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Cortador PDC:La clave de las brocas con punta de diamante

Blog 3100

La familia Diamond Bit y el auge de la Pdc

Cuando hablamos de "brocas de diamante", la primera reacción en nuestra mente no es referirse a un tipo de cosa, en realidad es una gran familia. Hay muchas maneras de hacerlo, pero decir que el más popular en los últimos dos años debe ser PDC Cutter.

Cortador PDC en roca

Como muy pronto, utilizamos brocas de diamante natural sobre todo.

Piense usted, la dureza del diamante natural, no hay duda de que la roca es como el tofu en frente. Pero el problema también es obvio: el tamaño de las partículas no se puede controlar, y la distribución es aleatoria. La clave está en el precio, que es realmente penoso y antieconómico. En aquellos tiempos, era bueno utilizarlo.

Más tarde, con el progreso de la tecnología, la aparición de brocas de diamante artificial (es decir, brocas de diamante impregnado).

Se trata de "sembrar" uniformemente pequeñas partículas de diamantes sintéticos en la carcasa metálica, y luego 1 y sinterizarlas. La forma en que rompe la roca es un poco como moler y cortar, tratándose de estratos especialmente duros, abrasivos y fuertes, el efecto no es malo. Se puede decir que resuelve en cierta medida el coste y la disponibilidad de los diamantes naturales.

Sin embargo, creo que es el Bit PDC que realmente hace que toda la industria de la perforación "viva". Esta cosa es el centro de nuestra charla de hoy, el núcleo es su "dientes"-PDC dientes de corte.

Cortadora PDC en piezas

Para decirlo sin rodeos, los dientes de corte PDC son materiales compuestos sinterizados por micropolvo de diamante "holding" con carburo cementado a alta temperatura y alta presión. No sólo es duro contra el cielo, resistencia al desgaste, resistencia al impacto es también fuerte. Normalmente lo soldamos a la matriz de perforación, o lo incrustamos directamente. Su principal método de rotura de la roca es el cizallamiento eficiente, directamente "cortar" la roca, en lugar de moler como antes.

En mi opinión, los dientes de corte PDC pueden destacar, es sin duda un punto culminante del diseño. Combina la extrema dureza del diamante con la "tenacidad" del carburo cementado.

De esta manera, los problemas de diamante natural, tales como el tamaño, el costo, la fragilidad, son básicamente resuelto. Y lo más importante es que la eficacia de la perforación "roza" el aumento, lo que supone un verdadero beneficio. Esto es probablemente provocada por la innovación tecnológica, ese tipo de emocionante sensación de avance.

equipo de perforación

Estructura, fabricación y rendimiento de la cortadora Pdc

Hablando de dientes de corte PDC, siempre he pensado que es una combinación bastante contradictoria. Quieres ah, diamante tan duro, pero necesita una "base" para apoyar, para trabajar. Por lo tanto, su excelente rendimiento no es realmente hecho de la nada, pero la estructura y la tecnología se apilan.

Estructura del núcleo: capa de diamante y sustrato de carburo cementado

Hablemos de sus "órganos internos".

  • Capa de diamante: Este es el personaje principal, no sin ella. Déjenme decirles, esta capa de cosas es 1 montón de pequeños cristales de diamante de tamaño micrométrico, que son sinterizados juntos bajo alta presión y alta temperatura por el cobalto, el "casamentero". Si lo piensas, ¿cómo salió el diamante de debajo de la tierra? Se creó simulando ese entorno. Esta capa de diamante es ridículamente dura, resistente al desgaste (para ser roca) y tiene una buena conductividad térmica. Roca rota, confía en ella.
  • Sustrato de carburo: Se trata de la "base", normalmente una aleación de carburo de wolframio y cobalto. En pocas palabras, sirve para proporcionar un soporte sólido a la capa de diamante. Por muy duro que sea el diamante, hay que darle un lugar donde trabajar duro antes de que pueda cincelar la roca. Esta matriz proporciona dureza y resistencia, y también es conveniente para conectar con el cuerpo de la broca.
  • Interfaz: entre la capa de diamante y el sustrato. Este lugar es importante. No lo subestime. Estos dos "buenos socios" pueden soldarse firmemente, es por esta "combinación metalúrgica".

Proceso de fabricación: sinterización a alta temperatura y alta presión

Siempre he pensado que este proceso es muy interesante. No es más que aprender de la formación del diamante en las profundidades de la tierra. Pones el polvo de diamante, el aglutinante y el sustrato de carburo cementado juntos en el equipo, y luego le das miles de atmósferas y miles de grados centígrados. En ese entorno, las partículas de diamante forman una especie de "enlace covalente", y la matriz también se combina "mano a mano". Así que, aunque el PDC es pequeño, salió después de una "gran prueba".

Horno de combustión y cortador PDC

Factores determinantes del rendimiento

Creo que lo que afecta al rendimiento de PDC son probablemente unos pocos puntos:

  • Espesor de la capa de diamante y tamaño del grano: está directamente relacionado con cuánto tiempo puede moler, y cuántas veces puede llevar "golpe". La punta gruesa y el mayor tamaño de grano son buenos en teoría, pero el coste también sube y debe haber un punto de equilibrio.
  • Contenido de diamante y tipo de liga: Esto determina la dureza y resistencia generales. Si el contenido es alto y se selecciona bien el aglutinante, será más "fuerte".
  • Geometría del diente de corte: es más, qué dientes planos, cilíndricos, cónicos y esos dentados en forma de espiral. Permítanme decirles, esto no está diseñado casualmente. Cada 1 forma está diseñada para una eficacia específica de rotura de rocas, o para "autoafilar" el filo, o para reducir el astillado. Detrás de esto hay innumerables experimentos y optimizaciones.
  • Estabilidad térmica: esto es realmente terrible. Al taladrar, la fricción se calienta y la temperatura es muy alta. Si el PDC no soporta las altas temperaturas, la capa de diamante puede degradarse y convertirse en grafito, que se desecha. Por eso, el PDC termoestable (TSP) que se produce ahora elimina el cobalto del aglutinante para que pueda trabajar "duro" a altas temperaturas.
  • Estos factores, como un sistema, afectan a todo el organismo.

Pdc Cortador: La Clave De Las Brocas De Diamante

Desde mi experiencia personal, el cortador PDC es simplemente el corazón del taladro de diamante, es todo el taladro en vivo. Para decirlo sin rodeos, cómo juegan los dientes de corte PDC determina directamente si nuestro taladro es bueno o no, si es eficiente o no, y cuánto tiempo puede durar.

Cortadora PDC en la perforación de un yacimiento petrolífero

La razón por la que los dientes de corte de PDC son la clave de las brocas de diamante es que determinan directamente el siguiente rendimiento del núcleo de la broca:

  • Eficiencia de rotura de rocas (ROP): Como ustedes saben, cortadores de PDC son de gran alcance en la forma en que cortan. No es el tipo de molienda tonta ah, aplastando ah, pero con su borde afilado para cizallar, raspando roca. Esta eficiencia, les digo, es más que un poco más alta que la de las brocas tradicionales. En el diseño, nuestros ingenieros elevaron directamente la velocidad de perforación optimizando la geometría y la disposición de los dientes de corte PDC. Esto, bien hecho, aumenta la velocidad de perforación.
  • Perfora la vida: Esta vida es lo que más nos preocupa. ¡PDC dientes de corte de la capa de diamante, que la dureza y resistencia al desgaste, simplemente! En un lugar terrible como el subsuelo, con alta temperatura y alta presión, la roca es abrasiva y fuerte, puede soportarlo, y no se caerá de la cadena después de trabajar durante mucho tiempo. De esta manera, la vida de la broca será más larga, tendremos muchos menos problemas de tropiezos, y el coste bajará naturalmente. Ahorrar dinero, ¿a quién no le gusta?
  • Adaptabilidad y flexibilidad:
    • Diseño personalizado: Siempre he pensado que esto es bastante asombroso. Los dientes de corte PDC tienen varios modelos, tamaños y formas. Podemos seleccionarlos y combinarlos con flexibilidad según las diferentes condiciones de la formación, como la dureza, abrasividad y porosidad de la roca. Por ejemplo, si nos encontramos con una formación blanda, utilizaremos dientes de corte de gran tamaño para perforar más rápido; si se trata de una formación dura, utilizaremos un tamaño pequeño, de alta densidad, más resistente al desgaste y más estable. Es como nuestra caja de herramientas, siempre hay que encontrar la herramienta adecuada.
    • Disposición innovadora: los ingenieros no son vegetarianos. Vamos a matizar el número, la separación, el ángulo de inclinación y la profundidad de corte de los dientes de corte PDC de la cuchilla. No los subestime, pueden afectar directamente al par, la estabilidad, la resistencia a las vibraciones e incluso al efecto de limpieza de la broca. Es como jugar al ajedrez, hay que calcular cuidadosamente cada paso para conseguir los mejores resultados.
  • Resistencia a los impactos: Las condiciones de fondo de pozo son complejas y cambiantes, y es frecuente encontrar capas intermedias duras o formaciones irregulares. En estos momentos, la resistencia al impacto de los dientes de corte PDC es especialmente importante. Un buen diseño puede dispersar eficazmente la fuerza del impacto y reducir el riesgo de que los dientes de corte se astillen o se caigan. Si se piensa en ello, si el diente de corte se cae en el momento crítico, estará en problemas. Por lo tanto, la resistencia al impacto debe ser excelente.
  • Optimización de la estructura hidráulica: El exclusivo método de rotura de roca de las fresas de PDC da a nuestros ingenieros mucho margen para optimizar la estructura hidráulica de la broca. El beneficio más directo es que puede eliminar más eficazmente los recortes del fondo del pozo y enfriar los dientes de corte. El fondo del pozo está limpio, los dientes de corte están fríos, y la eficiencia de perforación y la vida útil de la broca aumentarán de forma natural. Se trata de un sistema completo, los dientes de corte PDC son el núcleo, impulsando el rendimiento de toda la perforadora.

Perspectivas de futuro de la cortadora Pdc

PDC dientes de corte hasta hoy, ha sido muy maduro, pero decir que se ha estancado, es absolutamente imposible. Personalmente, creo que la futura dirección de la innovación probablemente girará en torno a estos puntos:

En primer lugar, la mejora del material es cierta. Aunque los materiales compuestos de diamante que se utilizan ahora son severos, siguen estando un poco desbordados en algunas condiciones extremas, como las altas temperaturas o los fuertes impactos. Por lo tanto, el desarrollo de nuevos materiales con mejor estabilidad térmica, mayor resistencia al impacto y desgaste más lento es definitivamente una dirección importante en el futuro. ¿Ha dicho que si realmente se consigue un tipo de "super PDC", la eficacia de perforación no tendrá que subir de nivel?

Después, la fabricación inteligente. Hoy en día, todo es inteligente. El diseño y la fabricación de dientes de corte PDC, de hecho, hay mucho que hacer.

Piensa usted, ahora diseñamos formas geométricas, a menudo por la experiencia y la simulación. Sin embargo, si la IA y ML se pueden introducir, el algoritmo puede optimizar el diseño geométrico de los dientes de corte, e incluso ajustar automáticamente el proceso de fabricación de acuerdo a diferentes condiciones de formación, la eficiencia y la precisión será sin duda mucho mayor que ahora. En ese momento, nuestros ingenieros pueden ser más para "configurar" la IA, en lugar de un cuchillo para hacer dibujos.

De nuevo, integración funcional. Este punto me parece interesante. En la actualidad, el diente de corte PDC es una pura "herramienta de corte", pero si el sensor se puede integrar directamente en el diente de corte para controlar el estado de corte, la temperatura e incluso la salud de la broca en tiempo real, será de gran importancia orientativa para nuestra operación de campo.

Es como instalar un "ojo" y un "nervio" para el diente cortante, que puede decirnos en cualquier momento cómo se "siente" y si está a punto de "enfermar". Esta información en tiempo real puede mejorar enormemente la seguridad de la operación y proteger mejor la broca.

Por último, la integración multifuncional. En la actualidad, a menudo elegimos diferentes tipos de brocas según las condiciones de la formación. Sin embargo, si se puede desarrollar una broca PDC multifuncional que combine las ventajas de los dientes de corte PDC existentes y pueda adaptarse a una gama más amplia de condiciones de formación, sin duda simplificará muchas operaciones de campo y reducirá los costes de inventario.

Por ejemplo, ¿se pueden integrar otras funciones en los dientes de corte PDC para que puedan funcionar bien tanto en formaciones blandas como duras? Esto puede requerir un cierto pensamiento de diseño transfronterizo, pero creo que el potencial es enorme.

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