Autor：Danny E. Scott--Los ingenieros de I+D de PDC Cutter son de Elemento Seis

Elemento SeisDe Beers, filial del grupo De Beers, es líder mundial en diamantes sintéticos y materiales superduros. Con sede en el Reino Unido, desarrolla y fabrica productos como Fresas PDC, herramientas industriales de diamante y diamante monocristalino semiconductorque abarca desde la perforación de pozos de petróleo y gas hasta el mecanizado de precisión, la electrónica, la gestión térmica y las tecnologías cuánticas.

Con décadas de experiencia en la síntesis a alta presión y alta temperatura (HPHT) y en la innovación de materiales avanzados, Element Six es reconocido como uno de los pioneros mundiales en la industria de cortadores PDC, junto con US Synthetic.

¿Qué es un cortador Pdc?

El cortador PDC, cuyo nombre completo es cortador compacto de diamante policristalino, no es un simple diamante, sino 1 material compuesto de alto rendimiento.

Composición del material y ventajas de rendimiento

En términos de composición del material, el cortador PDC se compone principalmente de dos partes: una capa de polvo de diamante y una capa de sustrato de carburo de tungsteno. Imagine la sinterización de micropolvos de diamante seleccionados con un resistente sustrato de carburo de tungsteno a temperaturas y presiones extremadamente altas. Este proceso es como poner una fuerte "armadura" al diamante, que mejora enormemente su rendimiento.

La resistencia al desgaste y la dureza de los dientes de corte de metal duro tradicionales son a menudo insuficientes frente a algunas formaciones extremas. La aparición del cortador PDC ha cambiado por completo estas 1 situaciones. La capa de diamante confiere al diente de corte una dureza y una resistencia al desgaste incomparables, lo que significa que puede mantener una vida útil más larga y una mayor eficacia de perforación cuando se perfora en formaciones duras y muy abrasivas. Al mismo tiempo, el sustrato de carburo de tungsteno proporciona una excelente tenacidad y resistencia al impacto, evitando eficazmente que los dientes de corte se astillen en condiciones de trabajo complejas.

En pocas palabras, la ventaja del cortador PDC es que combina la dureza ultra alta del diamante con la excelente tenacidad del carburo de tungsteno, creando un 1 efecto sinérgico que hace que funcione bien en entornos de perforación extremadamente duros.

Por supuesto, las fresas de PDC presentan una gran variedad de formas para adaptarse a las distintas formaciones y necesidades de perforación.

Diseño Y Aplicación De Cortadora Pdc Con Diferentes Formas

A. Cortador PDC planar

Concepto de diseño: Esta es nuestra forma básica más utilizada. En pocas palabras, se trata de maximizar el área de corte para proporcionar una fuerza de corte estable y eficaz. Este diseño es para romper la roca de la manera más directa y eficaz en los estratos medios y duros.

Escenario de aplicación: en mi opinión, es sinónimo de eficacia de perforación. Cuando se desea perforar con rapidez y obtener un elevado Índice de Penetración, los dientes de corte plano suelen ser la primera opción.

Reto de I+D: Aunque parezca sencillo, no es fácil conseguir que funcione bien. Nuestro mayor quebradero de cabeza es la uniformidad del desgaste y la gestión de la estabilidad térmica. Las brocas de PDC trabajan a alta velocidad de rotación y alta presión, y los dientes de corte generan mucho calor. Cómo disipar eficazmente el calor y evitar que el sobrecalentamiento local provoque fallos es un problema que hemos ido superando. Al mismo tiempo, también tenemos que afinar el ángulo de corte y el ángulo de retroceso para optimizar el rendimiento y garantizar que pueda desempeñar el máximo efecto en diferentes formaciones.

B. Fresa cónica PDC

 Concepto de diseño: En comparación con el contacto "superficial" de los dientes de corte planos, el cortador PDC cónico se caracteriza por su geometría afilada, que puede ejercer una mayor tensión por unidad de superficie en un área de contacto más pequeña. Este diseño está pensado para romper mejor estratos duros y densos.

 Escenario de aplicación: Cuando nos enfrentamos a estratos duros o con estratos extremadamente abrasivos, destaca la ventaja de resistencia al impacto del cortador PDC cónico. Puede reducir eficazmente el riesgo de daños en el cortador de PDC y prolongar la vida útil de la broca.

 Retos de I+D: La clave está en encontrar el mejor equilibrio entre nitidez y resistencia a los daños. Siempre queremos que sea más afilado, pero un afilado excesivo puede provocar a su vez que se rompa con más facilidad en caso de impacto. También estudiaremos diferentes conicidades, como formas semiesféricas o parabólicas, y estos sutiles cambios geométricos pueden tener un impacto significativo en la eficacia del corte y la vida útil.

C. Cortador PDC Oval/Arco

Concepto de diseño: Personalmente creo que esta forma es la 1 combinación inteligente de las ventajas del plano y del cono. La transición en forma de arco puede proporcionar una mayor resistencia al impacto y una vida útil más larga, manteniendo al mismo tiempo una buena eficiencia de corte.

Escenarios de aplicación: formaciones complejas, formaciones alternas, son situaciones muy complejas. Oval/arc PDC Cutter puede reducir eficazmente la vibración durante la perforación y mejorar la estabilidad de la perforación.

Reto de desarrollo: El control preciso de esta geometría es clave. Tenemos que asegurarnos de que cada arco, cada superficie pueda lograr la mejor distribución de tensiones, para poder aprovechar realmente sus ventajas. Por ejemplo, el diseño del radián afectará directamente al efecto de eliminación de residuos y al autoafilado del cortador PDC, que son detalles de ingeniería importantes que debemos tener en cuenta.

D. Fresa PDC de perfil geométrico

Concepto de diseño: Estas fresas PDC se diseñan a menudo con grandes agujeros cerebrales, son asimétricas o de geometrías complejas, y se diseñan específicamente para abordar retos específicos de perforación, como la necesidad de mejores capacidades de corte lateral, o para resolver ciertos problemas de torsión.

Escenario de aplicación: al guiar la perforación, ampliar la perforación o encontrar algunas formaciones especiales, es necesario romper el método de corte tradicional, el diente de corte de forma especial será muy útil.

Retos de I+D: La complejidad del proceso de fabricación es el principal reto. En segundo lugar, necesita muchos cálculos y experimentos para simular con precisión su fuerza en la formación y evaluar su mecanismo de rotura de rocas. Por ejemplo, los dientes de corte con ranuras, protuberancias o bordes poligonales cambian la forma en que se rompen las rocas, pero la forma de optimizar estos detalles requiere un profundo análisis de ingeniería.