Pochi materiali sono in grado di sopportare le alte pressioni, le temperature estreme, gli agenti chimici aggressivi e le manipolazioni violente a cui sono sottoposte le apparecchiature dell’industria petrolifera e del gas. Drake Plastics è specializzata in materie plastiche tecniche ad altissime prestazioni in grado di affrontare queste sfide. Tutti hanno un’esperienza comprovata sul campo nella riduzione dei tempi di fermo, nell’estensione della durata di vita e nel miglioramento dell’affidabilità nelle condizioni più difficili delle attività petrolifere e del gas.
La versatile gamma di materiali di Drake comprende una serie di gradi Victrex® e KetaSpire® PEEK, 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 CNC 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 ottenere prestazioni affidabili e adeguate all’ambiente operativo di ogni applicazione.
Essendo termoplastici lavorabili a caldo, i materiali ad alte prestazioni di Drake possono essere stampati a iniezione ed estrusi in semilavorati lavorabili. Questa versatilità di produzione permette di ottenere configurazioni di pezzi stampati a iniezione e lavorati a CNC praticamente illimitate per applicazioni nel settore petrolifero e del gas.
Applicazioni per petrolio e gas nei materiali ad alte prestazioni di Drake
In oltre trent’anni di collaborazione con gli ingegneri nella progettazione e produzione di componenti per attrezzature di esplorazione, registrazione, perforazione, workover, produzione e distribuzione, il team di sviluppo applicativo di Drake ha collezionato una serie impressionante di successi come questi:
- I connettori e gli isolatori ESP per sollevamento artificiale realizzati 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 per fratturazione: il Torlon PAI definisce standard elevati in termini di prestazioni tra i materiali disponibili per le sfere di fratturazione e attivazione di Drake’s. Offrono un’impressionante resistenza allo scorrimento, alla compressione e alla tenacità rispetto ad altri materiali termoplastici.
- Sfere di fratturazione per impieghi estremi: per garantire il massimo in termini di resistenza e affidabilità, Drake offre le sfere di fratturazione in materiale composito Cannonball®. 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 fango 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 per fratturazione e attivazione per impieghi specifici: Drake offre anche altri materiali termoplastici ad alte prestazioni, come KetaSpire e Victrex PEEK, Ultem PEI o PGA solubile, sotto forma di sfere lavorate a macchina per soddisfare le specifiche condizioni operative e i requisiti in fondo pozzo.
- Le guarnizioni e gli anelli di supporto ricavati da PEEK rinforzato con il 30% di fibra di vetro e carbonio hanno la resistenza necessaria per impedire che gli elastomeri fuoriescano sotto pressione.
- Gli isolatori e i telai degli strumenti di logging realizzati in PEEK KetaSpire KT820 GF30 rinforzato con fibra di vetro garantiscono la resistenza, la stabilità dimensionale e la resistenza termica, elettrica e chimica necessarie negli strumenti di logging moderni.
- I corpi dei connettori sono realizzati in PEEK, Victrex HT PEK e PEEK per alte temperature per isolare i pin conduttivi e garantire prestazioni affidabili nelle applicazioni elettriche, comprese quelle relative alle apparecchiature sottomarine.
- Le guide per aste di aspirazione e i blazer personalizzati realizzati da Drake risolvono problemi specifici del campo o del 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. Contatta Drake per maggiori informazioni.
- Le alette in cemento HTHP, realizzate in Torlon 5030 PAI rinforzato con il 30% di fibra di vetro, hanno la resistenza dell’alluminio ma sono facili da forare.
- Le valvole a fungo e i pulsanti di sollevamento utilizzati nei compressori alternativi traggono la loro elevata resistenza meccanica e all’usura dal 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 agli agenti chimici e alle temperature e la forza necessaria per garantire prestazioni a lungo termine.
- Sedi di attivazione: le sedi a sfera in Torlon 4203 consentono di dispiegare, attivare e ritirare dispositivi come gli strumenti di allargamento del pozzo su un’unica sede a sfera. La sede si cede a sufficienza per consentire a una sfera di attivare lo strumento 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
Drake’s versatili e ad alte prestazioni polimeri offrono diverse combinazioni di proprietà che si adattano perfettamente alle condizioni d’uso e ai requisiti prestazionali di una vasta gamma di applicazioni nel settore petrolifero e del gas.
Mentre il Torlon PAI offre una resistenza superiore alle alte temperature rispetto a tutti gli altri termoplastici lavorabili per fusione, il PEEK si distingue per un solido equilibrio di proprietà fisiche complessive e 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 alla normativa Mil-P (attualmente fino a barre da 10″), oltre a 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 i vari gradi di PEEK ci sono formulazioni con una maggiore resistenza e proprietà di supporto e usura, unite alla resistenza intrinseca della termoplastica 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 versatili forme, si è guadagnato nell’industria petrolifera e del gas.
Conformità del 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 guarnizioni 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®, tra cui il PEEK 450G, e le formulazioni di PEEK KetaSpire® di Solvay, tra cui KetaSpire KT-820 NT e 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.
Mantenimento della resistenza fino a 300°F (150°C)
Con una temperatura di transizione del vetro (Tg) di circa 302°F (150°C), la 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 il PEEK 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 alla termoplastica ad altissime prestazioni per i componenti delle apparecchiature per il settore petrolifero e del 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
L’eccellente resistenza alla degradazione causata da sostanze chimiche aggressive è uno dei principali vantaggi del PEEK per i componenti utilizzati nelle attrezzature per il disboscamento, la perforazione, la produzione e il trasporto.
Il PEEK si distingue anche per la resistenza all’esposizione prolungata ad ambienti umidi, compresa l’acqua calda e il vapore, un fattore 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 di disboscamento e 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 agli attacchi chimici lo ha reso un materiale ideale per la realizzazione di componenti altamente affidabili destinati alle apparecchiature utilizzate in questo ambiente difficile.
Eccezionale resistenza all'usura nelle applicazioni dinamiche di supporto del carico e di attrito
Essendo un polimero semicristallino, il PEEK è intrinsecamente resistente all’usura da abrasione. Questo ha portato a numerose specifiche per il polimero ad altissime prestazioni in cuscinetti, boccole, rondelle reggispinta e componenti scorrevoli.
Oltre alle prestazioni del tipo standard, una formulazione in PEEK con PTFE, grafite e fibre di carbonio offre una maggiore resistenza all’usura per i componenti delle apparecchiature del settore petrolifero e del gas che devono sopportare livelli più elevati di attrito e carico. Designato Victrex 450 FC30 “10-10-10” PEEK: Drake produce semilavorati e componenti lavorati con precisione o stampati a iniezione in questo termoplastico per cuscinetti e resistente all’usura, destinati ad applicazioni soggette a carichi dinamici particolarmente intensi.
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 giovare ai connettori e ad altre applicazioni nel settore petrolifero e del gas rispetto al grado di PEEK per alte temperature non rinforzato.
Drake offre componenti stampati a iniezione ed è in grado di fornire barre estruse, lastre e componenti lavorati con precisione realizzati in KetaSpire® PEEK XT-920 NT non caricato, oltre alle versioni rinforzate con fibre.
Torlon® PAI: una forza ineguagliabile per i componenti delle apparecchiature per il settore petrolifero e del gas
Massima resistenza alle temperature estreme per l'integrità strutturale
A una temperatura di 400 °F (204 °C), il Torlon® PAI mantiene una resistenza di gran lunga superiore a quella che altri termoplastici tecnici lavorabili a fusione presentano a temperatura ambiente. Infatti, questo polimero ad altissime prestazioni non inizia ad ammorbidirsi fino a quando non raggiunge 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.
Il Torlon PAI offre inoltre una notevole resistenza agli urti a temperature criogeniche, il che ne aumenta i vantaggi per le applicazioni sottoposte a condizioni di utilizzo estreme nelle operazioni di esplorazione, perforazione, misurazione e manutenzione.
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 inoltre sviluppato il Torlon PAI Seamless Tube® in un’ampia gamma di combinazioni di diametro esterno e interno. Grazie all’assenza di linee di saldatura o di cucitura, questa forma unica e lavorabile senza cuciture ha una resistenza estremamente elevata sotto pressione sulle pareti interne o esterne. La configurazione a tubo elimina anche i tempi e i costi di carotaggio del tondino per produrre pezzi tubolari e circolari.
Resistenza alla corrosione per valvole, pompe e altre applicazioni downhole
Stabilità dimensionale e proprietà isolanti per i componenti delle apparecchiature elettriche
Cuscinetti e gradi di usura Torlon PAI per una lunga durata nelle applicazioni con carico dinamico
Il PPS (solfuro di polifenilene) Ryton® R-4 ad alta resistenza con il 40% di rinforzo in fibra di vetro soddisfa numerose specifiche di attrezzature 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). Questo versatile materiale, inoltre, non ha solventi noti al di sotto dei 392°F (200°C).
Le proprietà dielettriche intrinseche del Ryton PPS sono inoltre tra le migliori nel campo dei polimeri ad altissime prestazioni, un fattore che ha portato alla scelta del materiale per i connettori e gli isolatori utilizzati nelle apparecchiature di registrazione e perforazione di petrolio e gas.
Drake’s Ryton R-4 PPS stock profiles and precision-machined and injection-molded components provide structurally robust and dimensionally stable downhole rod guides and components for centrifugal and lift pumps exposed to hot and aggressive chemicals. Le sue proprietà di isolamento elettrico e termico rendono il PPS Ryton R-4 una scelta frequente per i connettori e gli isolatori elettrici.
Per supportare le richieste dei clienti di questo versatile materiale nelle parti lavorate, 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 parti in Ryton R-4 PPS 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 alle temperature più elevate è quella di 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 a temperature più elevate impedisce la distorsione dovuta alla pressione idrostatica nei componenti di tenuta a parete sottile.
L’Ultem PEI (polieterimmide) combina proprietà elettriche, forza e flessibilità impressionanti 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 applicazioni strutturali ed elettriche piuttosto che per componenti sottoposti a sollecitazioni meccaniche e all’usura, per i quali è invece indicata la gamma di polimeri cristallini e semicristallini ad alte prestazioni di Drake’s.
Oltre a fornire barre e lastre in vari tipi di Ultem PEI su misura, Drake Plastics produce il tubo senza saldatura Ultem 2300 Seamless Tube® utilizzando un tipo di PEI ad alta resistenza rinforzato con il 30% di fibra di vetro. 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 un’elevata pressione interna o esterna.
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.