Nur wenige Materialien sind den hohen Drücken, extremen Temperaturen, aggressiven Chemikalien und der rauen Handhabung von Anlagen in der Öl- und Gasindustrie gewachsen. Drake Plastics hat sich auf technische Ultra-Hochleistungskunststoffe spezialisiert, die diesen Herausforderungen gewachsen sind. Sie alle haben sich in der Praxis bewährt und tragen dazu bei, Ausfallzeiten zu reduzieren, die Lebensdauer zu verlängern und die Zuverlässigkeit unter den anspruchsvollsten Bedingungen im Öl- und Gasgeschäft zu verbessern.

Das vielseitige Materialportfolio von Drake umfasst eine Reihe von Victrex® und KetaSpire® PEEK, Hochtemperatur-PEEK XT, Victrex HT PEK, Torlon PAI, Ryton® R-4 PPS, UltemTM PEI und AvaSpire® PAEK Typen. Wir verarbeiten diese außergewöhnlichen Materialien zu extrudierten, maschinell bearbeitbaren Rohteilen, präzisen CNC-gefertigten Teilen und spritzgegossenen Halbzeugen und Komponenten, die in Explorations-, Protokollierungs-, Bohr-, Workover- und Produktionsausrüstungen sowie in Pumpen, Ventilen und Kompressorkomponenten für den Midstream-Betrieb eingesetzt werden.

Jeder dieser Hochleistungsthermoplaste bietet einzigartige Kombinationen aus struktureller Steifigkeit bei hohen Temperaturen, Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturextremen, elektrischen und thermischen Isolationseigenschaften und Beständigkeit gegen Reibungsverschleiß, Korrosion und chemischen Angriff. Die verschiedenen Eigenschaftskombinationen, die in diesem Materialportfolio verfügbar sind, bieten Ingenieuren solide Optionen für eine zuverlässige Leistung, die auf die Betriebsumgebung der jeweiligen Anwendung abgestimmt ist.

Als schmelzverarbeitbare Thermoplaste können die Hochleistungswerkstoffe von Drake spritzgegossen und zu bearbeitbaren Halbzeugen extrudiert werden. Diese Vielseitigkeit in der Produktion ermöglicht praktisch unbegrenzte Konfigurationen von spritzgegossenen und CNC-gefertigten Teilen für Öl- und Gasanwendungen.

Öl- und Gasanwendungen in Hochleistungsmaterialien von Drake

In über zwei Jahrzehnten der Zusammenarbeit mit Ingenieuren bei der Entwicklung und Herstellung von Komponenten für Explorations-, Protokollierungs-, Bohr-, Workover-, Produktions- und Verteilungsanlagen hat das Anwendungsentwicklungsteam von Drake eine beeindruckende Liste von Erfolgen wie diesen zusammengestellt:

  • ESP-Steckverbinder und Isolatoren aus PEEK, glasfaserverstärktem PEEK, Hochtemperatur-PEEK XT und Victrex HT PEK bieten die elektrische Hochspannungsisolierung, die in den anspruchsvollen Umgebungen erforderlich ist, in denen elektrische Tauchpumpen arbeiten müssen. Drake bietet porositätsfreie Steckverbinder mit umspritzten oder eingepressten Stiften und Einsätzen aus Berylliumkupfer.
  • Frac-Kugeln: Torlon PAI setzt die Messlatte für die Leistungsfähigkeit der Drake Frac- und Aktivierungskugeln hoch an. Im Vergleich zu anderen thermoplastischen Werkstoffen bieten sie eine beeindruckende Kriechfestigkeit, Druckfestigkeit und Zähigkeit.
  • Extrem belastbare Frac Balls: Für ultimative Stärke und Zuverlässigkeit bietet Drake Cannonball® Frac Balls aus Verbundwerkstoff an. Sie sind aus einem ultrahochfesten Verbundwerkstoff gefertigt, der bei Sitzüberlagerungen von nur 2 % einem Druck von bis zu 69 MPa standhält und 60-Zonen-Systeme ermöglicht. Cannonball-Frac-Kugeln werden mit präzisen Toleranzen von 0,04 mm bearbeitet, und zwar Kugel für Kugel und Charge für Charge.
  • Frac- und Aktivierungskugeln für besondere Anforderungen: Drake bietet auch andere Hochleistungsthermoplaste wie KetaSpire und Victrex PEEK, Ultem PEI oder auflösbares PGA als maschinell bearbeitete Kugeln an, um spezifische Betriebsbedingungen und Anforderungen im Bohrloch zu erfüllen.
  • Dichtungen und Stützringe, die aus 30 % glas- und kohlefaserverstärktem PEEK gefertigt sind, haben die nötige Festigkeit, um zu verhindern, dass Elastomere unter Druck extrudieren.
  • Logging tool insulators and chassis made from glass fiber-reinforced KetaSpire KT820 GF30 PEEK provide the strength, dimensional stability, and temperature, electrical and chemical resistance needed in modern logging tools.
  • Steckverbinderkörper bestehen aus PEEK, Victrex HT PEK und Hochtemperatur-PEEK, um leitende Stifte zu isolieren und in elektrischen Anwendungen, einschließlich in Unterwassergeräten, zuverlässig zu funktionieren.
  • Die von Drake hergestellten kundenspezifischen Führungen und Blazer für Saugrohre eignen sich für spezielle Probleme im Feld oder in Bohrlöchern, wie z. B. chemische Angriffe, kurze Lebensdauer oder Verschleiß des Gehäuses. Das Material wird je nach den spezifischen Anforderungen des Brunnens oder des Feldes ausgewählt. Kontaktieren Sie Drake für weitere Informationen.
  • HTHP-Zementklappen aus 30 % glasfaserverstärktem Torlon 5030 PAI haben die Festigkeit von Aluminium, sind aber leicht zu bohren.
  • Poppets und Hubknöpfe für Kolbenkompressoranwendungen zeichnen sich durch hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit aus kohlenstoffverstärktem PEEK aus.
  • Lantern-Ringe und Bohrlochisolatoren aus 40 % glasverstärktem Ryton R-4 haben die für eine langfristige Leistung erforderliche Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit und Festigkeit.
  • Aktivierungssitze: Torlon 4203 Kugelsitze ermöglichen es, dass Geräte wie Bohrlocherweiterungswerkzeuge über einen einzigen Kugelsitz eingesetzt, aktiviert und zurückgezogen werden können. Der Sitz gibt so weit nach, dass eine Kugel das Werkzeug aktivieren kann, bevor sie den Sitz durchdringt, ohne zu brechen oder den Sitz dauerhaft zu verformen, so dass er für nachfolgende Stimulationen mit sehr ähnlichem Druck wie bei früheren Aktivierungen bereit ist.

PEEK: Solide physikalische Eigenschaften, außergewöhnliche Chemikalien- und Hydrolysebeständigkeit

Die vielseitigen Hochleistungspolymere von Drake bieten verschiedene Eigenschaftskombinationen, die effektiv mit den Endverwendungsbedingungen und Leistungsanforderungen einer Vielzahl von Anwendungen in der Öl- und Gasindustrie zusammenspielen.

Während Torlon PAI im Vergleich zu allen anderen schmelzverarbeitbaren Thermoplasten eine einzigartig hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen bietet, zeichnet sich PEEK durch eine solide Ausgewogenheit der allgemeinen physikalischen Eigenschaften und eine Chemikalien- und Hydrolysebeständigkeit aus, die die Fähigkeiten der meisten Polymere übertrifft. Mehrere PEEK-Formulierungen mit unterschiedlichen Eigenschaftsprofilen wurden von Victrex plc unter der Marke Victrex® PEEK und von Solvay unter der Marke KetaSpire® entwickelt. PEEK Handelsname. Ungefüllte, hochfeste und verschleißfeste Typen sind von Drake in der breitesten Palette von Mil-P-konformen extrudierten Halbzeugen (derzeit bis 254 mm Stäbe) sowie spritzgegossenen und präzisionsbearbeiteten Teilen erhältlich.

Typische PEEK-Anwendungen in Öl- und Gasanlagen ähneln denen von Torlon PAI und umfassen Dichtungen, Ventilsitze und Gehäuse für elektrische Geräte bei der Ölförderung. Unter den verschiedenen PEEK-Typen finden sich Formulierungen mit verbesserter Festigkeit sowie Lager- und Verschleißeigenschaften in Verbindung mit der dem Hochleistungsthermoplast innewohnenden Beständigkeit gegen Chemikalien und Hydrolyse. Die wachsende Liste von Anwendungen in schwierigen Betriebsumgebungen bestätigt die Zuverlässigkeit und Anerkennung, die PEEK in all seinen vielseitigen Formen in der Öl- und Gasindustrie genießt.

PEEK-Konformität: NORSOK M-710 und ISO 23936

Die Normen NORSOK M-710 und ISO 23936 wurden für die weltweite Öl- und Gasindustrie entwickelt, um sicherzustellen, dass nichtmetallische Werkstoffe, die als starre Stützringe für Elastomerdichtungen verwendet werden, ihre physikalischen Eigenschaften und ihre Dichtungsfunktion während der vorgesehenen Lebensdauer dieser kritischen Komponenten zuverlässig beibehalten können.

Solvay und Victrex PLC liefern die PEEK-Harze, die in Drake PEEK-Halbzeugen verwendet werden, aus denen Dichtungsstützringe hergestellt werden. Victrex® PEEK Typen, einschließlich PEEK 450G, und KetaSpire® PEEK Formulierungen von Solvay, einschließlich KetaSpire KT-820 NT und 30 % kohlefaserverstärktem KetaSpire KT-820 CF30, sind nach NORSOK M-710 und ISO 23936 für den Einsatz in Bohrlöchern bei Sauergas und Dampf geeignet.

PEEK NORSOK M-710/ISO 23936 Konformitätsdaten:

KetaSpire PEEK
Victrex PEEK

Festigkeitserhaltung bis 150°C

Mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) von ca. 150 °C erfüllt PEEK dank seiner Festigkeit bei extremen Temperaturen die Leistungsanforderungen für viele Bohrlochanwendungen. In addition, its melting temperature of 340oC indicates PEEK can perform above its Tg depending on application variables such as the degree of physical load.

Glas- und kohlenstofffaserverstärkte PEEK-Typen erhöhen die strukturelle Festigkeit des Ultrahochleistungsthermoplasts für Komponenten von Öl- und Gasanlagen. Drake bietet Halbzeuge sowie präzisionsgefertigte und spritzgegossene Teile in mehreren dieser höherfesten Optionen an. Dazu gehören Victrex 450 CA30 und KetaSpire KT 820 CF30 von Solvay mit 30 % Kohlefasern sowie KetaSpire KT 820 GF30 mit 30 % Glasfaseranteil.

Chemikalien- und Hydrolysebeständigkeit für langfristige Verlässlichkeit

Hervorragende Beständigkeit gegenüber aggressiven Chemikalien steht ganz oben auf der Liste der PEEK-Vorteile für Komponenten in Verbindung mit Protokollierungs-, Bohr-, Produktions- und Transferausrüstung.

PEEK zeichnet sich auch durch eine hohe Beständigkeit in nassen Umgebungen, einschließlich Heißwasser und Dampf, aus – ein wichtiger Aspekt für viele Öl- und Gasanwendungen.

Bei Offshore-Bohrungen ist die ständige Einwirkung von Salzwasser ein weiterer schädlicher Faktor in einer ohnehin schon korrosiven Bohrumgebung. Holzfäller- und Bohrausrüstungen können sich auch über große Entfernungen und unter Wasser erstrecken, was Reparaturen und Ersatz zu einem großen Problem macht. Die Widerstandsfähigkeit von PEEK gegen Hydrolyse und chemische Angriffe machte es zum bevorzugten Material für äußerst zuverlässige Komponenten für Geräte, die in dieser schwierigen Umgebung eingesetzt werden.

Außergewöhnliche Verschleißfestigkeit bei dynamisch tragenden und reibenden Anwendungen

Als teilkristallines Polymer ist PEEK von Natur aus resistent gegen abrasiven Verschleiß. Dies hat zu zahlreichen Spezifikationen für das Ultrahochleistungspolymer in Lagern, Buchsen, Anlaufscheiben und Gleitelementen geführt.

Eine PEEK-Formulierung mit PTFE, Graphit und Kohlenstofffasern erweitert die Leistung des Standardtyps und bietet eine verbesserte Verschleißfestigkeit für Öl- und Gasanlagenteile, die einer höheren Reibung und Belastung standhalten müssen. Victrex 450 FC30 mit der Bezeichnung „10-10-10“. PEEK fertigt Drake Rohteile sowie präzisionsgefertigte und spritzgegossene Teile aus diesem für Lager und Verschleiß geeigneten Thermoplast für Anwendungen, die stärkeren dynamischen Belastungen ausgesetzt sind.

Hochtemperatur-PEEK XT erweitert den Anwendungsbereich

Das kürzlich in das Produktportfolio von Drake aufgenommene Hochtemperatur-PEEK XT ergänzt die Chemikalien- und Hydrolysebeständigkeit von Standard-PEEK um verbesserte thermische, mechanische und elektrische Eigenschaften. Diese neue Harzentwicklung von Solvay erweitert den Anwendungsbereich von PEEK auf Bauteile, die höheren Temperaturen ausgesetzt sind, als es bei Standardtypen der Fall ist.

Solvay bietet unter der Marke KetaSpire® PEEK XT eine Reihe von schmelzverarbeitbaren ungefüllten und faserverstärkten Typen seines Hochtemperatur-PEEK an. Es weist eine Glasübergangstemperatur von 170° C auf, die um 20°C höher ist als die von Standard-PEEK. Die glas- und kohlenstofffaserverstärkten Hochtemperatur-PEEK-Typen bieten im Vergleich zu den unverstärkten Hochtemperatur-PEEK-Typen ein höheres Maß an struktureller Festigkeit, von der Steckverbinder und andere Öl- und Gasanwendungen profitieren können.

Drake bietet Spritzgussteile und kann extrudierte Stäbe, Platten und präzisionsbearbeitete Komponenten aus ungefülltem KetaSpire® PEEK XT-920 NT sowie faserverstärkte Typen liefern.

Torlon® PAI: Unerreichte Festigkeit für Komponenten von Öl- und Gasanlagen

Torlon PAI (Polyamid-Imid) ist der leistungsstärkste schmelzverarbeitbare Thermoplast, der auch bei extremen Temperaturen eine hohe Festigkeit aufweist. Mit seiner Druck- und Biegefestigkeit und seiner Fähigkeit, bei den extremen – und schwankenden – Temperaturen im Öl- und Gasbetrieb steif und formstabil zu bleiben, liegt es weit über den oberen Grenzen anderer technischer Hochleistungskunststoffe. Es widersteht auch Chemikalien in der Bohrlochumgebung, mit der bemerkenswerten Ausnahme von Aminen, und seine Verschleißfestigkeit sorgt für eine lange Lebensdauer in tragenden Anwendungen. Torlon ist etwas hygroskopisch und wird daher normalerweise nicht für Dichtungen in Öl- und Gasanwendungen verwendet.

Maximale Festigkeit bei extremen Temperaturen für strukturelle Integrität

An der 204°C-Marke behält Torlon® PAI eine weitaus höhere Festigkeit als andere schmelzverarbeitbare technische Thermoplaste bei Raumtemperatur aufweisen. Tatsächlich beginnt dieses Hochleistungspolymer erst bei 276°C , seiner Glasübergangstemperatur (Tg), weich zu werden. Selbst nach ständiger Einwirkung hoher Temperaturen behält es noch die nötige Festigkeit, um viele Anwendungen zuverlässig zu erfüllen.

Torlon PAI weist außerdem eine bemerkenswerte Schlagzähigkeit bei kryogenen Temperaturen auf, was seine Vorteile für Anwendungen, die bei Explorations-, Bohr-, Protokollierungs- und Aufbereitungsarbeiten einer harten Beanspruchung ausgesetzt sind, noch verstärkt.

Glas- und kohlenstofffaserverstärkte Torlon PAI-Formulierungen erhöhen die inhärent hohe Festigkeit des ungefüllten PAI-Typs und sind ideal für Anwendungen, die einer stärkeren physikalischen Belastung ausgesetzt sind. Bei der Fertigstellung von Bohrlöchern wird beispielsweise das zu 30 % glasverstärkte Torlon 5030 PAI für starre, robuste, bohrbare Zementklappen verwendet.

Drake entwickelte auch Torlon PAI Seamless Tube® in einer Vielzahl von OD/ID-Kombinationen. Diese einzigartige nahtlose, maschinell bearbeitbare Form ohne Schweiß- oder Stricklinien hat eine extrem hohe Ringfestigkeit unter Druck an den Innen- oder Außenwänden. Durch die Rohrkonfiguration entfallen auch der Zeit- und Kostenaufwand für das Entkernen von Stäben zur Herstellung von rohrförmigen und runden Teilen.

Korrosionsbeständigkeit für Ventile, Pumpen und andere Anwendungen im Bohrloch

Die Beständigkeit gegen Angriffe und Abbau durch aromatische, aliphatische, fluorierte und chlorierte Kohlenwasserstoffe ist eine grundlegende Anforderung an Komponenten in vielen Öl- und Gasanlagen und ein weiterer Bereich, in dem Torlon PAI seine Leistung erbringt. Es widersteht den meisten Säuren bei mäßigen Temperaturen und wird nur von extrem alkalischen Chemikalien angegriffen.

Dimensionsstabilität und Isolationseigenschaften für elektrische Gerätekomponenten

Bei Aufzeichnungsgeräten erweisen sich die hohe Festigkeit, die elektrischen Eigenschaften und die Stabilität von Torlon PAI als vorteilhaft für elektrische Isolatoren, Chassis und andere Komponenten, bei denen vorhersehbare Abmessungen bei großen Temperaturschwankungen und langfristige Zuverlässigkeit entscheidend sind. Ihre thermischen und elektrischen Isolationseigenschaften und ihre Dimensionsstabilität bei extremen Temperaturen wurden auch durch die langjährige Erfahrung von Torlon PAI in Produktionsanlagen wie elektrischen Tauchpumpen (ESPs) und Verbindungssteckern bestätigt.

Torlon PAI Lager- und Verschleißtypen für lange Lebensdauer bei dynamischer Belastung

Fünf verschiedene Torlon PAI Lager- und Verschleißschutztypen erhöhen die inhärent hohe Verschleißfestigkeit von PAI und verlängern die Lebensdauer von Öl- und Gasanlagenteilen, die starken Reibungsverhältnissen ausgesetzt sind. Torlon 4301 ist ein Allzweck-Lagerwerkstoff für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter Kugeldichtungen in Bohrlocherweiterungswerkzeugen, die bei Workover-Operationen eingesetzt werden. Torlon 4275 wurde für besonders schnelle Reibungsanwendungen entwickelt. Torlon 4435 PAI mit hohem Modul bietet mehr Steifigkeit, wenn sie für Gleitschaufeln und Kolbendichtringe benötigt wird.

Ryton® R-4 PPS: Ein Arbeitspferd ohne bekannte Lösungsmittel unter 200°C.

Das hochfeste Ryton® R-4 PPS (Polyphenylensulfid) mit 40 % Glasfaserverstärkung erfüllt zahlreiche Spezifikationen für Öl- und Gasausrüstungen, die einen extrem steifen Thermoplast erfordern, der seine strukturelle Festigkeit bei Temperaturen von über 204°C beibehält. The versatile material also has no known solvents below 200oC.

Die inhärenten dielektrischen Eigenschaften von Ryton PPS gehören ebenfalls zu den besten im Bereich der Ultra-Hochleistungspolymere, was ein Grund für die Wahl des Materials für Steckverbinder und Isolatoren ist, die in Öl- und Gasmess- und Bohrausrüstungen verwendet werden.

Die Ryton R-4 PPS-Halbzeuge und die präzisionsgefertigten und spritzgegossenen Teile von Drake bieten strukturell starke und maßstabsgetreue Bohrgestängeführungen und Komponenten von Zentrifugal- und Hebepumpen, die heißen, aggressiven Chemikalien ausgesetzt sind. Aufgrund seiner elektrisch und thermisch isolierenden Eigenschaften wird Ryton R-4 PPS auch häufig für elektrische Anschlüsse und Isolatoren verwendet.

Um die Nachfrage der Kunden nach diesem vielseitigen Material für bearbeitete Teile zu befriedigen, hat das Forschungs- und Entwicklungsteam von Drake eine Technologie entwickelt, mit der Ryton R-4 PPS mit gleichbleibend hoher Qualität in einer breiten Palette von Stab- und Plattengrößen extrudiert werden kann. Harzzertifikate begleiten jede Lieferung von Drake’s Ryton R-4 PPS Halbzeugen und Teilen, die jetzt für zahlreiche Produktions- und Prototypenanforderungen verwendet werden.

PEK, PEKK und PEKEKK: Optionen für Hochtemperatur-Polyketone

Drake Plastics bietet auch extrudierte Halbzeuge an auf kundenspezifischer Basis sowie Spritzgussteile aus hochtemperaturbeständigen Polyetherketon-Polymeren mit den Bezeichnungen PEK, PEKK und PEKEKK . Beide weisen thermische Eigenschaften auf, die mit denen von Hochtemperatur-PEEK XT vergleichbar sind. Das 2:1-Verhältnis von Ether (E) zu Keton (K) in KetaSpire XT, einem echten PEEK-Polymer, verschafft ihm jedoch einen Vorteil bei der Chemikalienbeständigkeit.

Ein gängiger Anwendungsbereich für diese höher temperaturbeständigen Polymere sind Isolatoren in Bohrlochanschlüssen, wie sie in ESPs oder elektrischen Tauchpumpen verwendet werden, die in Bohrlochumgebungen mit hohen Temperaturen und hohem Druck arbeiten. Ihre Festigkeit und Steifigkeit bei höheren Temperaturen verhindert Verformungen durch hydrostatischen Druck in dünnwandigen Schottwanddichtungsbauteilen.

Ultem™ PEI: Hohe Leistung in strukturellen und elektrischen Anwendungen

Ultem PEI (Polyetherimid) verbindet beeindruckende elektrische Eigenschaften, Festigkeit und Flexibilität mit Beständigkeit gegen Säuren und Kohlenwasserstoffe und hervorragender hydrolytischer Stabilität. Zu seinen thermischen Eigenschaften gehört eine Glasübergangstemperatur (Tg) von 215°C.

Da es sich um einen amorphen Thermoplasten handelt, wird er für strukturelle und elektrische Anwendungen spezifiziert und nicht für Lager- und Verschleißteile, die von Drakes Produktpalette kristalliner und teilkristalliner Hochleistungspolymere bedient werden.

Drake Plastics bietet nicht nur Stäbe und Platten aus verschiedenen Ultem-PEI-Sorten auf kundenspezifischer Basis an, sondern extrudiert auch Ultem 2300 Seamless Tube® aus hochfestem, mit 30 % Glas verstärktem PEI. Die einzigartige nahtlose Konfiguration, die ab Lager in zahlreichen OD/ID-Kombinationen erhältlich ist, bietet überlegene Festigkeit und Stabilität in Ringrichtung unter hohem internen oder externen Druck.

Mit Ultem 2300 PEI Seamless Tube® entfallen auch die überflüssige Bearbeitungszeit und der Materialverlust, die mit dem Entkernen der Stangenmitte bei Komponenten für die Öl- und Gasindustrie wie Isolatoren, Buchsen und Druckscheiben mit kreisförmiger Konfiguration verbunden sind.

PAEK: Eine hochfeste Polyketon-Option für Bohrlochanwendungen

PAEK (Polyaryletherketon) ist eine Alternative zu PEEK mit ähnlicher Festigkeit und Stabilität sowie höherer Duktilität und Zugfestigkeit, aber einer geringeren chemischen Beständigkeit. Das Material wird von Solvay unter dem Markennamen AvaSpire® PAEK angeboten. Wenn die Anwendungsbedingungen seinem Eigenschaftsprofil entsprechen, kann es sich in vielen Anwendungen der Öl- und Gasindustrie als solide Leistung erweisen.