PDC 절단기의 극저온 처리

PDC 커터는 초경합금 기판에 다이아몬드 분말을 고온고압(HTHP) 기술을 이용하여 소결하여 얻은 우수한 특성을 지닌 복합재료입니다.

PDC 커터는 열전도율이 뛰어나고 경도가 높으며 내마모성이 뛰어나며 강도가 높고 충격 인성이 높으며 용접이 쉽습니다.

다결정 다이아몬드 층은 초경합금 기판으로 지지되어 큰 충격 하중을 흡수하고 작업 중 심각한 손상을 피할 수 있습니다. 따라서 PDC는 절단 도구, 지질학적, 석유 및 가스정 드릴 비트, 기타 내마모성 도구 제조에 널리 사용되었습니다.

석유 및 가스 시추 분야에서는 전체 시추 영상의 90% 이상이 PDC 비트로 완료됩니다. PDC 비트는 일반적으로 연질에서 중간 경질 암석 형성 드릴링에 사용됩니다. 심공 드릴링의 경우 수명이 짧고 ROP가 낮다는 문제가 여전히 남아 있습니다.

깊은 단지 형성에서 PDC 드릴 비트의 작업 조건은 매우 가혹합니다. 복합재 조각의 주요 파손 형태는 드릴 비트가 큰 충격 하중을 받아 발생하는 충격으로 인한 치아 부러짐, 치핑 등의 거대 파괴와 복합재 조각을 유발하는 과도한 바닥 구멍 온도 등이 있습니다. 시트의 감소된 내마모성은 PDC 복합 시트의 열 마모를 유발합니다. 위에서 언급한 PDC 복합 시트의 고장은 서비스 수명과 드릴링 효율성에 큰 영향을 미칩니다.

극저온 치료란 무엇입니까?

극저온 처리는 기존 열 처리의 확장입니다. 액체질소와 기타 냉매를 냉각 매체로 사용하여 재료를 실온보다 훨씬 낮은 온도(-100~-196°C)로 냉각시켜 성능을 향상시킵니다.

기존의 많은 연구에서는 극저온 처리가 강철, 알루미늄 합금 및 기타 재료의 기계적 특성을 크게 향상시킬 수 있음을 보여주었습니다. 극저온 처리 후 이들 물질에서는 석출 강화 현상이 발생합니다. 극저온 처리는 초경합금 공구의 굴곡 강도, 내마모성, 절삭 성능을 향상시키고 효과적인 수명 향상을 가져올 수 있습니다. 관련 연구에 따르면 극저온 처리는 다이아몬드 입자의 정적 압축 강도를 향상시킬 수 있으며 강도 증가의 주요 원인은 잔류 응력 상태의 변화입니다.

그런데 극저온 처리를 통해 PDC 절단기의 성능을 향상시킬 수 있을까요? 현재로서는 관련 연구가 거의 없습니다.

극저온 처리 방법

PDC 절단기의 극저온 처리 방법의 작업은 다음과 같습니다.

(1) PDC 절단기를 실온에서 극저온 처리로에 넣습니다.

(2) 극저온 처리로를 켜고 액체질소를 통과시킨 후 온도 조절을 사용하여 극저온 처리로의 온도를 -3℃/분의 속도로 -30℃로 낮추십시오. 온도가 -30℃에 도달하면 -1℃/min으로 감소합니다. -120℃로 감소; 온도가 -120℃에 도달한 후 -0.1℃/분의 속도로 온도를 -196℃로 낮추십시오.

(3) -196°C의 온도에서 24시간 동안 보관한다.

(4) 그런 다음 0.1°C/분의 속도로 -120°C까지 온도를 올린 다음, 1°C/분의 속도로 -30°C까지 낮추고, 최종적으로 0.1°C/분의 속도로 실온까지 내립니다. 3°C/분;

(5) 위의 작업을 두 번 반복하여 PDC 절단기의 극저온 처리를 완료합니다.

극저온 처리된 PDC 커터와 미처리된 PDC 커터의 연삭휠 마모율 테스트를 실시하였다. 테스트 결과 마모율은 각각 3380000과 4800000으로 나타났습니다. 테스트 결과, 심냉각 후 저온 처리된 PDC 커터의 마모율은 극저온 처리를 하지 않은 PDC 커터의 마모율보다 현저히 낮은 것으로 나타났습니다.

또한, 극저온 처리된 PDC 복합 시트와 처리되지 않은 PDC 복합 시트를 매트릭스에 용접하고 동일한 시추 매개변수를 사용하여 인접한 우물의 동일한 섹션에서 200m 동안 시추했습니다. 드릴 비트의 기계적 드릴링 ROP는 극저온 처리된 PDC 커터를 사용하지 않은 것과 비교하여 극저온 처리된 PDC를 사용하여 27.8% 증가했습니다.

PDC 절단기의 극저온 처리에 대해 어떻게 생각하시나요? 의견을 남겨주신 것을 환영합니다.

PDC 절단기의 경우 zzbt@zzbetter.com으로 이메일을 보내 문의하실 수 있습니다.