29. Juli 2019

Sandcontrol: Umfangreiche Studie zum Erosionsverhalten

Im Rahmen einer umfangreichen Studie einer großen Explorations- und Produktionsgesellschaft wurde das Erosionsverhalten der gängigen Filtermedien in Pipelines untersucht. GKD – GEBR. KUFFERATH AG führte ergänzende CFD-Modellierungen von Strömungswegen und Verteilung der Porengeschwindigkeit durch. Dabei wurde nachgewiesen, dass der strömungsabhängige Multiplikator bei maximaler Geschwindigkeit um Faktor 63 höher ist, als bisher angenommen. Dieser Geschwindigkeit dauerhaft gewachsen ist KPZ-Gewebe von GKD. Bei gleicher Öffnung senkt es – im Vergleich zu Köpertressengewebe – durch seine konstruktiv bedingte höhere Volumenporosität die Durchströmungsgeschwindigkeit um rund 30 Prozent.

Um die Strömungsparameter zu identifizieren, die zur Zerstörung der Filtergewebe in Pipes führen, startete eine große Explorations- und Produktionsgesellschaft eine experimentelle Erosionsstudie. Ziel war es, den Zusammenhang zwischen Lebenszeit der Pipes und Förderraten in einer Formel abzubilden. Durch die Kombination von empirischen Daten und experimentellen Arbeiten mit CFD-Simulation konnten Erkenntnisse aus Feld und Labor durch Aussagen zu einer strömungsoptimierten Gewebeauslegung erweitert werden. Der Labortest belegte eindrucksvoll, dass glatte Tressen und Köpertressen für die Anforderungen im Ölfeld nicht die beste Wahl sind. Es wurde zudem deutlich, dass der Massenverlust nur dort auftrat, wo die Löcher in der Lochblechanlage waren. Unter Berücksichtigung der Korrelation von vergrößerter Porenöffnung und Massenverlust wurde ein durch GKD berechneter Wert als neuer Basisparameter für die Formel zur Erosionsvorhersage abgeleitet. Anhand von CFD-Simulationen kann GKD so verbindlich sagen, bei welcher Anströmgeschwindigkeit die Partikel in welchem Winkel auf den Draht des Filtermediums treffen. GKD konnte außerdem nachweisen, dass sich die maximale Porengeschwindigkeit bei maximaler Anströmung – auch für mehrlagige Konstruktionen – aus der Anströmgeschwindigkeit mit Faktor 63 ermitteln lässt. So lässt sich auch die im Feld zu erwartende Veränderung der effektiven Porosität der eingesetzten Filtermedien ablesen. Als besonders effizient haben sich im Rahmen der Studie gereinigte, geglühte und hundertprozentig kamerainspizierte KPZ-Gewebe erwiesen. Sie überzeugen durch ihre hohe Porosität und niedrige Porengeschwindigkeit und gewährleisten gleichzeitig die effizienteste Produktion. Dank der enormen Flexibilität bei der Auslegung können sie auf Erosionsperformance, Preis oder Robustheit optimiert werden. So erschließen sie neue Perspektiven für eine wirtschaftlich nachhaltige Erschließung und Produktion von Rohöl und Erdgas.