Краткое введение в историю битов PDC и PDC

Поликристаллические алмазные компакты (PDC) и буровые долота PDC представлены на рынке уже несколько десятилетий. За это долгое время резец PDC и буровое долото PDC претерпели множество неудач на ранних этапах своего развития, а также претерпели значительные изменения. Медленно, но в конце концов долота PDC постепенно вытеснили шаровидные долота благодаря постоянному совершенствованию режущего инструмента PDC, устойчивости долота и гидравлической конструкции долота. Биты PDC сейчасзаниматьболее 90% от общего объема бурения в мире.

Резак PDC был впервые изобретен компанией General Electric (GE) в 1971 году. Первые резцы PDC для нефтегазовой промышленности были изготовлены в 1973 году, и после 3 лет экспериментальных и полевых испытаний они были представлены на коммерческой основе в 1976 году после того, как они доказали свою эффективность. эффективнее, чем дробящие действия твердосплавных битов.

Раньше структура фрезы PDC была такой: карбидный круглый наконечник (диаметр 8,38 мм, толщина 2,8 мм) и алмазный слой (толщина 0,5 мм без фаски на поверхности). В то время также существовал резак PDC Compax «slug system». Конструкция этой фрезы была такой: комплекс PDC приваривался к твердосплавной заготовке, чтобы ее можно было легче установить на стальной корпус долота, тем самым обеспечивая большее удобство конструктору долота.

В 1973 г. компания GE испытала свое первое долото PDC в скважине в районе King Ranch в южном Техасе. В процессе пробного бурения считалось, что существует проблема очистки долота. Три зуба вышли из строя в месте пайки, а два других зуба сломались вместе с карбид-вольфрамовой деталью. Позже компания испытала второе буровое долото в районе Гудзона в Колорадо. Это буровое долото улучшило гидравлическую структуру для решения проблемы очистки. Долото достигло лучших результатов в породах песчаника и сланца при высокой скорости бурения. Но есть несколько отклонений от запланированной траектории ствола скважины во время бурения, и небольшая потеря резцов PDC все же произошла из-за соединения пайкой.

В апреле 1974 г. третье буровое долото было испытано в районе Сан-Хуана, штат Юта, США. Это долото улучшило структуру зуба и форму долота. Долото заменило конусные долота со стальным корпусом в соседней скважине, но насадка упала и долото было повреждено. В то время считалось, что это происходит ближе к концу бурения твердого пласта или проблема, вызванная падающей насадкой.

С 1974 по 1976 год различные компании-производители буровых долот и предприниматели оценивали различные усовершенствования резцов PDC. Многие существующие проблемы были сосредоточены на исследованиях. Результаты таких исследований были органично интегрированы в зубья Stratapax PDC, выпущенные GE в декабре 1976 года.

Изменение названия с Compax на Stratapax помогло устранить путаницу в индустрии долот между долотами с компактами из карбида вольфрама и алмазными Compax.

Резаки GE Stratapax доступны при выпуске продукта, 1976 г.

В середине 90-х годов люди начали широко использовать технологию снятия фаски на режущих зубьях PDC, технология с несколькими фасками была принята в виде патента в 1995 году. При правильном применении технологии снятия фаски сопротивление разрушению режущих зубьев PDC можно увеличить на 100%.

В 1980-х годах компании GE (США) и Sumitomo Company (Япония) изучали удаление кобальта с рабочей поверхности зубов PDC для улучшения рабочих характеристик зубов. Но коммерческого успеха они не добились. Позже технология была переработана и запатентована Hycalog.（США）. Было доказано, что если металлический материал можно удалить из зазора между зернами, термическая стабильность зубьев PDC будет значительно улучшена, так что долото сможет лучше бурить в более твердых и более абразивных породах. Эта технология удаления кобальта повышает износостойкость зубьев PDC в высокоабразивных скальных породах и еще больше расширяет область применения.диапазон битов PDC.

Начиная с 2000 года, применение долот PDC быстро расширилось. Пласты, которые нельзя было бурить долотами PDC, постепенно стали экономично и надежно бурить буровыми долотами PDC.

По состоянию на 2004 год в индустрии буровых долот рыночная выручка буровых долот PDC занимала около 50%, а расстояние бурения достигло почти 60%. Этот рост продолжается и по сей день. Почти все используемые в настоящее время в бурении в Северной Америке долота PDC.

Рисунок взят из D.E. Скотт

Короче говоря, с тех пор, как они были запущены в 70-х годах и испытали начальный медленный рост, резцы PDC постепенно способствовали непрерывному развитию индустрии буровых долот для разведки и бурения нефти и газа. Влияние технологии PDC на буровую промышленность огромно.

Новые участники рынка высококачественных режущих зубьев PDC, а также крупные буровые компании продолжают лидировать в реформировании и внедрении инновационных материалов и производственных процессов, чтобы производительность режущих зубьев PDC и сверл PDC можно было постоянно улучшать.