Интенсивные пескопроявления в скважинах приводят к образованию песчаных пробок, и забиванию противопесочных фильтров, что несет риск быстрого выхода из строя погружных насосов и наземного оборудования скважины. Возникает необходимость подъема глубинного оборудования и НКТ, проведения промывки скважины с ее очисткой, что довольно затратно по времени и приводит к потерям добычи во время ремонта скважины. Высокотехнологичные керамические элементы в принципиально новом керамическом песчаном фильтре крайне устойчивы к разрушению и выдерживают коррозионно- агрессивные среды. В скважинах, где наблюдается вынос песка, данные песчаные фильтры устраняют проблему пескопроявлений на многие годы.
Наиболее распространённым элементом системы контроля за пескопроявлениями являются скважинные фильтры с проволочной намоткой. Однако, эти элементы защиты от пескопроявлений подвержены эрозии и коррозии, что потребует их ежегодного обслуживания. Наличие в скважине агрессивных жидкостей и сероводорода ускоряет износ фильтров с проволочной намоткой, высокоскоростные потоки с песком выносят проблему эрозии на первый план. Эрозия — это самая распространённая причина отказа внутрискважинного оборудования.
Проблема выноса пропанта из скважины также создает угрозу для эффективной работы противопесочного оборудования. Вынос пропанта из скважины способен серьезно повредить погружное оборудование и привести к преждевременному и дорогостоящему ремонту.
Для того чтобы эффективно противостоять проблемам эрозии и коррозии погружного оборудования в скважине, понадобился бы материал с твердостью такой же, как и у алмаза. Так как чем выше твердость материала, тем выше его сопротивляемость к износу. Этим критериям в полной мере соответствует такой материал как техническая керамика. Ее твердость близка к твердости алмаза, она эффективно сопротивляется износу, не подвержена коррозии в том числе в результате воздействия хлоридов, сероводорода и горячей серной кислоты. Керамика выдерживает температуры до 1800°C.
Основываясь на вышеперечисленных свойствах керамики, она была выбрана как основной элемент инновационной системы борьбы с пескопроявлениями 3M Sand Screen Solutions (системы контроля пескопроявлений 3М).
Способность керамики эффективно противостоять износу была экспериментально проверена в лаборатории. Для сравнения в тесте использовались керамические пластины и пластины из легированной стали. В качестве абразивного материала использовался песок фракции 20-40 меш (0,425-0,85 мм). Высокоскоростная струя воздуха с песком выстреливалась в пластины со скоростью 30-50 метров в секунду. Через час в пластинах из стали появилось сквозное отверстие, в то время как в кармические пластины остались в неповреждённом состоянии.
Тест на коррозию был произведен с использованием смеси концентрированных азотной и соляной кислот. Через 30 минут стальные пластины практически полностью растворились в смеси кислот. Керамические пластины не подверглись коррозии, остались в исходном состоянии.
Успешное подтверждение износостойкости и устойчивости к коррозии керамических элементов позволило перейти к этапу проектирования конструкции керамического песчаного фильтра.
В основу конструкции легли керамические кольца с регулируемым зазором, который позволяет создавать различные конфигурации щелевых отверстий с размером до 150 микрон и менее, при необходимости.
Специальная форма керамического кольца на внешнем диаметре позволяет получить ламинарное течение флюида и предотвращает забивание фильтра.
Возможны различные конфигурации щелевых отверстий для регулирования зазора на основании анализа гранулометрического состава твердых примесей.
Также возможно создание колец с различным диаметром.
Конструкция керамического песчаного фильтра состоит из перфорированной трубы, направляющих для керамических колец, защитного кожуха для спуска фильтра в скважину, сварных резьб для соединения модулей фильтров друг с другом и с элементами системы заканчивания скважины.
Фильтр имеет модульную конструкцию с длиной одного модуля от 0.7 до 2 метров длиной. Модули можно стыковать друг с другом, длина модульной сборки не ограничена и может достигать нескольких сот метров и более. Фильтры хорошо проходят через искривленные участки скважины благодаря подпружиненной конструкции подвески керамических колец и могут быть установлены в участках с интенсивным набором кривизны.
Доступны несколько типов керамических песчаных фильтров: автономный фильтр, защита регуляторов притока или ЦК (циркуляционный клапан), керамический фильтр для спуска через НКТ.
Успешность применения инновационных керамических песчаных фильтров доказана при установке в различных нефтедобывающих регионах мира. Все работы были успешными, данные анализа добычи по скважинам подтверждают добычу продукции свободной от песка на протяжении более трех лет с момента установки фильтра. Вынос песка из скважины прекращался сразу после установки кармического песчаного фильтра.
Более подробно применение инновационной конструкции песчаного фильтра описано в статье SPE “166092 Ceramic Screens - An Innovative Downhole Sand Control Solution for Old & Challenging Cased Hole Completions”.
