Matériau composite utilisé dans le bouchon de pont composite et le bouchon de fracturation

La définition d’un composite est quelque chose qui est composé de plusieurs matériaux. Pour nos besoins, le composite fait référence à la fibre de verre. Tous les bouchons composites sont principalement constitués de fibre de verre, qui est une combinaison de fibres de verre et de résine. Les fibres de verre sont très fines, 2 à 10 fois plus petites qu'un cheveu humain, et sont soit continues et enroulées/tissées dans la résine, soit coupées et moulées dans la résine. La résine est ce qui lie le verre ensemble, lui permettant de prendre forme. Fondamentalement, les fibres de verre et la résine sont combinées puis durcies pour former un solide. À partir de là, le solide est usiné pour lui donner une forme utilisable. Il existe plusieurs façons de combiner la résine et le verre pour atteindre l’objectif souhaité. Certaines des techniques de fabrication de composites utilisées dans la construction de bouchons composites sont les composites à enroulement filamentaire, à enroulement convoluté et à transfert de résine. Chacun de ces types combine la résine et le verre de manière à obtenir des propriétés différentes.

Plaie filamentaire

Avec le composite à enroulement filamentaire, les fibres de verre continues sont tirées à travers une résine liquide pour les recouvrir. Les fibres sont ensuite enroulées autour d'un mandrin métallique pour créer un tube de composite. Une fois le diamètre extérieur (OD) souhaité du composite atteint, le tube composite et le mandrin métallique sont retirés de la bobineuse et durcis dans un four pour créer un composite solide. Après durcissement, le mandrin métallique est retiré et le tube composite restant peut être usiné en différents composants.

Le composite enroulé en filaments est très adapté aux composants tubulaires. Ils peuvent être hautement conçus avec des types de verre, des types de résine et le modèle de vent des fibres de verre spécifiques. Ces variables peuvent être modifiées pour atteindre différents objectifs, notamment un effondrement plus élevé, une résistance à la traction plus élevée, une température nominale plus élevée, un fraisage plus facile, etc. Tout cela profite à la production de bouchons de fracturation composites car nous opérons dans un tube et devons nous installer dans un tube. (enveloppe).

De plus, les machines à enrouler les filaments peuvent enrouler jusqu'à 30' de tubes composites, dont certaines peuvent enrouler 6 de ces tubes à la fois. Il est facile de produire des volumes de composites à enroulement filamentaire avec peu de main d’œuvre. Cela permet de produire des volumes de produits à moindre coût.

Convoluté

Alors que les machines à enroulement de filaments utilisent de longues fibres de verre continues pour envelopper le verre imbibé de résine dans des tubes, le composite convoluté est fabriqué à l'aide d'un tissu de verre tissé déjà imprégné de résine. Ce tissu « pré-imprégné » est enroulé autour d'un mandrin pour créer un tube, puis durci pour devenir le composite. L’avantage d’utiliser un tissu en verre plutôt que des fils continus est que vous obtenez la résistance du verre dans deux directions. Cela ajoute une résistance supplémentaire au composite pour les applications de traction et de compression.

Transfert de résine

Avec le moulage par transfert, le tissu de verre est empilé ou formé dans un moule pour lui donner une forme spécifique. Le tissu est ensuite imprégné de résine grâce à un processus de transfert. La résine est maintenue à une température spécifique dans un récipient et le tissu de verre est maintenu sous vide. La résine est ensuite libérée dans l'environnement sous vide du verre, la forçant à pénétrer dans les vides entre les fibres de verre à l'intérieur du tissu. Le composite est ensuite durci et usiné pour créer la pièce finale.

Composite moulé

Les composites moulés utilisent des composés de moulage en vrac (BMC) pour former des formes composites par moulage par injection ou par compression. Le BMC est soit du tissu de verre, soit des fibres coupées mélangées à une résine. Ces composés sont soit placés, soit injectés dans un moule puis thermodurcis ou durcis sous température et pression. L’avantage du composite moulé est la capacité de générer rapidement des formes complexes en volumes.

Il existe de nombreuses façons de combiner la résine avec le verre et ce ne sont là que quelques-unes des techniques utilisées dans la production de bouchons de fracturation composites. Ce qui est important, c'est que le composite soit facilement usinable en petits morceaux. De plus, la combinaison de verre et de résine donne une densité spécifique de 1,8 à 1,9, créant des pièces faciles à soulever du puits pendant le processus de fraisage.

Matériau de glissement

Lors de la pose d'un bouchon composite, l'outil est ancré dans le puits avec des jeux de « slips ». Fondamentalement, il existe un cône associé à un coin. La cale aura des zones durcies et pointues qui, une fois poussées vers le haut, le cône « mordra » dans le boîtier, créant une ancre capable de verrouiller le bouchon en place et de résister à des forces supérieures à 200 000 lb. Pour que la barbotine « morde » dans le boîtier, les zones ou le matériau durcis doivent être plus durs que le boîtier lui-même, ce qui est généralement d'environ 30 HRC.

Slips de corps composites avec inserts

La deuxième configuration de slip la plus largement utilisée est un corps composite avec des boutons durcis pour assurer l'ancrage.

Boutons métalliques

Certaines fiches ont des boutons en métal, entièrement en fonte ou en poudre métallique. Les boutons en métal poudré sont fabriqués à partir de poudre métallique frittée dans la forme requise pour le bouton. Bien que la poudre de métal semble plus facile à broyer/broyer, tout dépend de la poudre de métal, du traitement thermique et du processus de fabrication.

Boutons en céramique

Certains bouchons composites utilisent un slip composite avec des boutons en céramique pour assurer la morsure dans le boîtier. Si la céramique est très dure, elle est également très fragile. Cela permet aux boutons en céramique de mieux se briser lors du fraisage par rapport à un bouton métallique. La céramique a un SG compris entre 5 et 6, ce qui la rend légèrement plus facile à enlever lors du fraisage que ses homologues métalliques.

Millabilité par glissement

L'accent est tellement mis sur les temps de fraisage d'un bouchon composite que l'objectif réel du fraisage des bouchons peut parfois être oublié. Le but ultime de l’opération de broyage est de retirer les bouchons du puits. Oui, il est important de le faire rapidement et que les pièces soient petites. Cependant, si vous déchirez rapidement le bouchon et obtenez même de petites déblais, mais que vous ne retirez pas les débris du puits, l'objectif n'est pas atteint. Le choix d’un bouchon avec des fiches ou des boutons métalliques rendra plus difficile l’élimination de tous les débris des bouchons simplement en raison de la gravité spécifique du matériau.

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