На мой взгляд, наиболее эффективными резцами PDC при бурении водяных скважин обычно являются резцы "средней ударной серии" - эти резцы часто имеют средне- и крупнозернистую структуру алмазного зерна. Их основное преимущество заключается в способности найти хороший баланс между умеренной износостойкостью и отличной ударной вязкостью. В частности, для стандартных буровых коронок для водяных скважин размером от 6 до 12 дюймов размеры 1308 и 1613, а также специальные фаски стали, по сути, отраслевым стандартом. Наша цель очень проста: найти такой тип режущего зуба, который мог бы оставаться целым (без сколов) при воздействии сложных и изменчивых пластов, сохраняя при этом стоимость бурения одного метра в разумных пределах. Ведь в условиях жесткой конкуренции на рынке бурения водяных скважин сохранить маржу прибыли - задача не из легких.

Выбор фрезы PDC для водяной скважины

Выбор материала

Бурение скважин характеризуется неглубоким залеганием пластов, сложной геологией и большим количеством переплетений мягких и твердых пластов. Поэтому, на мой взгляд, ударопрочность стоит на первом месте. Когда наш завод выбирает резцы PDC для бурения водяных скважин, мы, как правило, отдаем предпочтение изделиям со спеченными крупными алмазными зернами.

• Термическая стабильность: С точки зрения практического применения, крупнозернистые резцы обычно обладают лучшим эффектом теплоотвода при агрессивных операциях, таких как бурение водяных скважин.
• Ударная вязкость: При внезапном столкновении с твердыми породами, такими как гранит или кварц, риск катастрофического хрупкого разрушения крупнозернистых резцов гораздо меньше. Это было подтверждено во многих случаях неудач, с которыми я имел дело.
• Экономическая эффективность: По сравнению с ультрамелкозернистой "поликристаллической" смесью, используемой в глубоководном бурении, стоимость производства крупнозернистых резцов в целом ниже, что делает наши готовые буровые долота более конкурентоспособными на рынке.

Разработка геометрии фаски

Когда люди выбирают резцы PDC для водяных скважин, они часто обращают внимание только на марку. Однако, по моему личному мнению, фаска (эта наклонная кромка) является ключевым фактором.

• Стандартный край: Он хорошо работает с мягкими глинистыми или песчаными слоями, обладая высокой скоростью резания. Однако его недостатком является то, что он склонен к образованию сколов и не является ударопрочным.
• Улучшенная фаска: Для резцов для водяных скважин мы обычно проектируем немного больший угол фаски. Жертвуя небольшой остротой резания (ROP), можно значительно повысить способность режущих зубьев противостоять силе удара. При расчете это оказывается очень выгодной сделкой. Согласно нашей внутренней статистике, простой выбор правильной фаски может снизить количество "жалоб на качество" примерно на 30% без изменения стоимости материала.

Определите источник

За годы работы я видел, как многие торговцы перемаркировали резцы PDC "камнерезного" класса и продавали их как изделия для бурения. Чтобы проверить поставщика, я предлагаю напрямую попросить его предоставить данные испытаний на вертикальном токарном станке (VTL) и данные испытаний на падение веса. По-настоящему компетентный технический директор завода наверняка сможет показать вам, сколько раз его режущие зубья резали по гранитному камню до появления изношенной поверхности.

Применение в полевых условиях

Понимание пределов производительности резцов PDC для водяных скважин часто может избавить вас от необходимости поднимать и опускать бур.

1. Мягкие и средние формации (грязевик, песчаник, сланец)

В таком слое основным видом разрушения является износ.
Рекомендуем выбрать: Стандартные плоские резцы 1308 PDC.
Предложение по эксплуатации: Вы можете бежать на высокой скорости. В этом случае резцы в основном разбивают породу за счет эффекта "срезания". Если обнаруживается, что режущие зубья затупляются слишком быстро, необходимо проверить, достаточна ли гидравлическая промывка (поток воды) и может ли она эффективно охлаждать режущие зубья. Горячие трещины, похожие на "змеиную кожу", которые появляются на алмазном столе режущих зубьев, обычно являются сигналом недостаточного охлаждения, а не плохого качества режущих зубьев.

2. Твердые и абразивные образования (известняк, гранит, кварц)

При таком типе пласта основным способом разрушения является ударное повреждение, например, скол или фрагментация.
Рекомендуем выбрать: Сферические или конические пластины PDC (иногда в качестве вспомогательных) или высококачественные плоские PDC с улучшенными фасками.
Предложение по эксплуатации: Соответствующим образом уменьшите скорость вращения и увеличьте давление сверления (WOB). Если вы заметили расслаивание алмазного слоя (отслаивание от подложки из твердого сплава), это часто вызвано чрезмерными прыжками или вибрацией бурового долота. Для высококачественного резца для водяных скважин граница раздела между алмазом и твердым сплавом должна быть неплоской (пилообразная граница), что может эффективно предотвратить это явление расслоения.

3. Ремонт и пайка

Многие бурильщики водяных скважин ремонтируют долота самостоятельно. Среди случаев выхода из строя зубьев PDC в лаборатории, которыми я занимался, главной причиной был перегрев в процессе пайки. Резцы PDC начинают разрушаться примерно при 700-751°C. Поэтому, если вы просто используете сварочную горелку и невооруженным глазом выжигаете цвет до ярко-оранжевого или желтого, честно говоря, вы, возможно, уже повредили внутреннюю структуру алмаза еще до того, как долото опустилось в скважину.

Об авторе: Алан Чен

Я Алан ЧенСтарший инженер по материалам и технический директор. Имея более чем 20-летний практический опыт работы в индустрии сверхтвердых материалов, я специализируюсь на процессах спекания при высоких температурах и высоком давлении (HPHT) и анализе отказов PDC. Моя цель - помочь производителям буровых долот и подрядчикам не обращать внимания на маркетинговую шумиху, а найти практичные, высокоэффективные решения для резцов, которые действительно обеспечивают баланс между долговечностью и производственными затратами.