היסטוריה קצרה של פיתוח מקדחים

לפני שטכנולוגיית הייצור של PDC הייתה בשלה, או לפני הפיתוח של מקדחי PDC, חלק מהיצרנים השתמשו ביהלום מלאכותי רב-גבישי ללא מצע קרביד כדי להחליף יהלום טבעי בעל גרגר גדול לייצור מקדחים צמודים על פני השטח. צורתם של יהלומים רב גבישיים כוללת גליליים עם חרוט בקצה אחד, בלוק משולש, דיסק, מלבן, בלוק וכו', כגון Geoset ו-Fomset של GE, Syndax3 של De Beers ו-TSP של Zhengzhou Sanmo Institute. התכונה המשותפת שלהם היא יציבות תרמית גבוהה, כלומר עמידות לטמפרטורות גבוהות של 1000 מעלות עד 1100 מעלות, וניתן לסנטף ישירות לכתר של גוף המקדח המורכב מאבקת טונגסטן קרביד ומתכת מליטה כשיני מקדחה לריסוק וחיתוך הגיבוש.

 

משנת 1969 עד 1975, מכון השחזה השלישי של Zhengzhou ייצר מספר גבישים רב גבישיים מסוג JR20SN-2 בקטרים ​​שונים.

הם שימשו תחילה לייצור מקדחים ספוגים לשמירה על קוטר ולקידוח לשכבות מתחת לרמה 7 במכרות. לאחר מכן, גבישים פוליגריסטליים בגודל 6×6 מ"מ שימשו לייצור מקדחי מגרדת שמן. בדיקות נערכו ב-Shengli Oilfield. אם לוקחים קידוח לאותו עומק באר של 2400 מטר כדוגמה, בהשוואה למקדחי מגרד קרביד, מקדחי מגרד פול-גבישיים יכולים לחסוך 11,000 עד 12,000 יואן לבאר ולחסוך 78% מהזמן ; בהשוואה למקדחי רולר, מקדחי מגרד פול-גבישיים יכולים לחסוך יותר מ-50% מהעלויות ולהפחית את זמן הקידוח ב-5 עד 8 ימים. בנוסף, מקדחי ליבה גיאולוגיים וקורם העשויים מגבישים פולי-גבישים בגודל 1.8×5 מ"מ וגבישים פוליגריסטליים בגודל 2.5×5 מ"מ משמשים לשמירה על הקוטר של מקדחים ספוג מתכות, שדה פחם וגיאולוגי, והשפעתם דומות גם ליהלומים טבעיים.

 

לפני הצלחת ה-PDC שפותח בעצמו של ארצי בתחילת שנות ה-80, נעשה שימוש נרחב בפולי-גביש בגודל 6×6 מ"מ במקדחי ליבה ובמקדחי קידוח מלא בצורת קליפת אבטיח לקידוח נפט וגז. בלוק משולש פולי-גבישי נעשה שימוש נרחב גם בייצור מקדחי ליבה או קידוח מלא לתצורות בינוניות-קשות עד קשות (כגון אבן גיר ודולומיט) ותצורות שוחקות מעט. מאז הייצור בקנה מידה גדול של PDC מקומי בשנות ה-90, יהלום מלאכותי רב גבישי נסוג בהדרגה משוק הקידוח והוחלף לחלוטין ב-PDC.

 

הפיתוח והיישום של מקדחי PDC עבור קידוחי נפט וגז עברו תקופה לא מבוטלת. עמידות ההשפעה של PDC מוקדם לא הייתה גבוהה והייתה ריבוד. בנוסף, היו בעיות בתכנון וייצור של מקדחים והסיכון לקידוחי נפט וגז. הביצועים של יצרני מקדחי רולר, שתפסו נתח גדול משוק הקידוח, לא היו כל כך פעילים. לכן, הפיתוח והיישום של מקדחי PDC נתקלו בקשיים ובהתנגדות רבה.

 

בין השנים 1973 ו-1975, ארצות הברית השתמשה בשכבת יהלום PDC (Compax) בעובי 8.38×2.8 מ"מ של GE של GE של 8.38×2.8 מ"מ, 0.5 מ"מ, מרותכת לעמודי שן קרביד ולאחר מכן מותקנת על מקדחי פלדה לצורך בדיקה. כמות גדולה של נתוני בדיקה מקוריים הראו ש-PDC יכול להחליף יהלומים טבעיים על מקדחים משטחים המשמשים לקידוח הסלעים הקשים והשוחקים ביותר. עם זאת, בהתחשב במאפיינים המבניים והביצועים של PDC ובעובדה שרוב תצורות הנפט והגז הן תצורות רכות עד בינוניות קשות, יצרני מקדחים התמקדו ביישום של PDC בשוק קידוחי הנפט, שיש לו סיכויי שוק משמעותיים. המרכז לחקר הקידוח של אוניברסיטת טולסה בארצות הברית השתתף בתכנון הראשוני של מקדח ה-PDC השטוח וערך בדיקות מפתח ב-PDC עצמו. במהלך תקופה זו, GE ערכה בדיקות על ארבעה מקדחי PDC בדרום טקסס, קולורדו, יוטה ומישיגן עילית, וחשפו כמה בעיות בשיניים של עמודי PDC, בתכנון וביצור מקדחים.

 

לאחר פתרון הבעיות בבדיקות הראשוניות, GE השיקה את סדרת מוצרי ה-PDC של Stratapax למקדחים בדצמבר 1976. הביצועים שלה שופרו, הוא היה עמיד יותר למכות והיה קל יותר לתקן אותו לגוף המקדחה. במקביל, Diamant B0art ערך כמה בדיקות מקדחי PDC מוצלחות יחסית בסלעי המלח של המפרץ הפרסי והים הצפוני, ואיסטמן כריסטנסן ערך כמה בדיקות מקדחי PDC מוצלחות יחסית בים הצפוני.

 

לאחר בדיקות החקירה המקדימות לעיל, מסוף שנות ה-80 ועד היום, ביצעו יצרני PDC שורה של שיפורים וחידושים ל-PDC, מה ששיפר מאוד את הביצועים השונים של PDC. מכיוון ששוק האנרגיה פורח ומחירי הנפט הגולמי ממשיכים להגיע לשיאים חדשים, חברות מקדחים גדולות פיתחו באופן פעיל סדרה של מקדחי PDC חדשים עם חברות נפט כדי לשפר את אפקט השימוש ולהרחיב את תחום היישום.