Pochi materiali sono in grado di sopportare le alte pressioni, le temperature estreme, gli agenti chimici aggressivi e le manipolazioni brusche cui sono sottoposte le apparecchiature dell’industria petrolifera e del gas. Drake Plastics è specializzata in tecnopolimeri ad altissime prestazioni che sono all’altezza di queste sfide. Tutti hanno una comprovata esperienza sul campo nella riduzione dei tempi di fermo, nell’estensione della vita utile e nel miglioramento dell’affidabilità nelle condizioni più impegnative delle attività petrolifere e del gas.
Il versatile portafoglio di materiali Drake comprende una gamma di PEEK Victrex® e KetaSpire®, PEEK XT per alte temperature, Victrex HT PEK, Torlon PAI, Ryton® R-4 PPS, Ultem™ PEI e AvaSpire® PAEK. Trasformiamo questi materiali eccezionali in forme estruse lavorabili a macchina, in parti lavorate a controllo numerico di precisione e in forme e componenti stampati a iniezione utilizzati nelle attrezzature per l’esplorazione, il logging, la perforazione, il workover e la produzione, nonché in pompe, valvole e componenti di compressori per le operazioni a medio flusso.
Ciascuna di queste termoplastiche ad alte prestazioni offre combinazioni uniche di rigidità strutturale alle alte temperature, forza d’urto alle basse temperature estreme, proprietà isolanti elettriche e termiche e resistenza all’usura da attrito, alla corrosione e agli attacchi chimici. Le diverse combinazioni di proprietà disponibili all’interno di questo portafoglio di materiali offrono agli ingegneri solide opzioni per prestazioni affidabili, adattate all’ambiente operativo di ogni applicazione.
Come termoplastici lavorabili per fusione, i materiali ad alte prestazioni di Drake possono essere stampati a iniezione ed estrusi in forme lavorabili. Questa versatilità di produzione consente di ottenere configurazioni di pezzi stampati a iniezione e lavorati a CNC praticamente illimitate per applicazioni nel settore petrolifero e del gas.
Applicazioni per il petrolio e il gas nei materiali ad alte prestazioni di Drake
In oltre due decenni di collaborazione con gli ingegneri per la progettazione e la produzione di componenti per l’esplorazione, il logging, la perforazione, il workover, la produzione e la distribuzione, il team di sviluppo delle applicazioni di Drake ha compilato un elenco impressionante di successi come questi:
- I connettori e gli isolatori ESP per sollevamento artificiale in PEEK, PEEK rinforzato con vetro, PEEK XT per alte temperature e Victrex HT PEK forniscono l’isolamento elettrico ad alta tensione richiesto negli ambienti difficili in cui devono operare le pompe elettriche sommergibili. Drake offre connettori privi di porosità con pin e inserti in rame berillio sovrastampati o pressati.
- Sfere di fratturazione: Il Torlon PAI stabilisce il livello più alto di prestazioni tra le opzioni di materiale nelle sfere Drake per il frac e l’attivazione. Rispetto ad altri materiali termoplastici, offrono una resistenza allo scorrimento, alla compressione e alla tenacità impressionanti.
- Sfere di fratturazione per impieghi estremi: Per garantire la massima resistenza e affidabilità, Drake offre le Frac Balls Cannonball® in materiale composito. Sono lavorati in un composito ad altissima resistenza che resiste a pressioni fino a 10 KSI con interferenze della sede fino al 2%, consentendo sistemi a 60 zone. Le sfere di fratturazione Cannonball sono lavorate con tolleranze precise di +/- 0,0015″ (0,038 mm) in modo costante, da sfera a sfera e da lotto a lotto.
- Sfere di attivazione e di fratturazione per impieghi specifici: Drake offre anche altri materiali termoplastici ad alte prestazioni come KetaSpire e Victrex PEEK, Ultem PEI o PGA dissolvibile come sfere lavorate per soddisfare le condizioni operative e i requisiti specifici del foro.
- Le guarnizioni e gli anelli di back-up lavorati in PEEK rinforzato con il 30% di fibra di vetro e carbonio hanno la forza necessaria per evitare che gli elastomeri si estrudano sotto pressione.
- Gli isolatori e i telai degli strumenti di registrazione realizzati in PEEK KetaSpire KT820 GF30 rinforzato con fibre di vetro offrono la forza, la stabilità dimensionale e la resistenza termica, elettrica e chimica necessarie ai moderni strumenti di registrazione.
- Icorpi dei connettori si affidano al PEEK, al Victrex HT PEK e al PEEK per alte temperature per isolare i pin conduttivi e garantire prestazioni affidabili nelle applicazioni elettriche, comprese quelle delle apparecchiature sottomarine.
- Le guide per aste di aspirazione e i blazer personalizzati realizzati da Drake risolvono problemi specifici di campo o di pozzo, come l’attacco chimico, la breve durata o l’usura dell’involucro. Il materiale viene selezionato in base alle esigenze specifiche del pozzo o del campo. Per ulteriori informazioni, contattare Drake.
- I flapper per cemento HTHP , realizzati in Torlon 5030 PAI rinforzato con il 30% di vetro, hanno la stessa resistenza dell’alluminio ma sono facilmente perforabili.
- I poppets e i pulsanti di sollevamento per le applicazioni dei compressori alternativi sono caratterizzati da un’elevata forza e resistenza all’usura grazie al PEEK rinforzato con carbonio.
- Gli anelli per lanterne e gli isolatori in foro realizzati in Ryton R-4 rinforzato con il 40% di vetro hanno la resistenza chimica e termica e la forza necessaria per garantire prestazioni a lungo termine.
- Sedi di attivazione: Le sedi sferiche Torlon 4203 consentono di dispiegare, attivare e ritrarre dispositivi come gli strumenti per l’allargamento del pozzo su un’unica sede sferica. La sede si cede a sufficienza per consentire a una sfera di attivare l’utensile prima di passare attraverso la sede senza incrinarsi o deformarsi in modo permanente, rendendola pronta per stimolazioni successive a pressioni molto simili a quelle delle attivazioni precedenti.
PEEK: proprietà fisiche solide, eccezionale resistenza chimica e all’idrolisi
I versatili polimeri ad alte prestazioni di Drake offrono diverse combinazioni di proprietà che si adattano efficacemente alle condizioni di utilizzo finale e ai requisiti prestazionali di una serie di applicazioni per apparecchiature dell’industria petrolifera e del gas.
Sebbene Torlon PAI offra una resistenza superiore alle alte temperature rispetto a tutti gli altri materiali termoplastici lavorabili per fusione, il PEEK si distingue per un solido equilibrio di proprietà fisiche complessive e per una resistenza chimica e all’idrolisi superiore alle capacità della maggior parte dei polimeri. Diverse formulazioni di PEEK con diversi profili di proprietà sono state sviluppate da Victrex plc con il marchio Victrex® PEEK e da Solvay con il marchio KetaSpire®. Nome commerciale PEEK. I gradi non caricati, ad alta resistenza e resistenti all’usura, sono disponibili da Drake nella più ampia selezione di forme estruse conformi a Mil-P (attualmente fino a 10″), nonché in pezzi stampati a iniezione e lavorati con precisione.
Le applicazioni tipiche del PEEK nelle apparecchiature per il settore petrolifero e del gas sono simili a quelle del Torlon PAI e comprendono guarnizioni, sedi di valvole, telai per apparecchiature elettriche nelle operazioni di logging. Tra la varietà di gradi di PEEK vi sono formulazioni con una maggiore resistenza e proprietà di supporto e usura, unite alla resistenza intrinseca del termoplastico ad alte prestazioni agli agenti chimici e all’idrolisi. Il crescente elenco di applicazioni in ambienti operativi severi conferma l’affidabilità e il riconoscimento che il PEEK, in tutte le sue forme versatili, si è guadagnato nell’industria petrolifera e del gas.
Conformità PEEK: NORSOK M-710 e ISO 23936
Gli standard NORSOK M-710 e ISO 23936 sono stati sviluppati per l’industria mondiale del petrolio e del gas per garantire che i materiali non metallici utilizzati come anelli rigidi di back-up per le tenute elastomeriche possano mantenere le loro proprietà fisiche e la loro funzione di tenuta in modo affidabile per tutta la durata prevista di questi componenti critici.
Solvay e Victrex PLC forniscono le resine di PEEK utilizzate per le forme in stock di Drake PEEK da cui vengono lavorati gli anelli di tenuta. I gradi di PEEK Victrex® , compreso il PEEK 450G, e le formulazioni di PEEK KetaSpire® di Solvay, tra cui il KetaSpire KT-820 NT e il KetaSpire KT-820 CF30 rinforzato con il 30% di fibra di carbonio, sono qualificati NORSOK M-710 e ISO 23936 per l’uso in foro in presenza di gas acido e vapore.
Dati di conformità PEEK NORSOK M-710/ISO 23936:
Mantenimento della resistenza fino a 300°F (150°C)
Con una temperatura di transizione del vetro (Tg) di circa 150°C (302°F), il mantenimento della resistenza del PEEK agli estremi termici soddisfa i requisiti di prestazione per molte applicazioni di attrezzature di perforazione. Inoltre, la sua temperatura di fusione di 644°F (340°C) indica che la SBIRCIATA può avere prestazioni superiori alla sua Tg a seconda delle variabili applicative, come il grado di carico fisico.
I gradi di PEEK rinforzati con fibre di vetro e di carbonio aggiungono una maggiore resistenza strutturale alle risorse della termoplastica ad altissime prestazioni per i componenti delle apparecchiature per petrolio e gas. Drake offre forme a stock e pezzi lavorati di precisione e stampati a iniezione in molte di queste opzioni di maggiore resistenza. Tra questi, Victrex 450 CA30 e KetaSpire KT 820 CF30 di Solvay con il 30% di fibra di carbonio e KetaSpire KT 820 GF30 con il 30% di fibra di vetro.
Resistenza chimica e all’idrolisi per un’affidabilità a lungo termine
La resistenza superiore alla degradazione da parte di sostanze chimiche aggressive è in cima alla lista dei vantaggi del PEEK per i componenti associati alle attrezzature di disboscamento, perforazione, produzione e trasferimento.
Il PEEK eccelle anche nella resistenza all’esposizione a lungo termine ad ambienti umidi, compresi acqua calda e vapore, un aspetto fondamentale per molte applicazioni nel settore petrolifero e del gas.
Nelle applicazioni di perforazione off-shore, l’esposizione costante all’acqua salata aggiunge un fattore dannoso a un ambiente di perforazione già corrosivo. Le attrezzature per il disboscamento e la perforazione possono anche estendersi per grandi distanze e sott’acqua, rendendo le riparazioni e le sostituzioni un problema importante. La resistenza del PEEK all’idrolisi e all’attacco chimico lo ha reso un materiale forte da scegliere per componenti altamente affidabili per le apparecchiature utilizzate in questo ambiente difficile.
Eccezionale resistenza all’usura in applicazioni dinamiche di supporto al carico e di attrito
Essendo un polimero semicristallino, il PEEK resiste intrinsecamente all’usura abrasiva. Questo ha portato a numerose specifiche per il polimero ad altissime prestazioni in cuscinetti, boccole, rondelle reggispinta e componenti scorrevoli.
Estendendo le prestazioni del grado standard, una formulazione di PEEK con PTFE, grafite e fibre di carbonio offre una maggiore resistenza all’usura per i componenti di impianti petroliferi e di gas che devono sopportare livelli di attrito e di carico più elevati. Designato Victrex 450 FC30 “10-10-10”. Drake produce forme a stock e parti lavorate e stampate a iniezione di precisione in questo materiale termoplastico per cuscinetti e usura per le applicazioni con carichi dinamici più severi.
Il PEEK XT per alte temperature amplia la gamma di applicazioni
Recentemente aggiunto al portafoglio prodotti di Drake, il PEEK XT per alte temperature aggiunge proprietà termiche, meccaniche ed elettriche migliorate alla resistenza chimica e all’idrolisi del PEEK standard. Questa nuova resina sviluppata da Solvay estende la gamma di applicazioni del PEEK ai componenti con un ambiente ad alta temperatura più severo di quello che possono sopportare i gradi standard.
Solvay offre una famiglia di gradi non caricati e rinforzati con fibre, lavorabili per fusione, del suo PEEK per alte temperature con il marchio KetaSpire® PEEK XT. Ha una temperatura di transizione del vetro di 338° F (170° C), superiore di 20°C (36°F) rispetto al PEEK standard. I gradi di PEEK per alte temperature rinforzati con fibre di vetro e di carbonio aggiungono un livello superiore di resistenza strutturale che può essere vantaggioso per i connettori e per altre applicazioni nel settore del petrolio e del gas rispetto al grado di PEEK per alte temperature non rinforzato.
Drake offre pezzi stampati a iniezione e può fornire barre, piastre e componenti lavorati di precisione estrusi in KetaSpire® PEEK XT-920 NT non caricato, oltre ai gradi rinforzati con fibre.
Torlon® PAI: resistenza senza pari per i componenti delle apparecchiature per il settore petrolifero e del gas
Il Torlon PAI (poliammide-immide) è il termoplastico lavorabile per fusione con le migliori prestazioni in termini di mantenimento della resistenza a temperature estreme. Si colloca ben al di sopra dei limiti superiori di altri tecnopolimeri ad alte prestazioni per quanto riguarda la resistenza alla compressione e alla flessione e la capacità di rimanere rigido e dimensionalmente stabile alle temperature estreme e variabili che si incontrano nelle operazioni di estrazione del petrolio e del gas. Inoltre, resiste alle sostanze chimiche presenti negli ambienti di perforazione, con la notevole eccezione delle ammine, e la sua resistenza all’usura garantisce una lunga durata nelle applicazioni portanti. Il Torlon è un po’ igroscopico, quindi non viene normalmente utilizzato per le guarnizioni in applicazioni Oil & Gas.
Massima resistenza alle temperature estreme per l’integrità strutturale
Alla temperatura di 400°F (204°C), Torlon® PAI mantiene una resistenza di gran lunga superiore a quella che altri tecnopolimeri lavorabili per fusione presentano a temperatura ambiente. Infatti, questo polimero ad altissime prestazioni non inizia ad ammorbidirsi prima di aver raggiunto i 530°F (276°C), che è la sua temperatura di transizione del vetro (Tg). Anche dopo un’esposizione continua alle alte temperature, mantiene la resistenza necessaria per servire molte applicazioni in modo affidabile.
Torlon PAI ha anche una notevole resistenza agli urti a temperature criogeniche, che si aggiunge ai suoi vantaggi per le applicazioni esposte a un uso rigoroso nelle operazioni di esplorazione, perforazione, logging e workover.
Le formulazioni Torlon PAI rinforzate con fibre di vetro e di carbonio aumentano l’elevata resistenza intrinseca del grado PAI non caricato e sono ideali per le applicazioni che prevedono carichi fisici più severi. Le operazioni di completamento dei pozzi, ad esempio, sfruttano il 30% di Torlon 5030 PAI rinforzato con vetro per ottenere flapper di cemento perforabili rigidi e robusti.
Drake ha anche sviluppato Torlon PAI Seamless Tube® in un’ampia gamma di combinazioni OD/ID. Senza linee di saldatura o di maglia, questa forma unica e lavorabile senza cuciture ha una resistenza al cerchio estremamente elevata sotto pressione sulle pareti interne o esterne. La configurazione a tubo elimina anche i tempi e i costi di carotaggio della barra per produrre pezzi tubolari e circolari.
Resistenza alla corrosione per valvole, pompe e altre applicazioni in foro.
La resistenza all’attacco e alla degradazione da parte di idrocarburi aromatici, alifatici, fluorurati e clorurati è un requisito fondamentale dei componenti in molte applicazioni di apparecchiature per il petrolio e il gas, e un’altra area in cui Torlon PAI è performante. Resiste alla maggior parte degli acidi a temperature moderate e viene intaccato solo da sostanze chimiche estremamente alcaline.
Stabilità dimensionale e proprietà isolanti per componenti di apparecchiature elettriche
Negli strumenti di logging, l’elevata resistenza, le proprietà elettriche e la stabilità di Torlon PAI si rivelano vantaggiose negli isolatori elettrici, nei telai e in altri componenti in cui la prevedibilità delle dimensioni in presenza di ampie variazioni di temperatura e l’affidabilità a lungo termine sono fondamentali. Le loro proprietà isolanti e termiche ed elettriche e la stabilità dimensionale a temperature estreme sono state convalidate anche dalla lunga storia di Torlon PAI nelle apparecchiature in fase di produzione, come le pompe elettriche sommergibili (ESP) e i connettori.
Cuscinetti e gradi di usura Torlon PAI per una lunga durata nelle applicazioni con carico dinamico
Cinque diversi gradi di Torlon PAI per cuscinetti e per usura potenziano l’elevata resistenza all’usura intrinseca del PAI e prolungano la vita dei componenti delle apparecchiature per il settore petrolifero e del gas esposti a condizioni di attrito severe. Il Torlon 4301, un cuscinetto di uso generale, serve per una moltitudine di applicazioni, tra cui le guarnizioni a sfera degli strumenti per l’allargamento dei pozzi utilizzati nelle operazioni di workover. Torlon 4275 è stato sviluppato per applicazioni con attrito ad alta velocità. Il Torlon 4435 PAI ad alto modulo offre una maggiore rigidità quando è necessario per lo scorrimento delle palette e degli anelli di tenuta del pistone.
Ryton® R-4 PPS: un cavallo di battaglia senza solventi noti sotto 392ºF (200ºC)
Il (solfuro di polifenilene) Ryton® R-4 PPS ad alta resistenza con rinforzo in fibra di vetro al 40% soddisfa numerose specifiche di apparecchiature per il settore petrolifero e del gas che richiedono un materiale termoplastico estremamente rigido in grado di mantenere la propria resistenza strutturale a temperature superiori a 400°F (204°C). Il versatile materiale non presenta inoltre solventi noti al di sotto dei 392°F (200°C).
Le proprietà dielettriche intrinseche di Ryton PPS sono inoltre tra le migliori nel campo dei polimeri ad altissime prestazioni, un fattore alla base della scelta del materiale per i connettori e gli isolatori utilizzati nelle apparecchiature di registrazione e perforazione di petrolio e gas.
Le forme a stock di Ryton R-4 PPS di Drake e le parti lavorate con precisione e stampate a iniezione forniscono guide per aste di perforazione strutturalmente forti e dimensionalmente stabili e componenti di pompe centrifughe e di sollevamento esposti a sostanze chimiche calde e aggressive. Le sue proprietà di isolamento elettrico e termico fanno di Ryton R-4 PPS una scelta frequente per i connettori e gli isolatori elettrici.
Per soddisfare le richieste dei clienti di questo materiale versatile nei pezzi lavorati, il team di ricerca e sviluppo di Drake ha sviluppato la tecnologia per estrudere Ryton R-4 PPS con una qualità costantemente elevata in una gamma completa di dimensioni di barre e piastre. Le certificazioni della resina accompagnano ogni spedizione di forme e pezzi in PPS Ryton R-4 di Drake, che ora servono per numerosi requisiti di produzione e prototipi.
PEK, PEKK e PEKEKK: opzioni di polichetone per alte temperature
Drake plastics offre anche forme estruse su base personalizzata e pezzi stampati a iniezione realizzati con polimeri di polieterchetone resistenti alle alte temperature, denominati PEK, PEKK e PEKEKK. Ciascuno di essi presenta proprietà termiche paragonabili a quelle del PEEK XT per alte temperature. Tuttavia, il rapporto 2:1 tra etere (E) e chetone (K) di KetaSpire XT, un vero polimero PEEK, gli conferisce un vantaggio in termini di resistenza chimica.
Un’area di applicazione comune per questi polimeri resistenti a temperature più elevate è quella degli isolanti nei connettori in foro, come quelli utilizzati con le ESP o le pompe elettriche sommergibili che operano in ambienti ad alta temperatura e pressione in foro. La loro resistenza e rigidità alle alte temperature impedisce la distorsione dovuta alla pressione idrostatica nei componenti di tenuta a parete sottile.
Ultem™ PEI: alte prestazioni nelle applicazioni strutturali ed elettriche
L’Ultem PEI (polieterimmide) combina straordinarie proprietà elettriche, forza e flessibilità con la resistenza agli acidi e agli idrocarburi e una stabilità idrolitica superiore. Le sue proprietà termiche includono una temperatura di transizione vetrosa (Tg) di 419°F / 215°C.
Essendo un termoplastico amorfo, è indicato per le applicazioni strutturali ed elettriche piuttosto che per i cuscinetti e i componenti soggetti a usura, che vengono utilizzati dalla linea di polimeri cristallini e semicristallini ad alte prestazioni di Drake.
Oltre a offrire barre e lastre in vari gradi di PEI Ultem su base personalizzata, Drake Plastics estrude Ultem 2300 Seamless Tube® da un grado di PEI rinforzato con vetro al 30% ad alta resistenza. Disponibile a magazzino in numerose combinazioni OD/ID, l’esclusiva configurazione senza saldature offre una resistenza e una stabilità superiori nella direzione del cerchio in presenza di elevate pressioni interne o esterne.
Ultem 2300 PEI Seamless Tube® elimina anche il tempo di lavorazione in eccesso e la perdita di materiale associata al carotaggio del centro dell’asta per i componenti delle apparecchiature dell’industria petrolifera e del gas, come isolatori, boccole e rondelle di spinta con una configurazione circolare.
PAEK: un’opzione di polichetone ad alta resistenza per le applicazioni in profondità
Il PAEK (poliarileterchetone) rappresenta un’alternativa al PEEK, con una resistenza e una stabilità simili e un livello superiore di duttilità e resistenza alla trazione, ma con una fascia più ristretta di resistenza chimica. Il materiale è fornito da Solvay con il marchio AvaSpire® PAEK. Quando le condizioni applicative si adattano al profilo delle sue proprietà, può essere un solido interprete in molte applicazioni dell’industria petrolifera e del gas.
