Sandkontrolle mit Keramik

In der Öl- und Gasförderung unter herausfordernden Bedingungen ist eine effektive Sandkontrolle unerlässlich. Der keramische Werkstoff Siliciumcarbid bewährt sich in diesem Anwendungsbereich mit seiner außergewöhnlichen Härte und Beständigkeit.

Sandkontrolle lautet eine permanente Herausforderung in der Öl- oder Gas-Förderung: Insbesondere in Reservoirs mit Sandstein ist es unerlässlich, Sand möglichst effektiv zu filtern, um eine stabile und störungsfreie Förderung zu gewährleisten.

Herausforderungen der Sandkontrolle

In Reservoirs mit geringer geologischer Festigkeit besteht bei der Öl- und Gasförderung ein erhöhtes Risiko, dass Sandpartikel in das Bohrloch gelangen. Diese Partikel können die Förderleistung beeinträchtigen und zu Schäden an der Ausrüstung führen. Konventionelle metallische Sandfilter sind in solchen Szenarien oft unzureichend, da sie durch abrasive Partikel schnell verschleißen und korrodieren können. Deshalb kommt in diesem anspruchsvollen Bereich zunehmend der keramische Werkstoff Siliciumcarbid (SiC) als langlebige, robuste und zuverlässige Alternative zum Einsatz.

Vorteile für die Öl- und Gasförderung

Keramische Filtersysteme sind bis zu zehnmal härter als Metallfilter. Mit den speziellen Materialeigenschaften von SiC widerstehen sie dem sonst üblichen abrasivem Verschleiß und einer Korrosion. Die Standzeit der Keramikfilter verlängert sich somit erheblich im Vergleich etwa zu Metallfiltern. Ein weiterer Vorteil: Durch die effektive Kontrolle der Sandförderung wird die Durchflusskapazität maximiert, das führt wiederum zu einer nachhaltig verbesserten Produktivität des Bohrlochs.

SiC-Sandfilter lassen sich zudem unter den unterschiedlichsten Bohrlochbedingungen einsetzen, einschließlich vertikaler, geneigter und horizontaler Bohrlöcher. Auch für Umgebungen mit einem hohen Anteil an feinen Partikeln sind sie geeignet. Da ein spezielles Design den Aufbau eines natürlichen Sandkuchens (Sand Packs) um den Sandfilter herum fördert, ohne die Produktivität zu beeinträchtigen, ist diese Lösung zudem eine wirtschaftliche Alternative zu sonst üblichen Gravel Packs.

Einfache Installation

Vorteile liegen zudem in der unkomplizierten Installation und der einfachen Handhabung von keramischen Sandfiltern: Die Bereitstellung der Sandfiltration kann wahlweise über Wireline/Slickline, Coiled Tubing oder konventionelle Rig-Systeme erfolgen, sodass sich Planung und Logistik, insbesondere bei Offshore-Standorten, erheblich vereinfachen und beschleunigen.

Wissenschaftliche Validierung

Zahlreiche Tests, darunter Partikelgrößenanalysen und Erosionsprüfungen, belegen die herausragende Leistung des Keramikmaterials in diesem speziellen Anwendungsbereich. Die Verwendung von Keramik als Ersatz von metallischem Material wurde durch Tests in Übereinstimmung mit ISO- und API-Vorgaben nachgewiesen.

Eine breite Palette von Erosionstests wurde an keramischen Sandsieben durchgeführt und erfolgreich in tatsächlichen Feldanwendungen erprobt. Die Ergebnisse zeigen, dass Siliciumcarbid gegenüber traditionellen Materialien wie Edelstahl und Hartmetall überlegen ist, insbesondere in aggressiven chemischen Umgebungen und bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten.

Anwendungsbeispiel: Dvalin-Gasfeld

Ein praktisches Beispiel für den erfolgreichen Einsatz von 3M™ Ceramic Sand Screens aus SiC stellt die Dvalin-Gasfeldentwicklung in der Norwegischen See dar. Dieses Feld ist durch hohe Temperaturen von bis zu 160°C und einen hohen Druck (SIWHP 620 bar) gekennzeichnet. Die zu erwartende Sandproduktion und die hohe Fließgeschwindigkeit könnten ohne effektive Gegenmaßnahmen zu schweren Schäden an den Produktionsanlagen führen.

Nach umfangreichen Prüfungen und Tests fiel die Wahl auf die neueste Generation der keramischen Sandfilter. Alle Bohrungen wurden mit den robusten und erosionsbeständigen Sandsiebsystemen aus SiC ausgestattet, was zu einer sandfreien Produktion und einer herausragenden Produktivität führte.

Eigenschaften von Siliciumcarbid

Siliciumcarbid (SiC) ist ein technischer Keramikwerkstoff, der sich unter anderem durch folgende Merkmale und Vorteile auszeichnet:

• Außergewöhnliche Härte: SiC ist nahezu so hart wie Diamant und damit etwa zehnmal härter als Edelstahl. Diese Eigenschaft verleiht dem Material eine hohe Verschleißfestigkeit, selbst unter extremen Bedingungen.
• Hohe Temperaturbeständigkeit: SiC behält seine Festigkeit und Härte auch bei hohen Temperaturen bei, was es ideal für Anwendungen in heißen Umgebungen macht.
• Chemische Beständigkeit: Das Material ist resistent gegenüber einer Vielzahl von Chemikalien, einschließlich heißer Schwefelsäure und aggressiver Completion-Fluids, sodass die Langlebigkeit der Keramik selbst in korrosiven Umgebungen sichergestellt ist.

Fazit

Sandfilter aus Siliziumcarbid bieten eine fortschrittliche Lösung für die Herausforderungen der Sandkontrolle in der Öl- und Gasförderung. Dies führt zu einer effizienteren und kosteneffektiveren Öl- und Gasförderung, selbst unter extrem herausfordernden Bedingungen.