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 tecnopolimeri ad altissime prestazioni che sono all’altezza di 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.
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 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 per fusione, i materiali ad alte prestazioni di Drake possono essere stampati a iniezione ed estrusi in forme 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 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 una lista 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 di fratturazione: Il Torlon PAI è il materiale più performante tra quelli disponibili per le sfere di Drake. Offrono un’impressionante resistenza allo scorrimento, alla compressione e alla tenacità rispetto ad altri materiali termoplastici.
- Sfere di fango per impieghi estremi: Per ottenere la massima resistenza e affidabilità, Drake offre le Frac Balls 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 di attivazione e di fratturazione per impieghi specifici: Drake offre anche altre termoplastiche ad alte prestazioni come KetaSpire e Victrex PEEK, Ultem PEI o PGA dissolvibile come sfere lavorate per soddisfare condizioni operative e requisiti specifici.
- Le guarnizioni e gli anelli di back-up lavorati in PEEK rinforzato con il 30% di fibra di vetro e carbonio hanno la resistenza necessaria per evitare che gli elastomeri si estrudano sotto pressione.
- Gli isolatori e i telai degli strumenti di logging 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 logging.
- 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 nelle 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.
- 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 ottengono 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 agli agenti chimici e alle temperature e la forza necessaria per garantire prestazioni a lungo termine.
- Sedi di attivazione: Le sedi sferiche Torlon 4203 consentono di dispiegare, attivare e ritirare 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 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
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 di prestazione di una varietà di applicazioni per l’industria petrolifera 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
La resistenza superiore alla degradazione dei prodotti chimici aggressivi 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 per quanto riguarda la 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 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 forte e scelto per la realizzazione di componenti altamente affidabili per le 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 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 di precisione e stampate a iniezione con questa termoplastica per cuscinetti e usura per le applicazioni che subiscono 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 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 parti stampate a iniezione e può fornire barre estruse, piastre e componenti lavorati di precisione in KetaSpire® PEEK XT-920 NT non caricato, oltre ai gradi rinforzati 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
Alla temperatura di 400°F (204°C), Torlon® PAI mantiene una resistenza di gran lunga superiore a quella che altri tecnopolimeri lavorabili per fusione mostrano 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 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. 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.
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 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 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 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 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.
