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 de ingeniería de ultra alto rendimiento que están a la altura de 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 cartera de materiales de Drake incluye una gama de Victrex® y KetaSpire® PEEK, PEEK XT de alta temperatura, Victrex HT PEK, Torlon PAI, Ryton® R-4 PPS, Ultem™ PEI y grados 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.
Como termoplásticos procesables por fusión, los materiales de alto rendimiento de Drake pueden moldearse por inyección y extruirse para obtener formas 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
En más de dos décadas de trabajo con ingenieros en el diseño y producción de componentes para equipos de exploración, registro, perforación, reacondicionamiento, producción y distribución, el equipo de desarrollo de aplicaciones de Drake ha recopilado una impresionante lista de éxitos como éstos:
- 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: Torlon PAI establece el listón más alto en rendimiento entre las opciones de materiales de las bolas de fracturación y activación de Drake. Ofrecen una resistencia a la fluencia, una resistencia a la compresión y una tenacidad impresionantes en comparación con otros materiales termoplásticos.
- Bolas de Fractura de Resistencia Extrema: Para obtener la máxima resistencia y fiabilidad, Drake ofrece las bolas de frac de material compuesto 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 Activación y Fractura de Servicio Específico: Drake también ofrece otros termoplásticos de alto rendimiento, como KetaSpire y Victrex PEEK, Ultem PEI o PGA disoluble, como bolas mecanizadas para satisfacer condiciones y requisitos específicos de funcionamiento en el fondo del pozo.
- Las juntas y los anillos de apoyo mecanizados con PEEK reforzado con un 30% de fibra de vidrio y carbono tienen la resistencia necesaria para evitar que los elastómeros se extruyan bajo presión.
- Los aisladores y chasis de las herramientas de registro fabricados con PEEK KetaSpire KT820 GF30 reforzado con fibra de vidrio proporcionan la solidez, estabilidad dimensional y resistencia térmica, eléctrica y química necesarias en las herramientas de registro modernas.
- Loscuerpos de los conectores se basan en PEEK, Victrex HT PEK y PEEK de alta temperatura para aislar las patillas conductoras y funcionar con fiabilidad 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 tapas de cemento HTHP fabricadas con Torlon 5030 PAI reforzado con un 30% de vidrio tienen la resistencia del aluminio, pero son fácilmente perforables.
- Los obturadores y botones de elevación para aplicaciones de compresores alternativos adquieren gran solidez y resistencia 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 herramientas de ampliación de pozos en un único 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 versátiles polímeros de alto rendimiento de Drake proporcionan diferentes combinaciones de propiedades que se adaptan eficazmente a las condiciones de uso final y a los requisitos de rendimiento de una gran variedad de aplicaciones de equipos de 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 resistencia superior a la degradación de los productos químicos agresivos ocupa un lugar destacado en la lista de ventajas del PEEK para los componentes asociados a los equipos de tala, perforación, producción y transferencia.
El PEEK también destaca por su resistencia a la exposición prolongada a entornos húmedos, incluidos el agua caliente y el vapor, una consideración clave para muchas aplicaciones de petróleo y 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 al ataque químico lo convirtió en un material de elección para componentes altamente fiables de equipos utilizados en este difícil entorno.
Excepcional resistencia al desgaste en aplicaciones dinámicas de carga y fricción
Como polímero semicristalino, el PEEK resiste intrínsecamente el desgaste abrasivo. Esto ha dado lugar a numerosas especificaciones para el polímero de ultra alto rendimiento en cojinetes, casquillos, arandelas de empuje y componentes deslizantes.
Ampliando el rendimiento del grado estándar, una formulación de PEEK con PTFE, grafito y fibras de carbono ofrece una mayor resistencia al desgaste para 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 produce formas estándar y piezas mecanizadas de precisión y moldeadas por inyección de este termoplástico de grado de rodamiento y desgaste para aplicaciones que experimentan cargas dinámicas más severas.
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 grados 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 la marca de 204°C (400°F), Torlon® PAI mantiene una resistencia muy superior a 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.
Torlon PAI también tiene una notable resistencia al impacto a temperaturas criogénicas, lo que aumenta sus ventajas para aplicaciones expuestas a un uso riguroso en operaciones de exploración, perforación, registro y reparación.
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 desarrolló Torlon PAI Seamless Tube® en una amplia gama de combinaciones OD/ID. 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 en stock y las piezas mecanizadas de precisión y moldeadas por inyección del PPS Ryton R-4 de Drake proporcionan guías de varilla de fondo de pozo y componentes de bombas centrífugas y de elevación expuestos a productos químicos calientes y agresivos, estructuralmente fuertes y dimensionalmente estables. 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.
Como termoplástico amorfo, se especifica para aplicaciones estructurales y eléctricas más que para componentes de cojinetes y de desgaste, para los que sirve la gama Drake de polímeros cristalinos y semicristalinos de alto rendimiento.
Además de ofrecer varilla y placa en varios grados de PEI Ultem s a medida, Drake Plastics extrude Ultem 2300 Seamless Tube® a partir de PEI de alta resistencia reforzado con vidrio al 30%. 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.
