В современных условиях все более сложной разработки энергоресурсов и геологического бурения, Фрезы PDC стало ключом к повышению эффективности бурения. При постоянном увеличении глубины бурения и изменении пластовых условий традиционные режущие инструменты с трудом отвечают требованиям более быстрой, стабильной и долговечной работы.

Как основной компонент высокопроизводительного бурового долота, дизайн формы резцов PDC - это не только технология механического производства, но и комплексное решение. воплощение механики, материаловедения и технологии инженерного моделирования. Различные формы резцов PDC - от плоской формы, формы гребня, ступенчатой формы до треугольника, формы микродуги - имеют свои преимущества в механизме разрушения породы, способности удаления стружки и износостойкости, обеспечивая более целенаправленные решения для различных пластов и условий работы.

В данной статье будет проведен систематический анализ различных форм, концепций производства и сценариев применения резцов PDC, а также подробно рассмотрено, как они могут повысить эффективность бурения, продлить срок службы и в конечном итоге снизить общие затраты на бурение за счет научной геометрической оптимизации и инноваций в области материаловедения.

Классификация и применение формы инструмента PDC

Плоская фреза PDC:

Плоская фреза PDC имеет стандартную и плоскую режущую поверхность. Такая конструкция кажется простой, но на самом деле в ней заложено наше стремление к стабильности и надежности. В процессе производства мы используем точный процесс спекания для обеспечения прочной металлургической связи между алмазным слоем и цементированной карбидной подложкой, при этом строго контролируя плоскостность для обеспечения равномерной силы резания. Это фундаментальное, но чрезвычайно важное звено, и любое незначительное отклонение может повлиять на производительность фрез.

Это наш самый распространенный и широко используемый тип резцов. Он хорошо работает в различных пластах, особенно в пластах средней твердости и с лучшей однородностью. Плоская фреза PDC является основой конструкции полноразмерного бурового долота, обеспечивая стабильное резание и отличный срок службы. Например, при неглубоком или среднем бурении традиционных нефтяных и газовых скважин оно стало первым выбором благодаря своей надежности, а его производительность была очень стабильной.

Преимущества плоского PDC-фрезера заключаются в его отличной рентабельности, стабильной эффективности резки и широкой применимости. Это как "золотое масло" в семействе фрез PDC и может выполнять большинство работ.

Модель	Диаметр (дюйм)	Толщина (дюйм)	Диаметр (мм)	Толщина (мм)	Типовое применение
0804	1.000	0.500	25.4	12.7	Буровые коронки среднего размера, бурение нефтяных и газовых скважин
0808	1.000	1.000	25.4	25.4	Толстый резец, высокая ударопрочность, твердые образования
1008	1.250	1.000	31.75	25.4	Добыча угля, геотермальное бурение
1204	1.500	0.500	38.1	12.7	Обрезка пласта
1208	1.500	1.000	38.1	25.4	Баланс между износостойкостью и ударопрочностью
1304	1.625	0.500	41.3	12.7	Большая режущая поверхность долота
1308	1.625	1.000	41.3	25.4	Наиболее распространенные основные резцы для сверл PDC
1313	1.625	1.625	41.3	41.3	Ультратолстый тип, высокая отдача, бурение твердых пород
1608	2.000	1.000	50.8	25.4	Применение долот большого диаметра

Фрезы PDC с гребнеобразной формой и торговые фрезы PDC с гребнеобразной формой:

Суть концепции конструкции резца Ridge Shaped PDC Cutter заключается в повышении эффективности разрушения породы за счет увеличения длины режущей кромки и достижения концентрации напряжения. Когда острый "гребень" разрушает породу, давление на единицу площади будет больше, что облегчает проникновение в твердые пласты. Что касается торговых фрез PDC, то под ними обычно подразумеваются фрезы PDC в форме гребня, на которые у нас есть уникальные патенты или фирменные разработки. Они могут вводить инновации в геометрию и расположение гребней для достижения дифференцированных преимуществ в работе. Это действительно намного сложнее, чем плоские фрезы PDC, и точность технологии формовки и спекания, требуемая в процессе производства, чрезвычайно высока, гарантируя, что каждый гребень может поддерживать постоянную прочность и геометрию.

Преимущества резца PDC в форме гребня очевидны в условиях высокой твердости, неоднородности пластов или в условиях с повышенными требованиями к эффективности разрушения породы. Она также может играть ключевую роль при боковом бурении или бурении горизонтальных скважин, поскольку обеспечивает лучшее управление и контроль крутящего момента. В сложных пластах, таких как сланцевый газ и плотный песчаник, производительность фрезы PDC в форме гребня часто привлекает внимание.

Его основными преимуществами являются значительное повышение эффективности разрушения породы, более точное управление крутящим моментом, а также эффективное уменьшение биения долота в твердом пласте.

Для того чтобы оптимизировать работу фрезы PDC с гребнем, мы вложили много ресурсов в анализ моделирования. С помощью передовых инструментов, таких как CFD и FEA, мы можем точно оптимизировать структуру гребня для достижения наилучшего баланса между производительностью разрушения и сроком службы фрезы.

Фрезы PDC ступенчатой формы:

Фрезы PDC ступенчатой формы имеют уникальную многоступенчатую конструкцию, которая предназначена для достижения "ступенчатого резания". Проще говоря, процесс разрушения породы разбивается на несколько небольших этапов, и каждый из них отвечает за часть задачи резания. Изобретательность такого ступенчатого резания заключается в том, что оно может эффективно измельчать крупные частицы породы и направлять их на эффективную разгрузку, чтобы избежать застревания на дне бурового долота. При изготовлении таких фрез требуется очень высокая точность контроля геометрических размеров и расстояния между ступенями, и небольшая ошибка может повлиять на эффективность удаления стружки.

При бурении скважин большого диаметра, а также в мягких и твердых переслаивающихся породах, требующих эффективного удаления стружки и склонных к шарошечности долота, лучшим выбором будут резцы PDC ступенчатой формы. В процессе бурения они могут эффективно рассеивать силу резания, что позволяет лучше контролировать силу резания и вибрацию долота, а также делает процесс бурения более стабильным. Например, в глинистых или гравийно-содержащих пластах его способность удалять стружку особенно заметна.

Наиболее значительным преимуществом ступенчатых резцов PDC является их отличная способность удалять стружку, что позволяет значительно снизить риск образования грязи в долоте, тем самым продлевая срок службы бурового долота, а процесс резки становится более стабильным.

Чтобы обеспечить антирастрескивающие свойства ступенчатой кромки, мы тщательно работаем над выбором материала и процессом термообработки. В то же время на производственной линии мы осуществляем чрезвычайно строгий контроль размеров ступенчатых инструментов, чтобы гарантировать, что каждый инструмент может выполнять ожидаемые эффекты градиентного резания и удаления стружки.

Фрезы PDC треугольной формы:

Будучи специализированным производителем фрез PDC, мы знаем, что производительность инструмента имеет решающее значение в жестких условиях бурения. Сегодня я хочу рассказать вам о наших гордых PDC-фрезах треугольной формы, которые действительно впечатляют своей проникающей способностью и стабильностью.

С самого начала проектирования позиционирование PDC-резцов треугольной формы было предельно ясным: для самых твердых и труднодоступных пластов. Его геометрические характеристики, особенно острый угол резания, позволяют сконцентрировать напряжение в породе, обеспечивая тем самым беспрецедентную проходку.

Обычно мы используем этот тип фрез для специальных конструкций буров, особенно оптимизированных для резки очень твердых пород. Конечно, производство таких фрез - дело непростое. Как сохранить прочность и остроту острых углов в процессе спекания под высоким давлением и при высокой температуре, обеспечивая при этом идеальное сочетание алмазного слоя и цементированной карбидной подложки, что требует от нас больших инвестиций в НИОКР и патентных технологий.

При столкновении с чрезвычайно твердыми породами, абразивными пластами или при любом сценарии, требующем разрушения под действием концентрированного напряжения, треугольные инструменты PDC часто становятся нашим первым выбором. Его преимущество заключается в том, что он может прикладывать высокое давление "от точки к точке" и эффективно разрушать породы, которые трудно разрезать обычными инструментами.

Иногда мы также рекомендуем использовать PDC-фрезы треугольной формы с фрезами других форм, чтобы воспользоваться преимуществами комбинации, например, при необходимости высокой проходки и хорошей очистки ствола во время бурения. Например, при бурении в твердых породах, таких как гранит и базальт, производительность фрез PDC треугольной формы часто превосходит ожидания, что позволяет эффективно увеличить скорость бурения и снизить стоимость одного бурения.

В целом, наиболее заметным преимуществом PDC-резцов треугольной формы является их чрезвычайно высокая проникающая способность в породу. В то же время, благодаря своей уникальной геометрической структуре, они обеспечивают хорошую курсовую устойчивость и эффективно снижают отклонение в процессе бурения, что необходимо для обеспечения точности траектории ствола скважины.

В процессе разработки мы вложили значительные средства в оптимизацию фрез PDC треугольной формы. Используя передовые технологии численного моделирования, мы неоднократно тестировали фрезы PDC треугольной формы с различными углами и размерами и стремились найти оптимальный баланс производительности в теории. Это делается не только для того, чтобы максимально увеличить производительность разрушения породы, но и для того, чтобы обеспечить стабильность и надежность каждой фрезы в практическом применении, а также соотношение цены и качества. Мы верим, что только благодаря такому постоянному совершенствованию мы можем по-настоящему создать ценность для наших клиентов.

Фрезы PDC с микродуговой формой:

Далее я хотел бы поделиться с вами еще одним инновационным продуктом - фрезами PDC Micro Arc Shaped. Если треугольный инструмент является символом силы и проникающей способности, то микродуговые PDC-фрезы представляют собой искусство утонченности и композитной резки.

Основу конструкции фрез PDC Micro Arc Shaped составляет их крошечная дуга или составная поверхность. Эта конструкция не случайна. Это результат многократной оптимизации, проведенной нашей командой инженеров после глубокого изучения распределения силы резания и механизма концентрации напряжений. Благодаря этой уникальной поверхности мы можем распределять силу резания более равномерно, эффективно снижая концентрацию напряжений, которая может возникнуть в процессе резания, тем самым значительно повышая ударопрочность и срок службы фрез.

Как профессиональный поставщик, специализирующийся на высококлассных фрезах PDC, мы знаем, что процесс производства микродуговых фрез PDC является чрезвычайно тонким. От спекания алмазного слоя до окончательной шлифовки и полировки, каждый шаг требует самого современного оборудования и самого строгого контроля качества. Это действительно область, требующая опыта и сложных технологий, поэтому мы подчеркиваем роль "поставщика", поскольку это само по себе является своего рода специализацией и гарантией качества.

Микродуговые PDC-фрезы подходят для специальных или высокоценных участков скважин, где к контролю глубины резания, подавлению вибрации при бурении и сроку службы инструмента предъявляются очень высокие требования. Например, в наклонно-направленной скважине необходимо точно контролировать траекторию скважины, чтобы снизить воздействие вибрации на инструмент и стенки скважины; в сложной зоне перехода пласта необходимо плавно переходить от одной литологии к другой, чтобы избежать повреждения пласта; а также в сценариях, где требуется сверхдолговечность долота и надежда на снижение числа отключений для экономии затрат.

Отзывы наших клиентов показывают, что микродуговые PDC-фрезы могут эффективно обеспечивать целостность стенок скважины, повышая при этом скорость бурения, что само собой разумеется для добычи нефти и газа. Кроме того, они обеспечивают более плавное бурение, что является одной из наших целей.

Преимуществом микродуговых PDC-резцов является их отличная ударопрочность, что напрямую приводит к увеличению срока службы резцов. В практическом применении это может обеспечить более стабильный процесс бурения и уменьшить вред от вибрации для бурового инструмента и пласта. Конечно, более гладкая резка также означает более высокий потенциал скорости бурения, что очень полезно для повышения эффективности бурения.

Как поставщик микродуговых PDC, мы осознаем всю ответственность, лежащую на наших плечах. У нас есть не только ряд запатентованных технологий, обеспечивающих уникальность и эффективность конструкции Cutters, но и набор чрезвычайно строгих систем контроля качества на протяжении всего производственного процесса. Начиная с отбора сырья и заканчивая проверкой конечного продукта, каждое звено стремится к совершенству. Мы твердо верим, что только таким образом мы можем гарантировать, что каждый кусок Micro Arc Shaped PDC Cutters, поставляемый клиентам, может соответствовать самым высоким стандартам производительности, которые мы обещаем, что также является краеугольным камнем нашей корпоративной репутации.

Как фреза PDC обеспечивает эффективность бурения

Увеличить скорость проникновения:

Повышение производительности, являющееся основной целью разработки наших резцов PDC, - наиболее интуитивно понятный показатель эффективности бурения.

Дизайн формы резца PDC гораздо сложнее и тоньше, чем вы можете подумать. Мы приложили много усилий для изучения механизма разрушения горных пород в различных пластах и разработали множество форм резцов PDC.

Например, для твердых абразивных пластов у нас есть резцы PDC с гребнеобразной формой, которые могут эффективно концентрировать напряжение и "раскалывать" породу, как клин. Фрезы PDC ступенчатой формы обеспечивают большую эффективную площадь резания и более эффективное непрерывное разрушение породы. Существуют также микродуговые резцы PDC, которые лучше распределяют напряжение во время резания, обеспечивая эффект "градиентного разрушения породы". Благодаря передовым методам моделирования CFD и FEA мы оптимизируем геометрию резцов, чтобы обеспечить наилучшие показатели производительности при работе с различными типами пород.

Конечно, иметь хорошую форму недостаточно. Качество алмазного слоя, выбор материала подложки и процесс спекания фрез PDC - вот ключ к остроте реза и долговечности PDC. Мы хорошо понимаем важность прочного соединения между слоем PDC и подложкой, от которого напрямую зависит, выйдут ли фрезы из строя в критический момент.

Поэтому каждая партия сырья для слоя PDC проходит строгий отбор, а использование запатентованной технологии высокотемпературного спекания под высоким давлением гарантирует, что между алмазным слоем и цементированной карбидной подложкой образуется прочная металлургическая связь. Кроме того, уникальный процесс термообработки также является одним из наших секретных оружий, которое позволяет значительно повысить общую прочность и ударопрочность фрез. Проще говоря, наши фрезы могут иметь более длительный срок службы при сохранении высокого ROP, что действительно быстро и долговечно.

Увеличение срока службы долот и сокращение времени непроизводительной работы

Снижение NPT означает ежесекундные затраты на буровые работы.

Чтобы продлить срок службы сверла, нужно начать с износа фрезы. Некоторые специальные формы фрез, такие как микродуговая и куполообразная, разработаны для лучшего распределения нагрузки при резании и уменьшения концентрации износа в определенных областях, благодаря чему фрезы изнашиваются более равномерно и медленно. В то же время оптимизированная конструкция канавки для удаления стружки позволяет эффективно удалять обломки режущего инструмента, избегать вторичного шлифования и дополнительно снижать износ. При проектировании мы также учитываем "самозатачивание" фрез - даже в процессе износа они могут в определенной степени сохранять остроту режущей кромки и продлевать время эффективной работы.

В сложных пластах фрезы подвержены ударам и поломкам, которые, как правило, являются основным источником непроизводительного времени. Чтобы решить эту проблему, мы провели глубокие исследования, начиная от зерновой структуры слоя PDC и заканчивая выбором материала матрицы. Оптимизируя структуру алмазного зерна, мы повышаем прочность самого слоя PDC; в то же время усиливаем силу сцепления слоя PDC и матрицы, а также делаем фрезы в условиях жесткой прослойки или изменений формации более устойчивыми к ударам, не легко раскалывающимися. Мы проводим строгие испытания на удар и износ каждой партии продукции, чтобы гарантировать, что они могут сохранять стабильную производительность в самых суровых условиях работы.

Повышение стабильности бурения и качества скважины

Сверление должно быть не только быстрым, но и ровным и прямым.

Нестабильная вибрация долота и колебания крутящего момента не только повлияют на скорость бурения, но и ускорят износ долота и даже могут вызвать отклонение скважины. Благодаря тщательному расположению резцов и конструкции водяного глазка, мы позволяем резцам различной формы работать вместе, оптимизируя баланс сил резания. Таким образом, буровое долото может поддерживать меньшую радиальную и осевую вибрацию в процессе бурения и достигать более плавной передачи крутящего момента.

Качество скважины является основой для последующего заканчивания и добычи. Мы хорошо это знаем, поэтому почти параноидально стремимся к геометрической точности и согласованности резцов PDC. Каждая фреза, изготовленная на заводе, должна быть точной по размеру и форме. Это гарантирует сохранение правильной траектории при спуске бурового долота в пласт, что позволяет избежать образования шпуров с завышенными или заниженными размерами. Правильный ствол не только снижает риск и стоимость заканчивания скважины, но и закладывает прочный фундамент для последующей добычи нефти и газа.

Снижение общей стоимости бурения

В конечном итоге все усилия направлены на достижение одной цели - снижение комплексных затрат на бурение.

При повышении производительности бурения цикл бурения естественным образом сокращается; при снижении NPT уменьшается стоимость непроизводственного времени; при повышении стабильности бурения также уменьшается износ бурового инструмента и скважинного оборудования. Все эти отдельные факторы повышения эффективности в конечном итоге сводятся к одному огромному преимуществу - значительному снижению общих затрат на бурение.

Для нас резцы PDC - это не только продукт, но и решение для наших клиентов, позволяющее достичь цели "снижение затрат, повышение эффективности" бурения. Мы не только поставляем высококачественные резцы PDC, но и предлагаем индивидуальные и высокопроизводительные решения на основе глубокого понимания потребностей клиентов в бурении и характеристик пласта. Мы верим, что благодаря тесному сотрудничеству с нашими клиентами наши резцы PDC помогут вам оптимизировать общие буровые операции и получить максимальную выгоду.

В области бурения, где сосуществуют жесткая конкуренция и высокие затраты, компания инновационная форма фрез PDC становится ключевой переменной для прорывов в отрасли. Будь то треугольная форма, ориентированная на проникающую способность, форма микродуги, обеспечивающая плавную резку, или форма гребня, учитывающая как управляемость, так и ударопрочность, - все они представляют собой непрерывную эволюцию технологии бурения.

Мы знаем, что каждый кусок PDC Cutter - это не просто композитный алмаз, а надежность и высокая производительность. Благодаря постоянной оптимизации материалов, анализу моделирования и точности производства мы продолжаем повышать эффективность бурения.

В будущем мы продолжим фокусироваться на инновациях и работать с глобальными партнерами, чтобы предложить более конкурентоспособные решения для бурения в нефтегазовой, геотермальной и минеральной отраслях.

Разнообразные формы фрез PDC не только о форме, но и о стремлении к максимальной эффективности и ценности.