الدليل الهندسي لحسابات المواد الصلبة: تحليل الـ LGS والـ HGS وتصحيح الأملاح

أولاً: مبادئ حسابات المواد الصلبة (Solid Calculation Principles)

يا هندسة، الحسابات دي بتعتمد على حقيقة إن الوزن النوعي (SG) للطفلة بيساوي مجموع الأوزان النوعية لكل مكون مضروب في حجمه. في المعادلات البسيطة دي، بنفترض إن الطفلة بتتكون من 3 مكونات أساسية: السائل (Liquid)، والمواد الصلبة خفيفة الوزن (LGS)، والمواد الصلبة ثقيلة الوزن (HGS).

المعادلة الأساسية: Sm = VwSw + VlgSlg + VhgShg

خد بالك يا هندسة إن حجم المية (Vw) والوزن النوعي للمية (Sw) لازم يتصححوا لو فيه أملاح (Salt Water Corrected) باستخدام جداول الأملاح المعروفة.

ثانياً: معادلات حساب حجم الـ LGS والـ HGS

بناءً على نتائج جهاز الريتورت (Retort Analysis)، بنستخدم المعادلات دي عشان نطلع النسبة المئوية لكل نوع من المواد الصلبة:

1- معادلة حساب حجم المواد الصلبة خفيفة الوزن (Vlg):

Vlg = [ {Vw}{Pf} + {Vss}{Pb} + {Vo}{Po} ] – 100{Pm} / {Pb – Plg}

2- معادلة حساب حجم المواد الصلبة ثقيلة الوزن (Vb/HGS):

Vb = 100{Pm} - [ {Vw}{Pf} + {Vss}{Plg} + {Vo}{Po} ] / {Pb – Plg}

تعريف الرموز:
- Vlg: حجم المواد الصلبة خفيفة الوزن (LGS).
- Vss: النسبة المئوية لحجم المواد الصلبة المعلقة (Suspended Solids).
- Vb: حجم المواد الصلبة الثقيلة (Barite).
- Vw: حجم المية المتصحح نتيجة وجود الأملاح.
- Po: كثافة الزيت.
- Pm: الوزن النوعي للطفلة (spgr).
- Plg: كثافة الـ LGS (غالباً 2.6).
- Pf: كثافة المية المتصححة نتيجة الأملاح.

ثالثاً: مثال تطبيقي شامل وحسابات التصحيح

لو عندنا طفلة وزنها 14.0 PPG (يعني 1.88 SG)، ونوع مادة التثقيل بارايت (Pb=4.2)، ونتائج الريتورت كالتالي:
- المواد الصلبة (Vs) = 28%
- الزيت (Vo) = 8%
- المية (Vwr) = 64%
- الملوحة (CL) = 100,000 mg/l (NaCl)

الخطوة 1: تصحيح القيم بناءً على الأملاح (Salt Tables):

• كثافة المية المتصححة (Pf) = 1.111
• معامل زيادة الحجم (Volume increase factor) = 1.059
• حجم المية المتصحح (Vw): 64 × 1.059 = 67.8%
• حجم المواد الصلبة المعلقة (Vss): 100 – 67.8 - 8 = 24.2%

الخطوة 2: حساب الأوزان بالرطل (ppb):

• وزن البرميل الواحد = 14 PPG × 42 = 588 ppb
• وزن المية = (67.8/100) × 9.27 (كثافة الملوحة) × 42 = 263 ppb
• وزن الزيت = (8/100) × 7.0 × 42 = 23 ppb
• وزن المواد الصلبة المحسوب: 588 – 263 - 23 = 302 ppb

الخطوة 3: التعويض في المعادلات الأساسية:

• حجم الـ LGS (Vg): بالتعويض في المعادلة يطلع الناتج 2.3%
• حجم الـ HGS (Vb): بالتعويض في المعادلة يطلع الناتج 21.9%
• نسبة الـ LGS للمواد الصلبة الكلية = (2.3 / 24.2) × 100 = 9.5%
• وزن الـ LGS بالرطل = (9.5/100) × (2.6 × 8.33) × (24.2/100 × 42) = 20 ppb

رابعاً: أمثلة سريعة وحسابات تركيز الـ LGS

• مثال 1: لو عندك 3% LGS، تركيزهم كام بالـ ppb؟
  (3/100) × 910.728 = 27.3 ppb
• مثال 2: طفلة وزنها 9.2 PPG، ونسبة الـ LGS من الريتورت 7.5%. كام وزن الـ LGS بالـ ppb؟
  أولاً نجيب الـ LGS المتصححة: 7.5% × (9.2 – 8.34) = 6.45%
  وزن الـ LGS = (6.45/100) × 910.728 = 58.7 ppb
• مثال 3: لو ضفت 5.5% مواد صلبة لبرميل مية، الحجم هيزيد بمقدار كام؟
  زيادة الحجم = (5.5/100) + 1 = 1.055 bbl

خامساً: معادلات اتزان الكتلة (Mass Balance Equations)

المعادلات دي بنستخدمها لما نخلط سوائل بكثافات مختلفة:

1- معادلة الطورين (Two phase equation):

{Vt}{Wt} = {V1}{W1} + {V2}{W2}
مثال: لو عندك 1890 برميل طفلة وزنها 8.8 PPG، وعايز تعرف حجم المية في 100 برميل؟
100 × 8.8 = V1 × (8.34) + (100-V1) × 21.7 (وزن الـ LGS بالـ PPG)
الناتج: V1 = 96.6% مية و V2 = 3.4% LGS.

2- معادلة الأطوار الثلاثة (Three Phase Equation):

Vt Wt = V1W1 (H2O) + V2W2 (LGS) + V3W3 (HGS)
مثال: لو عندك 100 برميل وزن 12.5 PPG، وحجم المية (V1) هو 84%.
الناتج بعد التعويض: V3 (البارايت) = 15.2% و V2 (الـ LGS) = 0.8%.

3- معادلة الأطوار الأربعة (Four Phase Equation):

Vt Wt = V1W1 (H2O) + V2W2 (LGS) + V3W3 (HGS) + V4W4 (Diesel)
مثال: طفلة وزنها 12.8 PPG، فيها مية (V1)=72%، وديزل (V4)=10% من الريتورت.
بعد التعويض: V3 (HGS) = 16.46% و V2 (LGS) = 1.54%.

خلاصة: الزتونة في حسابات المواد الصلبة

يا هندسة، الحسابات دي هي اللي بتعرفك "صحة" الطفلة بتاعتك. من غير ما تعمل تصحيح للأملاح (Salt Correction)، كل حسابات الـ LGS هتطلع غلط وهتاخد قرارات غلط في التخفيف (Dilution).
قاعدة ذهبية: إياك تزود وزن الطفلة بنواتج الحفر (LGS)؛ لأن زيادة 0.1 PPG بس بالـ LGS معناها إنك ضفت 10.92 رطل في كل برميل، وده كفيل إنه يدمر الريولوجيا ويقلل الـ ROP.

تعديل المقال