Brève introduction de l'historique des bits PDC et PDC

Les forets compacts en diamant polycristallin (PDC) et PDC sont introduits sur le marché depuis plusieurs décennies. Au cours de cette longue période, la fraise PDC et le foret PDC ont connu de nombreux revers à leurs débuts, et ont également connu un grand développement. Lentement mais finalement, les trépans PDC ont progressivement remplacé les trépans coniques par des améliorations continues de la fraise PDC, de la stabilité des trépans et de la structure hydraulique des trépans. Bits PDC maintenantoccuperplus de 90% du total des images de forage dans le monde.

PDC Cutter a été inventé pour la première fois par General Electric (GE) en 1971. Les premiers PDC Cutters pour l'industrie pétrolière et gazière ont été réalisés en 1973 et avec 3 ans d'essais expérimentaux et sur le terrain, il est introduit commercialement en 1976 après avoir fait ses preuves beaucoup plus efficace que les actions d'écrasement des mèches en carbure.

Au début, la structure de la fraise PDC était la suivante : une pointe ronde en carbure (diamètre 8,38 mm, épaisseur 2,8 mm) et une couche de diamant (épaisseur 0,5 mm sans chanfrein en surface). A cette époque, il existait également une découpeuse PDC Compax « slug system ». La structure de cette fraise était la suivante : la soudure complexe PDC à la pastille de carbure cémenté afin qu'elle puisse être plus facile à installer sur le foret à corps en acier, apportant ainsi une plus grande commodité au concepteur du foret.

En 1973, GE a testé son premier trépan PDC dans un puits de la région de King Ranch, dans le sud du Texas. Au cours du processus de forage d'essai, le problème de nettoyage du trépan a été considéré comme existant. Trois dents se sont rompues au niveau du joint brasé et deux autres dents se sont rompues avec la pièce en carbure de tungstène. Plus tard, la société a testé un deuxième trépan dans la région de Hudson au Colorado. Ce foret a amélioré la structure hydraulique pour le problème de nettoyage. Le trépan a obtenu de meilleures performances dans les formations de grès et de schiste avec une vitesse de forage rapide. Mais il y a plusieurs écarts par rapport à la trajectoire prévue du trou de forage pendant le forage, et une petite quantité de fraises PDC s'est encore produite en raison de la connexion par brasage.

En avril 1974, un troisième trépan a été testé dans la région de San Juan dans l'Utah, aux États-Unis. Ce foret a amélioré la structure de la dent et la forme du foret. Le trépan a remplacé les trépans coniques à corps en acier dans le puits adjacent, mais la buse est tombée et le trépan a été endommagé. À ce moment-là, on considérait qu'il se produisait vers la fin du forage pour une formation dure ou un problème causé par la chute de la buse.

De 1974 à 1976, diverses entreprises de forage et entrepreneurs ont évalué diverses améliorations de la fraise PDC. De nombreux problèmes existants étaient axés sur la recherche. Ces résultats de recherche ont été organiquement intégrés dans les dents Stratapax PDC, lancées par GE en décembre 1976.

Le changement de nom de Compax à Stratapax a contribué à éliminer la confusion dans l'industrie du foret entre les forets avec des compacts en carbure de tungstène et le diamant Compax.

Les coupeurs Stratapax de GE disponibles lors de l'introduction du produit, 1976

Au milieu des années 90, les gens ont commencé à utiliser largement la technologie de chanfreinage sur les dents de coupe PDC, la technologie multi-chanfrein a été adoptée sous la forme d'un brevet en 1995. Si la technologie de chanfreinage est appliquée correctement, la résistance à la rupture des dents de coupe PDC peut être augmenté de 100 %.

Dans les années 1980, GE Company (États-Unis) et Sumitomo Company (Japon) ont étudié l'élimination du cobalt de la surface de travail des dents PDC pour améliorer les performances de travail des dents. Mais ils n'ont pas connu de succès commercial. Une technologie a ensuite été redéveloppée et brevetée par Hycalog（Etats-Unis）. Il a été prouvé que si le matériau métallique peut être retiré de l'espace entre les grains, la stabilité thermique des dents PDC sera grandement améliorée, de sorte que le trépan peut mieux forer dans des formations plus dures et plus abrasives. Cette technologie d'élimination du cobalt améliore la résistance à l'usure des dents PDC dans les formations rocheuses dures hautement abrasives et élargit encore l'applicationgamme de bits PDC.

À partir de 2000, l'application des bits PDC s'est rapidement développée. Les formations qui ne pouvaient pas être forées avec des trépans PDC sont progressivement devenues capables d'être forées de manière économique et fiable avec des trépans PDC.

En 2004, dans l'industrie du foret, les revenus du marché des forets PDC occupaient environ 50% et la distance de forage atteignait près de 60%. Cette croissance se poursuit à ce jour. Presque tous actuellement utilisés dans les applications de forage nord-américaines sont des trépans PDC.

La figure est de D.E. Scott

En bref, depuis leur lancement dans les années 70 et leur croissance initiale lente, les fraises PDC ont progressivement favorisé le développement continu de l'industrie du trépan pour l'exploration et le forage pétroliers et gaziers. L'impact de la technologie PDC sur l'industrie du forage est énorme.

Les nouveaux entrants sur le marché des dents de coupe PDC de haute qualité, ainsi que les grandes sociétés de forage, continuent de mener la réforme et l'innovation des matériaux et des processus de production innovants afin que les performances des dents de coupe PDC et des forets PDC puissent être continuellement améliorées.