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Die Erfindung bezieht sich allgemein
auf ein Sandfiltergerät,
welches in Öl-,
Gas- oder Wasserbohrlöchern
angewendet wird. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein
Sandfiltersieb mit einer Opferanode, welche stressbedingte Korrosionsbrüche innerhalb
des Sandfiltersiebs verhindert.
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Seit Beginn der ersten Ölproduktion
aus Untergrundformationen sorgt sich die Industrie um eine wirkungsvolle
Kontrolle der Bewegung von nicht konsolidierten Formationspartikeln
wie zum Beispiel Sand in das Bohrloch hinein. Eine solche Partikelbewegung
tritt zum Beispiel oft während
der Produktion aus Komplettierungen in losem Sandstein oder nach
dem hydraulischen Spalten einer Formation auf. Eine Produktion aus einem
solchen Material bringt während
des Betriebs eines Öl-,
Gas- oder Wasserbohrloches viele Probleme mit sich. Diese Probleme
schliessen das Verstopfen von Formationen, Rohren und Untergrundfließleitungen sowohl
wie eine Erosion von Rohren, Tieflochgeräten und Oberflächengeräten ein.
Diese Problemen resultieren in hohen Wartungskosten und unakzeptablen
Bohrlochausfallzeiten. Aus diesem Grund werden zahlreiche Methoden
angewendet, um die Bewegung von nicht konsolidierten Partikeln während der
Produktion von Flüssigkeiten
zu kontrollieren.
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Das Einbringen von Kiesmaterial wird
normalerweise angewendet, um eine Produktion von Sand zu verhindern.
Im allgemeinen beinhaltet ein solches Kiespacken das Platzieren
von Packsand, einem Aggregat, oder einem aus Feststoffen bestehenden
Material in dem ringförmigen
Raum zwischen dem Bohrloch und einem flüssigkeitsdurchlässigen,
perforierten Grundrohr, welches sich neben der Produktionszone befindet.
Ein aus Feststoffen bestehender Packsand wird ausgewählt, um
den Fluß von
Formationspartikeln durch dieselbe hindurch zu verhindern, wobei
die Eigenschaften des jeweiligen Reservoirs berücksichtigt werden. Das perforierte
Grundrohr ist so entworfen, dass es einen Durchfluß von Kohlenwasserstoffflüssigkeiten
und Gasen durch dasselbe unter minimalem Widerstand ermöglicht.
Ein solches Kiespacken word oft entweder mit Hilfe eines Kiespackverfahrens
in einem offenen Loch oder mit Hilfe eines internen Kiespackverfahrens
erzielt, wobei die Wahl von den Eigenschaften des jeweiligen Reservoirs
abhängen
wird.
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Zusätzlich zu der Anwendung eines
perforiterten Grundrohres und dem Einbringen von Kiesmaterial wird
normalerweise ein Sandfiltersieb für die Kontrolle der Bewegung
von Formationspartikeln angewendet. Diese Filter können einen
einzigen, ununterbrochenen Siebdraht umfassen, welcher um das Grundrohr
gewickelt wird. Diese Art von Filter ist zwar dazu fähig, selbst
die kleinsten API-Grade
von Packsand auszufiltern, wird aber während des Handhabens, der Installation,
und der Produktion oft sehr leicht beschädigt.
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Seit einiger Zeit wird oft ein Sandfiltersieb
angewendet, welches einen Sandfiltersiebmantel umfasst. Dieser Siebmantel
wird komplett aus einem einzigen Siebnetz geformt, welches um eine
Reihe von Rippen gewickelt wird, welche sich in Längsrichtung
entlang der internen Oberfläche
des Siebmantels hinweg erstrecken, um dem Siebnetz zusätzliche
Stärke
zu verleihen und einen Abstand zwischen dem Siebnetz und dem Grundrohr
zu erstellen, wenn der Siebmantel an dem Grundrohr befestigt ist.
Manche Filter verwenden ausserdem vorgepackten Sand, welcher um
das perforierte Grundrohr herum angeordnet wird. Diese vorgepackten
Filter werden mit Hilfe von fabrizierten Metallkomponenten gefertigt,
welche dann mit Packsand gefüllt
werden, welcher entweder harzbeschichtet oder unbeschichtet ist,
und welcher zwischen dem perforierten Grundrohr und einem einzigen
Siebdraht oder zwischen einem inneren Siebdraht und einem äusseren
Siebdraht eines mehrlagigen Filters eingebracht wird.
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Es hat sich jedoch herausgestellt,
dass der Siebdraht eines Sandfiltersiebs gegenüber von Korrosion sehr anfällig ist,
egal ob dieser aus einem einzigen oder einem mehrlagigen, herkömmlichen
oder vorgepackten Filter besteht. Insbesondere werden oft umweltbedingte
Brüche
innerhalb des Siebdrahtes beobachtet, welche eine Formierung von
zerbrechlichen Brüchen
in dem Siebdrahtmaterial repräsentieren,
welches zum Beispiel aus einer Edelstahllegierung besteht. Solche
umweltbedingten Brüche
schliessen zum Beispiel stressbedingte Korrosionsbrüche ein.
Stressbedingte Korrosionsbrüche
treten normalerweise als ein Resultat eines Kontaktes zwischen Sandfiltersieben
auf, welche aus einer anfälligen
Legierung gefertigt wurden und einem halidhaltigen Umfeld ausgesetzt
werden, welches zum Beispiel in Salzwasser vorhanden ist oder im
Laufe des Säuern
eines Bohrloches auftreten kann.
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Zusätzlich zu einer Halidionkonzentration
wird ein stressbedingtes Brechen von Materialen wie zum Beispiel
einer Edelstahllegierung auch von dem pH-Wert des Umfeldes, der
Größe der Zugbeanspruchung
des Metalls, der Zeit, und der Temperatur abhängen. Ein Umfeld, welches zum
Beispiel über
eine hohe Halidkonzentration, einen niedrigen pH-Wert, und eine
hohe Temperatur verfügt,
wird ein stressbedingtes Brechen bestimmter Legierungen wie zum
Beispiel des oben erwähnten
Edelstahls fördern.
Ein Sandfiltersieb wird dieser Art von Korrosionsumfeld oft ausgesetzt,
wenn es in einem Untergrundbohrloch positioniert wird.
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Es hat sich jedoch herausgestellt,
dass die Nickelkonzentration der Metalllegierung des Siebdrahtes einen
beachtlichen Einfluß auf
die Wahrscheinlichkeit des stressbedingten Brechens ausübt. Legierungen
mit weniger als ungefähr
42% Nickel, wie zum Beispiel der am häufigsten angewendete Austenitedelstahl
der Typen 304, 304L, und 316L sind zum Beispiel gegenüber eines
stressbedingten Brechens besonders anfällig. Andererseits sind Legierungen
mit einem hohen Nickelgehalt, wie zum Beispiel Incoloy 825, welches
ungefähr 42%
Nickel beinhaltet, besonders widerstandsfähig gegenüber eines solchen stressbedingten
Korrosionsbrechens. Als solche werden Materiale wie Incoloy 825
seit einiger Zeit für
das Fertigen von Siebdrahten für
Sandfiltersiebe angewendet, um die Probleme eines solchen umweltbedingten
Brechens zu überwinden.
Die Kosten einer Anwendung solcher exotischen Materiale wie Incoloy
825 sind jedoch zwischen drei und acht mal höher als die für Edelstahl.
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US-Anmeldung 4102395A offenbart eine
Bohrlochfiltereinheit, welche eine perforierte Rohrverbindung mit
einem Bohrlochfilter umfasst, welcher innerhalb der Rohrverbindung
montiert ist.
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Es besteht daher ein Bedarf für ein Sandfiltersieb
für das
Herausfiltern von Partikeln aus einer Flüssigkeit, welche aus einem
Bohrloch produziert wird, welches dazu in der Lage ist, den strengen
Untergrundbedingungen zu widerstehen, welche während der Installation, der
Produktion, dem Säuern
und ähnlichem
angetroffen werden. Es besteht weiter ein Bedarf für ein solches
Sandfiltersieb, welches in einem Umfeld mit einer hohen Halidkonzentration,
einem niedrigen pH-Wert, und einer hohen Temperatur nicht unter
umweltbedingtem Brechen leiden wird. Es besteht ausserdem ein Bedarf
für ein
solches Sandfiltersieb, welches nicht die Anwendung von exotischen
Legierungen wie zum Beispiel Incoloy 825 fordert, sondern weniger
kostspielige Materiale für
die Fertigung des Filters anwendet.
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Die vorliegende Erfindung offenbart
eine Sandfiltersiebeinheit für
das Herausfiltern von Partikeln aus einer Flüssigkeit, welche aus einem
Bohrloch produziert wird, welche dazu in der Lage ist, den strengen
Tieflochbedingungen zu widerstehen, welche während der Installation, der
Produktion, des Säuerns
und ähnlichem
vorherrschen. Das Sandfiltersieb der vorliegenden Erfindung kann
einem umweltbedingten Brechen in Umfelden mit Halidgehalt, einem
niedrigen pH-Wert, und hohen Temperaturen widerstehen und fordert
nicht die Anwendung von exotischen Legierungen wie zum Beispiel
Incoloy 825; es verwendet stattdessen gänzlich unähnliche Materiale für die Fertigung
der Filtereinheit, um die Korrosion zu kontrollieren.
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Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung
bietet ein Sandfiltersieb, welches in Anspruch 1 definiert ist.
Eine weitere Ausführung
der vorliegenden Erfindung bietet eine Methode für das Verlangsamen des umweltbedingten
Brechens eines Siebdrahtes, wobei dieselbe in Anspruch 6 definiert
ist. Eine weitere Ausführung der
vorliegenden Erfindung bietet eine Sandsiebfiltereinheit, welche
in Anspruch 8 definiert ist. Weitere Eigenschaften der vorliegenden
Erfindung werden in den untergeordneten Ansprüchen definiert.
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Bei einer Ausführung der vorliegenden Erfindung
kann das erste Metall der oder jeder Rippe aus einem Stahl wie zum
Beispiel einem Kohlenstoffstahl oder einem niedriglegierten Stahl
bestehen. Das zweite Metall, welches für den Siebdraht angewendet
wird, kann aus einem Edelstahl wie zum Beispiel einem Austenitedelstahl
bestehen, wie zum Beispiel einem Edelstahl des Grades 316L. Bei
dieser Ausführung
wird der Stahl dem Edelstahl anodisch gegenüberstehen, und den Edelstahlsiebdraht
auf diese Weise kathodisch schützen.
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Bei einer weiteren Ausführung der
vorliegenden Erfindung kann das Material, welches für jede der
Rippen des Sandfiltersiebs angewendet wird, aus dem ersten Metall
bestehen. Andererseits kann das Material einer beliebigen Anzahl
der Rippen zwischen einer und aller aus dem ersten Metall bestehen.
Wenn das Material aller Rippen nicht aus dem ersten Metall besteht,
kann das Material der Rest der Rippen aus dem zweiten Metall bestehen,
d. h. aus dem gleichen Material, aus welchem auch der Siebdraht
besteht.
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Bei der Methode der vorliegenden
Erfindung wird das umweltbedingte Brechen des Sandfiltersiebs einer
Sandfiltersiebeinheit durch das elektrische Kontaktieren desselben
Sandfiltersiebs mit einer Opferanode mitigiert. Bei einer Ausführung wird
mindestens eine Rippe aus einer Reihe von Rippen aus einem ersten
Material konstruiert. Ein Siebdraht wird dann elektrisch mit mindestens
einer Rippe kontaktiert, indem eine Reihe von nebeneinander liegenden
Schlaufen mit Abständen
zwischen denselben um dieselben Rippen herum geformt wird. Der Siebdraht
ist aus einem zweiten Metall konstruiert, welches dem ersten Metall
kathodisch gegenübersteht.
Das Anwenden der zwei unterschiedlichen Metalle reduziert die Wahrscheinlichkeit
eines umweltbedingten Brechens des Siebdrahtes mit Hilfe des opfern
des Metalls mindestens einer der Rippen, welche aus dem ersten Metall
bestehen.
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Bei einer Ausführung der vorliegenden Erfindung
umfasst das Sandfiltersieb weiter eine Reihe von Netzfiltergittern.
Diese Reihe von Netzfiltergittern sind gesintert. Die Opferanode
kann aus einem der Netzfiltergitter der Reihe von Netzfiltergittern
bestehen. Die Opferanode kann weiter aus dem innersten Netzfiltergitter
der Reihe von Netzfiltergitter bestehen.
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Bei einer Ausführung der vorliegenden Erfindung
umfasst das Sandfiltersieb weiter eine Umhüllung, welche um die Reihe
von Filtergittern herum positioniert ist, und ein perforiertes Gehäuse, welches
um die Umhüllung
herum positioniert ist. Die Opferanode kann aus der Umhüllung bestehen.
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Bei einer Ausführung der vorliegenden Erfindung
kann das Sandfiltersieb weiter eine poröse, gesinterte Metallstruktur
umfassen.
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Wir beziehen uns nun auf die beiliegenden
Zeichnungen, wobei:
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1 eine
Teilschnittsansicht einer Ausführung
eines Sandfiltersiebs der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 eine
Querschnittsansicht einer Ausführung
eines Sandfiltersiebs nach der in 1 geoffenbarten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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3 eine
zum Teil ausgeschnittene Ansicht einer Ausführung eines Sandfiltersiebs
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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4 eine
Querschnittsansicht einer Ausführung
eines Sandfiltersiebs nach der in 2 geoffenbarten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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5 eine
zum Teil ausgeschnittene Ansicht einer Ausführung eines Sandfiltersiebs
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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6 eine
zum Teil ausgeschnittene Ansicht einer Ausführung eines Sandfiltersiebs
der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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7 eine
Querschnittsansicht einer Ausführung
eines Sandfiltersiebs der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Obwohl das Herstellen und Anwenden
verschiedener Ausführungen
der vorliegenden Erfindung weiter unten noch eingehender beschrieben
werden sollen sollte berücksichtigt
werden, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare, erfindungsgemäße Ausführungen
bietet, welche auf eine weite Reihe von spezifischen Weisen realisiert
werden können.
Die hier beschriebenen spezifischen Ausführungen repräsentieren
lediglich Beispiele spezifischer Weisen, das Gerät der Erfindung herzustellen
und anzuwenden, und sollen nicht dazu dienen, dem Umfang derselben
auf irgendeine Art und Weise einzuschränken.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird
hier eine Ausführung
einer Sandfiltersiebeinheit geoffenbart, welcher allgemein die Nummer
(10) zugeordnet ist. Die Sandfiltersiebeinheit (10)
umfasst ein Grundrohr (12), welches wiederum eine Reihe
von Perforierungen (14) umfasst, welche den Fluß von Produktionsflüssigkeiten in
das Produktionsgestänge
(nicht dargestellt) ermöglichen,
wobei dasselbe an dem Grundrohr (12) befestigt ist und
sich bis in die Bohrlochkammer hinauf erstreckt. Um das Grundrohr
(12) herum sind eine Reihe von Rippen (16) angeordnet.
Diese Rippen (16) sind allgemein symmetrisch um die Achse
des Grundrohres (12) herum angeordnet.
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Obwohl die Rippen (16) hier
als zylindrisch dargestellt sind, wird ein Fachmann auf diesem Gebiet
erkennen, dass die Rippen (16) andererseits auch über einen
rechteckigen oder dreieckigen Querschnitt oder eine andere geeignete
Geometrie verfügen
können.
Der Fachmann wird weiter erkennen, dass trotz der in 1 geoffenbarten sechzehn
Rippen (16) die Anzahl dieser Rippen sowohl von dem Durchmesser
des Grundrohres (12) wie auch von anderen Designeigenschaften
abhängen
wird, die gemäß des aktuellen
Standes der Technik bekannt sind.
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Um die Rippen (16) herum
ist ein Siebdraht (18) gewickelt. Der Siebdraht (18)
formt eine Reihe von Schlaufen, wie zum Beispiel die Schlaufen (20)
und (22), welche einen Abstand zwischen denselben aufweisen.
Diese Abstände
erstellen einen Pfad für
den Durchfluß von
Flüssigkeit
wie auch Gas, schliessen jedoch Sand und Partikel von einem Durchfluß in das
Grundrohr (12) hinein aus. Die Anzahl von Schlaufen und
der zwischen denselben Schlaufen bestehende Abstand wird auf die
Eigenschaften der Formation basiert, aus welcher Flüssigkeit
produziert wird, und ist dem Fachmann auf diesem Gebiet sehr wohl
bekannt. Das Sandfiltersieb (10) kann an dem Grundrohr
(12) mit Hilfe von Verschweißungen (24) oder einer
anderen geeigneten mechanischen Methode befestigt werden.
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In korrosiven Umfeldern wird es unter
Umständen
erforderlich sein, dass das für
die Fertigung des Siebdrahtes (18) angewendete Material
aus einer Legierung mit einem hohen Nickelgehalt besteht, wie zum Beispiel
aus Incoloy 825, um ein umweltbedingtes Brechen wie zum Beispiel
ein stressbedingtes Korrosionsbrechen zu verlangsamen, welches in
halidhaltigen Umfeldern auftreten würde. Bei der vorliegenden Erfindung wird
ein solches umweltbedingtes Brechen durch das kathodische Polarisieren
des Siebdrahtes (18) durch die galvanische Korrosion von
einer oder mehreren Rippen (16), wie zum Beispiel der Rippe
(26), welche als eine Opferanode dient, effektiv neutralisiert.
Diese An von Korrosion tritt auf, wenn zwei Metalle von unterschiedlicher
Zusammensetzung innerhalb eines gemeinsamen Elektrolyts elektrisch
miteinander kontaktieren. Das Verfahren ist dem einer DC-Zelle ähnlich,
in welcher das aktivere oder anodische Metall die Rolle der Anode übernimmt
und korrodiert, während
das weniger aktive oder kathodische Metall die Rolle der Kathode übernimmt,
welche geschützt
wird. Dieser Kathodenschutz repräsentiert
eine elektrochemische Methode der Korrosionskontrolle, bei welcher
die Oxidierungsreaktion in einer galvanischen Zelle auf die Anode
konzentriert wird, und welche die Korrosion der Kathode in der selben
Zelle unterdrückt.
Das elektrische Potential zwischen der Anode und der Kathode verursacht
ein Fliessen der Korrosionsspannung. Die Anode erleidet dabei einen Metallverlust
und Korrosion zu einem Grad, welcher in einem direkten proportionalen
Verhältnis
zu dem Spannungsfluß steht.
Auf diese Weise wird die Größe des Potentialunterschiedes
zwischen den beiden Metallen und die Frage, welches der beiden Metalle über ein
negativeres Potential verfügt,
entscheiden, welches Metall die Rolle der Kathode und welches diejenige
der Anode übernimmt,
sowohl wie die Rate der Korrosion, welche an der Anode anfallen
wird. Die Anode in einer solchen galvanischen Zelle wird normalerweise
als die Opferanode oder die galvanische Anode bezeichnet.
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Die relativen Neigungen von Metallen,
zu korrodieren, bleibt dabei in vielen Umfelden, innerhalb welcher
sie möglicherweise
angewendet werden, ungefähr
die gleiche. Folgedessen können
deren relative Positionen in einer galvanischen Serie in vielen
Umfelden ungefähr
gleich sein. Da mehr Messungen von galvanischen Potentialen in Meerwasser
durchgeführt
worden sind als in irgendeinem anderen Umfeld, wird die Anordnung
von Metallen in einer galvanischen Serie, welche auf solche Beobachtungen
basiert wird, oft als der erste Ausgangspunkt für die potentiale Ausrichtung
des galvanischen Effektes in anderen Umfelden angewendet, d. h.
in Umfelden, für
welche keine direkt zutreffenden Daten existieren. Tabelle 1 zeigt
eine Reihe von Metallen und Legierungen, welche in der Reihenfolge
ihres abfallenden negativen Elektrodenpotentials, ihrem steigenden
Korrosionswiderstand in Meerwasser, und ihrem Potential im Verhältnis zu
einer standardgemäßen Wasserstoffelektrode
(SHE) aufgeführt
sind.
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Tabelle
1
Galvanische Serien in Meerwasser
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Die Triebspannung eines galvanischen
Paares besteht aus dem Unterschied zwischen dem offenen Kreispotential
der Mitglieder. Es wird zum Beispiel zwischen Stahl und einem Edelstahl
des Typs 300 (passiv) in Meerwasser ein Potential von ungefähr 0.5 Volt
vorhanden sein. Der Ausdruck passiv zeigt an, dass der Edelstahl
des Typs 300 von einer dünnen,
normalerweise vorhandenen Oxidschicht geschützt wird. Basiert auf der in
Tabelle 1 aufgeführten
galvanischen Serie in Meerwasser kann ein Metall gewählt werden,
welches für den
Siebdraht (18) kathodischer ist das Metall, welches für eine oder
mehrere der Rippen (16), wie zum Beispiel für Rippe
(26) gewählt
wurde, so dass diese Wahl darin resultiert, dass Rippe (26)
eine Opferanode für den
Siebdraht (18) repräsentiert,
und auf diese Weise effektiv das stressbedingte Korrosionsbrechen
desselben Siebdrahtes (18) neutralisiert, welches in der
Gegenwart einer kathodischen Polarisierung nicht auftritt.
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Es sollte dabei beachtet werden,
dass die Anzahl von Rippen (26), welche aus einem anderen
Material als dem des Siebdrahtes (18) gefertigt sind, zwischen
einer einzigen Rippe (26) und allen Rippen (16)
liegen kann und von dem Potential und dem Spannungsfluß zwischen
den zwei Metallen und dem Umfeld der beabsichtigten Anwendung des
Sandfiltersiebs (10) abhängen wird, welches unter anderem
durch die Temperatur, den Teildruck des Wasserstoffsulfids, den
Teildruck des Kohlendioxids, die Halidkonzentration, und die Säure des
Umfeldes charakterisiert wird. Ausserdem kann auch die Anzahl, die
Größe, und
die Form der Rippen (26) variiert werden, wobei diese von
dem weiter oben schon erwähnten
Potentialunterschied und Umfeldfaktoren abhängen werden.
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Als ein Beispiel kann ein Sandfiltersieb
(10) Stahl als das Material für eine oder mehrere Rippen
(26) verwenden, und Edelstahl des Grades 316L als das Material
für den
Siebdraht (18). Bei dieser Konfiguration repräsentiert
der Siebdraht (18) eine Kathode, welche elektrisch mit
einer oder mehreren Rippen (26) verbunden ist, welche als
Opferanoden dienen. Die Rippen (26) werden daher kathodisch
polarisiert, und schützen den
Siebdraht (18) auf diese Weise gegen ein stressbedingtes
Korrosionsbrechen in einem Umfeld, in welchem der Siebdraht (18)
ansonsten brechen würde.
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Unter Bezugnahme auf 3 und 4 wird
hier eine weitere Ausführung
einer Sandfiltersiebeinheit geoffenbart, welcher hier allgemein
die Nummer (30) zugeordnet ist. Die Sandfiltersiebeinheit
(30) umfasst ein Grundrohr (32) mit einer Reihe
von Perforierungen (34). Die Sandfiltersiebeinheit (30)
umfasst weiter eine Reihe von Rippen (36), welche symmetrisch
um die Achse des Grundrohres (32) herum positioniert sind.
Ein Siebdraht (38) ist um die Rippen (36) herum
gewickelt und formt nebeneinander liegende Schlaufen wie zum Beispiel
die Schlaufen (40, 42), zwischen welchen Abstände bestehen.
Eine Reihe von Rippen (44) ist symmetrisch um den Siebdraht
(38) herum positioniert. Ein Siebdraht (46) ist
um die Rippen (44) herum gewickelt und formt eine Reihe
von Schlaufen wie zum Beispiel die Schlaufen (48, 50),
zwischen welchen Abstände
bestehen. In dem ringförmigen
Bereich zwischen dem Siebdraht (38) und dem Siebdraht (46)
ist vorgepackter Sand (52) positioniert. Der vorgepackte
Sand (52) kann mit Harz beschichtet und in Position ausgehärtet werden.
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Bei dieser Ausführung sind sowohl der Siebdraht
(38) wie auch der Siebdraht (46) anfällig gegenüber von
stressbedingtem Korrosionsbrechen. Als solches ist das für die Fertigung
einer oder mehrerer der Rippen (44), wie zum Beispiel für Rippe
(54), ausgewählte
Material gegenüber
dem für
den Siebdraht (46) ausgewählten Material anodisch. Gleichermassen
ist das für
die Fertigung von einer oder mehrerer der Rippen (36),
wie zum Beispiel für
Rippe (56), ausgewählte
Material gegenüber
dem für
das für
den Siebdraht (38) ausgewählte Material anodisch. In
beiden Fällen
dienen die jeweiligen Rippen (54, 56) als Opferanoden
für die
Siebdrähte (46, 38).
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Unter Bezugnahme auf 5 wird hier eine weitere Ausführung einer
Sandfiltersiebeinheit geoffenbart, welcher allgemein die Nummer
(60) zugeordnet ist. Die Sandfiltersiebeinheit (60)
umfasst ein Grundrohr (62), welches wiederum eine Reihe
von Perforierungen (64) umfasst, welche eine Flüssigkeitsproduktion
durch dieselben hindurch ermöglichen.
Um das Grundrohr (62) herum ist ein Sandfiltersieb (66)
positioniert. Dieses Sandfiltersieb (66) besteht aus einer
Reihe von Netzfiltergittern. Das Sandfiltersieb (66) kann
zum Beispiel fünf Netzfiltergitter
umfassen, wobei es jedoch vorgesehen ist, dass die eigentliche Anzahl
von angewendeten Netzfiltergittern von Bohrloch zu Bohrloch unterschiedlich
sein kann. Die für
ein Sandfiltersieb (66) angewendete Gittergröße wird
sich auch von Bohrloch zu Bohrloch ändern und wird von den Flüssigkeiten,
die produziert werden sollen, sowohl wie von der Produktionsrate,
der Geometrie des Bohrloches, den Typ des Bohrgestänges, und
der An der Partikel abhängen,
welche in der Formation vorhanden sind. Im allgemeinen wird die Gittergröße innerhalb
eines Bereichs von ungefähr
10 bis 250 des US-Standardgitters liegen, obwohl eine beliebige
gewünschte
Gittergröße angewendet
werden kann.
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Die Sequenz der Netzfiltergitter
des Sandfiltersiebs (66) kann auf der Basis der oben aufgeführten Tatsachen
ausgewählt
werden. Die Netzfiltergitter können
zum Beispiel in einer solchen Sequenz angeordnet werden, dass von
der Produktionsflüssigkeit
mitgeführte
größere Partikel
durch das äusserste
Netzfiltergitter entfernt werden, während kleinere Partikel durch
darauffolgende Netzfiltergitter entfernt werden. Das innerste Netzfiltergitter
wird normalerweise über
eine relativ größere Gittergröße verfügen und
aus einem relativ größeren Filtergitter
konstruiert sein, um die anderen Netzfiltergitter des Sandfiltersiebs
(66), welche über
kleinere Filtergitter und Netzdurchmesser verfügen können, während der Installation des
Sandfiltersiebs (66) über
dem Grundrohr (62) zu schützen.
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Um das Sandfiltersieb (66)
herum ist eine Umhüllung
(68) positioniert. Um diese Umhüllung (68) herum ist
wiederum ein Gehäuse
(70) positioniert. Das Gehäuse (70) schützt sowohl
die Umhüllung
(68) wie auch das Sandfiltersieb (66) während der
Installation. Während
der Produktion können
Flüssigkeiten
aus der Formation durch die Perforierungen (72) des Gehäuses (70)
hindurchfliessen und unter hoher Geschwindigkeit Sand und andere
aus Feststoffen bestehende Materiale mit sich tragen. Die Umhüllug (68)
ist zwischen dem Sandfiltersieb (66) und dem Gehäuse (70)
positioniert und erstellt einen gewundenen Pfad für einen Flüssigkeitsdurchfluß dar und
reduziert auf diese Weise die Geschwindigkeit des Produktionsflüssigkeitsflusses
zusammen mit dem Sand und anderen aus Feststoffen bestehenden Materialen.
Danach fließt
die Flüssigkeit zusammen
mit dem Sand und den anderen aus Feststoffen bestehenden Materialen
mit reduzierter Geschwindigkeit durch die Perforierungen (74)
der Umhüllung
(68), und verhindert auf diese Weise ein Beschädigen der Netzfiltergitter
des Sandfiltersiebs (66).
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In der Vergangenheit war es aufgrund
korrosiver Tieflochumfelde oft notwendig, Netzfiltergitter von Sandfiltersieben
(66) aus exotischen Legierungen wie zum Beispiel Incoloy
825 oder Alloy 20Cb–3
herzustellen oder dieselben mit Chemikalien wie zum Beispiel Korrosionshemmstoffen
zu beschichten. Bei der vorliegenden Erfindung wird ein umweltbedingtes
Brechen durch den kathodischen Schutzder Netzfiltergitter des Sandfiltersiebs
(66) effektiv neutralisiert. Ein oder mehrere der Netzfiltergitter
oder sogar ein einziges Netzelement können zum Beispiel aus einem
Metall konstruiert werden, welches gegenüber des Metalls, welches für die Konstruktion
des Rests der Netzfiltergitter verwendet wird, kathodisch ist. Das
innerste Netzfiltergitter kann auf diese Weise vorzugsweise aus
Stahl konstruiert werden, während
der Rest der Netzfiltergitter aus einem Edelstahl des Grades 316L
konstruiert wird.
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Andererseits kann ein Sandfiltersieb
(66) mit Hilfe des elektrischen Kontaktierens desselben
Sandfiltersiebs (66) mit einer Umhüllung (68) kathodisch
geschützt
werden. In diesem Fall wird die Umhüllung (68) aus einem
Metall konstruiert, welches gegenüber dem Metall, welches für die Konstruktion
des Sandfiltersiebs (66) verwendet wird, anodisch ist.
Die Umhüllung
(68) kann zum Beispiel aus Stahl konstruiert werden, während das
Sandfiltersieb (66) aus einem Edelstahl des Grades 316L konstruiert
wird.
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Obwohl die Sandfiltersiebeinheit
(60) hier mit dem Sandfiltersieb (66) zwischen
dem Grundrohr (62) und der Umhüllung (68) und dem
perforierten Gehäuse
(70) beschrieben wurde, kann die Sandfiltersiebeinheit (60)
auch in Form einer Ausführung
geboten werden, bei welcher die Umhüllung (68) und das
perforierte Gehäuse
(70) nicht angewendet werden. In einem solchen Fall kann
das Sandfiltersieb (66) mit Hilfe von mechanischen Methoden,
Punktschweissen, oder ähnlichen
Methoden an dem Grundrohr (62) befestigt werden.
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Unter Bezugnahme auf 6 wird hier eine Sandfiltersiebeinheit
(80) geoffenbart. Die Sandfiltersiebeinheit (80)
umfasst ein Grundrohr (82) mit einer Reihe von Perforierungen
(84). Die Sandfiltersiebeinheit (80) umfasst weiter
eine Reihe von Rippen (86), welche symmetrisch um die Achse
des Grundrohres (82) herum positioniert sind. Um die Rippen
(86) herum ist ein Sandfiltersieb (88) positioniert.
Das Sandfiltersieb (88) ist aus einer porösen, gesinterten
Metallstruktur konstruiert. Die poröse, gesinterte Metallstruktur
wird mit Hilfe von Metallpulverpartikeln geformt, welche an ihren
Kontaktpunkten mit Hilfe eines Sinterverfahrens metallurgisch verbunden
werden. Der Raum zwischen den Partikeln repräsentiert ein ununterbrochenes
Netz von gut definierten Poren, deren Größe und Verteilung von den Partikeln
und den Verarbeitungsmethoden abhängen. Die Auswahl der Größe und der
Verteilung der Poren wird auf Faktoren wie zum Beispiel die zu produzierende Flüssigkeit,
die Produktionsrate, die Geometrie des Bohrloches, den Typ des Bohrgestänges, und
die Art der Partikel basiert, welche in der Formation vorhanden
sind.
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Es hat sich jedoch erwiesen, dass
ein Sandfiltersieb (88) gegenüber von stressbedingtem Korrosionsbrechen
besonders anfällig
ist. Als solches ist das Material, welches für die Fertigung der Rippen
(86) ausgewählt
wird, gegenüber
dem Material, welches für
die Fertigung des Sandfiltersiebs (88) ausgewählt wird
anodisch, so dass die Rippen (86) als eine Opferanode für das Sandfiltersieb
(88) dienen. Obwohl 6 eine
Reihe von getrennt angeordneten Rippen (86) als die Opferanode
für das
Sandfiltersieb (88) offenbart wird ein Fachmann auf diesem
Gebiet erkennen, dass auch andere Konfigurationen sich als geeignet
für die
Opferanode erweisen können,
wie zum Beispiel ein einziges Netz, welches um das Grundrohr (82)
gewickelt werden kann, und welches sich durch die Länge des
Sandfiltersiebs (88) erstreckt oder eine Reihe von Rippen
umfasst, welche umlaufend um das Grundrohr (82) herum gewickelt
sind, und welches sich auch durch die Länge des Sandfiltersiebs (88)
hindurch erstreckt.
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Unter Bezugnahme auf 7 wird hier eine Querschnittsansicht
einer Sandfiltersiebeinheit geoffenbart, welcher allgemein die Nummer
(90) zugeordnet ist. Die Sandfiltersiebeinheit (90)
umfasst ein Grundrohr (92), welches wiederum eine Reihe
von Perforierungen (94) umfasst. Um das Grundrohr (92)
herum ist eine Reihe von Rippen (96) angeordnet. Die Rippen
(96) sind allgemein symmetrisch um die Achse des Grundrohes (92)
herum angeordnet. Ein Siebdraht (98), welcher eine Reihe
von Schlaufen wie zum Beispiel die Schlaufen (100) und
(102) formt, ist um die Rippen (96) herum gewickelt,
wobei Abstände
zwischen denselben bestehen. Ein weiteres Netz (104) ist
auch um die Rippen (96) herum gewickelt, wobei dasselbe
eine Reihe von Schlaufen wie zum Beispiel die Schlaufe (106)
formt. Jede dieser Schlaufen des Netzes (104) ist zwischen
zwei nebeneinander liegenden Schlaufen des Siebdrahtes (98)
positioniert. Die Schlaufe (106) des Siebdrahtes (104) ist
so zum Beispiel zwischen der Schlaufe (100) und der Schlaufe
(102) des Siebdrahtes (98) positioniert. Bei dieser
Ausführung
kann das Netz (104) als die Opferanode für den Siebdraht
(98) dienen. Das Netz (104) kann so zum Beispiel
aus Stahl bestehen, während
der Siebdraht (98) aus einem Edelstahl des Grades 316L
bestehen kann. Bei diesem Beispiel kann das für die Fertigung der Rippe (96)
verwendete Material entweder aus Stahl oder aus einem Edelstahl
des Grades 316L bestehen, was von der zu erwartenden Korrosionsrate
abhängen
wird.
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Der Fachmann auf diesem Gebiet wird
sich der Tatsache bewußt
sein, dass die oben beschriebene Erfindung auch modifiziert werden
kann.
