Большинство исследований и обзоров, выполненных в последнее время, прогнозируют к 2030 рост потребления энергии на 50% по сравнению с нынешним уровнем, при этом более 80% энергии будет получено из различным видов углеводородного сырья. Рост потребления углеводородов будет приводить к тому, что известные легкодоступные месторождения будут истощаться, а увеличение объема добычи будет происходить за счет разведки и эксплуатации глубинных месторождений, расположенных в т.ч. и на континентальных шельфах. С другой стороны, рост цен на сырье будет оправдывать объемные инвестиции в новые технологии добычи, а также широкое внедрение новых материалов, главным образом – высокопроизводительных полимеров (high-performance polymers), которые способны работать во все более сложных условиях добычи полезных ископаемых, в частности,
полиэфирэфиркетона (PEEK), который относится к семейству полиарилэфиркетонов (PAEK). Этот материал обладает уникальным сочетанием механических свойств, термостойкостью, стойкостью к агрессивным химическим соединениям и абразивному износу:

Термостойкость: верхняя граница постоянной рабочей температуры материала находится на уровне 260° С, что позволяет использовать этот материал в глубинных скважинах, при этом кратковременно механические характеристики материала сохраняются при температурах, близких к точке плавления 340° С.

Стойкость к агрессивным химическим соединениям: PEEK обладает необходимой стойкостью и обеспечивает надежную защиту от коррозии под воздействием H2S и CO2. Он значительно более устойчив к воздействию метанола и пара по сравнению с металлами, а также полимерными материалами более низких уровней. Это позволяет эксплуатировать изделия из PEEK в контакте со скважинными жидкостями, буровыми реагентами и смесями углеводородов даже при повышенной температуре.

Стойкость к быстрой декомпрессии: PEEK обладает высокой стойкостью к разрушающему воздействию быстрой декомпрессии.

Стойкость к гидролизу: PEEK сохраняет свои механические свойства и стабильность размеров при постоянной работе в водной среде, различных рассолах и при воздействии перегретого пара под давлением.

Стойкость к абразивному износу: PEEK обладает высокой стойкостью к абразивному износу и порезам, и при этом имеет низкий коэффициент трения скольжения даже при работе в агрессивных средах.

Механические свойства: великолепные прочность, жесткость и долговременные механические свойства (ползучесть и сопротивление усталостным нагрузкам) в широком диапазоне сред и рабочих температур.

Электрические свойства: великолепные диэлектрические свойства, сохраняемые вне зависимости от состава и температуры среды.


Отраслевые решения

Сбор данных
Устройства для сбора данных, устойчивые к воздействию агрессивных сред, чрезвычайно востребованы в нефтегазовой отрасли, где зачастую они работают на глубинах до 5 км. при повышенной температуре. PEEK в таких случаях может заменить большинство традиционных материалов, таких как стекло, керамика или металлы, поскольку сохраняет свои свойства в более широком диапазоне рабочих сред.

Соединители (коннекторы): Электроизолирующие свойства PEEK в условиях агрессивных сред востребованы при передаче сигналов.



8-ми игольчатые коннекторы из PEEK

Регистраторы: установленные в открытых скважинах устройства регистрации данных из PEEK обеспечивают уникальное сочетание стойкости к абразивному износу и агрессивным соединениям с механической прочностью в широком диапазоне рабочих температур. Они также сохраняют постоянными свои электрические свойства, что гарантирует достоверность сохраняемой информации.

Провода и кабели: новое поколение проводов и кабелей, необходимое для сбора, хранения и передачи снимков высокого разрешения, собранных устройствами регистрации, требует применения новых, высокопроизводительных материалов, в частности PEEK.



Корпус RFID-датчика, служащий для контроля процесса, выполненный из PEEK

Скважинные сенсоры: точные и достоверные данные о режиме работы скважин имеют огромную важность в нефтегазовом секторе. PEEK имея верхнюю границу рабочей температуры на уровне 260° С , а также отличную стойкость к абразивному износу и агрессивным химическим соединениям широко применяется для изготовления корпусов подобных устройств.


Эксплуатация скважин и поддержка производительности

Из PEEK могут быть выполнены изделия, высокоустойчивые к агрессивным химическим соединениям, и при этом обладающие низкой ползучестью под действием механической нагрузки – например уплотнительных элементов, работающих при давлении свыше 1000 бар и температурах до 230° С.

Прокладки, уплотнения, затворы и крышки клапанов: данные изделия чрезвычайно важны для безопасного и надежного контроля газов и жидкостей, находящихся под высоким давлением. Эти элементы могут изготавливаться как целиком из полиэфирэфиркетона (PEEK), так и путем комбинации его с другими материалами.

Подшипники, втулки и звездочки: эти элементы также могут изготавливаться из полиэфирэфиркетона, с учетом низкого коэффициента поверхностного трения и стойкости к абразивному износу данного материала. При этом в процессе эксплуатации они не истираются и не схватываются с металлическими деталями, что увеличивает эффективность работы и срок службы оборудования.

Электрические погружные насосы: в последнее время наблюдается все более широкое применение данных устройств, которые востребованы при падении естественного давления в скважинах. С учетом состава и температур рабочих сред в их конструкции широко применяются высокопроизводительные полимеры, в частности PEEK.


Новые технологии

Подводные шланги: рост глубин, на которых происходит добыча нефти, в сочетании с повышенным энергопотреблением, обусловливает требования к изделиям, которые превосходят свойства традиционных конструкционных материалов, в частности полиамидов (PA) и специальных марок сталей. Новое поколение шлангов, выполненных с применением труб из полиэфирэфиркетона (PEEK) может работать на глубинах до 2000 м. При этом свойства конструкционного материала в значительной степени исключают вредное воздействие от просачивания метанола, что в свою очередь увеличивает срок службы изделия.

Трубы: высокие рабочие давление и температура предъявляют повышенные требования к материалам для изготовления труб, которые должны при этом иметь необходимую стойкость к коррозии. В этой связи трубы из PEEK могут решить проблему образования трещин в стальных элементах под влиянием сульфидов.

Футеровка (облицовка) трубопроводов: внутренние оболочки труб из полиэфирэфиркетона, применяемые в нефтегазовой отрасли, позволяют в значительной степени продлить срок эксплуатации стальных труб, поскольку снижают риск выхода их из строя из-за коррозии и износа. Кроме того, свойства поверхности из PEEK уменьшают отложение углеводородов, что увеличивает производительность оборудования.