Breve história do desenvolvimento de brocas
Sep 15, 2024| Antes da tecnologia de produção do PDC amadurecer, ou antes do desenvolvimento das brocas PDC, alguns fabricantes usavam diamante artificial policristalino sem substrato de carboneto para substituir o diamante natural de grão grande para fabricar brocas montadas na superfície. A forma dos diamantes policristalinos inclui cilíndrico com um cone em uma extremidade, bloco triangular, disco, retângulo, bloco, etc., como Geoset e Fomset da GE, Syndax3 da De Beers e TSP do Instituto Zhengzhou Sanmo. Sua característica comum é a alta estabilidade térmica, ou seja, resistência a altas temperaturas de 1000 graus a 1100 graus, e pode ser sinterizada diretamente na coroa do corpo da broca composta de pó de carboneto de tungstênio e metal de ligação como dentes de broca para esmagar e cortar a formação.
De 1969 a 1975, o Terceiro Instituto de Moagem de Zhengzhou produziu vários cristais policristalinos JR20SN-2 de diferentes diâmetros.
Eles foram usados pela primeira vez para fabricar brocas impregnadas que mantêm o diâmetro e alargadores para perfurar estratos abaixo do nível 7 em minas. Em seguida, cristais policristalinos de 6×6mm foram usados para fabricar brocas raspadoras de óleo. Os testes foram realizados no campo petrolífero de Shengli. Tomando como exemplo a perfuração na mesma profundidade de poço de 2.400 m, em comparação com brocas raspadoras de metal duro, as brocas raspadoras policristalinas podem economizar de 11,000 a 12,000 yuans por poço e economizar 78% de tempo ; em comparação com as brocas de rolo, as brocas raspadoras policristalinas podem economizar mais de 50% dos custos e reduzir o tempo de perfuração em 5 a 8 dias. Além disso, brocas de perfuração geológica e alargador feitos de cristais policristalinos de 1,8 × 5 mm e cristais policristalinos de 2,5 × 5 mm são usados para manter o diâmetro de brocas metalúrgicas, carboníferas e impregnadas geológicas, e seus efeitos também são semelhantes aos diamantes naturais.
Antes do sucesso do PDC autodesenvolvido em meu país no início da década de 1980, o policristalino de 6 × 6 mm era amplamente utilizado em brocas de perfuração e brocas de perfuração completa em forma de casca de melancia para perfuração de petróleo e gás. O bloco triangular policristalino também foi amplamente utilizado na fabricação de brocas de testemunhagem ou de perfuração completa para formações semiduras a duras (como calcário e dolomita) e formações levemente abrasivas. Desde a produção em larga escala de PDC doméstico na década de 1990, o diamante artificial policristalino foi gradualmente retirado do mercado de perfuração e foi completamente substituído pelo PDC.
O desenvolvimento e a aplicação de brocas PDC para perfuração de petróleo e gás passaram por um período considerável de tempo. A resistência ao impacto do PDC inicial não era alta e houve estratificação. Além disso, havia problemas no projeto e fabricação de brocas e no risco de perfuração de petróleo e gás. A atuação dos fabricantes de brocas rolantes, que ocupavam grande fatia do mercado de perfuração, não foi tão ativa. Portanto, o desenvolvimento e aplicação de brocas PDC encontraram grandes dificuldades e resistências.
Entre 1973 e 1975, os Estados Unidos usaram PDC (Compax) de camada de diamante de 8,38 × 2,8 mm e 0 0,5 mm de espessura da GE soldado a colunas de dentes de metal duro e depois instalados em brocas de aço para testes. Uma grande quantidade de dados de testes originais mostrou que o PDC pode substituir os diamantes naturais em brocas montadas na superfície usadas para perfurar as rochas mais duras e abrasivas. No entanto, considerando as características estruturais e de desempenho do PDC e o facto de a maioria das formações de petróleo e gás serem formações macias a médias, os fabricantes de brocas concentraram-se na aplicação do PDC no mercado de perfuração de petróleo, que tem perspectivas de mercado significativas. O Centro de Pesquisa de Perfuração da Universidade de Tulsa, nos Estados Unidos, participou do projeto inicial da broca plana PDC e conduziu testes importantes no próprio PDC. Durante esse período, a GE conduziu testes em quatro brocas PDC no sul do Texas, Colorado, Utah e Upper Michigan, expondo alguns problemas nos dentes da coluna PDC, no projeto e na fabricação da broca.
Depois que os problemas nos testes iniciais foram resolvidos, a GE lançou a série Stratapax de produtos PDC para brocas em dezembro de 1976. Seu desempenho foi melhorado, era mais resistente a impactos e mais fácil de fixar no corpo da broca. Ao mesmo tempo, Diamant B0art conduziu alguns testes de broca PDC relativamente bem-sucedidos nas rochas salinas do Golfo Pérsico e do Mar do Norte, e Eastman Christensen conduziu alguns testes de broca PDC relativamente bem-sucedidos no Mar do Norte.
Após os testes exploratórios preliminares acima, desde o final da década de 1980 até o presente, os fabricantes de PDC fizeram uma série de melhorias e inovações no PDC, o que melhorou muito os vários desempenhos do PDC. À medida que o mercado de energia está em expansão e os preços do petróleo bruto continuam a atingir novos máximos, as principais empresas de brocas desenvolveram activamente uma série de novas brocas PDC com as empresas petrolíferas para melhorar o efeito de utilização e expandir o campo de aplicação.