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PEEK Zentralisator

Der Gehäusezentralisator ist ebenfalls eine wichtige mechanische Komponente von Öl- und Gasbohrungen. Seine Aufgabe ist es, das Steigrohr bzw. das Gehäuse im Bohrloch zu zentrieren, sodass es nicht gegen die Bohrlochwand drückt.
Der PEEK-Zentralisator ist nicht nur dafür ausgelegt, Temperaturen von 210 °C im Bohrloch zu absorbieren, damit das Bohrgestänge wie Seide auf die vorgesehene Tiefe gleitet. Noch wichtiger ist, dass er beim Einbringen einer 3000 Meter langen Rohrleitung mithilfe eines PEEK-Zentralisators die Hakenlast im Vergleich zu einem Stahlzentralisator um etwa 15–20 Tonnen reduziert. Diese Einsparung führt nicht nur zu Zeitersparnis, sondern verringert auch das Risiko eines Bohrstopps oder gar des Bohrlochverlusts.

Warum PEEK Centralizer wählen?

  • Reibungswiderstand:
Im Einlaufprozess eines 2000 Meter langen horizontalen Abschnitts: Reibungskoeffizient in den Zentrierern aus herkömmlichem Stahl: bis zu 0,5.
Bei 1500 Metern beträgt der Lastverlust des Hakens fast 45 Tonnen, und es besteht jederzeit die Gefahr einer Selbstblockierung.
PEEK-Zentralisator: Der niedrigstmögliche Reibungskoeffizient beträgt 0,12. Der Hakenlastverlust wird unter gleichen Bedingungen auf unter 12 Tonnen begrenzt. Diese Einsparung von 33 Tonnen Hakenlast entspricht einer ausreichenden Sicherheitsmarge, sodass Sie Ihr Bohrgestänge auch dann erreichen können, wenn es unerwartet durch einen Bohrlocheinsturz oder Felssturz beschädigt wird. Es geht nicht nur um eine schnellere Bereitstellung, sondern um eine lebensrettende Reserve in kritischen Situationen!
  • Temperaturbeständigkeit:
Die Temperatur wurde auf 260 °C erhöht.
In extrem tiefen Bohrungen nimmt die Festigkeit der Materialien mit jedem Anstieg der Bohrlochsohlentemperatur um 10 °C exponentiell ab. Handelsübliches Hochtemperatur-Nylon erweicht oberhalb von 140 °C und verliert dadurch nicht nur seine strukturelle Tragfähigkeit, sondern kann auch an den Bohrlochwänden haften bleiben und zu einem Festfressen des Bohrgestänges führen.
Unsere Kompressionszentrierer: PEEK PEEK: PEEK besitzt eine Druckfestigkeit von über 100 MPa selbst bei extrem hohen Temperaturen von 260 °C.
Praxiserfahrung: Im Tarim-Ölfeld, bei einer 8.200 Meter tiefen Ultratiefbohrung mit Kerntemperaturen von 198 °C, verwendeten wir 120 PEEK-Zentralisatoren.
Es dauerte 72 Stunden, bis man den Fuß des Abstiegs erreichte. Bei der Bergung wiesen die Rippenverformungen weniger als 0,2 mm auf.
  • Korrosionsbeständigkeit:
In schwefelreichen Bohrlöchern im Nahen Osten haben unsere Produkte eine zehnjährige Lebensdauer bewiesen. "Zahlreiche Kunden haben sich beschwert, dass Stahlzentralisatoren innerhalb von zwei Jahren nach dem Einsatz zu Rost zerfallen sind." In stark sauren Umgebungen mit H₂S-Konzentrationen von mehr als 151 µg/l:
Traditionelle Metallzentralisatoren:
Es besteht ein extrem hohes Risiko der Wasserstoffversprödung mit einer durchschnittlichen Lebensdauer von weniger als 1,5 Jahren. Sollten sie brechen und auf den Grund des Bohrlochs fallen, belaufen sich die Bergungskosten auf Hunderttausende US-Dollar.
PEEK Zentralisator
Wir führten einen 720-stündigen simulierten Immersionstest mit gesättigter starker Säure durch. <0.5% loss of mechanical strength was recorded. Our 360-degree precision moulding process not only provides protection against chemical corrosion, but also 150MPa ultra-high pressure testing (equivalent to 15,000 metre deep sea pressure). In Middle Eastern environments characterised by high salinity, extremes of heat and high acids, we ensure stable operation for over 10 years - genuinely meeting 'one unit per well, no replacement required throughout its life'.

Wichtigste technische Konstruktionsmerkmale des PEEK-Zentralisators

  • Der "goldene Abstand" (Innendurchmesser vs. Rohraußendurchmesser):
    Der Innendurchmesser unseres PEEK-Zentrierers ist 1,0 mm bis 2,5 mm größer als der Außendurchmesser des größten Rohres.
    Warum? Dieser Präzisionsspielraum ist entscheidend, damit der Zentrierer beim Einbau der Brunnen leicht gedreht oder verschoben werden kann, ohne dass es zu dem Wackeleffekt kommt, der in den ultratiefen Brunnen durch Vibrationen zu Materialermüdung führt.
  • Rippenblattwinkel (Spiraldesign):
    Alle PEEK-Zentrierer verfügen über eine 20° bis 30° spiralförmige Schaufel. Diese erzeugt einen Wirbeleffekt in der Zementsuspension, der eine Verdrängungseffizienz von über 951 TP3T gewährleistet und Schlammansammlungen hinter dem Rohr verhindert.
  • Anpassungsmöglichkeiten des 100%:
    Da wir CNC-5-Achs-Bearbeitung anstelle von grober Spritzgussbearbeitung einsetzen, können wir den Rippenaußendurchmesser in 0,1-mm-Schritten an Ihre spezifischen Bohrlochanforderungen anpassen. Sollte Ihr Bohrloch eng sein (z. B. durch quellendes Schiefergestein), können wir die Rippen abdrehen, um den optimalen Abstand und die optimale Anpresskraft zu erzielen.
Rohr-/Gehäusegröße (Zoll) Karosserie-ID (mm) Maximaler Rippen-Außendurchmesser (mm) Gesamtlänge (mm) Zielbohrlochgröße (in) Typische Anwendung
2-3/8"" 61.5 95 - 105 150 - 200 4-1/8" - 4-1/2"" Hochtemperatur-HPHT-Schläuche
2-7/8"" 74.5 110 - 120 180 - 220 5" - 6"" Geschwindigkeitsstränge / Schräge Bohrungen
3-1/2"" 90.5 125 - 140 200 - 250 6" - 6-3/4"" Fertigstellung einer Tiefgasbohrung
4-1/2"" 116 145 - 165 250 - 300 6-3/4" - 7-7/8"" Horizontale Abschnittsauskleidungen
5-1/2"" 141.5 190 - 210 250 - 350 8-1/2" - 9-1/2"" ERD (Extended Reach) Gehäuse
7"" 180 205 - 240 300 - 400 8-1/2" - 12-1/4"" Zwischengehäusezeichenketten
9-5/8"" 247.5 290 - 310 350 - 450 12-1/4"" Stabilisierung großer Bohrlöcher

Bei Einwirkung von Bohrlochbedingungen über 195°C mit hohem H2S-Gehalt zeigen herkömmliche Composite-Zentralisatoren nach dem Einsatz bis zu 4000 Metern einen Verschleiß der 40%-Rippen aufgrund der Reibung, die zu Hitze und chemischer Zersetzung führt.

Unsere Lösung:

  • Materialverbesserung: Durch die Verwendung von kohlenstofffaserverstärktem PEEK aus 30% wird nicht nur das Problem der Temperaturbeständigkeit gelöst, sondern auch die Zugfestigkeit des Materials auf über 160 MPa erhöht (im Vergleich zu 40 MPa bei Standardkunststoffen).
  • 360-Grad-Verkapselungsdesign: Im Vergleich zu einfachen Spritzgussverfahren werden die geometrischen Toleranzen aller Rippen in unserem Kompressionsformverfahren mit anschließender Nachbearbeitung innerhalb von ±0,05 mm kontrolliert.
  • Feldtestdaten: Der horizontale Abschnitt dieser Bohrung umfasste insgesamt 2.200 Meter, wobei auf dem gesamten horizontalen Arbeitsweg keine Hindernisse festgestellt wurden. Bei der Inspektion nach der Bergung wies der PEEK-Zentralisator lediglich geringfügige Kratzer im Mikrometerbereich auf und besaß eine Integritätsklasse von 98%.

Die Installation eines PEEK-Zentralisators (insbesondere der hochleistungsfähigen, kohlenstofffaserverstärkten Ausführungen) ist kein trivialer Vorgang und kann nicht als einfaches "Verschieben" kategorisiert werden.

Aufgrund des außergewöhnlich niedrigen Reibungskoeffizienten von PEEK (ca. 0,12) kann es bei unsachgemäßer Installation zu einem Abrutschen bergab kommen, ähnlich dem eines Aals, wodurch die Fähigkeit zur Zentrierung verloren geht.

Um eine optimale Leistung dieses hochwertigen Geräts zu gewährleisten, wird die folgende "Hardcore-Installationsanleitung" empfohlen:

  • Schritt 1: Präzisionspassungsprüfung (Toleranzkontrolle: ±0,05 mm)

Vorgehensweise: Vor dem Bohrlocheintritt sollte der Außendurchmesser des Futterrohrs bzw. des Steigrohrs mit dem Innendurchmesser des PEEK-Zentrierers verglichen werden.

Empfehlung: Da die PEEK-Zentralisatoren CNC-präzisionsgefertigt werden und Toleranzen von ±0,05 mm aufweisen, müssen ausgeprägte Grate oder dicke Lackschichten vor der Rohrmontage entfernt werden. Bereits eine Abweichung von 1 mm kann die Stabilität im Bohrloch beeinträchtigen.

  • Schritt 2: Bestimmen Sie den "Positionierungspunkt" (mithilfe von Anschlagringen)

Funktionsweise: Der PEEK-Zentralisator besteht aus einer verschiebbaren Konstruktion und erfordert die Verwendung von Anschlagringen.

Kernparameter:
Montage eines einzelnen Stoppkragens:
Montieren Sie den Anschlagring unterhalb des Zentrierers, sodass er sich oben frei drehen kann (geeignet für Drehläufe in Brunnen mit großem Fördervolumen).

Doppelstopp-Halsbandmontage:
Montieren Sie einen darüber und einen darunter, um den Zentrierer in einem festen Bereich zu "fixieren".

  • Schritt 3: Drehmomentmanagement (Vermeidung von "gefühlsmäßigen" Vorgehensweisen)

Vorgehensweise: Die Anschlagmanschetten werden mithilfe der mitgelieferten Innensechskantschrauben an der Rohrstrangkonstruktion befestigt.

Hinweise: Die Befestigungsschrauben der Anschlagringe müssen mit einem kalibrierten Drehmomentschlüssel angezogen werden. Die Drehmomentwerte liegen üblicherweise im Bereich von 80 bis 120 Nm, abhängig von den Schraubenspezifikationen.

Warnung: Aufgrund der geringen Reibungseigenschaften von PEEK kann sich der Zentrierring beim Einsetzen lösen, wenn die Druckringe nicht ausreichend festgezogen werden, insbesondere bei konischen Rohrverläufen. Ein solches Lösen verhindert nicht nur eine ordnungsgemäße Zentrierung, sondern kann auch zum Festklemmen des Rohrs führen.

  • Schritt 4: Abstandsgestaltung beim Einsatz (Wissenschaftliche Platzierung)

Die Installation sollte auf der Grundlage des aus der Planungssoftware (z. B. CentraDesign) erhaltenen Abstandsplans erfolgen.

Feldparameter: Bei der Durchführung horizontaler Abschnitte wird generell empfohlen, 1 Einheit pro ein bis zwei Rohrleitungsstränge zu installieren.

Zusammenfassung: Die Kosten für eine fachgerechte Installation sollten nicht aus Gründen einer geringfügigen Gewichtsersparnis minimiert werden. Die Kosten eines zusätzlichen PEEK-Zentralisators sind im Vergleich zu den Kosten eines Fehlschlags oder der Aufgabe des gesamten Bohrlochs verschwindend gering.

Technische Spezifikation & Leistungsvergleich

Merkmal / Eigenschaft Zentralisator aus Kohlenstoffstahl Verstärktes Nylon (PA66) PEEK Zentralisator
Maximale Betriebstemperatur (Dauerbetrieb) 300℃+ 110℃- 130℃ 260℃ (Dauerhaft) / 315℃ (Spitzenwert)
Reibungskoeffizient (nass) 0.35-0.50 0.20-0.25 0,12–0,15 (Reduzierung bis zu 751 TP3T)
Druckfestigkeit >400 MPa 60-80 MPa 160-190 MPa (Hohe Steifigkeit)
Wasseraufnahme (24h) 0% 1,2%-1,5% (Risiko von Schwellungen) <0,1% (Nulldimensionale Änderung)
H₂S-/CO₂-Beständigkeit Schlecht (Hohes Risiko der Wasserstoffversprödung) Mäßig (Polymere können sich zersetzen) Außergewöhnlich (Völlige chemische Inertheit)
Gehäuseschutz Hoher Verschleiß (Beschädigungen 13Cr/Chrom) Nicht schädlich Schutzfunktion (verschleißarm, selbstschmierend)
Lauferfolgsrate Ausgangswert Schmelz-/Verformungsgefahr 100% (Bewährt in ERD- und HPHT-Bohrungen)
Lebensdauer (Hochsäureumgebung) <2 Jahre 3-5 Jahre Über 10 Jahre (extrem lange Haltbarkeit)

Registerkarteninhalt

Dies ist ein grundlegendes Textelement.

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