Σύντομη ιστορία της ανάπτυξης τρυπανιού

Πριν ωριμάσει η τεχνολογία παραγωγής του PDC ή πριν από την ανάπτυξη των τρυπανιών PDC, ορισμένοι κατασκευαστές χρησιμοποιούσαν πολυκρυσταλλικό τεχνητό διαμάντι χωρίς υπόστρωμα καρβιδίου για να αντικαταστήσουν το φυσικό διαμάντι μεγάλου κόκκου για την κατασκευή τρυπανιών επιφανειακής τοποθέτησης. Το σχήμα των πολυκρυσταλλικών διαμαντιών περιλαμβάνει κυλινδρικό με κώνο στο ένα άκρο, τριγωνικό μπλοκ, δίσκο, ορθογώνιο, μπλοκ κ.λπ., όπως το Geoset and Fomset της GE, το Syndax3 της De Beers και το TSP του Ινστιτούτου Zhengzhou Sanmo. Το κοινό τους χαρακτηριστικό είναι η υψηλή θερμική σταθερότητα, δηλαδή η αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες από 1000 μοίρες έως 1100 μοίρες, και μπορούν να πυροσυσσωματωθούν απευθείας στην κορυφή του σώματος του τρυπανιού που αποτελείται από σκόνη καρβιδίου βολφραμίου και μέταλλο που κολλάει ως δόντια τρυπήματος για να συνθλίψει και να κόψει ο σχηματισμός.

 

Από το 1969 έως το 1975, το Zhengzhou Third Grinding Institute παρήγαγε αρκετούς πολυκρυσταλλικούς κρυστάλλους JR20SN-2 διαφορετικών διαμέτρων.

Χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά για την κατασκευή εμποτισμένων τρυπανιών που διατηρούν τη διάμετρο και για τη διάτρηση σε στρώματα κάτω από το επίπεδο 7 στα ορυχεία. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήθηκαν πολυκρυσταλλικοί κρύσταλλοι 6×6 mm για την κατασκευή τρυπανιών ξύστρας λαδιού. Οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν στο πετρελαιοφόρο Shengli. Λαμβάνοντας για παράδειγμα τη γεώτρηση στο ίδιο βάθος φρεατίου των 2400 μέτρων, σε σύγκριση με τα τρυπάνια με ξύστρα από καρβίδιο, τα πολυκρυσταλλικά τρυπάνια ξύστρας μπορούν να εξοικονομήσουν 11,000 έως 12,000 γιουάν ανά φρεάτιο και να εξοικονομήσουν 78% του χρόνου ; Σε σύγκριση με τα τρυπάνια με ρολό, τα πολυκρυσταλλικά τρυπάνια με ξύστρα μπορούν να εξοικονομήσουν περισσότερο από το 50% του κόστους και να μειώσουν το χρόνο διάτρησης κατά 5 έως 8 ημέρες. Επιπρόσθετα, γεωλογικά τρυπάνια πυρήνα και εξάρτυρας από πολυκρυσταλλικούς κρυστάλλους 1,8 × 5 mm και πολυκρυσταλλικούς κρυστάλλους 2,5 × 5 mm χρησιμοποιούνται για τη διατήρηση της διαμέτρου μεταλλουργικών, ανθρακωρυχείων και γεωλογικών εμποτισμένων τρυπανιών και τα αποτελέσματά τους είναι επίσης παρόμοια με τα φυσικά διαμάντια.

 

Πριν από την επιτυχία του αυτο-αναπτυγμένου PDC της χώρας μου στις αρχές της δεκαετίας του 1980, το πολυκρυσταλλικό 6×6 mm χρησιμοποιήθηκε ευρέως σε τρυπάνια πυρήνα και τρυπάνια πλήρους διάτρησης σε σχήμα φλούδας καρπουζιού για γεωτρήσεις πετρελαίου και αερίου. Το τριγωνικό πολυκρυσταλλικό μπλοκ χρησιμοποιήθηκε επίσης ευρέως στην κατασκευή τρυπανιών με πυρήνα ή πλήρους διάτρησης για μεσαίου σκληρούς έως σκληρούς σχηματισμούς (όπως ασβεστόλιθος και δολομίτης) και ελαφρώς λειαντικούς σχηματισμούς. Από τη μεγάλης κλίμακας παραγωγή εγχώριων PDC στη δεκαετία του 1990, το πολυκρυσταλλικό τεχνητό διαμάντι έχει σταδιακά αποσυρθεί από την αγορά γεωτρήσεων και έχει αντικατασταθεί πλήρως από PDC.

 

Η ανάπτυξη και η εφαρμογή τρυπανιών PDC για γεωτρήσεις πετρελαίου και φυσικού αερίου έχει περάσει ένα σημαντικό χρονικό διάστημα. Η αντοχή στην κρούση του πρώιμου PDC δεν ήταν υψηλή και υπήρχε διαστρωμάτωση. Επιπλέον, υπήρχαν προβλήματα στον σχεδιασμό και την κατασκευή των τρυπανιών και ο κίνδυνος της γεώτρησης πετρελαίου και φυσικού αερίου. Η απόδοση των κατασκευαστών κυλινδρικών τρυπανιών, που κατείχαν μεγάλο μερίδιο της αγοράς γεωτρήσεων, δεν ήταν τόσο ενεργή. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη και η εφαρμογή των τρυπανιών PDC αντιμετώπισε μεγάλες δυσκολίες και αντίσταση.

 

Μεταξύ 1973 και 1975, οι Ηνωμένες Πολιτείες χρησιμοποίησαν το στρώμα διαμαντιού PDC (Compax) πάχους 8,38×2,8 χιλιοστών, PDC (Compax) της GE, πάχους 8,38×2,8 χιλιοστών, συγκολλημένο σε οδοντικές στήλες καρβιδίου και στη συνέχεια τοποθετημένο σε τρυπάνια χάλυβα για δοκιμή. Ένας μεγάλος αριθμός αρχικών δεδομένων δοκιμών έδειξαν ότι το PDC μπορεί να αντικαταστήσει τα φυσικά διαμάντια σε επιφανειακά τοποθετημένα τρυπάνια που χρησιμοποιούνται για τη διάτρηση των πιο σκληρών και λειαντικών πετρωμάτων. Ωστόσο, λαμβάνοντας υπόψη τα δομικά χαρακτηριστικά και τα χαρακτηριστικά απόδοσης του PDC και το γεγονός ότι οι περισσότεροι σχηματισμοί πετρελαίου και αερίου είναι μαλακοί έως μέτριας σκληρότητας σχηματισμοί, οι κατασκευαστές τρυπανιών έχουν επικεντρωθεί στην εφαρμογή του PDC στην αγορά γεωτρήσεων πετρελαίου, η οποία έχει σημαντικές προοπτικές αγοράς. Το Κέντρο Ερευνών Γεωτρήσεων του Πανεπιστημίου της Τάλσα στις Ηνωμένες Πολιτείες συμμετείχε στον αρχικό σχεδιασμό του επίπεδου τρυπανιού PDC και πραγματοποίησε βασικές δοκιμές στο ίδιο το PDC. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η GE διεξήγαγε δοκιμές σε τέσσερα τρυπάνια PDC στο Νότιο Τέξας, το Κολοράντο, τη Γιούτα και το Άνω Μίσιγκαν, αποκαλύπτοντας ορισμένα προβλήματα στα δόντια στήλης PDC, στο σχεδιασμό και την κατασκευή των τρυπανιών.

 

Αφού επιλύθηκαν τα προβλήματα στις αρχικές δοκιμές, η GE κυκλοφόρησε τη σειρά προϊόντων PDC Stratapax για τρυπάνια τον Δεκέμβριο του 1976. Η απόδοσή της βελτιώθηκε, ήταν πιο ανθεκτικό στην κρούση και ήταν ευκολότερο να στερεωθεί στο σώμα του τρυπανιού. Ταυτόχρονα, η Diamant B0art διεξήγαγε ορισμένες σχετικά επιτυχημένες δοκιμές τρυπανιού PDC στον Περσικό Κόλπο και τα αλμυρά πετρώματα της Βόρειας Θάλασσας και ο Eastman Christensen διεξήγαγε μερικές σχετικά επιτυχημένες δοκιμές τρυπανιού PDC στη Βόρεια Θάλασσα.

 

Μετά τις παραπάνω προκαταρκτικές διερευνητικές δοκιμές, από τα τέλη της δεκαετίας του 1980 έως σήμερα, οι κατασκευαστές PDC έχουν κάνει μια σειρά βελτιώσεων και καινοτομιών στο PDC, γεγονός που έχει βελτιώσει σημαντικά τις διάφορες επιδόσεις του PDC. Καθώς η αγορά ενέργειας ανθεί και οι τιμές του αργού πετρελαίου συνεχίζουν να χτυπούν νέα υψηλά, μεγάλες εταιρείες τρυπανιών έχουν αναπτύξει ενεργά μια σειρά νέων τρυπανιών PDC με εταιρείες πετρελαίου για να βελτιώσουν το αποτέλεσμα χρήσης και να επεκτείνουν το πεδίο εφαρμογής.