Σύντομη εισαγωγή του ιστορικού bit PDC και PDC

Τα τρυπάνια πολυκρυσταλλικών διαμαντιών compact (PDC) και PDC έχουν εισαχθεί στην αγορά εδώ και αρκετές δεκαετίες. Κατά τη διάρκεια αυτού του μεγάλου χρονικού διαστήματος, ο κόφτης PDC και το τρυπάνι PDC γνώρισαν πολλές αποτυχίες στα αρχικά τους στάδια, ενώ γνώρισαν επίσης μεγάλη ανάπτυξη. Αργά αλλά τελικά, τα ψηφία PDC αντικατέστησαν σταδιακά τα κωνικά κομμάτια με συνεχείς βελτιώσεις στον κόφτη PDC, τη σταθερότητα των κομματιών και την υδραυλική δομή των μιτών. PDC bits τώραασχολούμαιπερισσότερο από το 90% του συνολικού πλάνα από γεωτρήσεις στον κόσμο.

Το PDC Cutter εφευρέθηκε αρχικά από την General Electric (GE) το 1971. Οι πρώτοι κόφτες PDC για τη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου έγιναν το 1973 και με 3 χρόνια πειραματικών και επιτόπιων δοκιμών, εισήχθη στο εμπόριο το 1976 αφού αποδεικνύεται πολύ περισσότερο αποτελεσματικό από τη σύνθλιψη των κομματιών κουμπιών καρβιδίου.

Στην αρχή, η δομή του κόφτη PDC είναι η εξής:  ένα στρογγυλό άκρο από καρβίδιο, (διάμετρος 8,38 mm, πάχος 2,8 mm) και ένα στρώμα διαμαντιού (πάχος 0,5 mm χωρίς λοξότμηση στην επιφάνεια). Εκείνη την εποχή υπήρχε και κόφτης PDC "slug system" Compax. Η δομή αυτού του κόφτη ήταν η εξής: η συγκόλληση του συμπλέγματος PDC στο τσιμεντοειδές γυμνοσάλιαγκο καρβιδίου έτσι ώστε να μπορεί να είναι ευκολότερη η εγκατάσταση στο τρυπάνι από χάλυβα σώματος, προσφέροντας έτσι μεγαλύτερη ευκολία στον σχεδιαστή του τρυπανιού.

Το 1973, η GE δοκίμασε το πρώιμο κομμάτι PDC της σε ένα πηγάδι στην περιοχή King Ranch του νότιου Τέξας. Κατά τη δοκιμαστική διαδικασία γεώτρησης θεωρήθηκε ότι υπάρχει το πρόβλημα καθαρισμού του μπιτ. Τρία δόντια απέτυχαν στη συγκολλημένη άρθρωση και άλλα δύο δόντια έσπασαν μαζί με το τμήμα καρβιδίου του βολφραμίου. Αργότερα, η εταιρεία δοκίμασε ένα δεύτερο τρυπάνι στην περιοχή Hudson του Κολοράντο. Αυτό το τρυπάνι έχει βελτιώσει την υδραυλική δομή για το πρόβλημα καθαρισμού. Το μύτη έχει πετύχει καλύτερη απόδοση σε σχηματισμούς ψαμμίτη-σχιστόλιθου με γρήγορη ταχύτητα διάτρησης. Ωστόσο, υπάρχουν αρκετές αποκλίσεις από την προγραμματισμένη τροχιά της γεώτρησης κατά τη διάρκεια της γεώτρησης και μια μικρή απώλεια κοπτικών PDC εξακολουθεί να συμβαίνει λόγω της σύνδεσης συγκόλλησης.

Τον Απρίλιο του 1974, ένα τρίτο τρυπάνι δοκιμάστηκε στην περιοχή San Juan της Γιούτα των ΗΠΑ. Αυτό το κομμάτι έχει βελτιώσει τη δομή και το σχήμα των δοντιών. Η μύτη αντικατέστησε τις μύτες κώνου από χάλυβα στο παρακείμενο φρεάτιο, αλλά το ακροφύσιο έπεσε και η μύτη υπέστη ζημιά. Εκείνη την εποχή, θεωρήθηκε ότι εμφανιζόταν κοντά στο τέλος της γεώτρησης για σκληρό σχηματισμό, ή πρόβλημα που προκλήθηκε από το ακροφύσιο που πέφτει.

Από το 1974 έως το 1976, διάφορες εταιρείες τρυπανιών και επιχειρηματίες αξιολόγησαν διάφορες βελτιώσεις στον κόφτη PDC. Πολλά υπάρχοντα προβλήματα επικεντρώθηκαν στην έρευνα. Τέτοια ερευνητικά αποτελέσματα ενσωματώθηκαν οργανικά στα δόντια Stratapax PDC, που κυκλοφόρησε η GE τον Δεκέμβριο του 1976.

Η αλλαγή του ονόματος από Compax σε Stratapax βοήθησε να εξαλειφθεί η σύγχυση στη βιομηχανία των κομματιών μεταξύ των κομματιών με συμπαγή καρβίδιο βολφραμίου και του διαμαντιού Compax.

Οι κόφτες Stratapax της GE διατίθενται στην εισαγωγή του προϊόντος, 1976

Στα μέσα της δεκαετίας του '90, οι άνθρωποι άρχισαν να χρησιμοποιούν ευρέως την τεχνολογία λοξοτομής στα δόντια κοπής PDC, η τεχνολογία πολλαπλών λοξότμησης υιοθετήθηκε με τη μορφή διπλώματος ευρεσιτεχνίας το 1995. Εάν η τεχνολογία λοξοτομής εφαρμοστεί σωστά, η αντοχή σε θραύση των δοντιών κοπής PDC μπορεί να αυξηθεί κατά 100%.

Στη δεκαετία του 1980, τόσο η GE Company (ΗΠΑ) όσο και η Sumitomo Company (Ιαπωνία) μελέτησαν την αφαίρεση του κοβαλτίου από την επιφάνεια εργασίας των δοντιών PDC για να βελτιώσουν την απόδοση εργασίας των δοντιών. Δεν πέτυχαν όμως εμπορική επιτυχία. Μια τεχνολογία αργότερα αναπτύχθηκε εκ νέου και κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από την Hycalog（ΗΠΑ）. Αποδείχθηκε ότι εάν το μεταλλικό υλικό μπορεί να αφαιρεθεί από το διάκενο κόκκων, η θερμική σταθερότητα των δοντιών PDC θα βελτιωθεί σημαντικά, έτσι ώστε το μύτη να μπορεί να τρυπήσει καλύτερα σε σκληρότερους και πιο λειαντικούς σχηματισμούς. Αυτή η τεχνολογία αφαίρεσης κοβαλτίου βελτιώνει την αντοχή στη φθορά των δοντιών PDC σε εξαιρετικά λειαντικούς σχηματισμούς σκληρών πετρωμάτων και διευρύνει περαιτέρω την εφαρμογήεύρος bit PDC.

Ξεκινώντας το 2000, η ​​εφαρμογή των bit PDC επεκτάθηκε γρήγορα. Οι σχηματισμοί που δεν μπορούσαν να τρυπηθούν με τρυπάνια PDC σταδιακά κατέστησαν ικανοί να τρυπηθούν οικονομικά και αξιόπιστα με τρυπάνια PDC.

Από το 2004, στη βιομηχανία τρυπανιών, τα έσοδα από την αγορά των τρυπανιών PDC καταλάμβαναν περίπου το 50% και η απόσταση γεώτρησης έφτασε σχεδόν το 60%. Αυτή η ανάπτυξη συνεχίζεται μέχρι σήμερα. Σχεδόν όλα που χρησιμοποιούνται σήμερα σε εφαρμογές γεώτρησης στη Βόρεια Αμερική είναι μπιτ PDC.

Το σχήμα είναι από τη Δ.Ε. Scott

Εν ολίγοις, από τότε που κυκλοφόρησε τη δεκαετία του '70 και γνώρισε την αρχική αργή ανάπτυξή του, οι κόφτες PDC προώθησαν σταδιακά τη συνεχή ανάπτυξη της βιομηχανίας τρυπανιών για εξερεύνηση και γεώτρηση πετρελαίου και φυσικού αερίου. Ο αντίκτυπος της τεχνολογίας PDC στη βιομηχανία γεώτρησης είναι τεράστιος.

Οι νεοεισερχόμενοι στην αγορά των υψηλής ποιότητας δοντιών κοπής PDC, καθώς και μεγάλες εταιρείες τρυπανιών, συνεχίζουν να ηγούνται της μεταρρύθμισης και της καινοτομίας καινοτόμων υλικών και διαδικασιών παραγωγής, έτσι ώστε η απόδοση των δοντιών κοπής PDC και των τρυπανιών PDC να μπορεί να βελτιώνεται συνεχώς.