المساحة المفتوحة لشاشة البئر وقطرها وسرعة الدخول عبر الشق: كيف تحدد مقاس الشاشة لإنتاجية بئرك

حدد مقاس شاشة آبار المياه: معادلة المساحة المفتوحة وجدولها، وسعة التمرير لكل متر عند 3 cm/s، والجدل حول 0.1 قدم/ث، والقطر من المضخة والتدفق الصاعد، ومثال محلول.

بقلم Serkan İnkaya, Mert Aytünür, Ümit Can Özer, ADEN Wedge Wire · 15 أكتوبر 2026 · 17 دقائق قراءة

المساحة المفتوحة لشاشة البئر وقطرها وسرعة الدخول عبر الشق: الإجابة المختصرة

في شاشة Wedge Wire (شاشة السلك الإسفيني) ذات الشق المستمر، التي تُسمّى غالباً شاشة من نوع Johnson، تُحسب المساحة المفتوحة (open area) كما يلي: المساحة المفتوحة (%) = عرض الشق x 100 / (عرض الشق + العرض العلوي للسلك). ومع القطر الخارجي (OD) تعطي هذه القيمة سعة التمرير لكل متر من الشاشة عند سرعة دخول عبر الشق (entrance velocity) تبلغ عادةً 3 cm/s (0.1 قدم/ث). يحدد حجم المضخة وسرعة التدفق الصاعد القطر؛ أما الحفر بقطر أكبر فلا يضيف إلى الإنتاجية إلا قليلاً.

يُسأل عن المساحة المفتوحة وسعة التمرير لكل متر في كل استفسار تقريباً يصلنا عن شاشات آبار المياه (مصافي الآبار)، وكثيراً ما تكتب المناقصة 3 cm/s حداً صارماً للقبول. نشرح فيما يلي كيف نحدد مقاس الشاشة عند إعداد عرض السعر، ومن أين جاءت قاعدة 3 cm/s. ويمكن إعادة المثال المحلول في آخر المقال باستخدام حاسبة معدل التدفق.

كيف تُحسب المساحة المفتوحة لشاشة البئر؟

في الشاشة الملفوفة بالسلك تعتمد المساحة المفتوحة على رقمين فقط: عرض الشق s والعرض العلوي w للسلك الذي على شكل حرف V. والمعادلة هي: المساحة المفتوحة (%) = s x 100 / (s + w). ولا يدخل القطر فيها. فالشق بعرض 1.0 mm مع سلك بعرض 2.8 mm يعطي 1.0 x 100 / 3.8 = 26.3%، سواء كان قطر الشاشة 4 بوصة أو 16 بوصة.

يعطي الجدول المساحة المفتوحة الإجمالية لمقاطع سلك V-wire القياسية لدينا. والعروض العلوية للأسلاك هي: AW28 بعرض 2.2 mm، وAW34 بعرض 2.8 mm، وAW42 بعرض 3.4 mm، وAW50 بعرض 5.0 mm.

الشق الأعرض يرفع المساحة المفتوحة بسرعة، وهذا أحد أسباب فائدة حشوة الحصى (الحصى الترشيحي، gravel pack): فهي تسمح بشق أعرض مما تسمح به الطبقة الحاملة للمياه وحدها (انظر مقالنا عن عرض الشق وحشوة الحصى). أما السلك الأعرض فيخفض المساحة المفتوحة. ويُختار السلك الأعرض والأعلى لأن الشاشة تُركَّب على عمق أكبر وتحتاج إلى مقاومة انهيار (collapse strength) أعلى، ولذلك يُضحّى دائماً في البئر العميقة بجزء من المساحة المفتوحة مقابل المتانة. أما مقطع السلك الذي تحتاجه البئر فيُحدَّد بحساب خاص بالمشروع يراعي عمق التركيب وطريقة وضع الشاشة؛ وتجد خلفية عن المقاطع في كيف تؤثر هندسة مقطع V-wire على أداء الشاشة.

يمكنك تجربة تركيبتك الخاصة من عرض الشق والسلك في حاسبة المساحة المفتوحة.

المساحة المفتوحة الإجمالية والفعالة

كل قيمة للمساحة المفتوحة في أي كتالوج، بما في ذلك كتالوجنا، هي قيمة إجمالية. يذكر أحد الكتالوجات الأوروبية للشاشات أن الشقوق الملامسة لحشوة الحصى تكون دائماً مسدودة جزئياً بالحبيبات. كما تغطي قضبان الدعم من الداخل جزءاً من طول الشق. لذلك تكون مساحة الدخول الفعالة في البئر المكتملة أقل مما في الجدول، بمقدار لا يستطيع أحد تحديده مسبقاً.

لذلك نستخدم جداول المساحة المفتوحة وسعة التمرير لمقارنة الشاشات على الأساس نفسه؛ وهي ليست ضماناً لإنتاجية البئر. فإنتاجية البئر تحددها الطبقة الحاملة للمياه وتصميم البئر وتطويرها. ويضيف دليل NEH ملاحظة إلى مثاله الحسابي نفسه: هذه الحسابات "تحليل للخصائص الهيدروليكية للشاشة نفسها عند سرعة دخول اعتباطية، ولا تأخذ في الحسبان الخصائص الهيدروليكية للطبقة الحاملة للمياه".

إذا كان العرض يقارن بين شاشتين، فتحقق من أن قيمتي المساحة المفتوحة حُسبتا بالمعادلة نفسها وعلى أساس عرض السلك المعروض فعلاً.

سعة التمرير لكل متر

سعة التمرير هي معدل التدفق الذي يمرره متر واحد من الشاشة عند سرعة الدخول التصميمية. ويعطيها دليل NEH بالوحدات الأمريكية على النحو التالي: gpm لكل قدم = المساحة المفتوحة (بوصة مربعة لكل قدم) x 0.31، حيث 0.31 هي قيمة 0.1 قدم/ث محوّلة إلى غالونات في الدقيقة لكل بوصة مربعة من المساحة المفتوحة. وبالوحدات المترية تصبح المعادلة نفسها:

سعة التمرير Q (l/s لكل متر) = pi x OD (m) x المساحة المفتوحة (ككسر عشري) x v (m/s) x 1000

لشاشة DN 250 (القطر الخارجي 273 mm)، بعرض شق 1.0 mm، وسلك AW42 (المساحة المفتوحة 22.7%)، وv = 0.03 m/s:

إذن Q = pi x 0.273 x 0.2273 x 0.03 x 1000 = 5.85 l/s لكل متر (نحو 21 m³/h لكل متر). استُخدمت المساحة المفتوحة هنا دون تقريب (1.0 / 4.4 = 0.2273)؛ ومع القيمة المقرّبة 0.227 تحصل على 5.84.

ومع سلك AW34 (26.3%) تعطي الشاشة نفسها 6.77 l/s لكل متر، ومع سلك بعرض 3.0 mm (25%) تعطي 6.43 l/s لكل متر. تستخدم حاسبة معدل التدفق المعادلة نفسها؛ وقيمتها المسبقة لآبار المياه هي 0.03 m/s، وتتيح لك خصم الجزء الذي تغطيه القضبان إذا كنت تعرف عرض القضبان والمسافة بينها.

هل ما زالت قاعدة سرعة الدخول 0.1 قدم/ث (3 cm/s) صالحة؟

سرعة الدخول عبر الشق هي متوسط سرعة الماء عبر الشقوق، أي معدل التدفق مقسوماً على المساحة المفتوحة. والحد التقليدي هو 0.1 قدم/ث، أي 0.0305 m/s، ويُقرَّب في أوروبا إلى 3 cm/s. ويصفه دليل NEH بأنه معيار "يقترب من 0.1 قدم في الثانية ولا يتجاوزها"، ويذكر أنه وارد في معظم معايير آبار المياه المنشورة. ثم يشير الفصل نفسه إلى أن المعيار AWWA A100-06 لم يعد يحدد حداً أقصى لسرعة الدخول عبر الشاشة، لأن الأبحاث والاختبارات أظهرت أن السرعة المسموح بها تعتمد على الطبقة الحاملة للمياه، والتصميم العام للبئر، والأداء المطلوب، وجودة المياه.

والآراء المنشورة متباينة إلى حد كبير:

يربط دليل NEH حد السرعة بكمية الرمل المحمولة إلى داخل البئر، وفاقد الضاغط في الشاشة، ومعدل التكلّس أو التآكل. أما الرأي المخالف فيشكك في الطرفين: إذ يذكر فاقد ضاغط ضئيلاً حتى نحو 1 m/s، ولا يرى صلة مثبتة بالتآكل أو التكلّس. وفي الأسواق الناطقة بالألمانية تُحدَّد مواصفات شاشة البئر الملفوفة بالسلك نفسها وفق المعيار DIN 4900-2:2017 (وقد أُلغي المعيار الأقدم DIN 4935 عام 2017)؛ أما قيمة 3 cm/s فمصدرها ممارسة التصميم والكتالوجات.

نحسب عروض أسعارنا على أساس 3 cm/s، لأن التقليدين الأمريكي والأوروبي كليهما يستخدمانها، ولأنها تضع جميع مقدمي العروض على الأساس نفسه. لكننا نوضح أنها عُرف تصميمي. وإذا كتبت المناقصة 3 cm/s حداً للقبول دون أي تفاوت مسموح، تصبح مقارنة العروض صعبة، لأن طول الشاشة والمساحة المفتوحة يمكن أن يعوّض أحدهما الآخر.

كيف تختار قطر شاشة البئر

يُختار القطر على خطوتين: أولاً يجب أن تتسع أنابيب التغليف للمضخة، ثم يجب أن تبقى السرعة الصاعدة داخل الشاشة عند نحو 1.5 m/s أو أقل. والشاشة المركّبة تلسكوبياً أسفل المضخة لا تحتاج إلى قطر المضخة، لكن عليها مع ذلك أن تنقل كامل إنتاجية البئر إلى الأعلى.

بالنسبة إلى المضخة، تعطي قواعد إنشاء الآبار في ولاية واشنطن (WAC 173-160-211، الجدول 3، بما يتوافق مع الجدول الكلاسيكي في الدليل الأمريكي للآبار) القيم التالية. وقد أضفنا عمود l/s.

وفي المضخة التوربينية يطلب دليل NEH أنابيب تغليف أكبر من جسم المضخة بمقدار 2 بوصة على الأقل حتى أدنى موضع متوقع لتركيب المضخة.

أما بالنسبة إلى الشاشة، فيعطي حد التدفق الصاعد أقصى معدل تدفق لكل قطر داخلي (ID)، وفق المعادلة Q max = 1.5 x pi x ID x ID / 4:

يعتمد القطر الداخلي الفعلي للشاشة الملفوفة بالسلك على ارتفاع السلك وعلى القضبان، لذا تحقق منه في صحيفة البيانات قبل أن تعتمد على آخر 5%.

هل يعطي القطر الأكبر مياهاً أكثر؟

قليلاً فقط. يقارن الجدول 32-4 في دليل NEH بين آبار بالعمق نفسه في التكوين نفسه. فالانتقال من 6 بوصة إلى 12 بوصة يرفع الإنتاجية بنحو 10%، ومن 12 بوصة إلى 24 بوصة بنحو 13%. وانطلاقاً من 6 بوصة تكون الزيادات كما يلي:

ونصيحة دليل NEH: لزيادة الإنتاجية زِد طول الشاشة لا قطرها؛ فمضاعفة الطول تضاعف الإنتاجية تقريباً. ومع ذلك يبقى القطر الأكبر ضرورياً حيث يتطلبه حد التدفق الصاعد أو سرعة الدخول.

ما الطول المناسب للشاشة؟

يُحدَّد طول الشاشة أولاً من الطبقة الحاملة للمياه، ثم من التحقق من السعة. ويعطي دليل NEH القواعد التالية:

• الطبقة الحاملة للمياه المحصورة (الارتوازية): ضع الشاشة على كامل سماكة الطبقة، وأبقِ أقصى هبوط للمنسوب فوق أعلى الشاشة.
• الطبقة الحاملة للمياه غير المحصورة: ضع الشاشة في الثلث السفلي من الطبقة، وأبقِ هبوط المنسوب فوق أعلى الشاشة. ويُبلَغ نحو 85% من الإنتاجية الممكنة عند هبوط في المنسوب بنحو 60%.
• عندما تُركَّب الشاشة تلسكوبياً عبر أنابيب التغليف، أضف فوقها أنبوباً مصمتاً بقطر الشاشة وبطول 5 أقدام (1.5 m) على الأقل يمتد إلى داخل أنابيب التغليف، واسدد الفجوة.
• في الآبار الصغيرة، الشاشة القصيرة في طبقة خشنة أفضل من الشاشة الطويلة في طبقة ناعمة.

وتحذّر شركة أمريكية مصنّعة للشاشات أيضاً من أن وضع الشاشات في مقاطع مختارة فقط، مع أنابيب مصمتة بينها، قد يحجب أجزاء منتجة من الطبقة الحاملة للمياه. فإذا أظهر سجل الحفر عدة طبقات جيدة، فضع الشاشات عليها جميعاً.

ثم اقسم معدل التدفق التصميمي على سعة التمرير لكل متر. فإذا أعطت قاعدة الطبقة الحاملة للمياه شاشة أطول مما يتطلبه التحقق من السعة، فإن سرعة الدخول تصبح ببساطة أقل. وإذا تطلّب التحقق من السعة طولاً من الشاشة أكبر مما تستوعبه الطبقة، فغيّر عرض الشق أو السلك أو القطر، بهذا الترتيب.

مثال محلول: 50 l/s من طبقة حاملة للمياه غير محصورة

المدخلات المفترضة: الإنتاجية المستهدفة 50 l/s، وطبقة رملية حاملة للمياه غير محصورة سماكتها المشبعة 30 m، وحشوة حصى مصممة كما في مقالنا عن عرض الشق (عرض الشق 1.0 mm). ويُفترض السلك الأثقل AW42 بسبب عمق التركيب؛ ويُتحقَّق من المقطع النهائي لكل مشروع على حدة.

ومع سلك AW34 تحتاج الشاشة نفسها إلى 50 / 6.77 = 7.4 m، أي أن قاعدة الطبقة الحاملة للمياه هي التي تحسم الطول في الحالتين. وتذكّر أن القطع بطول 6 m لا تدخل في حاوية 20 قدماً (الطول الداخلي 5.898 m)؛ وينبغي أن يكون الطول الصافي للقطع المعبأة في صناديق خشبية نحو 5.7 m أو أقل، وإلا فتُشحَن الشاشة في حاوية 40 قدماً.

ويرد التحقق نفسه بالوحدات الأمريكية في دليل NEH: معدل 400 gpm عبر 10 أقدام من شاشة بعرض شق 0.040 بوصة. فالشاشة بقطر 8 بوصة ومساحة مفتوحة 87 بوصة مربعة لكل قدم تعطي 400 x 0.32 / 870 = 0.15 قدم/ث، وهي قيمة مرتفعة جداً. أما الشاشة بقطر 12 بوصة ومساحة مفتوحة 130 بوصة مربعة لكل قدم فتعطي 0.099 قدم/ث، وهي قيمة مقبولة.

الأخطاء الشائعة التي نراها في الاستفسارات

• ذكر المساحة المفتوحة لسلك رفيع ومقاومة الانهيار لسلك سميك. يجب أن تعود القيمتان إلى مقطع السلك نفسه.
• استخدام جداول السعة على أنها إنتاجية مضمونة، مع أنها قيم إجمالية لمقارنة الشاشات.
• اختيار قطر أكبر للحصول على مياه أكثر، في حين أن زيادة طول الشاشة أو اختيار شق أعرض يحقق نتيجة أكبر.
• عدم التحقق أبداً من التدفق الصاعد داخل شاشة صغيرة عند الإنتاجية العالية.
• تحديد طول الشاشة بطول القطعة التي تتسع لها الشاحنة بدلاً من تحديده وفق الطبقة الحاملة للمياه.

أرسل لنا الإنتاجية المستهدفة والعمق

تُعدّ ADEN Wedge Wire شركة مصنّعة لشاشات Wedge Wire، مقرها إسطنبول في تركيا، ولها مكتب أوروبي في زيندلفينغن بألمانيا. أرسل لنا الإنتاجية المستهدفة وعمق التركيب وسجل الحفر أو التحليل المنخلي، ونردّ خلال 24 ساعة. ثم نرسل لكم تحديد المقاسات (القطر وعرض الشق وطول الشاشة) وورقة الحساب مع عرض السعر. ويصلح أيضاً رسم أو كراسة شروط المناقصة نقطةً للبدء. للتواصل: info@adenwedgewire.com أو نموذج طلب عرض الأسعار.

إن Johnson Screens علامة تجارية مملوكة لصاحبها، ولا تربطها أي صلة بـ ADEN Wedge Wire. يُستخدم وصف "من نوع Johnson" هنا لوصف تصميم الشاشة فقط.

الأسئلة الشائعة

المراجع

1. National Engineering Handbook Part 631, Chapter 32, Well Design and Spring Development (2010), USDA NRCS
2. Washington Administrative Code WAC 173-160-211, Table 3, Washington State Legislature
3. DIN 4900-2:2017, Brunnenfilter aus nichtrostendem Stahl, DIN