Den kryogena behandlingen av PDC-skärare

PDC-skärare är ett kompositmaterial med utmärkta egenskaper som erhålls genom att sintra diamantpulver med ett hårdmetallsubstrat med hjälp av högtemperatur- och högtrycksteknik (HTHP).

PDC-skäraren har stor värmeledningsförmåga, ultrahög hårdhet och slitstyrka, samt hög hållfasthet, hög slagseghet och lätt att svetsa.

Det polykristallina diamantskiktet stöds av hårdmetallsubstratet, som kan absorbera den stora stötbelastningen och undvika allvarliga skador under arbetet. Således användes PDC i stor utsträckning för tillverkning av skärverktyg, geologiska borrkronor och borrkronor för olje- och gasbrunnar och andra slitstarka verktyg.

Inom olje- och gasborrningsfältet färdigställs mer än 90 % av det totala borrmaterialet av PDC-bitar. PDC-borrkronor används normalt för borrning i mjuk till medelhård bergformation. När det gäller djupborrning finns det fortfarande problem med kort livslängd och låg ROP.

I den djupa komplexa formationen är arbetsförhållandena för PDC-borrkronan mycket hårda. De huvudsakliga formerna av brott på kompositstycket inkluderar makrofrakturer såsom trasiga tänder och flisning orsakad av stöten som orsakas av att borrkronan tar emot en stor stötbelastning, och för hög bottenhålstemperatur som orsakar kompositbitar. Den minskade slitstyrkan hos plåten orsakar termisk nötning av PDC-kompositskivan. Ovannämnda fel på PDC-kompositplåten kommer i hög grad att påverka dess livslängd och borreffektivitet.

Vad är kryogen behandling?

Kryogenbehandling är en förlängning av konventionell värme. Den använder flytande kväve och andra kylmedel som kylmedel för att kyla material till en temperatur långt under rumstemperatur (-100~-196°C) för att förbättra deras prestanda.

Många befintliga studier har visat att kryogen behandling avsevärt kan förbättra de mekaniska egenskaperna hos stål, aluminiumlegeringar och andra material. Efter kryogen behandling uppstår det nederbördsförstärkande fenomenet i dessa material. Den kryogena behandlingen kan förbättra böjhållfastheten, slitstyrkan och skärprestandan hos hårdmetallverktyg, åtföljd av en effektiv förbättring av livslängden. Relevant forskning har också visat att kryogen behandling kan förbättra den statiska tryckhållfastheten hos diamantpartiklar, den främsta orsaken till ökningen i styrka är förändringen av kvarvarande stresstillstånd.

Men kan vi förbättra PDC-skärarens prestanda genom kryogen behandling? För närvarande finns det få relevanta studier.

Metoden för kryogen behandling

En kryogen behandlingsmetod för PDC-skärare, operationerna är:

(1) Placera PDC-skärarna vid rumstemperatur i en kryogen behandlingsugn;

(2) Slå på den kryogena behandlingsugnen, släpp in flytande kväve och använd temperaturkontroll för att minska temperaturen i den kryogena behandlingsugnen till -30 ℃ med en hastighet av -3 ℃/min; när temperaturen når -30 ℃, kommer den att minska till -1 ℃/min. Minska till -120 ℃; efter att temperaturen når -120 ℃, sänk temperaturen till -196 ℃ med en hastighet av -0,1 ℃/min;

(3) Förvara den i 24 timmar vid en temperatur av -196°C;

(4) Öka sedan temperaturen till -120°C med en hastighet av 0,1°C/min, sänk den sedan till -30°C med en hastighet av 1°C/min och sänk den slutligen till rumstemperatur med en hastighet av 3°C/min;

(5) Upprepa ovanstående operation två gånger för att slutföra den kryogena behandlingen av PDC-skärarna.

Den kryogeniskt behandlade PDC-skäraren och den obehandlade PDC-skäraren testades för slitageförhållandet för slipskivan. Testresultaten visade att slitageförhållandena var 3380000 respektive 4800000. Testresultaten visade att efter djup kylning är slitageförhållandet för den kallbehandlade PDC-skäraren betydligt lägre än för PDC-fräsen utan kryogen behandling.

Dessutom svetsades de kryogeniskt behandlade och obehandlade PDC-kompositplåtarna till matrisen och borrades i 200 m i samma sektion av intilliggande brunnar med samma borrparametrar. Den mekaniska borr-ROP för en borrkrona ökas med 27,8 % med kryogeniskt behandlad PDC jämfört med den som inte använder en kryogeniskt behandlad PDC-skärare.

Vad tycker du om den kryogena behandlingen av PDC-skärare? Välkommen att lämna oss dina kommentarer.

För PDC-skärare kan du nå oss via e-post på [email protected].