Эрозионные испытания

Одними из основных элементов скважинного фильтра (с устройствами контроля притока и нагнетания) подверженных износу являются штуцер ICD и клапан AIV. Механизм изнашивания преимущественно гидроабразивный.

Частицы горной породы при контакте могут как вдавливаться в поверхность материала, так и оставить характерные полосы после соударения. На интенсивность и характер износа влияют природа и геометрическая форма частиц, их твердость и хрупкость, толщина слоя абразива, энергия удара, твердость испытуемого материала, наличие жидкости в зоне удара и т. д. В связи с этим актуальной задачей является выбор подходящего материала для изготовления элементов фильтра с УКП/УКН, обладающего достаточной стойкостью для работы в агрессивных условиях.

Для реализации поставленной цели, ООО "Альфа Горизонт" реализовала испытания, цель которых явилась - сравнительная оценка стойкости различных материалов частей скважинных фильтров к эрозионному износу в потоке суспензии с абразивными частицами различных фракций в условиях добычи эксплуатационных и нагнетательных скважин Северо-Комсомольского месторождения, целевой пласт-ПК 1.

В результате работы проведен комплекс испытаний, направленный на изучение стойкости к эрозионному износу материалов штуцера ICD и клапана AIV из керамики, стали группы прочности «Д» и нержавеющей стали AISI 304L в потоке суспензии с абразивными частицами различных фракций, моделирующих их расположение в «канале» и в «пойме».

Показано, что:

• корундовая керамика имеет более высокую стойкость к абразивному износу в потоке среди испытанных материалов, а сталь группы прочности «Д» имеет самую низкую  стойкость. При испытании стали группы прочности «Д» имеет место коррозионно-эрозионный износ, так как углеродистые и низколегированные стали в большей степени подвержены коррозионному воздействию;

• металлографические исследования позволили установить, что в ходе испытаний на поверхности образцов из керамики и стали группы прочности «Д» образуются локальные повреждения в виде кратеров. В результате на поверхности образовался ямочный рельеф, способствующий распространению эрозии и дальнейшему разрастанию и  углублению кратеров. Поверхность образцов из нержавеющей стали не подверглась образованию локальных дефектов, однако она стала более матовой, что говорит о том, что абразивные частицы шлифуют поверхность металла и со временем утоняют ее по всей площади образца;

• в результате расчета наработки исследованных материалов показано, что 8 часов лабораторных испытаний имитируют 266 суток в условиях эксплуатации Северо-Комсомольского месторождения;

• эрозионный износ имеет одинаковую тенденцию для всех исследуемых материалов - массовые потери в «канале» выше, чем в «пойме». Это связано с более мягкими условиями испытаний, моделирующих нахождение материалов в «пойме» - процентное содержание абразивных частиц крупной фракции меньше и образцы подвергаются меньшему эрозионному износу по сравнению с испытаниями, моделирующими «канал», где содержание частиц крупной фракции больше и эрозионный износ протекает интенсивнее;

• полученные в ходе испытаний результаты имеют исключительно сравнительный характер и показывают преимущества керамического материала перед сравниваемыми (черная сталь группы прочности «Д», нержавеющая сталь марки AISI 304L - являющиеся элементами конструкции фильтров прямой намотки АльфаДирект ICD/AIV).