. Một công việc ở Na Uy năm ngoái đã sử dụng lớp lót titan in 3D với hình dạng khe có thể thay đổi dọc theo chiều dài của nó. Các khe có hình dạng giống như vòi phun venturi: rộng hơn ở lối vào, lối ra hẹp hơn. Điều này tạo ra sự sụt giảm áp suất giúp ổn định vòm cát. Kết quả ban đầu cho thấy 40% ít cắm hơn các khe cắm thông thường.

2. Giám sát thời gian thực

Sợi quang bên trong lớp lót có rãnh. Một nhà điều hành Trung Đông hiện đang thử nghiệm điều này. Sợi đo nhiệt độ, âm học, và căng dọc theo toàn bộ lớp lót. Khi cát bắt đầu chuyển động, tín hiệu âm thanh thay đổi. Họ có thể xác định khoảng thời gian nào đang tạo ra cát và điều chỉnh mức rút tiền cho phù hợp. Người thay đổi trò chơi.

3. Lớp phủ nano

Chúng tôi phủ các bề mặt khe bằng carbon giống kim cương (DLC) và các vật liệu cứng khác. Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy tốc độ xói mòn giảm đi 70-80%. Thử thách? độ bám dính. Lớp phủ phải tồn tại khi chạy trong lỗ, sự xoay vòng, và năm sản xuất. Các thử nghiệm thực địa sớm ở Vịnh Mexico có vẻ đầy hứa hẹn.

---

Nghệ thuật thiết kế máy đánh bạc

Đây là điều tôi nói với mọi kỹ sư trẻ khi hỏi về ống lót có rãnh: nó không phải là một môn khoa học. Không hoàn toàn. Có nghệ thuật trong đó. Phán quyết. Kinh nghiệm.

Bạn có thể chạy tất cả các tính toán, tất cả các mẫu FEA, tất cả các mô phỏng CFD. Và họ sẽ cho bạn câu trả lời. Nhưng liệu chúng có phải là câu trả lời đúng? Vì cái giếng của bạn? sự hình thành của bạn? Điều kiện hoạt động của bạn?

Tôi đã chứng kiến ​​những thiết kế hoàn hảo thất bại. Tôi đã thấy những thiết kế thô sơ có tác dụng trong nhiều thập kỷ. Sự khác biệt không phải là toán học. Đó là sự hiểu biết về địa chất, các hoạt động, yếu tố con người.

Giếng đó ở Vịnh Thái Lan đã thất bại vào năm ’09? Tôi quay lại mười năm sau. Đội hình giống nhau, cùng một hồ chứa. Người vận hành cuối cùng đã lắp đặt các tấm lót có rãnh được thiết kế phù hợp: 0.35MM khe, các cạnh tròn, mật độ giảm dần, máy nắn dòng chảy. Cái giếng đó đã tạo ra 80 Bcf không có vấn đề về cát.

Người đàn ông của công ty đã bác bỏ tôi? Anh ấy đã nghỉ hưu. Nhưng di sản thất bại của ông kéo dài cả thập kỷ.

---

Hướng dẫn thực hành: Những gì tôi thực sự sử dụng

Nếu ngày mai bạn đang thiết kế một lớp lót có rãnh, đây là danh sách kiểm tra của tôi. Không có lông tơ, không có lý thuyết. Chỉ những gì hiệu quả.

Bước 1: Lấy dữ liệu cát
Bạn cần một phân tích sàng lọc đầy đủ. Không chỉ D50. D10, D40, D50, D90. Và phân bố kích thước hạt. Hãy tự chạy nó nếu bạn có thể. Báo cáo phòng thí nghiệm đôi khi nói dối.

Bước 2: Tính chiều rộng khe
Bắt đầu với 2 × D10. Điều chỉnh dựa trên:

• Hệ số đồng đều hình thành
• Mức giảm dự kiến
• độ nhớt của chất lỏng
• Khí hoặc dầu?

Bước 3: Kiểm tra tốc độ xói mòn
Tính tốc độ dòng chảy tối đa qua khe:

$\mathrm{V.}=\frac{Q}{{\mathrm{MỘT}}_{ồ}\times {\mathrm{MỘT}}_{we\mathrm{tôi}\mathrm{tôi}bồre}}$V=Ao​×Awellbore​Q​

Giữ nó dưới 10 m/s đối với khí, 5 m/s đối với dầu có cát. Cao hơn? Thiết kế lại.

Bước 4: Xác minh thu gọn
Chạy các số từ Bảng 2. Thêm hệ số an toàn của 1.5. Nếu mức giảm của bạn vượt quá áp suất sụp đổ an toàn, giảm mật độ khe hoặc nâng cấp cấp thép.

Bước 5: Suy nghĩ về hướng dòng chảy
Giếng của bạn có thẳng đứng không, lệch lạc, nằm ngang? Chất lỏng sẽ đi vào như thế nào? Sử dụng CFD nếu bạn có thể. Nếu không, giả định trường hợp xấu nhất và thiết kế thận trọng.

Bước 6: Thêm dự phòng
Thiết kế cho sự thất bại. Khe sẽ bị xói mòn. Một số sẽ cắm. Điều gì xảy ra sau đó? Bạn có bản sao lưu không? Bạn có thể rửa lại được không? Cá? Lập kế hoạch cho nó.

---

Bàn 4: Ma trận thiết kế tham khảo nhanh

---

Phần kết luận: Tôn trọng khe cắm

Nhìn, Tôi đã làm việc này cho 25 năm. Tôi đã thấy lớp lót có rãnh hoạt động rất tốt ở một số giếng cứng nhất trên thế giới. Và tôi đã thấy họ thất bại thảm hại trong những ứng dụng lẽ ra phải dễ dàng.

Sự khác biệt? Chú ý đến chi tiết. Tìm hiểu sự hình thành. Tôn trọng vật lý. Học hỏi từ những thất bại.

Lớp lót có rãnh chỉ là một ống có lỗ bên trong. Nhưng những cái lỗ đó? Chúng là giao diện giữa giếng khoan và hồ chứa của bạn. Hãy hiểu sai ý họ, và không có gì khác quan trọng. Làm cho chúng đúng, và bạn sẽ sản xuất không có cát trong nhiều thập kỷ.

Đôi khi tôi vẫn nghĩ về Vịnh Thái Lan đó. Người đã thất bại. Tôi tự hỏi liệu tôi có thể tranh luận mạnh mẽ hơn không. Đẩy thêm. Có lẽ. Nhưng thất bại đó đã dạy tôi nhiều hơn bất kỳ thành công nào từng có.

Bây giờ khi một kỹ sư trẻ hỏi tôi về chiều rộng khe, Tôi không chỉ cho họ một con số. Tôi kể cho họ nghe câu chuyện. Bởi vì câu chuyện dính chặt. số? Họ sẽ quên.

Và đó thực sự là mục đích của doanh nghiệp này. Không phải công thức và bảng. Nhưng những câu chuyện. Kinh nghiệm. Phán quyết. Được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác.

Vì vậy, hãy thiết kế lớp lót có rãnh của bạn. Chạy các con số. Kiểm tra các bảng. Nhưng hãy nhớ: đội hình không đọc sách giáo khoa. Nó làm những gì nó muốn. Công việc của bạn là sẵn sàng cho bất cứ điều gì nó ném vào bạn.

Tôi có một cái giếng khác để xem xét. Vết cắt cát đang nổi lên. Có lẽ cần phải kéo lớp lót. Nhưng đó là câu chuyện của một ngày khác.

HẠT CÁT CẦU NGUYỆN KHAI THÁC KHE
(Mặt cắt ngang, không mở rộng quy mô)

HẠT ĐƠN (KHÔNG ỔN ĐỊNH):        Vòm hai hạt (ỔN ĐỊNH):
                                  __
Formation:  ○○○○○○○○○ Đội hình:  ○○○○○○○○○
                 ↓                              /\
Chỗ:       |______|                        ○ /  \ ○
                                          ____/    \____
Liner Wall: ==========                ======================
                                           Slot Opening
                                    W = 1.5 ×D (ỔN ĐỊNH)

Vòm ba hạt (RẤT ỔN ĐỊNH):   KHÔNG CẦU (SẢN XUẤT CÁT):
        sự hình thành:  ○○○○○○○○○ Đội hình:  ○○○○○○○○○
                      /|\                        ↓↓↓↓↓↓↓
                    ○/ | \○                      ↓↓↓↓↓↓↓
                  _/__|__\_                    ↓↓↓↓↓↓↓
                =================           =================
                  ○  ○  ○                    SAND FLOW →
               W = 2.5 × D W > 3 ×D
                                            (SỰ THẤT BẠI)

GIÁM SÁT Xói Mòn KHE - 24 THỜI GIAN THỜI GIAN
(Quan sát kính hiển vi ở độ phóng đại 50 lần)

THÁNG 0 (MỚI):           THÁNG 6 (ĐANG CHẠY):
+----------------+       +----------------+
|                |       |                |
|    [    ]      |       |   [    ]       |
|   [      ]     |       |  [      ]      |
|  [        ]    |  -->  | [        ]     |
| [          ]   |       |[          ]    |
|  [        ]    |       | [        ]     |
|   [      ]     |       |  [      ]      |
|    [    ]      |       |   [    ]       |
|                |       |                |
+----------------+       +----------------+
Width = 0.30mm           Width = 0.32mm
Edge = Sharp             Edge = Slightly rounded

MONTH 12 (Xói mòn):      THÁNG 24 (THẤT ​​BẠI):
+----------------+       +----------------+
|                |       |                |
|   [    ]       |       |  [    ]        |
|  [      ]      |       | [      ]       |
| [        ]     |  -->  |[        ]      |
| [         ]    |       |[         ]     |
|  [        ]    |       | [        ]     |
|   [      ]     |       |  [      ]      |
|    [    ]      |       |   [    ]       |
|                |       |                |
+----------------+       +----------------+
Width = 0.38mm           Width = 0.52mm
Edge = Rounded           Edge = Wavy/Notched
                         SAND BREAKTHROUGH!

HỒ SƠ VẬN TỐC DÒNG LƯU LƯỢNG - Giếng NGANG
(Dữ liệu nhật ký sản xuất - Nướng ngon, 2021)

TOE (HẾT CUỐI)                                    GÓT (GẦN CUỐI)
<--- 2000tôi --->                              <--- 500tôi --->
+---------------------------------------------+
|                                             |
|  Mật độ khe: 80/m 120/m 180/m  |
|                                             |
|  Hồ sơ vận tốc:                          |
|    THẤP CAO
|    ↓ ↓
|    ···~~~~~~···················~~~~~~~~~~~~~~~~~→
|       ~~~ ~~~~~
|          ~~ ~~~
|            ~ ~~
|                              ~
|  Vận chuyển cát:                           |
|  TỐI THIỂU TỐI ĐA  |
|                                             |
|  Rủi ro xói mòn:                              |
|  TIÊU CHUẨN THẤP |
|                                             |
+---------------------------------------------+

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

CẤU HÌNH MẪU KHE - XEM HÀNG ĐẦU
(Bề mặt lót không được cuộn, 100phần mm x 100mm)

MẪU TRỤC:           MẪU TRÒN:
+---+---+---+---+        +---+---+---+---+
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
|   |   |   |   |        |---------------|
+---+---+---+---+        +---+---+---+---+
Khu vực mở: 4.2%         Khu vực mở: 4.2%
Sức mạnh: Sức mạnh CAO: MEDIUM
Flow: HƯỚNG DẪN: UNIFORM

SPIRAL PATTERN (30°):    XOẮN XOẮN:
+---+---+---+---+        +---+---+---+---+
|   /   /   /   |        |   /   \   /   |
|  /   /   /   /|        |  /   \   /   \|
| /   /   /   / |        | /   \   /   \ |
|/   /   /   /  |        |/   \   /   \  |
|   /   /   /   |        |   \   /   \   |
|  /   /   /   /|        |  \   /   \   /|
| /   /   /   / |        | \   /   \   / |
|/   /   /   /  |        |  \   /   \   /|
+---+---+---+---+        +---+---+---+---+
Khu vực mở: 4.2%         Khu vực mở: 4.2%
Sức mạnh: Sức mạnh TỐT: GOOD
Flow: Dòng chảy TỐT: XUẤT SẮC

HỒ SƠ ÁP SUẤT QUA KHE - MÔ PHỎNG CFD
(Hướng dòng chảy: Hình thành → Giếng khoan)

BÊN HÌNH THỨC BÊN Giếng Nước
(Áp suất cao)                          (Áp suất thấp)

Áp lực (psi):
4000 +-------------------------------------------------- sự hình thành
     |
3995 +                    Mục nhập vị trí
     |                       |
3990 +                      / \
     |                     /   \
3985 +                    /     \
     |                   /       \
3980 +                  /         \
     |                 /           \
3975 +                /             \
     |               /               \
3970 +              /                 \
     |             /                   \
3965 +            /                     \
     |           /                       \
3960 +          /                         \
     |         /                           \
3955 +        /                             \
     |       /                               \
3950 +------+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
     Chiều dài khe vào (mm)               Exit
     0mm       10mm    20mm    30mm   40mm   50mm

ΔP across slot = 50 psi (điển hình cho khe 0,30mm tại 10 m / s)
ΔP xuyên suốt hệ tầng = 350 psi (tổng mức rút vốn = 400 psi)

GIẢM ÁP SUẤT VS. MẬT ĐỘ SLOT
(Lớp API 5CT L-80, 4-1/2" 12.6 lb/ft)

Áp lực sụp đổ (psi)
    ^
    |
10k +    Lớp lót rắn (0 khe/m)
    |        *
 9k +        \
    |         \
 8k +          \
    |           \
 7k +            * 50 khe/m
    |             \
 6k +              \
    |               \
 5k +                * 100 khe/m
    |                 \
 4k +                  \ * 150 khe/m
    |                   \  \
 3k +                    \  * 200 khe/m
    |                     \   \
 2k +                      \   * 250 khe/m
    |                       \   \
 1k +                        \   * KHU NGUY HIỂM
    |                         \   \
 0k +----+----+----+------+----+----+----+--> Khe/mét
     0   50   100  150  200  250  300  350

KHU AN TOÀN:    < 150 khe/m (nếu rút tiền < 5000 psi)
KHU THẬN TRỌNG: 150-200 khe/m (kiểm tra FEA)
KHU NGUY HIỂM:  > 200 khe/m (có khả năng sụp đổ)

PHÂN PHỐI KÍCH THƯỚC HẠT - HÌNH THÀNH PATCHAWARRA
(Lưu vực Cooper, Úc - 2018 Trường hợp thất bại)

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

HỆ SỐ ĐỒNG BẰNG (Cư) = D40/D90 = 160/250 = 0.64
→ Đánh giá kém, high sand production risk

RECOMMENDED SLOT WIDTH = 2 × D10 = 240μm (0.24mm)
SỬ DỤNG THỰC TẾ = 300μm (0.30mm) → QUÁ RỘNG → THẤT BẠI

TỶ LỆ Xói Mòn VS. TỐC ĐỘ CHẤT LỎNG - DỮ LIỆU KIỂM TRA PHÒNG THÍ NGHIỆM
(Inconel 625, 500 nồng độ cát ppm)

Tốc độ xói mòn (mm / năm)
    ^
    |
10 +                                    *
    |                                 *
 8 +                               *
    |                            *
 6 +                         *
    |                      *
 4 +                   *
    |                *
 2 +             *
    |          *
 1 +       *                     E = K × V^n
    |    *                       n ≈ 2.4
 0.5+ *                           R2 = 0.96
    |
    +----+----+----+----+----+----+----+ vận tốc (m / s)
        2    4    6    8    10   12   14

VẬN TỐC QUAN TRỌNG (5 m / s):
+------------------------+
| KHU AN TOÀN: < 5 m / s     | → Xói mòn < 0.5 mm / năm
| THẬN TRỌNG: 5-10 m / s      | → Xói mòn 0.5-3 mm / năm
| SỰ NGUY HIỂM: > 10 m / s       | → Xói mòn > 3 mm / năm
+------------------------+

QUY TẮC TRƯỜNG: Nếu vận tốc > 8 m / s, bạn cần:
- Các cạnh đầu vào được làm tròn
- Lớp phủ cứng (DLC/cacbua)
- Mật độ khe thấp hơn
- Khoảng thời gian kiểm tra ngắn hơn

HIỆU ỨNG GIẢI NHIỆT - THAY ĐỔI KÍCH THƯỚC KHE
(∆T từ bề mặt đến bể chứa = +100°C)

Khe ban đầu: 0.30mm ở 20°C (Bề mặt)

Làm nóng đến 120°C (Hồ chứa nước):
+------------------+
|                  |
|   [   0.30mm  ]  |  Thép giãn nở: α = 12e-6 /°C
|                  |  ∆L = L × α × ∆T
|   [   0.31mm  ]  |  ∆L = 50mm × 12e-6 × 100
|                  |  ∆L = 0,06mm (chỉ chiều dài)
|   [   0.30mm  ]  |  
|                  |  Chiều rộng không thay đổi (bị hạn chế)
+------------------+

Làm mát trong quá trình kích thích (gãy xương, 0chất lỏng °C):
+------------------+
|                  |
|   [   0.30mm  ]  |  Sốc nhiệt: -120°C ∆T
|                  |  Ứng suất = E × α × ∆T
|   [   0.29mm  ]  |  Ứng suất = 200GPa × 12e-6 × 120
|                  |  Căng thẳng = 288 MPa
|   [   0.29mm  ]  |  
|                  |  → Gần đạt năng suất (L-80: 552 MPa)
+------------------+

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

CÂY QUYẾT ĐỊNH KIỂM TRA Hiện trường
(Đánh giá lớp lót kéo - Những gì tôi thực sự sử dụng)

                      BẮT ĐẦU TẠI ĐÂY
                          |
                          v
              Visual inspection of slots
                          |
              +-----------+-----------+
              |                       |
         Làm sạch khe cắm?            Khe cắm?
              |                       |
              v                       v
    Measure slot width       Attempt cleaning
              |                 (âm/hóa học)
              |                       |
    +---------+---------+       +------+------+
    |         |         |       |             |
 <10%     10-25%    >25%    Đã làm sạch?     Vẫn cắm?
 xói mòn xói mòn xói mòn     |             |
    |         |         |       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:
+--------------------------------+
| Nếu xói mòn > 25% → PHẾ LIỆU       |
| Nếu xói mòn 10-25% → Thiết kế lại   |
| Nếu xói mòn < 10% → Chạy lại      |
+--------------------------------+

MÔ HÌNH Xói Mòn THEO CHẾ ĐỘ DÒNG CHẢY
(Hình ảnh kính hiển vi - Sự cố lưu vực Cooper, 2018)

DÒNG XÁC NHẬN (90° lối vào):     DÒNG HỖN HỢP (45-60° lối vào):
+------------------+         +------------------+
|   Trung tâm đánh bạc    |         |  Cạnh thượng nguồn   |
|                  |         |                  |
|   [    bị xói mòn  ] |         | [bị xói mòn]    [   ]|
|   [  bị xói mòn    ] |         | [bị xói mòn]    [   ]|
|   [    bị xói mòn  ] |         | [bị xói mòn]    [   ]|
|                  |         |                  |
|   đối xứng    |         |  không đối xứng    |
|   mẫu mặc   |         |  "Sò điệp"     |
+------------------+         +------------------+

DÒNG TIẾP TỤC (<30° lối vào):  THẤT ​​BẠI THỰC SỰ (Cooper):
+------------------+         +------------------+
|  Toàn bộ khuôn mặt     |         |                  |
|                  |         |  [    ]  [    ]  |
| [bị xói mòn] [bị xói mòn]|         |  [    ]  [    ]  |
| [bị xói mòn] [bị xói mòn]|         |  [xxxx]  [xxxx]  |
| [bị xói mòn] [bị xói mòn]|         |  [xxxx]  [xxxx]  |
|                  |         |  [    ]  [    ]  |
|  Mặt đồng phục    |         |  Chỉ ngược dòng   |
|  xói mòn         |         |  (Những gì chúng tôi đã thấy)   |
+------------------+         +------------------+

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

BIỂU ĐỒ KIỂM SOÁT CHẤT LƯỢNG SLOT
(Những gì tôi kiểm tra trước khi chấp nhận bất kỳ lớp lót nào)

THAM SỐ         |  CÓ THỂ CHẤP NHẬN  |  TỪ CHỐI     | PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA LĨNH VỰC
------------------+--------------+-------------+-------------------
Dung sai chiều rộng   |  ± 0,02mm     |  > ± 0,05mm  | Đồng hồ đo pin, 5 slots/m
Length tolerance  |  ± 0,5mm      |  > ±1.0mm   | Caliper, visual
Edge radius       |  >0.03mm     |  <0.01mm    | kính hiển vi, 10x
Burr height       |  <0.02mm     |  >0.05mm    | Kiểm tra ngón tay, feeler
Surface finish    |  Ra < 3.2μm  |  Ra > 6.3μm | Comparators
Slot spacing      |  ± 2%         |  > ± 5%      | Bản mẫu, measure
Pattern alignment|  ±1°         |  > ±3°      | thước đo góc, visual

VISUAL INSPECTION RECORD:
+--------------------------------------------------+
| Lớp lót S/N:  L-80-12345 Ngày:  15-Tháng 3 năm 2026  |
|--------------------------------------------------|
| Phần | Chiều rộng | Bán kính | Burr | Đạt/Không đạt | Tên viết tắt |
|---------+-------+--------+------+-----------+----------|
| 1 (gót chân)| 0.31  | 0.04   | 0.01 | VƯỢT QUA      |  JD     |
| 2       | 0.30  | 0.03   | 0.02 | VƯỢT QUA      |  JD     |
| 3       | 0.32  | 0.02   | 0.03 | VƯỢT QUA      |  JD     |
| 4       | 0.30  | 0.04   | 0.01 | VƯỢT QUA      |  JD     |
| 5       | 0.35  | 0.01   | 0.04 | THẤT ​​BẠI      |  JD     |
| 6 (ngón chân) | 0.31  | 0.03   | 0.02 | VƯỢT QUA      |  JD     |
+--------------------------------------------------+

HOẠT ĐỘNG: Phần 5 vật bị loại bỏ - chiều rộng 0,35mm (>0.33giới hạn mm)
        Bán kính cạnh 0,01mm (sắc) - will erode
        Manufacturer notified - tín dụng được phát hành