Den kryogene behandlingen av PDC-kutter

PDC-skjærer er et komposittmateriale med utmerkede egenskaper oppnådd ved sintring av diamantpulver med et sementert karbidsubstrat ved bruk av høytemperatur- og høytrykksteknologi (HTHP).

PDC-kutteren har stor varmeledningsevne, ultrahøy hardhet og slitestyrke, samt høy styrke, høy slagfasthet og lett å sveise.

Det polykrystallinske diamantlaget støttes av hardmetallsubstratet, som kan absorbere den store støtbelastningen og unngå alvorlig skade under arbeidet. Dermed ble PDC mye brukt til produksjon av skjæreverktøy, geologiske og olje- og gassbrønnbor, og andre slitesterke verktøy.

I olje- og gassborefeltet er mer enn 90 % av det totale boreopptaket fullført av PDC-bits. PDC-bor brukes normalt for boring i myk til middels hard bergformasjon. Når det gjelder dypboring er det fortsatt problemer med kort levetid og lav ROP.

I den dype komplekse formasjonen er arbeidsforholdene til PDC-borkronen svært tøffe. Hovedformene for svikt i komposittstykket inkluderer makrobrudd som knuste tenner og flisdannelse forårsaket av støtet forårsaket av at borkronen mottar en stor slagbelastning, og for høy bunnhullstemperatur som forårsaker komposittstykker. Den reduserte slitestyrken til platen forårsaker termisk slitasje på PDC-komposittplaten. Den ovennevnte feilen til PDC-komposittplaten vil i stor grad påvirke levetiden og boreeffektiviteten.

Hva er kryogen behandling?

Kryogen behandling er en forlengelse av konvensjonell varme. Den bruker flytende nitrogen og andre kjølemidler som kjølemedier for å avkjøle materialer til en temperatur langt under romtemperatur (-100~-196°C) for å forbedre ytelsen.

Mange eksisterende studier har vist at kryogen behandling i stor grad kan forbedre de mekaniske egenskapene til stål, aluminiumslegeringer og andre materialer. Etter kryogen behandling oppstår det nedbørforsterkende fenomenet i disse materialene. Den kryogene behandlingen kan forbedre bøyestyrken, slitestyrken og kutteytelsen til hardmetallverktøy, ledsaget av en effektiv forbedring av levetiden. Relevant forskning har også vist at kryogen behandling kan forbedre den statiske trykkstyrken til diamantpartikler, hovedårsaken til økningen i styrke er endringen av gjenværende spenningstilstand.

Men kan vi forbedre PDC-kutterens ytelse gjennom kryogen behandling? For øyeblikket er det få relevante studier.

Metoden for kryogen behandling

En kryogen behandlingsmetode for PDC-kuttere, operasjonene er:

(1) Plasser PDC-kutterne ved romtemperatur i en kryogen behandlingsovn;

(2) Slå på den kryogene behandlingsovnen, pass inn flytende nitrogen og bruk temperaturkontroll for å redusere temperaturen i den kryogene behandlingsovnen til -30 ℃ med en hastighet på -3 ℃/min; når temperaturen når -30 ℃, vil den reduseres til -1 ℃/min. Reduser til -120 ℃; etter at temperaturen når -120 ℃, reduser temperaturen til -196 ℃ med en hastighet på -0,1 ℃/min;

(3) Oppbevar den i 24 timer ved en temperatur på -196°C;

(4) Øk deretter temperaturen til -120°C med en hastighet på 0,1°C/min, senk den til -30°C med en hastighet på 1°C/min, og reduser til slutt til romtemperatur med en hastighet på 3°C/min;

(5) Gjenta operasjonen ovenfor to ganger for å fullføre den kryogene behandlingen av PDC-kutterne.

Den kryogenisk behandlede PDC-kutteren og den ubehandlede PDC-kutteren ble testet for slitasjeforholdet til slipeskiven. Testresultatene viste at slitasjeforholdene var henholdsvis 3380000 og 4800000. Testresultatene viste at etter dyp avkjøling er slitasjeforholdet til den kaldbehandlede PDC-kutteren betydelig lavere enn PDC-kutteren uten kryogen behandling.

I tillegg ble de kryogenisk behandlede og ubehandlede PDC-komposittplatene sveiset til matrisen og boret i 200 m i samme seksjon av tilstøtende brønner med de samme boreparametrene. Den mekaniske bore-ROP for en borkrone økes med 27,8 % ved bruk av kryogenisk behandlet PDC sammenlignet med den som ikke bruker en kryogenisk behandlet PDC-kutter.

Hva synes du om den kryogene behandlingen av PDC-kutter? Velkommen til å legge igjen dine kommentarer.

For PDC-kuttere kan du nå oss på e-post på [email protected].