Votre écran de puits d'eau est-il incorrect? 5 Raisons pour lesquelles vous pompez du sable

Titre: La dure vérité: Pourquoi votre puits pompe du sable et pourquoi je vais probablement vous dire que c'est de votre faute

Par: Un gars qui a fait plus de mauvais écrans que vous n’en avez réalisé

À ce moment-là. Tu m'appelles parce que ta pompe a l'air de mâcher du gravier, ton réservoir d'eau ressemble à un milkshake, et vos robinets s'usent plus vite que vous ne pouvez les remplacer. « Pompage du sable," tu dis. Et puis tu poses la question magique: « Mon écran de puits d'eau est-il le mauvais ??«

Réponse simple? Peut être. Compliqué, cher, et mauvaise réponse? Probablement, mais pas pour les raisons que tu penses. Je fais des analyses de défaillances sur le terrain sur des puits d'eau depuis trente ans.. J'ai volé dans des camps pétroliers au milieu du Sahara, est entré dans les cours de ferme du Nebraska, et se tenait sur les planchers des plates-formes dans les schistes de Marcellus. Et je vais te le dire tout de suite, un puits qui commence à pomper du sable, c'est comme un patient qui arrive avec de la fièvre. La fièvre n'est pas la maladie; c'est un symptôme. Si tu traites juste la fièvre, le patient décède. Si vous remplacez simplement la pompe, le puits s'effondre.

Alors, garons le camion, ouvrir un thermos contenant quelque chose de fort, et expliquez pourquoi votre trou dans le sol essaie de se transformer en désert.

La première question: Est-ce de l'argent neuf ou de l'argent ancien?

Avant même de regarder les spécifications de votre écran, J'ai besoin de savoir si ce puits est tout neuf ou s'il fonctionne tranquillement depuis dix ans.. Ce seul fait me dit 80% de ce que j'ai besoin de savoir.

S'il s'agit d'un nouveau puits, nous venons de le forer, l'a développé, et j'y mets une pompe - et elle pompe du sable, Je regarde l'une des deux choses suivantes: Incompétence ou sous-estimation.

S’il s’agit d’un vieux puits qui a été un champion pendant une décennie et qui a soudainement décidé de commencer à vomir du sable, Je regarde l'échec. Clair et simple. Quelque chose s'est cassé. Quelque chose de dégradé. Quelque chose a rendu l'âme.

Prenons d'abord le vieux puits, parce que c'est généralement le plus déchirant.

Scénario A: Le vétéran qui vient d'abandonner

Tu as de la bonne eau depuis des années. Limpide. Puis un mardi, boom. Sable. Tu paniques. Je ne te blâme pas.

1. L'évidence: L'admission de la pompe est trop faible (Et c'est ma première supposition)
Je ne peux pas vous dire combien de fois j'ai tiré sur une pompe pour trouver le filtre d'admission posé directement dans le carter.. Le puisard est la partie du puits située en dessous de l'écran principal.. C’est un « bassin de décantation ». Il est conçu pour attraper le sable fin qui s’infiltre. Il devrait être plein de sédiments.

Le correctif? Tirez la pompe, mesurer le niveau de sédiments, et remonter l'admission de la pompe. Travail simple. Ça coûte quelques milliers de dollars. C'est mieux que de forer un nouveau puits.

2. Le facteur de corrosion: Le tueur silencieux
Vous avez parlé d'un écran en acier inoxydable? Probablement 304, droite? Salauds bon marché. (Désolé, mais c'est vrai).
Je me souviens d'un travail sur la côte de la Louisiane. Un puits d'eau pour une usine de transformation de crevettes. De l'eau douce depuis dix ans, puis poncer. Nous avons retiré l'écran. On dirait du fromage suisse. Les chlorures de l'eau saumâtre avaient attaqué le 304 inoxydable. Tout a commencé par une corrosion par piqûres, de petits trous qu’on ne peut même pas voir. Ces trous se sont agrandis, connecté, et boum, l'écran s'est littéralement effondré. Les machines à sous n'étaient plus des machines à sous; ils faisaient des trous béants.
Temps de formule (La version simplifiée):
Le taux de corrosion est une bête. Nous utilisons l'indice de saturation de Langelier (LSI) et l'indice de stabilité de Ryznar pour prédire cela, mais pour les chlorures, c'est à propos du métal.
Nous pouvons regarder le nombre équivalent de résistance aux piqûres (Bois).

PRENDRE=%Cr+3.3(%Mo)+16(%N)PRENDRE=%Cr+3.3(%Mo)+16(%N)Pour 304, sans Moly, c'est bas. Pour 316L, c'est mieux. Pour le super-duplex? Étoile du rock. Si votre eau est agressive, et tu as fait des économies 304, l'écran n'a pas fonctionné “échouer.” Tu viens de le voir se dissoudre. Il a fait exactement ce que la chimie lui dictait.

3. La pause physique: Le craquement
Parfois, c'est juste de la force brute. J'ai travaillé sur un puits en Pennsylvanie où le tubage s'était en fait cisaillé. Mouvement du sol, peut-être un événement sismique mineur que nous ne ressentons même pas, ou tout simplement le lent glissement de la géologie des Appalaches. Le boîtier s'est déplacé, le joint de l'écran s'est séparé, et la pompe était assise dans un trou ouvert, aspirer le sable directement de la formation.
Nous avons effectué un journal d'étrier. L'outil a bien fonctionné, puis a heurté un rebord où le boîtier était décalé d'un demi-pouce. Il a déchiré l'écran. La seule solution? Abandonner le puits et reforer. C'est le moche.

Scénario B: Le tout nouveau puits qui crie comme une banshee

C'est là que je deviens le méchant. C'est là que je dois dire au foreur qu'il a fait une erreur., ou pire, dis à l'hydrogéologue que son joli rapport était faux.

1. Le pack gravier: En avez-vous même utilisé un? Est-ce le bon?
Tu as dit que tu pensais que l'écran n'était pas bon. Regardons d'abord le pack de gravier. L'écran et le pack forment une équipe. L'un ne va pas sans l'autre.
Nous avons une règle. C'est en fait une formule. Le “Règle de filtre Terzaghi” ou simplement une conception de base de contrôle du sable.
Pour que le gravier retienne le sable de formation, le rapport entre les tailles de grains doit être parfait.

J15 (Gravier)D85 (Formation)<5D85​ (Formation)J15​ (Gravier)​<5Et:

J15 (Gravier)J15 (Formation)<5 À 40J15​ (Formation)J15​ (Gravier)​<5 À 40

Qu'est-ce que cela signifie en anglais simple: Si les écarts entre les particules de gravier sont trop grands, le sable de la formation les traversera et frappera l'écran. Ensuite, l'écran doit tout arrêter, et il aveuglera ou s'érodera instantanément.
J'étais en mission dans l'aquifère des Hautes Plaines – du grand sable, uniforme. Le foreur a utilisé “gravier” parce que c'était bon marché. Petit gravier! C'était comme essayer de filtrer le café dans une passoire. Le sable de la formation a soufflé à travers et a sablé les fentes du tamis en six mois..
Le correctif? Vous ne pouvez pas réparer un mauvais sac de gravier sans retirer tout le boîtier et recommencer.. C'est une erreur de plusieurs centaines de milliers de dollars.

2. La taille de la fente: Vous avez raté le cutoff
Vous voulez en savoir plus sur l'écran lui-même. D'accord. Taille de la fente. C'est là qu'interviennent les travaux de laboratoire.
Nous prenons un échantillon de la formation. Nous effectuons une analyse par tamisage. Nous le traçons sur un graphique semi-logarithmique. On retrouve le D10J10​, le D60D60​, le coefficient d'uniformité.
L'ancienne règle empirique pour un tuyau fendu ou un écran enveloppé de fil? Vous choisissez une taille d'emplacement qui conserve 40% du sable de formation.
Donc si on fait une analyse par tamisage et que le sable est bien calibré, le D40D40​ (la taille à laquelle 40% de l'échantillon est plus fin) peut-être 0.025 pouces. Vous choisissez donc un emplacement de 0,025 pouce.

3. L’erreur des espaces ouverts: Le “Plus c'est mieux” Piège
Tout le monde pense qu’il est préférable d’avoir un espace plus ouvert. Ce n'est pas. C'est une question de vitesse.
Vous obtenez un écran à persiennes, vous savez, ceux qui ont l'air d'avoir des petits volets sortis d'un tuyau. Ils ont un espace ouvert terrible, peut être 5-8%. Ensuite, vous obtenez un écran enveloppé de fil. 20%, 30%, même 40% aire ouverte.
L’American Petroleum Institute (API) a une pratique recommandée. Vous voulez que la vitesse d'entrée à travers l'écran soit faible. Vraiment bas. Comme, moins de 0.1 pieds par seconde pour le sable non consolidé.
Pourquoi? Parce que la vitesse élevée entraîne des amendes. On l'appelle ” tuyauterie” ou “souf
Pourquoi? Parce que la vitesse élevée entraîne des amendes. On l'appelle “tuyauterie” ou “suffocation.” L'eau se déplace si vite qu'elle extrait physiquement les grains de sable individuels de la matrice et les transporte dans le puits..

Guy=QAouvertÉvent​=Aouvert​Q​

Où QQ est votre débit, et AopenOuvrir est la zone ouverte de l'écran.
Si vous avez un écran à aire ouverte élevée, OuvrirOuvrir est grand, ÉventÉvent est faible. Bien. Mais si vous avez un écran perforé de mauvaise qualité avec une faible zone ouverte, vous avez besoin d'un écran plus long pour obtenir le même AopenOuvrir. Si tu ne le fais pas, ÉventÉvent pointes. Ces jets d'eau à grande vitesse dans le puits, et juste à côté du slot, c'est comme un nettoyeur haute pression sur la formation.
J'avais un puits dans l'ouest du Texas. Bassin permien. Ils voulaient 1,000 gallons par minute d'une fine couche de sable. Ils ont utilisé une section de 20 pieds de fil métallique de haute qualité. Bonne aire ouverte. Math a dit que la vitesse était sûre. Mais l'aquifère était si mince, la composante d'écoulement vertical dans les extrémités du tamis était énorme. Nous nous sommes retrouvés avec une vitesse élevée localisée en haut de l'écran, qui a érodé une cavité derrière le boîtier, effondré la formation, et rempli le fond du puits de sable. L'écran ne s'était pas trompé. La longueur n'était pas la bonne. Nous avions besoin 40 pieds d'écran pour répartir ce flux, mais la géologie ne le permettait pas. Parfois, on ne peut tout simplement pas obtenir l’eau souhaitée sans fabriquer du sable. C'est une conversation difficile à avoir avec un client.

Le diable dans les détails du développement

Voici un sale secret. Vous pouvez avoir l'écran parfait, le pack de gravier parfait, et je pompe toujours du sable car le puits n'a jamais été développé correctement.
Quand tu fores un puits, tu étales du gâteau de boue sur la paroi du forage. Ce gâteau de boue doit être brisé. Les fines particules (la “amendes”) doivent être retirés de la formation juste à côté du forage.
Si le foreur installe simplement le tamis et les packs de gravier, puis y lance une pompe, tu n'as pas bien développé. Vous devez le surcharger. Sur-pomper. Lavez-le à contre-courant. Vous devez créer un flux inversé pour extraire ces fines et stabiliser la formation..
J'ai vu un puits municipal dans le Midwest. Tout neuf. $500,000 project. They hired the lowest bidder for the drilling. The driller did the bare minimum development—maybe six hours of air lifting.
They started the pump test. Clear water for the first hour. Then it started getting cloudy. By hour four, they were pumping sand at a rate that would fill a dump truck in a week.
They called me. We ran a camera. The formation right outside the screen looked like it had been fluidized. It was disturbed. All the fines that should have been removed during development were still there, and the high-velocity pump test just pulled them all into the well.
The driller blamed the screen. He said the slots were too big. We pulled a sample of the sand from the well. 30% of it was silt and fine sand smaller than the slot size! It wasn’t the screen’s fault. The screen did its job. The problem was the stuff smaller than the slot was never cleaned out of the formation. We had to spend another two weeks developing the well with a surge block and high-lift pumping just to save it. The driller went broke on that job. He deserved it.

L'essentiel: Types d'écran et leurs petites bizarreries

Parlons matériel une seconde, parce que le type d'écran compte.

• Tuyau fendu (Fentes de moulin): Bon marché. Facile à trouver. Mais les fentes sont généralement effilées à cause du processus de découpe.. Ils peuvent coincer les grains de sable. Ils ont une résistance structurelle terrible si vous coupez trop de fentes. Je les ai sortis du sol, pliés en forme de U, car la formation s'est effondrée et le tuyau s'est simplement froissé.. Ils conviennent parfaitement aux surfaces peu profondes, puits domestiques à faible rendement. C'est ça.

• fente continue (Fil-Enveloppé): Le bourreau de travail. Le fil est enroulé autour des tiges et soudé. C'est ce que je spécifie pour tout ce qui est sérieux. Vous obtenez un contrôle précis des emplacements. Aire ouverte élevée. La forme triangulaire du fil est essentielle. C'est “non colmatant.” Un grain de sable touche le fil en deux points, pas un, donc il a tendance à combler et à ne pas rester coincé. J'adore ces choses.

• À persiennes (Poinçonné): je les déteste. Je le fais vraiment. Ils sont estampillés. Le métal est stressé. Ils sont sujets aux fissures de fatigue. Les persiennes agissent comme des petites cuillères, attiser les turbulences. Je les ai vus se corroder aux points de contrainte plus rapidement que le reste du tuyau. Évitez-les.

• Écrans préemballés: Le pack de gravier est intégré directement sur l'écran dans le magasin.. Ça a l'air génial, droite? Cela peut être, pour zones de sable fin. Mais il faut être très prudent en les installant. S'ils cognent le côté du trou, le sac de gravier peut se déloger. Et s'ils sont enrichis de minéraux, vous ne pouvez pas les traiter chimiquement aussi facilement car les produits chimiques restent piégés dans le pack. J'en ai utilisé un dans un puits du Nevada qui contenait beaucoup d'arsenic.. Nous avons essayé d'acidifier l'écran pour le nettoyer, et l'acide a dissous l'agent de ciment dans le gravier. Le gravier est tombé, et nous nous sommes retrouvés avec un écran nu dans une formation de sable. Nous avons perdu le puits.

Ce que nous disent les données (Et une petite table)

Quand j'entre sur un site, Je demande trois choses:

1. Le journal du foreur.
2. L’analyse granulométrique de la formation.
3. Les données de test de la pompe.

S'ils ne peuvent pas me donner #2, je suis en colère. Si tu ne sais pas à quoi ressemble le sable, tu devines. Et deviner coûte de l'argent.

Voici une ventilation typique que je pourrais utiliser pour expliquer à un client pourquoi son puits a échoué. Je gratterais ça sur le dos d'une serviette, mais pour toi, Je vais lui donner un aspect chic.

Bien “A” Analyse des échecs: Incompatibilité suspectée entre l'écran et le pack de gravier

En regardant ce tableau, c'est évident. Le gravier est trop gros pour retenir le sable de formation. Les fentes du tamis sont trop grandes pour retenir le gravier. Alors que s'est-il passé? Le sable de formation a été lavé à travers le pack de gravier. Sans le gravier pour le protéger, l'eau à grande vitesse a heurté les fentes trop grandes du tamis et a simplement entraîné le sable de formation directement dans la pompe. L'écran est devenu une passoire, pas un filtre. C'était voué à l'échec dès le premier jour.

L'avenir est intelligent (Mais on creuse encore des trous)

Tu sais, nous voyons de nouvelles technologies maintenant. “Écrans intelligents” avec des fibres optiques pour mesurer la température et la pression sur toute la longueur de l'écran en temps réel. Nous pouvons voir exactement où l'eau entre et où les vitesses augmentent. Ce sont des données incroyables.
Mais ça ne change rien aux fondamentaux. Encore faut-il comprendre le sable. Encore faut-il choisir le bon créneau. Encore faut-il bien développer ce foutu bien.
Je vois une tendance maintenant avec tout cet ESG et la gestion de l'eau. Les grandes entreprises se font auditer sur leur consommation d'eau. Ils retrouvent des puits forés il y a trente ans par des gars comme moi, et ils échouent à cause de la corrosion ou de la vieillesse. Il existe désormais un énorme marché pour “bien rajeunissement” et “rénovation d'écran.” Nous retirons les vieux tamis et recouvrons les puits avec un diamètre plus petit, écrans modernes en fil métallique. C'est comme une opération chirurgicale en trou de serrure pour les puits d'eau..

Alors, Votre écran est-il mauvais?

Peut être. Mais avant de blâmer l'écran, réponds-moi à ça:

• La pompe du puits a-t-elle déjà été propre? Si oui, ce n'est pas l'écran. Quelque chose a changé. (Corrosion, profondeur de la pompe, accumulation de sédiments).
• Est-ce qu'il a pompé du sable dès le premier jour? Si oui, alors la conception ou l'installation était mauvaise. (Taille de la fente, graviers, développement).
• Avez-vous récemment changé la pompe? En as-tu mis un plus gros? Parce que si tu augmentais le débit, tu as augmenté la vitesse. Vous venez peut-être de dépasser la vitesse critique pour cette formation. L'écran n'a pas échoué; tu l'as dépassé.

Mon conseil? Prélevez un échantillon du sable qui sort. Tamisez-le. Envoyez-le à un laboratoire. Puis tirez la pompe et faites fonctionner une caméra. Regardez l'écran. Est-ce cassé? Est-ce corrodé? Est-il enterré dans le sable?
Ne vous contentez pas d'y jeter une nouvelle pompe. C'est comme mettre un nouveau moteur dans une voiture avec un châssis rouillé. Le premier obstacle sur la route, c'est fini.
Faites le travail de détective. C'est moins cher que de percer un nouveau trou. Fais-moi confiance. J'ai gagné ma vie en nettoyant les dégâts des autres, et je préfère gagner ma vie en les construisant correctement du premier coup. Mais personne ne m'appelle jamais pour ça. Ils n'appellent que quand le sable commence à voler.

          GROUND SURFACE
    ========================
             ||
             ||  <-- Pompe (doit être placé au-dessus du haut de l'écran)
             ||      (Admission de la pompe)
    ------------------------  <-- Siège de boîtier de surface
    |                      |
    |    ~~~~~~~~~~~~~~    |  <-- Niveau d'eau de pompage (Tirage)
    |                      |
    |----------------------|  <-- Boîtier / Transition d'écran
    |                      |
    |  [||||||||||||||||]  |  <-- ÉCRAN DE PUITS (Le "L’eau bien écran")
    |  [||||||||||||||||]  |      L'eau entre ici. Les emplacements sont dimensionnés.
    |  [||||||||||||||||]  |      This is what you're asking about.
    |  [||||||||||||||||]  |
    |----------------------|  <-- Bas de l'écran
    |                      |
    |  ..................  |  <-- Puisard (Tuyau vierge / Bassin de décantation)
    |  ..................  |      C'EST CRITIQUE. Il attrape les amendes.
    |  ..................  |
    |  ##################  |  <-- SABLE (Accumulation normale de sédiments)
    |  ##################  |      Au fil des années, cette pile s'agrandit.
    |                      |
    ========================  <-- Profondeur totale (TD)
            TROU INFÉRIEUR

    MAUVAIS SCÉNARIO (Faible aire ouverte / Écran partiellement bloqué)
    --------------------------------------------------------
    
    Formation (Sable)      Fente pour écran à l'intérieur du puits
    
    .................
    .               .       ====---->
    .   SABLE        .      /      \
    .   GRAINS      .     |        |   <-- Jet à grande vitesse
    .   FAITES-VOUS TIRER  .      \      /       L'eau crie dedans.
    .   DANS          .       ====---->     Les amendes se mobilisent.
    .      o        .            ^
    .     o o       .            |  <-- Les grains de sable suivent l'eau.
    .    o o      .            |      L'érosion commence ici.
    .   o o     .            |
    .................    |||||||||
                          WELLBORE
    
    Explanation: L'eau est forcée à travers une petite ouverture.
    La vitesse est élevée. Il parcourt la formation.
    C'est ainsi que vous obtenez un "faire bouillir le sable" derrière l'écran.
    
    
    BON SCÉNARIO (Aire ouverte élevée / Vitesse appropriée)
    --------------------------------------------------------
    
    Formation (Sable)      Fente pour écran à l'intérieur du puits
    
    .................
    .               .      =========
    .   SABLE        .     <   -   >
    .   GRAINS      .      \  |  /
    .   ÉCURIE      .       \ | /        <-- Faible vitesse
    .   PONT    .        \|/             Flux laminaire.
    .      o        .         |              Les grains restent en place.
    .     ooo       .         |
    .    ooo      .         |
    .   ooooo     .         |
    .................    |||||||||
                          WELLBORE
    
    Explanation: L'eau coule doucement de toutes les directions.
    Les grains de sable forment une arche naturelle (pont) sur la fente.
    Aucun mouvement. Eau claire.

    LE "POINT D'ATTENTE" PRINCIPE
    --------------------------------------------------------
    
    LÉGENDE:
    o = Grains de sable de formation (Petit)
    O = Particules de gravier (Plus grand)
    [ = Screen Slot Opening
    
    
    SCENARIO A: CONCEPTION CORRECTE - STABLE
    
        O   O   O   O   O   O   O   (Pack de gravier)
        o o o o o o o o o o o o o   (Sable de formation)
         \  |  /   \  |  /   \  |
          \ | /     \ | /     \ |    (Des ponts stables se forment)
           \|/       \|/       \|
           [ ]       [ ]       [ ]   (L'écran retient le gravier)
           ===       ===       ===
           
    The gravel is sized to hold the formation.
    Le tamis est dimensionné pour retenir le gravier.
    Triple redondance.
    
    
    SCÉNARIO B: GRAVIER TROP GROS - CATASTROPHE
    
        O       O       O       O    (Les écarts entre les graviers sont énormes)
          o o o o o o o o o      (Le sable de la formation traverse)
             |       |       |
             |       |       |       (Aucun pontage possible)
             v       v       v
            oo       oo      oo      (Le sable frappe directement l'écran)
            [ ]     [ ]     [ ]      (L'écran doit maintenant arrêter la formation de sable)
            ===     ===     ===
            
    This is what I was talking about with the "gravier" catastrophe.
    Le pack de gravier a échoué dans son UNIQUE TRAVAIL.

    FAUX (Admission de la pompe trop faible)
    ----------------------------
    
            MOTEUR DE POMPE (en surface)
               |
               | (Tuyau de descente)
               |
           [POMPE]  <-- Admission de la pompe
               |
               |  <-- Tuyau d'aspiration
               |
        [|||||||||]  <-- Écran (Haut)
        [|||||||||]
        [|||||||||]
        [|||||||||]  <-- Écran (Bas)
        ~~~~~~~~~~~  <-- REMPLISSAGE DE SABLE (Haut niveau)
          (Sable)
          
    La pompe aspire l'eau du bas de l'écran,
    là où le sable est fluidisé.
    
    
    DROITE (Admission de la pompe augmentée)
    ---------------------------
    
            MOTEUR DE POMPE (en surface)
               |
               | (Tuyau de descente)
               |
           [POMPE]
               |
               |  <-- Tuyau d'aspiration (PLUS LONGTEMPS MAINTENANT)
               |
        [|||||||||]  <-- Écran (Haut)  <-- ADMISSION DE LA POMPE ICI
        [|||||||||]
        [|||||||||]
        [|||||||||]  <-- Écran (Bas)
        ~~~~~~~~~~~  <-- REMPLISSAGE DE SABLE (Haut niveau)
          (Sable)
          
    La pompe tire du haut de l'écran.
    Eau propre. Le sable reste au fond.
    Solution simple. Aucun nouvel écran n'est nécessaire.

    ÉCRAN CORRODÉ (Vue en plan - En regardant une section de tuyau)
    --------------------------------------------------------
    
    AVANT L'INSTALLATION (Tout neuf):
    
    ||||||||||||||||||||||||||||||||||
    ||||||||||||||||||||||||||||||||||  <-- Fentes uniformes
    ||||||||||||||||||||||||||||||||||
    
    
    APRÈS 10 DES ANNÉES DE MAUVAISE CHIMIE:
    
    ||  |   |||    ||||   |  |  ||||
    |    ||   |  ||    |la|    |||   |  <-- Les machines à sous sont maintenant....
    || |la|  |||   |   la   | ||    | |      Irrégulier.
    |    |   | la | ||    |   |  la |  |     "la" = Des fosses qui se sont transformées en trous.
    ||  ||    |   |  la  |||    ||  |
    
    This isn't "érosion du sable."
    C'est le métal qui se dissout littéralement.
    The screen didn't fail. Il a disparu.