Polykristallina diamantkompaktborrkronor (PDC) och PDC-borrkronor har introducerats på marknaden under flera decennier. Under denna långa tid har PDC-skärare och PDC-borrkronor upplevt många motgångar i sina tidiga skeden, och även genomgått en stor utveckling. Sakta men säkert ersatte PDC-kronor gradvis koniska borrkronor med kontinuerliga förbättringar av PDC-skärare, borrkronans stabilitet och borrkronans hydrauliska struktur. PDC-kronor upptar nu mer än 90 % av den totala borrningen i världen.
PDC-skärare uppfanns först av General Electric (GE) år 1971. De första PDC-skärarna för olje- och gasindustrin tillverkades år 1973 och efter 3 års experimentell och fälttester introducerades den kommersiellt år 1976 efter att den visat sig vara mycket effektivare än krossningen av hårdmetallknappskär.
I början var PDC-fräsens struktur så här: en rund hårdmetallspets (diameter 8,38 mm, tjocklek 2,8 mm) och ett diamantlager (tjocklek 0,5 mm utan avfasning på ytan). Vid den tiden fanns det också en Compax PDC-fräs med "slug system". Strukturen på denna fräs var så här: PDC compax svetsades fast i hårdmetallspluggen så att den kunde vara enklare att installera på stålborrkronan, vilket gav större bekvämlighet för borrkronkonstruktören.
År 1973 testade GE sin tidiga PDC-borrkrona i en brunn i King Ranch-området i södra Texas. Under testborrningsprocessen ansågs det finnas ett rengöringsproblem med borrkronan. Tre tänder gick sönder vid den lödda fogen, och två andra tänder gick sönder tillsammans med volframkarbiddelen. Senare testade företaget en andra borrkrona i Hudson-området i Colorado. Denna borrkrona har förbättrat den hydrauliska strukturen för rengöringsproblemet. Borrkronan har uppnått bättre prestanda i sandstens-skifferformationer med hög borrhastighet. Men det finns flera avvikelser från den planerade borrhålsbanan under borrningen, och en liten mängd PDC-skärborrförluster uppstod fortfarande på grund av lödanslutningen.
I april 1974 testades en tredje borrkrona i San Juan-området i Utah, USA. Denna krona har förbättrat tandstrukturen och formen. Kronan ersatte stålkonkronorna i den intilliggande brunnen, men munstycket tappade formen och borrkronan skadades. Vid den tidpunkten ansågs det inträffa nära slutet av borrningen på grund av en hård formation, eller ett problem orsakat av det fallande munstycket.
Från 1974 till 1976 utvärderade olika borrföretag och entreprenörer olika förbättringar av PDC-skärare. Många befintliga problem fokuserades på forskning. Sådana forskningsresultat integrerades organiskt i Stratapax PDC-tänder, som lanserades av GE i december 1976.
Namnbytet från Compax till Stratapax bidrog till att eliminera förvirringen i borrindustrin mellan borr med volframkarbidkompakter och diamant-Compax.
I mitten av 90-talet började man i stor utsträckning använda fasningsteknik på PDC-skärtänder, och multifasningstekniken antogs i form av ett patent 1995. Om fasningstekniken tillämpas korrekt kan PDC-skärtändernas brottmotstånd ökas med 100 %.
På 1980-talet studerade både GE Company (USA) och Sumitomo Company (Japan) borttagning av kobolt från arbetsytan på PDC-tänder för att förbättra tändernas prestanda. Men de uppnådde ingen kommersiell framgång. En teknik utvecklades senare på nytt och patenterades av Hycalog (USA). Det bevisades att om metallmaterialet kan avlägsnas från korngapet, förbättras PDC-tändernas termiska stabilitet avsevärt så att borrkronan kan borra bättre i hårdare och mer slipande formationer. Denna koboltborttagningsteknik förbättrar slitstyrkan hos PDC-tänder i mycket slipande hårdbergsformationer och breddar ytterligare användningsområdet för PDC-borrkronor.
Från och med år 2000 har användningen av PDC-borrkronor expanderat snabbt. De formationer som inte kunde borras med PDC-borrkronor har gradvis blivit möjliga att borra ekonomiskt och tillförlitligt med PDC-borrkronor.
År 2004 uppgick marknadsintäkterna för PDC-borrkronor inom borrkronsindustrin till cirka 50 % och borrlängden nådde nästan 60 %. Denna tillväxt fortsätter än idag. Nästan alla PDC-borrkronor som för närvarande används i nordamerikanska borrapplikationer.
Kort sagt, sedan lanseringen på 70-talet och den initialt långsamma tillväxten har PDC-skärare gradvis främjat den kontinuerliga utvecklingen av borrkronsindustrin för olje- och gasprospektering och borrning. PDC-teknikens inverkan på borrindustrin är enorm.
Nya aktörer på marknaden för högkvalitativa PDC-skärtänder, liksom 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.
Publiceringstid: 7 april 2023