Verbundmaterial, das in Composite Bridge Plugs und Frac Plugs verwendet wird

Die Definition eines Verbundwerkstoffs ist etwas, das aus mehr als einem Material besteht. Für unsere Zwecke bezieht sich Verbundstoff auf Glasfaser. Alle Verbundstopfen bestehen hauptsächlich aus Glasfasermaterial, einer Kombination aus Glasfasern und einem Harzmaterial. Die Glasfasern sind sehr dünn, 2–10 Mal kleiner als ein menschliches Haar, und entweder durchgehend und in das Harz eingewickelt/gewebt oder gehackt und in das Harz eingeformt. Das Harzmaterial verbindet das Glas und ermöglicht ihm die Formgebung. Grundsätzlich werden Glasfasern und Harz kombiniert und dann zu einem Feststoff ausgehärtet. Von dort aus wird der Feststoff in eine verwendbare Form gebracht. Es gibt mehrere Möglichkeiten, Harz und Glas zu kombinieren, um das gewünschte Ziel zu erreichen. Einige der Verbundherstellungstechniken, die bei der Konstruktion von Verbundstopfen verwendet werden, sind Filamentwickel-, Konvolutwickel- und Harztransfer-Verbundwerkstoffe. Jeder dieser Typen kombiniert Harz und Glas auf eine Weise, um unterschiedliche Eigenschaften zu erzielen.

Filamentwunde

Bei gewickelten Verbundwerkstoffen werden Endlosglasfasern durch ein flüssiges Harz gezogen, um sie zu beschichten. Die Fasern werden dann um einen Metalldorn gewickelt, um eine Röhre aus Verbundwerkstoff zu erzeugen. Sobald der gewünschte Außendurchmesser (OD) des Verbundwerkstoffs erreicht ist, werden das Verbundrohr und der Metalldorn aus der Wickelmaschine entfernt und in einem Ofen ausgehärtet, um einen festen Verbundwerkstoff zu erzeugen. Nach dem Aushärten wird der Metalldorn entfernt und das verbleibende Verbundrohr kann in verschiedene Komponenten bearbeitet werden.

Filamentgewickelter Verbundwerkstoff eignet sich sehr gut für rohrförmige Komponenten. Sie können mit spezifischen Glastypen, Harztypen und dem Windmuster der Glasfasern hochentwickelt werden. Diese Variablen können geändert werden, um unterschiedliche Ziele zu erreichen, einschließlich höherem Kollaps, höherer Zugfestigkeit, höherem Temperaturbereich, einfacherem Mahlen usw. All dies kommt der Herstellung von Verbund-Frac-Plugs zugute, da wir in einem Rohr arbeiten und innerhalb eines Rohrs aushärten müssen (Gehäuse).

Außerdem können die Filamentwickelmaschinen bis zu 30 Fuß lange Rohre aus Verbundwerkstoff aufwickeln, wobei einige dieser Rohre gleichzeitig sechs dieser Rohre aufwickeln können. Es ist einfach, große Mengen an gewickeltem Verbundwerkstoff mit geringem Arbeitsaufwand herzustellen. Dies bietet sich an, Produktmengen zu geringeren Kosten zu produzieren.

Konvolut

Während Filament-Wickelmaschinen lange Endlosglasfasern verwenden, um harzgetränktes Glas in Rohre zu wickeln, wird ein gewundener Verbundwerkstoff aus einem gewebten Glasgewebe hergestellt, das bereits mit Harz imprägniert ist. Dieses „Pre-Preg“-Gewebe wird um einen Dorn gewickelt, um einen Schlauch zu bilden, und wird dann ausgehärtet, um zum Verbundwerkstoff auszuhärten. Der Vorteil der Verwendung eines Gewebes aus Glas anstelle von durchgehenden Strängen besteht darin, dass Sie die Festigkeit von Glas in zwei Richtungen erhalten. Dies verleiht dem Verbundwerkstoff zusätzliche Festigkeit für Zug- und Druckanwendungen.

Harztransfer

Beim Spritzpressen wird das Glasgewebe gestapelt oder in einer Form in eine bestimmte Form gebracht. Anschließend wird der Stoff durch einen Transferprozess mit dem Harz imprägniert. Das Harz wird in einem Gefäß auf einer bestimmten Temperatur gehalten und das Glasgewebe wird unter Vakuum gehalten. Das Harz wird dann in die Vakuumumgebung des Glases abgegeben, wodurch das Harz in die Hohlräume zwischen den Glasfasern im Gewebe gedrückt wird. Anschließend wird der Verbundstoff ausgehärtet und bearbeitet, um das endgültige Teil zu erzeugen.

Geformter Verbundwerkstoff

Bei geformten Verbundwerkstoffen werden Bulk Molding Compounds (BMC) verwendet, um Verbundformen entweder durch Spritzguss oder Formpressen zu bilden. Bei BMC handelt es sich entweder um Glasgewebe oder geschnittene Fasern, die mit einem Harz vermischt werden. Diese Verbindungen werden entweder in eine Form gegeben oder eingespritzt und dann unter Temperatur und Druck duroplastisch oder ausgehärtet. Der Vorteil von geformten Verbundwerkstoffen besteht in der Möglichkeit, schnell komplexe Formen in großen Mengen zu erzeugen.

Es gibt viele Möglichkeiten, das Harz mit dem Glas zu verbinden, und dies sind nur einige der Techniken, die bei der Herstellung von Verbund-Frac-Plugs verwendet werden. Wichtig ist, dass sich der Verbundstoff leicht in kleine Stücke mahlen lässt. Außerdem führt die Kombination von Glas und Harz zu einem spezifischen Gewicht von 1,8–1,9, wodurch Stücke entstehen, die sich während des Mahlvorgangs leicht aus der Vertiefung heben lassen.

Slip-Material

Beim Setzen eines Verbunddübels wird das Werkzeug mit Sätzen von „Slips“ im Bohrloch verankert. Grundsätzlich gibt es einen Kegel gepaart mit einem Keil. Der Keil verfügt über scharfe, gehärtete Bereiche, die beim Hochdrücken des Kegels in das Gehäuse „beißen“ und so einen Anker bilden, der den Stopfen an Ort und Stelle arretiert und Kräften von mehr als 200.000 Pfund standhält. Damit sich der Schlupf in das Gehäuse „beißt“, müssen die gehärteten Bereiche oder das Material härter sein als das Gehäuse selbst, was typischerweise etwa 30 HRC beträgt.

Verbundkörper-Slips mit Einsätzen

Die am zweithäufigsten verwendete Konfiguration eines Slips ist ein Verbundkörper mit gehärteten Knöpfen zur Verankerung.

Metallknöpfe

Einige Stecker haben Knöpfe aus Metall, entweder vollständig aus Gusseisen oder aus Pulvermetall. Pulvermetallknöpfe werden durch Sintern von Metallpulver in die gewünschte Knopfform hergestellt. Auch wenn sich Pulvermetall so anhört, als wäre es einfacher zu mahlen/mahlen, hängt alles vom Metallpulver, der Wärmebehandlung und dem Herstellungsprozess ab.

Keramikknöpfe

Einige Verbundstopfen verwenden einen Verbundstiel mit Keramikknöpfen, um den Halt im Gehäuse zu gewährleisten. Keramik ist zwar sehr hart, aber auch sehr spröde. Dadurch können Keramikknöpfe im Vergleich zu Metallknöpfen beim Fräsen besser zerkleinert werden. Keramik hat einen SG-Wert zwischen 5 und 6, wodurch sie sich beim Fräsen etwas leichter entfernen lässt als ihre Gegenstücke aus Metall.

Gleitfräsbarkeit

Der Fokus liegt so sehr auf den Fräszeiten für einen Verbundstopfen, dass das eigentliche Ziel des Fräsens der Stopfen manchmal vergessen werden kann. Das ultimative Ziel des Aufmahlvorgangs besteht darin, die Stopfen aus dem Bohrloch zu entfernen. Ja, es ist wichtig, dass es schnell geht und dass die Stücke klein sind. Wenn Sie jedoch den Pfropfen schnell aufreißen und sogar kleine Bohrreste erhalten, den Schutt aber nicht aus dem Brunnen entfernen, ist das Ziel nicht erreicht. Wenn Sie einen Stecker mit metallischen Stiften oder Knöpfen wählen, wird es aufgrund des spezifischen Gewichts des Materials schwieriger, alle Rückstände von den Steckern zu entfernen.

Vigors Composite Bridge Plug und Frac Plug werden aus fortschrittlichen Verbundwerkstoffen gefertigt und bieten Optionen für Gusseisen- und Verbundkonstruktionen, die auf Kundenspezifikationen zugeschnitten sind. Unsere Produkte wurden erfolgreich auf Ölfeldern in ganz China und weltweit eingesetzt und erhielten hervorragendes Feedback von den Anwendern. Wir sind der Qualität und Individualisierung verpflichtet und stellen sicher, dass unsere Lösungen den individuellen Anforderungen jedes Projekts gerecht werden. Wenn Sie an der Bridge-Plug-Serie oder den Bohrwerkzeugen von Vigor interessiert sind, zögern Sie bitte nicht, uns für weitere Informationen zu kontaktieren.

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