Giới thiệu ngắn gọn về lịch sử bit PDC và PDC

Mũi khoan kim cương nhỏ gọn đa tinh thể (PDC) và PDC đã được giới thiệu ra thị trường trong vài thập kỷ. Trong suốt thời gian dài máy cắt PDC và mũi khoan PDC đã trải qua nhiều bước lùi trong giai đoạn đầu, cũng có những bước phát triển vượt bậc. Từ từ nhưng cuối cùng, các bit PDC dần dần thay thế các bit hình nón với những cải tiến liên tục trong máy cắt PDC, độ ổn định bit và cấu trúc thủy lực bit. PDC bit bây giờchiếmhơn 90% tổng số cảnh khoan trên thế giới.

Máy cắt PDC lần đầu tiên được phát minh bởi General Electric (GE) vào năm 1971. Máy cắt PDC đầu tiên cho ngành dầu khí được sản xuất vào năm 1973 và với 3 năm thử nghiệm và thử nghiệm hiện trường, nó được giới thiệu thương mại vào năm 1976 sau khi nó đã được chứng minh nhiều hơn. hiệu quả hơn so với hành động nghiền của các bit nút cacbua.

Trong thời gian đầu, cấu trúc của máy cắt PDC như thế này: một đầu tròn bằng cacbua, (đường kính 8,38mm, dày 2,8mm) và một lớp kim cương (độ dày 0,5mm không có vát trên bề mặt). Lúc đó còn có máy cắt PDC Compax “slug system”. Cấu tạo của máy cắt này như sau: mối hàn phức hợp PDC với sên cacbua xi măng để có thể dễ dàng lắp đặt trên mũi khoan thân thép, do đó mang lại sự thuận tiện hơn cho người thiết kế mũi khoan.

Năm 1973, GE đã thử nghiệm bit PDC ban đầu của mình trong một giếng ở khu vực King Ranch, miền nam Texas. Trong quá trình khoan thử nghiệm, vấn đề làm sạch của bit được coi là tồn tại. Ba chiếc răng bị hỏng ở khớp hàn, và hai chiếc răng khác bị gãy cùng với phần cacbua vonfram. Sau đó, công ty đã thử nghiệm mũi khoan thứ hai tại khu vực Hudson của Colorado. Mũi khoan này đã cải tiến cấu trúc thủy lực cho vấn đề làm sạch. Bit đã đạt được hiệu suất tốt hơn trong các thành tạo đá phiến sa thạch với tốc độ khoan nhanh. Nhưng có một số sai lệch so với quỹ đạo lỗ khoan đã định trong quá trình khoan, và một lượng nhỏ máy cắt PDC vẫn xảy ra do kết nối hàn.

Vào tháng 4 năm 1974, một mũi khoan thứ ba đã được thử nghiệm tại khu vực San Juan của Utah, Hoa Kỳ. Bit này đã cải thiện cấu trúc răng và hình dạng bit. Chiếc bit này đã thay thế các bit hình nón bằng thép trong giếng liền kề, nhưng vòi phun bị rơi và bit bị hỏng. Tại thời điểm đó, nó được coi là xảy ra gần cuối quá trình khoan đối với sự hình thành cứng, hoặc sự cố do vòi phun rơi xuống.

Từ năm 1974 đến năm 1976, các công ty sản xuất mũi khoan và doanh nhân khác nhau đã đánh giá các cải tiến khác nhau của máy cắt PDC. Nhiều vấn đề tồn tại đã được tập trung nghiên cứu. Các kết quả nghiên cứu như vậy đã được tích hợp một cách hữu cơ vào răng Stratapax PDC, do GE đưa ra vào tháng 12 năm 1976.

Việc đổi tên từ Compax thành Stratapax đã giúp loại bỏ sự nhầm lẫn trong ngành công nghiệp bit giữa các loại bit với máy nén cacbua vonfram và Compax kim cương.

Máy cắt Stratapax của GE có sẵn tại buổi giới thiệu sản phẩm, năm 1976

Vào giữa những năm 90, người ta bắt đầu sử dụng rộng rãi công nghệ vát mép trên răng cắt PDC, công nghệ nhiều mép vát được thông qua dưới dạng bằng sáng chế vào năm 1995. Nếu áp dụng đúng công nghệ vát mép thì khả năng chống đứt gãy của răng cắt PDC. có thể được tăng lên 100%.

Trong những năm 1980, cả Công ty GE (Mỹ) và Công ty Sumitomo (Nhật Bản) đã nghiên cứu loại bỏ coban ra khỏi bề mặt làm việc của răng PDC để nâng cao hiệu suất làm việc của răng. Nhưng họ đã không đạt được thành công về mặt thương mại. Một công nghệ sau đó đã được phát triển lại và được cấp bằng sáng chế bởi Hycalog（Hoa Kỳ）. Người ta đã chứng minh rằng nếu vật liệu kim loại có thể được loại bỏ khỏi khe hở thớ, thì tính ổn định nhiệt của răng PDC sẽ được cải thiện đáng kể để mũi khoan có thể khoan tốt hơn ở các dạng cứng hơn và mài mòn hơn. Công nghệ loại bỏ coban này cải thiện khả năng chống mài mòn của răng PDC trong các thành tạo đá cứng có độ mài mòn cao và mở rộng ứng dụng hơn nữadải bit PDC.

Bắt đầu từ năm 2000, ứng dụng của các bit PDC đã mở rộng nhanh chóng. Những công trình không thể khoan bằng mũi PDC đã dần trở nên có thể khoan một cách kinh tế và đáng tin cậy với mũi khoan PDC.

Tính đến năm 2004, trong ngành sản xuất mũi khoan, doanh thu thị trường mũi khoan PDC chiếm khoảng 50%, và khoảng cách khoan đạt gần 60%. Sự tăng trưởng này tiếp tục cho đến ngày nay. Hầu hết tất cả hiện đang được sử dụng trong các ứng dụng khoan ở Bắc Mỹ là các mũi khoan PDC.

Hình là của D.E. Scott

Tóm lại, kể từ khi được ra mắt vào những năm 70 và trải qua giai đoạn đầu phát triển chậm chạp, máy cắt PDC đã từng bước thúc đẩy sự phát triển không ngừng của ngành sản xuất mũi khoan phục vụ công tác khoan thăm dò dầu khí. Tác động của công nghệ PDC đối với ngành khoan là rất lớn.

Những công ty mới gia nhập thị trường răng cắt PDC chất lượng cao, cũng như các công ty máy khoan lớn, tiếp tục đi đầu trong việc cải cách và đổi mới các vật liệu và quy trình sản xuất tiên tiến để hiệu suất của răng cắt PDC và mũi khoan PDC có thể liên tục được cải thiện.