Kort introduktion av PDC- och PDC-bithistorik

Polycrystalline diamond compact (PDC) och PDC borrkronor har introducerats på marknaden i flera decennier. Under denna långa tid har PDC-fräs och PDC-borr upplevt många bakslag i sina tidiga skeden, också upplevt stor utveckling. Sakta men äntligen ersatte PDC-bits gradvis konbits med kontinuerliga förbättringar av PDC-skär, borrsstabilitet och borrkronors hydrauliska struktur. PDC-bitar nuupptamer än 90 % av den totala borrfilmen i världen.

PDC Cutter uppfanns först av General Electric (GE) 1971. De första PDC Cutters för olje- och gasindustrin gjordes 1973 och med 3 års experimentell och fälttester, introducerades den kommersiellt 1976 efter att det bevisats mycket mer effektivare än krossning av hårdmetallskär.

I den tidiga tiden var PDC-skärens struktur så här:  en rund hårdmetallspets (diameter 8,38 mm, tjocklek 2,8 mm),  och ett diamantskikt (tjocklek 0,5 mm utan avfasning på ytan). På den tiden fanns det även en Compax "slug system" PDC-fräs. Konstruktionen av denna fräs var så här: PDC-komplexet svetsar till hårdmetallsnigeln så att den kunde vara lättare att installera på stålkroppsborrkronan, och därigenom ge större bekvämlighet för borrkronansdesignern.

1973 testade GE sin tidiga PDC-bit i en brunn i King Ranch-området i södra Texas. Under provborrningsprocessen ansågs rengöringsproblemet för borrkronan föreligga. Tre tänder gick sönder vid den lödda fogen och två andra tänder gick sönder tillsammans med volframkarbiddelen. Senare testade företaget en andra borr i Hudson-området i Colorado. Denna borr har förbättrat den hydrauliska strukturen för rengöringsproblemet. Borrkronan har uppnått bättre prestanda i sandsten-skifferformationer med hög borrhastighet. Men det finns flera avvikelser från den planerade borrhålsbanan under borrning, och en liten mängd PDC-fräsar förluster fortfarande på grund av lödningsanslutningen.

I april 1974 testades en tredje borrkrona i San Juan-området i Utah, USA. Denna bit har förbättrat tandstrukturen och bitformen. Bitsen ersatte stålkroppens konbits i den intilliggande brunnen, men munstycket tappade och biten skadades. Vid den tiden ansågs det inträffa nära slutet av borrningen för en hård formation, eller ett problem orsakat av det fallande munstycket.

Från 1974 till 1976 utvärderade olika borrkronor och entreprenörer olika förbättringar av PDC-skärare. Många befintliga problem var fokuserade på forskning. Sådana forskningsresultat integrerades organiskt i Stratapax PDC-tänder, som lanserades av GE i december 1976.

Namnbytet från Compax till Stratapax hjälpte till att eliminera förvirringen i bitsindustrin mellan borrkronor med volframkarbidpressar och diamant Compax.

GE:s Stratapax-fräsar tillgängliga vid produktintroduktion, 1976

I mitten av 90-talet började man använda avfasningsteknik i stor utsträckning på PDC-skärtänder, multifastekniken antogs i form av ett patent 1995. Om avfasningstekniken tillämpas korrekt, är brottmotståndet hos PDC-skärtänderna kan ökas med 100 %.

På 1980-talet studerade både GE Company (USA) och Sumitomo Company (Japan) avlägsnandet av kobolt från arbetsytan på PDC-tänder för att förbättra tändernas arbetsprestanda. Men de nådde ingen kommersiell framgång. En teknologi utvecklades senare om och patenterades av Hycalog（USA）. Det bevisades att om metallmaterialet kan avlägsnas från korngapet, kommer PDC-tändernas termiska stabilitet att förbättras avsevärt så att borrkronan kan borra bättre i hårdare och mer abrasiva formationer. Denna koboltborttagningsteknik förbättrar slitstyrkan hos PDC-tänder i starkt abrasiva hårda bergsformationer och breddar applikationen ytterligareutbud av PDC-bitar.

Från och med 2000 har tillämpningen av PDC-bitar expanderat snabbt. De formationer som inte gick att borra med PDC-borrkronor har successivt kunnat borras ekonomiskt och tillförlitligt med PDC-borrkronor.

Från och med 2004, inom borrskärsindustrin, upptog marknadsintäkterna för PDC-borrkronor cirka 50 % och borravståndet nådde nästan 60 %. Denna tillväxt fortsätter än i dag. Nästan allt som för närvarande används i nordamerikanska borrtillämpningar är PDC-borrkronor.

Figuren är från D.E. Scott

Kort sagt, sedan den lanserades på 70-talet och upplevde sin initiala långsamma tillväxt, har PDC-fräsar gradvis främjat den kontinuerliga utvecklingen av borrkronaindustrin för olje- och gasprospektering och borrning. PDC-teknikens inverkan på borrindustrin är enorm.

Nya aktörer på marknaden för högkvalitativa PDC-skärtänder, såväl som stora borrföretag, fortsätter att leda reformen och innovationen av innovativa material och produktionsprocesser så att prestandan hos PDC-skärtänder och PDC-borrkronor kontinuerligt kan förbättras.