Peu polycristallin de corps de (PDC) Matrix de contrat de diamant pour très des hards rock pour le forage de pétrole

Peu polycristallin de corps de Matrix du contrat de diamant (PDC) pour les hards rock mêmes pour le forage de pétrole

Peu de perceuse de PDC

Les matériaux polycristallins de diamant, pour l'usage dans le peu polycristallin du contrat de diamant (PDC), sont l'une des avances matérielles les plus importantes pour des outils de forage de pétrole ces dernières années. Le peu non décapotable tourne comme une seule pièce et contient pas séparément les pièces mobiles. Quand le peu non décapotable utilise des coupeurs de PDC, ils s'appellent généralement peu de PDC. Depuis leur première production en 1976, la popularité du peu utilisant des coupeurs de PDC s'est développée solidement, et ils sont presque aussi communs que le peu de rouleau-cône dans beaucoup d'applications de forage.

Styles polycristallins du contrat de diamant (PDC)

Le peu de PDC est conçu et fabriqué en deux structurellement styles différents (fig. 1 et fig. 2) :

peu de Matrix-corps

peu d'Acier-corps

Les deux fournissent des capacités sensiblement différentes, et, parce que les deux types ont certains avantages, un choix entre eux serait décidé par les besoins de l'application.

Styles polycristallins du contrat de diamant (PDC)

Le peu de PDC est conçu et fabriqué en deux structurellement styles différents (fig. 1 et fig. 2) :

peu de Matrix-corps

peu d'Acier-corps
Les deux fournissent des capacités sensiblement différentes, et, parce que les deux types ont certains avantages, un choix entre eux serait décidé par les besoins de l'application.

Fig. peu de 1-Matrix-body.

Fig. peude 2-Steel-body.

Matrix-corps

« Matrix » est un matériau composite très dur et plutôt fragile comportant des grains de carbure de tungstène métallurgiquement métallisés avec une reliure plus molle, plus dure, métallique. Matrix est souhaitable comme matériel mordu, parce que sa dureté est résistante à l'abrasion et à l'érosion. Il est capable de résister aux charges compressives relativement élevées, par comparaison avec à en acier, a la basse résistance au chargement d'impact.

Matrix est relativement hétérogène, parce que c'est un matériau composite. Puisque la taille et le placement des particules du carbure de tungstène qu'il contient pour varier (par conception et circonstances), ses propriétés physiques sont légèrement moins prévisibles qu'en acier.

Acier-corps

L'acier est métallurgiquement opposé de matrice. Il est capable de résister aux charges à haute impression, mais est relativement doux et, sans caractéristiques protectrices, échouerait rapidement par l'abrasion et l'érosion. Les aciers de qualité sont essentiellement homogènes avec les limites structurelles qui étonnent rarement leurs utilisateurs.

Conception de peu de matrice et d'acier-corps

Les caractéristiques de conception et les processus de fabrication pour les deux types mordus sont, en ce qui concerne la construction de corps, différente, en raison de la nature des matériaux à partir desquels elles sont faites. La dureté inférieure d'impact des limites de matrice quelques caractéristiques de Matrix-peu, telles que la taille de lame. Réciproquement, l'acier est malléable, dur, et capable de résister à de plus grandes charges d'impact. Ceci permet au peu du l'acier-corps PDC pour être relativement plus grand que le peu de matrice et pour incorporer une plus grande taille aux caractéristiques telles que des lames.

Avantage de peu du Matrix-corps PDC

le peu du Matrix-corps PDC est généralement préféré au-dessus du peu d'acier-corps pour les environnements dans lesquels l'érosion de corps est susceptible de faire échouer un peu. Pour le peu diamant-imbibé, seulement la construction de Matrix-corps peut être employée.

La force et la ductilité de l'acier donnent des corps d'acier-peu de haute résistance pour effectuer le chargement. Les corps en acier sont considérablement plus forts que des corps de matrice. En raison des capacités matérielles en acier, les profils mordus complexes et les conceptions hydrauliques sont possibles et relativement faciles pour construire sur une fraiseuse multiaxe et contrôlée par l'ordinateur. Une caractéristique salutaire du peu en acier est qu'ils peuvent facilement être reconstruits un certain nombre de fois parce que des coupeurs usés ou endommagés peuvent être remplacés plutôt facilement. C'est un avantage particulier pour des opérateurs dans les environnements de forage bons marchés.

Développement de peu de PDC

Heureusement, les deux aciers et matrice sont en pleine évolution, et leurs limitations diminuent. Pendant que surfaçant dur des matériaux améliorez, le peu en acier devient extrêmement bien protégé avec les matériaux qui sont de haute résistance à l'abrasion et à l'érosion. En même temps, les propriétés structurelles et usage-résistantes des matériaux de matrice s'améliorent également rapidement, et la gamme des applications économiques appropriées aux deux types se développe.

La matrice d'aujourd'hui a peu de ressemblance à celle même il y a de quelques années. Les résistances à la traction et la résistance à l'impact ont augmenté au moins de 33%, et le coupeur soudent la force a augmenté de ≈80%. En même temps, les géométries et la technologie des structures porteuses ont amélioré, ayant pour résultat les produits de matrice forts et productifs. Fig. 3 décrit PDC a mordu la nomenclature.

Fig. 3-PDC a mordu la nomenclature.

Coupeurs polycristallins du contrat de diamant (PDC)

Le diamant est le matériel le plus dur connu. Cette dureté lui donne les propriétés supérieures pour couper n'importe quel autre matériel. PDC est extrêmement important pour le forage, parce qu'il agrège les diamants minuscules, peu coûteux, synthétiques dans relativement grand, les masses d'intergrown des cristaux aléatoirement orientés qui peuvent être façonnés en des formes utiles appelées les tables de diamant. Les tables de diamant sont la pièce d'un coupeur qui entre en contact avec une formation. Sans compter que leur dureté, les tables de diamant de PDC ont une caractéristique essentielle pour des coupeurs de perceuse-peu : Elles collent efficacement avec les matériaux de carbure de tungstène qui peuvent être soudés (attaché) aux corps mordus. Les diamants, seuls, ne colleront pas ensemble, ni peuvent ils être attachés par la soudure.

Diamant synthétique

La poussière abrasive de diamant est utilisée généralement pour décrire les grains minuscules (≈0.00004 dedans.) du diamant synthétique utilisé comme matière première principale pour des coupeurs de PDC. En termes de produits chimiques et propriétés, le diamant synthétique est identique au diamant naturel. La fabrication de la poussière abrasive de diamant comporte un processus chimiquement simple : le carbone ordinaire est chauffé sous extrêmement la haute pression et la température. Dans la pratique, cependant, la fabrication du diamant est loin de facile.

Différents cristaux de diamant contenus dans la poussière abrasive de diamant sont différemment orientés. Ceci fait le fort matériel, pointu, et, en raison de la dureté du diamant contenu, extrêmement résistant à l'usure. En fait, la structure aléatoire trouvée dans le diamant synthétique collé exécute mieux dans le cisaillement que les diamants naturels, parce que les diamants naturels sont des cristaux cubiques qui rompent facilement le long de leurs frontières ordonnées et cristallines.

La poussière abrasive de diamant est moins stable à températures élevées que le diamant naturel, cependant. Puisque le catalyseur métallique emprisonné dans la structure de poussière abrasive a un niveau supérieur de dilatation thermique que le diamant, liens différentiels de diamant-à-diamant d'endroits d'expansion sous le cisaillement et, si les charges sont assez hautes, cause l'échec. Si les liens échouent, des diamants sont rapidement perdus, ainsi PDC perd sa dureté et acuité et devient inefficace. Pour empêcher un tel échec, des coupeurs de PDC doivent être en juste proportion refroidis pendant le perçage.

Tables de diamant

Pour fabriquer une table de diamant, la poussière abrasive de diamant est agglomérée avec du carbure de tungstène et la reliure métallique pour former une couche riche en diamant. Ils sont comme une gaufrette dans la forme, et ils devraient être rendus aussi épais comme structurellement possible, parce que les augmentations de volume de diamant portent la vie. Les tables de diamant les plus de haute qualité sont ≈2 à 4 millimètres, et les avances de technologie augmenteront l'épaisseur de table de diamant. Les substrats de carbure de tungstène sont normalement ≈0.5 dedans. haut et avoir la mêmes forme et dimensions en coupe comme table de diamant. Les deux pièces, tables de diamant et substrats, composent un coupeur (fig. 4).

Fig. construction de coupeur de 4-PDC

Utilisation de dossier

Les 2 pages suivantes lient à ce dossier :

Peu de perceuse de PDC
PEH : Introduction au Rouleau-cône et au Diamond Drill Bits polycristallin

La formation de PDC dans des formes utiles pour des coupeurs implique de placer la poussière abrasive de diamant, ainsi que son substrat, un récipient à pression et puis en agglomérant au feu vif et à la pression.

On ne peut pas permettre à des des coupeurs de PDC de dépasser les températures de 1,382°F [750°C]. La chaleur excessive produit l'usage rapide, parce que la dilatation thermique différentielle entre la reliure et le diamant tend à casser les cristaux de poussière abrasive de diamant d'intergrown dans la table de diamant. Des forces en esclavage entre la table de diamant et le substrat de carbure de tungstène sont également compromises par dilatation thermique différentielle.

Facteurs importants à considérer avant la conception d'utiliser-et du peu de PDC

. PDC a mordu des conceptions de bases
. PDC a mordu le profil
. Configurations binaires de PDC
. A mordu l'hydraulique
. Sciences économiques mordues
. A mordu la classification
. La compréhension des pratiques et des conditions de fonctionnement le peu sera exposée à.

Peu de perceuse rotatoire

PEH : Introduction au Rouleau-cône et au Diamond Drill Bits polycristallin

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