Гидравлические испытания на смятие и разрыв

Гидравлические испытания проводятся для подтверждения прочностных и пропускных характеристик оборудования для нижнего заканчивания скважин при высоких давления окружающей среды. Для выполнения гидравлических тестов используется специальная гидравлическая камера высокого давления.

Главными гидравлическими испытаниями являются прочностные испытания на смятие и разрыв фильтров. Эти тесты подробно описаны в стандарте ГОСТа 32504-2013.

Основная задача теста заключается в проверки прочности фильтра при при большом перепаде давления на фильтр извне. Для моделирования данной ситуации применяют жидкость для снижения поглощения (ЖСП) фильтром, включающую твердую фазу частиц карбоната кальция и пресную воду. Частицы используются для кольматации поверхности фильтра, т.е. засорения или залипания фильтрующей поверхности. Стенд имеет испытательную камеру высокого давления, в которой закрепляется фильтр. Давление ЖСП подается с внешней стороны фильтра. При достижении критической для фильтра нагрузки внешнего давления происходит смятие (сжатие, коллапс) фильтра.

Схема работы стенда для гидравлических испытаний на давление смятия

Критерий годности: дифференциальный перепад давлений, который выдерживает фильтр, должно быть не менее 25 МПа.

Задача испытания фильтра на гидравлический разрыв заключается в проверки прочности фильтра при при большом перепаде давления на фильтр изнутри. Для моделирования данной ситуации применяют жидкость для снижения поглощения (ЖСП) фильтром, включающую твердую фазу частиц карбоната кальция и пресную воду. Частицы используются для кольматации поверхности фильтра, т.е. засорения или залипания фильтрующей поверхности. Стенд имеет испытательную камеру высокого давления, в которой закрепляется фильтр. Давление ЖСП подается с внутренней стороны фильтра. При достижении критической для фильтра нагрузки внешнего давления происходит нарушение целостности фильтра (разрыв) или кардинальные изменения в параметрах щелевых отверстий фильтра.

Схема работы стенда для гидравлических испытаний на давление разрыва

Критерий годности: дифференциальный перепад давлений, которое выдерживает фильтр, должно быть не менее 10 МПа.

Тест используется для оценки параметра пропускной способности фильтра. Обычно для этой оценки используют значение открытой поверхности фильтра. Однако, на проницаемость фильтра влияют ряд других параметров как, например, толщина и количество фильтрующих слоев фильтра. Тест проницаемости является важным критерием отбора фильтров для оценки целесообразности их применения в конкретных условиях месторождения нефти или газа. Тест основан на зависимости расхода жидкости через фильтр из затопленного резервуара от перепада давления на фильтр:

µ - коэффициент расхода
Q - расход жидкости через фильтр
△P - перепад давления через фильтр
p - плотность жидкости
n - скважность фильтра
S - поверхность фильтра
nS - открытая поверхность фильтра
x = mn - согласно этой формуле, свойство пропускной зависимости фильтра будет определяться величиной

Задача теста заключается в экспериментальном определении гидравлического параметра. Чем больше гидравлический параметр, тем большей пропускной способностью обладает фильтр.

Тест производится на чистом, не загрязненном фильтре. Стенд для выполнения испытаний может использовать гидравлическую камеру высокого давления, которая описана в гидравлических тестах на смятие и разрыв фильтра. В ходе испытания в камере создается постоянный перепад давлений на поверхность фильтра, таким образом, чтобы через фильтр с внешней стороны проходил поток жидкости. При достижении заданного перепада давлений регистрируется расход жидкости через фильтр и, соответственно, гидравлический параметр фильтра.

Испытания производятся для следующих значений перепада давлений на фильтр: 0.05, 0.1, 0.15 МПа.

Критерий годности: тест определяет величину гидравлического параметра, а также расход флюида через фильтр, определяет относительную эффективность работы фильтра.

Тест позволяет выявить следующие характеристики:

• Определить количество выносимой̆ фракции, прошедшей сквозь купон фильтра.
• Выявить остаточную проницаемость фильтра после выноса мелкой̆ фракции и проведения тестов на симуляции остановки скважины и пуска ее в работу.
• Определить размеры частиц мелкой фракции, прошедшей сквозь купон фильтра.
• Оценить проницаемость породы и проницаемость системы «порода-фильтр» при разных уровнях давления.

Схема установки тестирования пропускной способности фильтра