Kurze Einführung in PDC und PDC-Bit-Historie

Polykristalliner Diamantkompakt (PDC) und PDC-Bohrer werden seit mehreren Jahrzehnten auf dem Markt eingeführt. Während dieser langen Zeit haben PDC-Fräser und PDC-Bohrer in ihren frühen Stadien viele Rückschläge erlebt und sich auch großartig entwickelt. Langsam aber schließlich ersetzten PDC-Bits nach und nach konische Bits mit kontinuierlichen Verbesserungen des PDC-Schneiders, der Bitstabilität und der hydraulischen Struktur des Bits. PDC-Bits jetztbesetzenmehr als 90 % des gesamten Bohrmaterials der Welt.

Der PDC-Schneider wurde 1971 von General Electric (GE) erfunden. Der erste PDC-Schneider für die Öl- und Gasindustrie wurde 1973 hergestellt und nach 3 Jahren experimenteller und Feldtests 1976 kommerziell eingeführt, nachdem er sich viel mehr bewährt hat effizienter als Brechaktionen von Hartmetall-Knopfbohrern.

In der Anfangszeit war die Struktur des PDC-Fräsers wie folgt: eine runde Hartmetallspitze (Durchmesser 8,38 mm, Dicke 2,8 mm) und eine Diamantschicht (Dicke 0,5 mm ohne Fase an der Oberfläche). Damals gab es auch einen Compax BDE-Schneideplotter „Slug-System“. Die Struktur dieses Fräsers war wie folgt: Die komplexe PDC-Schweißnaht an dem Slug aus Sintercarbid, sodass er einfacher auf dem Bohrer mit Stahlkörper installiert werden konnte, wodurch der Bohrerkonstrukteur mehr Komfort hatte.

1973 hat GE seinen frühen PDC-Bohrer in einem Bohrloch in der Gegend von King Ranch im Süden von Texas getestet. Während des Testbohrvorgangs wurde das Reinigungsproblem des Meißels als vorhanden betrachtet. Drei Zähne versagten an der gelöteten Verbindung, und zwei weitere Zähne brachen zusammen mit dem Wolframkarbidteil. Später testete das Unternehmen einen zweiten Bohrer im Hudson-Gebiet von Colorado. Dieser Bohrer hat die hydraulische Struktur für das Reinigungsproblem verbessert. Der Meißel hat in Sandstein-Schiefer-Formationen mit hoher Bohrgeschwindigkeit eine bessere Leistung erzielt. Es gibt jedoch während des Bohrens mehrere Abweichungen von der geplanten Bohrlochtrajektorie, und aufgrund der Lötverbindung kam es immer noch zu einem geringen Verlust an PDC-Fräsern.

Im April 1974 wurde ein dritter Bohrer in der Gegend von San Juan in Utah, USA, getestet. Dieses Gebiss hat die Zahnstruktur und Gebissform verbessert. Der Meißel ersetzte die Stahlkörper-Kegelmeißel im angrenzenden Bohrloch, aber die Düse fiel herunter und der Meißel wurde beschädigt. Zu dieser Zeit wurde angenommen, dass es gegen Ende des Bohrens zu einer harten Formation oder einem Problem kam, das durch die fallende Düse verursacht wurde.

Von 1974 bis 1976 bewerteten verschiedene Bohrerfirmen und Unternehmer verschiedene Verbesserungen an PDC-Fräsern. Viele bestehende Probleme konzentrierten sich auf die Forschung. Solche Forschungsergebnisse wurden organisch in die Stratapax PDC-Zähne integriert, die von GE im Dezember 1976 auf den Markt gebracht wurden.

Die Namensänderung von Compax zu Stratapax trug dazu bei, die Verwirrung in der Bohrerindustrie zwischen Bohrern mit Wolframcarbid-Kompakten und Diamant-Compax zu beseitigen.

Die Stratapax-Schneidgeräte von GE waren bei der Produkteinführung 1976 erhältlich

Mitte der 90er Jahre begann man, die Fasentechnologie bei PDC-Schneidzähnen weit verbreitet einzusetzen, die Multi-Fasen-Technologie wurde 1995 in Form eines Patents übernommen. Wenn die Fasentechnologie richtig angewendet wird, die Bruchfestigkeit der PDC-Schneidzähne kann um 100% gesteigert werden.

In den 1980er Jahren untersuchten sowohl die GE Company (USA) als auch die Sumitomo Company (Japan) die Entfernung von Kobalt von der Arbeitsfläche von PDC-Zähnen, um die Arbeitsleistung der Zähne zu verbessern. Kommerziellen Erfolg hatten sie jedoch nicht. Eine Technologie wurde später von Hycalog neu entwickelt und patentiert（Vereinigte Staaten von Amerika）. Es wurde bewiesen, dass, wenn das Metallmaterial aus dem Kornspalt entfernt werden kann, die thermische Stabilität der PDC-Zähne stark verbessert wird, so dass der Meißel besser in härtere und abrasivere Formationen bohren kann. Diese Kobaltentfernungstechnologie verbessert die Verschleißfestigkeit von PDC-Zähnen in hochabrasiven Hartgesteinsformationen und erweitert die Anwendungsmöglichkeiten weiterBereich der PDC-Bits.

Beginnend im Jahr 2000 hat sich die Anwendung von PDC-Bits schnell ausgeweitet. Die Formationen, die mit PDC-Bohrmeißeln nicht gebohrt werden konnten, konnten allmählich wirtschaftlich und zuverlässig mit PDC-Bohrmeißeln gebohrt werden.

Ab 2004 machte der Marktumsatz von PDC-Bohrern in der Bohrerindustrie etwa 50 % aus, und die Bohrentfernung erreichte fast 60 %. Dieses Wachstum hält bis heute an. Fast alle derzeit in nordamerikanischen Bohranwendungen verwendeten PDC-Bits sind PDC-Bits.

Die Figur ist von D.E. Scott

Kurz gesagt, seit sie in den 70er Jahren auf den Markt kamen und ihr anfänglich langsames Wachstum erlebten, haben PDC-Fräser nach und nach die kontinuierliche Entwicklung der Bohrkronenindustrie für die Öl- und Gasexploration und -bohrung vorangetrieben. Der Einfluss der PDC-Technologie auf die Bohrindustrie ist enorm.

Neueinsteiger auf dem Markt für hochwertige PDC-Schneidzähne sowie große Bohrerunternehmen führen weiterhin die Reform und Innovation innovativer Materialien und Produktionsprozesse an, damit die Leistung von PDC-Schneidzähnen und PDC-Bohrern kontinuierlich verbessert werden kann.