Pocos materiales pueden soportar las altas presiones, las temperaturas extremas, los productos químicos agresivos y la manipulación brusca que sufren los equipos de la industria del petróleo y el gas. Drake Plastics se especializa en plásticos técnicos de altísimo rendimiento capaces de hacer frente a estos retos. Todos ellos han demostrado su eficacia en la reducción del tiempo de inactividad, la prolongación de la vida útil y la mejora de la fiabilidad en las condiciones más exigentes de las operaciones de petróleo y gas.
La versátil gama de materiales de Drake incluye una variedad de grados de Victrex® y KetaSpire® PEEK, PEEK XT para altas temperaturas, Victrex HT PEK, Torlon PAI, Ryton® R-4 PPS, Ultem™ PEI y AvaSpire® PAEK. Convertimos estos materiales excepcionales en piezas extruidas mecanizables, piezas de precisión mecanizadas por CNC y piezas y componentes moldeados por inyección que se utilizan en equipos de exploración, registro, perforación, reparación y producción, así como en bombas, válvulas y componentes de compresores para operaciones de flujo medio.
Cada uno de estos termoplásticos de alto rendimiento ofrece combinaciones únicas de rigidez estructural a altas temperaturas, resistencia al impacto a temperaturas extremas bajas, propiedades aislantes eléctricas y térmicas y resistencia al desgaste por fricción, la corrosión y el ataque químico. Las diversas combinaciones de propiedades disponibles en esta cartera de materiales proporcionan a los ingenieros opciones sólidas para un rendimiento fiable adaptado al entorno operativo de cada aplicación.
Al tratarse de termoplásticos procesables por fusión, los materiales de alto rendimiento de Drake pueden moldearse por inyección y extruirse para obtener piezas en bruto mecanizables. Esta versatilidad de producción permite configuraciones prácticamente ilimitadas de piezas moldeadas por inyección y mecanizadas por CNC para aplicaciones de petróleo y gas.
Aplicaciones de petróleo y gas en los materiales de alto rendimiento de Drake
A lo largo de más de tres décadas colaborando con ingenieros en el diseño y la fabricación de componentes para equipos de exploración, registro, perforación, reacondicionamiento, producción y distribución, el equipo de desarrollo de aplicaciones de Drake ha acumulado una impresionante lista de éxitos como estos:
- Los conectores y aisladores ESP de elevación artificial fabricados en PEEK, PEEK reforzado con fibra de vidrio, PEEK XT de alta temperatura y PEK Victrex HT proporcionan el aislamiento eléctrico de alta tensión necesario en los entornos exigentes en los que deben funcionar las bombas eléctricas sumergibles. Drake ofrece conectores sin porosidad con clavijas e insertos de cobre de berilio sobremoldeados o prensados.
- Bolas de fracturación: El Torlon PAI marca la pauta en cuanto a rendimiento entre las opciones de materiales para las bolas de fracturación y activación de Drake’s. Ofrecen una resistencia a la fluencia, una resistencia a la compresión y una tenacidad impresionantes en comparación con otros materiales termoplásticos.
- Bolas de fracturación para condiciones extremas: Para una resistencia y fiabilidad máximas, Drake ofrece las bolas de fracturación compuestas Cannonball®. Están mecanizados a partir de un compuesto de ultra alta resistencia que soporta presiones de hasta 10 KSI en interferencias de asiento tan bajas como el 2%, lo que permite sistemas de 60 zonas. Las bolas de fractura Cannonball se mecanizan con tolerancias precisas de +/- 0,0015″ (0,038 mm) de forma constante, bola a bola y lote a lote.
- Bolas de fracturación y activación para aplicaciones específicas: Drake también ofrece otros termoplásticos de alto rendimiento, como KetaSpire y Victrex PEEK, Ultem PEI o PGA soluble, en forma de bolas mecanizadas para adaptarse a las condiciones y requisitos específicos de las operaciones en el fondo del pozo.
- Las juntas y los anillos de apoyo, fabricados a partir de PEEK reforzado con un 30 % de fibra de vidrio y carbono, tienen la resistencia necesaria para evitar que los elastómeros se extruen bajo presión.
- Los aislantes y chasis de las herramientas de registro, fabricados con PEEK KetaSpire KT820 GF30 reforzado con fibra de vidrio, ofrecen la resistencia, la estabilidad dimensional y la resistencia térmica, eléctrica y química que requieren las herramientas de registro modernas.
- Los cuerpos de los conectores están fabricados con PEEK, Victrex HT PEK y PEEK para altas temperaturas, lo que permite aislar los pines conductores y garantizar un funcionamiento fiable en aplicaciones eléctricas, incluidas las de equipos submarinos.
- Las guías de varilla de bombeo y los blazers personalizados fabricados por Drake solucionan problemas específicos del campo o del pozo, como el ataque químico, la corta vida útil o el desgaste del revestimiento. El material se selecciona en función de las necesidades específicas del pozo o yacimiento. Ponte en contacto con Drake para obtener más información.
- Las válvulas de cemento HTHP, fabricadas con un 30 % de Torlon 5030 PAI reforzado con fibra de vidrio, tienen la resistencia del aluminio, pero se pueden perforar fácilmente.
- Las válvulas de asiento y los botones de elevación para compresores alternativos obtienen una gran resistencia mecánica y al desgaste gracias al PEEK reforzado con carbono.
- Los anillos de linterna y los aislantes de fondo de pozo fabricados con Ryton R-4 reforzado con un 40% de vidrio tienen la resistencia química y térmica y la solidez necesarias para un rendimiento a largo plazo.
- Asientos de activación: Los asientos de bola Torlon 4203 permiten desplegar, activar y retraer dispositivos como las herramientas de ensanchamiento de pozos en un solo asiento de bola. El asiento cede lo suficiente para permitir que una bola active la herramienta antes de pasar por el asiento sin agrietarlo ni deformarlo permanentemente, dejándolo listo para estimulaciones posteriores a presiones muy similares a las de activaciones anteriores.
PEEK: Propiedades físicas sólidas, excepcional resistencia química y a la hidrólisis
Los polímeros versátiles y de alto rendimiento de Drake ofrecen diferentes combinaciones de propiedades que se adaptan perfectamente a las condiciones de uso final y a los requisitos de rendimiento de una amplia variedad de aplicaciones de equipos en la industria del petróleo y el gas.
Mientras que Torlon PAI ofrece una retención de la resistencia excepcionalmente superior a altas temperaturas en comparación con todos los demás termoplásticos procesables por fusión, PEEK destaca con un sólido equilibrio de propiedades físicas generales y una resistencia química y a la hidrólisis superior a las capacidades de la mayoría de los polímeros. Victrex plc, con la marca Victrex® PEEK, y Solvay, con la marca KetaSpire®, han desarrollado varias formulaciones de PEEK con diferentes perfiles de propiedades. Nombre comercial PEEK. Drake dispone de calidades sin relleno, de alta resistencia y resistentes al desgaste, en la más amplia selección de formas extruidas en stock que cumplen la normativa Mil-P (hasta 10″ de varilla actualmente), así como piezas moldeadas por inyección y mecanizadas con precisión.
Las aplicaciones típicas del PEEK en equipos de petróleo y gas son similares a las del Torlon PAI e incluyen juntas, asientos de válvulas, chasis para aparatos eléctricos en operaciones de registro. Entre la variedad de grados de PEEK hay fórmulas con mayor resistencia y propiedades de soporte y desgaste, junto con la resistencia inherente del termoplástico de alto rendimiento a los productos químicos y la hidrólisis. La creciente lista de aplicaciones en entornos operativos severos confirma la fiabilidad y el reconocimiento que el PEEK, en todas sus versátiles formas, se ha ganado en la industria del petróleo y el gas.
Conformidad con PEEK: NORSOK M-710 e ISO 23936
Las normas NORSOK M-710 E ISO 23936 se han desarrollado para la industria mundial del petróleo y el gas con el fin de garantizar que los materiales no metálicos utilizados como anillos de apoyo rígidos para juntas elastoméricas puedan mantener sus propiedades físicas y su función de estanquidad de forma fiable durante toda la vida útil prevista de estos componentes críticos.
Solvay y Victrex PLC suministran las resinas de PEEK utilizadas en las formas en bruto de Drake PEEK a partir de las cuales se mecanizan los anillos de apoyo de las juntas. Los grados de PEEK de Victrex®, incluido el PEEK 450G, y las formulaciones de PEEK KetaSpire® de Solvay, incluido el KetaSpire KT-820 NT y el KetaSpire KT-820 CF30 reforzado con un 30% de fibra de carbono, cumplen las normas NORSOK M-710 e ISO 23936 para su uso en el fondo del pozo en servicios de gas ácido y vapor.
Conservación de la resistencia hasta 150°C (300°F)
Con una temperatura de transición vítrea (Tg) de aproximadamente 150°C (302°F), el mantenimiento de la resistencia del PEEK en condiciones térmicas extremas satisface los requisitos de rendimiento de muchas aplicaciones de equipos de fondo de pozo. Además, su temperatura de fusión de 340°C (644°F) indica que el PEEK puede rendir por encima de su Tg en función de variables de aplicación como el grado de carga física.
Los grados de PEEK reforzados con fibra de vidrio y carbono añaden mayor resistencia estructural a los activos del termoplástico de ultra alto rendimiento para componentes de equipos de petróleo y gas. Drake ofrece formas estándar y piezas mecanizadas de precisión y moldeadas por inyección en varias de estas opciones de mayor resistencia. Entre ellos están el Victrex 450 CA30 y el KetaSpire KT 820 CF30 de Solvay, con un 30% de fibra de carbono, y el KetaSpire KT 820 GF30, con un 30% de fibra de vidrio.
Resistencia química y a la hidrólisis para una fiabilidad a largo plazo
La excelente resistencia a la degradación causada por productos químicos agresivos es una de las principales ventajas del PEEK para los componentes relacionados con los equipos de prospección, perforación, producción y transporte.
El PEEK también destaca por su resistencia a la exposición prolongada a entornos húmedos, como el agua caliente y el vapor, un factor clave en muchas aplicaciones del sector del petróleo y el gas.
En las aplicaciones de perforación mar adentro, la exposición constante al agua salada añade un factor perjudicial a un entorno de perforación ya de por sí corrosivo. Los equipos de tala y perforación también pueden extenderse a grandes distancias y bajo el agua, lo que convierte las reparaciones y sustituciones en un gran problema. La resistencia del PEEK a la hidrólisis y a los ataques químicos lo convirtió en el material ideal para fabricar componentes de gran fiabilidad destinados a equipos que se utilizan en este entorno tan exigente.
Excepcional resistencia al desgaste en aplicaciones dinámicas de carga y fricción
Al ser un polímero semicristalino, el PEEK resiste de forma natural el desgaste por abrasión. Esto ha dado lugar a numerosas especificaciones para el polímero de ultra alto rendimiento en cojinetes, casquillos, arandelas de empuje y componentes deslizantes.
Más allá de las prestaciones del grado estándar, una formulación de PEEK con PTFE, grafito y fibras de carbono ofrece una mayor resistencia al desgaste para los componentes de equipos de petróleo y gas que deben soportar mayores niveles de fricción y carga. Designado Victrex 450 FC30 «10-10-10». PEEK: Drake fabrica piezas en serie, así como piezas mecanizadas de precisión y moldeadas por inyección a partir de este termoplástico apto para rodamientos y resistente al desgaste, destinado a aplicaciones sometidas a cargas dinámicas más intensas.
El PEEK XT de alta temperatura amplía la gama de aplicaciones
Reciente incorporación a la cartera de productos de Drake, el PEEK XT de alta temperatura añade propiedades térmicas, mecánicas y eléctricas mejoradas a la resistencia química y a la hidrólisis inherentes al PEEK estándar. Este nuevo desarrollo de resina de Solvay amplía la gama de aplicaciones del PEEK a componentes con un entorno de alta temperatura más severo que el que pueden soportar los grados estándar.
Solvay ofrece una familia de grados sin relleno y reforzados con fibra de su PEEK de alta temperatura procesables por fusión bajo su marca KetaSpire® PEEK XT. Presenta una temperatura de transición vítrea de 170 °C (338 °F), que es 20 °C (36 °F) superior a la del PEEK estándar. Los grados PEEK de alta temperatura reforzados con fibra de vidrio y carbono añaden un mayor nivel de resistencia estructural que puede beneficiar a los conectores y otras aplicaciones de petróleo y gas, en comparación con el grado PEEK de alta temperatura no reforzado.
Drake ofrece piezas moldeadas por inyección y puede suministrar varillas extruidas, placas y componentes mecanizados de precisión fabricados con KetaSpire® PEEK XT-920 NT sin relleno, así como con los Grades reforzados con fibra.
Torlon® PAI: Resistencia sin igual para componentes de equipos de petróleo y gas
Máxima resistencia a temperaturas extremas para la integridad estructural
A 204 °C (400 °F), el Torlon® PAI mantiene una resistencia mucho mayor que la que presentan otros termoplásticos de ingeniería procesables por fusión a temperatura ambiente. De hecho, este polímero de ultra alto rendimiento no empieza a ablandarse hasta que alcanza los 276°C (530°F), que es su temperatura de transición vítrea (Tg). Incluso tras una exposición continuada a altas temperaturas, conserva la resistencia necesaria para servir con fiabilidad a muchas aplicaciones.
El Torlon PAI también ofrece una notable resistencia a los impactos a temperaturas criogénicas, lo que se suma a sus ventajas para aplicaciones sometidas a un uso intensivo en operaciones de exploración, perforación, registro y reacondicionamiento de pozos.
Las fórmulas Torlon PAI reforzadas con fibra de vidrio y carbono aumentan la alta resistencia inherente del grado PAI sin relleno y son ideales para aplicaciones que soportan cargas físicas más severas. Las operaciones de terminación de pozos, por ejemplo, aprovechan el 30% de PAI Torlon 5030 reforzado con vidrio para obtener aletas de cemento perforables, rígidas y resistentes.
Drake también ha desarrollado el Torlon PAI Seamless Tube® en una amplia gama de combinaciones de diámetro exterior e interior. Sin líneas de soldadura ni de punto, esta forma única mecanizable sin costuras tiene una resistencia al aro extremadamente alta bajo presión en las paredes interiores o exteriores. La configuración tubular también elimina el tiempo y el coste de extraer el núcleo de la varilla para producir piezas tubulares y circulares.
Resistencia a la corrosión para válvulas, bombas y otras aplicaciones de fondo de pozo
Estabilidad dimensional y propiedades aislantes para componentes de equipos eléctricos
Rodamientos y grados de desgaste Torlon PAI para una larga vida útil en aplicaciones de carga dinámica
El PPS (polisulfuro de fenileno ) Ryton® R-4 de alta resistencia con un 40% de refuerzo de fibra de vidrio cumple numerosas especificaciones de equipos de petróleo y gas para un termoplástico extremadamente rígido que puede mantener su resistencia estructural a temperaturas superiores a 204°C (400°F). Este material versátil tampoco tiene disolventes conocidos por debajo de 200°C (392°F).
Las propiedades dieléctricas inherentes del Ryton PPS también figuran entre las mejores en el campo de los polímeros de ultra alto rendimiento, un factor que explica la selección del material para conectores y aislantes utilizados en equipos de perforación y registro de petróleo y gas.
Las formas estándar Ryton R-4 PPS de Drake’s y sus piezas mecanizadas con precisión y moldeadas por inyección proporcionan guías de varillas de fondo de pozo estructuralmente resistentes y dimensionalmente estables, así como componentes para bombas centrífugas y de elevación expuestos a productos químicos calientes y agresivos. Sus propiedades de aislamiento eléctrico y térmico también hacen del Ryton R-4 PPS una elección frecuente para conectores y aislantes eléctricos.
Para atender las peticiones de los clientes de este material versátil en piezas mecanizadas, el equipo de I+D de Drake desarrolló la tecnología para extrudir Ryton R-4 PPS con una alta calidad constante en una gama completa de tamaños de varillas y placas. Las certificaciones de resina acompañan a cada envío de formas y piezas de PPS Ryton R-4 de Drake, que ahora sirven a numerosos requisitos de producción y prototipos.
PEK, PEKK y PEKEKK: Opciones de policetona de alta temperatura
Drake plastics también ofrece formas de stock extruidas a medida, así como piezas moldeadas por inyección fabricadas con polímeros de polietercetona resistentes a altas temperaturas denominados PEK, PEKK y PEKEKK. Cada uno de ellos presenta propiedades térmicas comparables a las del PEEK XT de alta temperatura. Sin embargo, la proporción 2:1 de éter (E) y cetona (K) en KetaSpire XT, un verdadero polímero PEEK, le confiere una ventaja en cuanto a resistencia química.
Un área de aplicación habitual de estos polímeros resistentes a temperaturas más elevadas es como aislantes en conectores de fondo de pozo, como los que se utilizan con los ESP o las bombas eléctricas sumergibles que funcionan en entornos de fondo de pozo de alta temperatura y presión. Su resistencia y rigidez a temperaturas más elevadas evita la deformación por presión hidrostática en componentes de sellado de mamparo de paredes delgadas.
El PEI (polieterimida) Ultem combina impresionantes propiedades eléctricas, fuerza y flexibilidad con resistencia a los ácidos e hidrocarburos y una estabilidad hidrolítica superior. Sus propiedades térmicas incluyen una temperatura de transición vítrea (Tg) de 215°C / 419°F.
Al tratarse de un termoplástico amorfo, está indicado para aplicaciones estructurales y eléctricas, en lugar de para componentes de rodamientos y de desgaste, para los que se utiliza la gama de polímeros cristalinos y semicristalinos de alto rendimiento de Drake’s.
Además de ofrecer barras y placas de Ultem PEI en distintos grados a medida, Drake Plastics extruye el Ultem 2300 Seamless Tube® a partir de un grado de PEI de alta resistencia reforzado con un 30 % de fibra de vidrio. Disponible en inventario en numerosas combinaciones de diámetro exterior e interior, la exclusiva configuración sin costuras proporciona una resistencia y estabilidad superiores en la dirección del aro bajo una elevada presión interna o externa.
El Tubo sin soldadura PEI Ultem 2300® también elimina el exceso de tiempo de mecanizado y la pérdida de material asociada a la extracción del centro de la varilla para componentes de equipos de la industria del petróleo y el gas, como aisladores, casquillos y arandelas de empuje con una configuración circular.