Polykristalline Diamant-Vertrag (PDC)-Matrix-Körper-Stückchen für sehr Hardröcke für Erdölbohrung

Polykristalline Diamantvertrag (PDC) Matrix-Körperstückchen für Hardröcke für Erdölbohrung

PDC-Bohrer

Polykristalline Diamantmaterialien, für Gebrauch in den polykristallinen Stückchen des Diamantvertrages (PDC), sind einer der wichtigsten materiellen Fortschritte für Erdölbohrungswerkzeuge in den letzten Jahren. Örtlich festgelegt-köpfige Stückchen drehen sich als Einteiler und enthalten nicht separat bewegliche Teile. Wenn örtlich festgelegt-köpfige Stückchen PDC-Schneider benutzen, werden sie allgemein PDC-Stückchen genannt. Seit ihrer ersten Produktion im Jahre 1976, ist die Popularität von Stückchen unter Verwendung PDC-Schneider ständig gewachsen, und sie sind fast so allgemein wie Rollekegelstückchen in vielen bohrenden Anwendungen.

Polykristalline Arten des Diamantvertrages (PDC)

PDC-Stückchen sind in zwei strukturell unähnlichen Arten entworfen und hergestellt (Abb. 1 und Abb. 2):

Matrix-Körperstückchen

Stahl-Körperstückchen

Die zwei liefern erheblich verschiedene Fähigkeiten, und, weil beide Arten bestimmte Vorteile haben, würde eine Wahl zwischen ihnen durch den Bedarf der Anwendung entschieden.

Polykristalline Arten des Diamantvertrages (PDC)

PDC-Stückchen sind in zwei strukturell unähnlichen Arten entworfen und hergestellt (Abb. 1 und Abb. 2):

Matrix-Körperstückchen

Stahl-Körperstückchen
Die zwei liefern erheblich verschiedene Fähigkeiten, und, weil beide Arten bestimmte Vorteile haben, würde eine Wahl zwischen ihnen durch den Bedarf der Anwendung entschieden.

Abb. Stückchen 1-Matrix-body.

Abb. Stückchen2-Steel-body.

Matrix-Körper

„Matrix“ ist ein sehr harter, ziemlich spröder Verbundwerkstoff, der die Hartmetallkörner enthält, die metallurgisch mit einer weicheren, stärkeren, metallischen Mappe verpfändet werden. Matrix ist als gebissenes Material wünschenswert, weil seine Härte gegen Abnutzung und Abnutzung beständig ist. Sie ist zum Widerstehen von den verhältnismäßig hohen Druckbelastungen, aber, verglichen mit Stahl fähig, hat niedrigen Widerstand zur Stossbelastung.

Matrix ist verhältnismäßig heterogen, weil es ein Verbundwerkstoff ist. Weil die Größe und die Platzierung der Partikel des Hartmetalls, das sie enthält sich zu unterscheiden (durch Entwurf und Umstände), sind seine physikalischen Eigenschaften etwas weniger vorhersagbar als Stahl.

Stahl-Körper

Stahl ist metallurgisch Gegenteil der Matrix. Er ist zum Widerstehen von hohen Schlagbeanspruchungen fähig, aber ist und, ohne schützende Eigenschaften verhältnismäßig weich, würde schnell durch Abnutzung und Abnutzung ausfallen. Qualitätsstahle sind im Wesentlichen mit strukturellen Grenzen homogen, die selten ihre Benutzer überraschen.

Entwurf von Matrix- und Stahlkörperstückchen

Entwurfseigenschaften und Herstellungsverfahren für die zwei gebissenen Arten sind, in Bezug auf unterschiedlichen Körperbau, den wegen der Art der Materialien, von denen sie gemacht werden. Die niedrigere Auswirkungshärte von Matrixgrenzen einige Matrixstückcheneigenschaften, wie Blatthöhe. Andererseits ist Stahl duktil fähig, stark, und zum Widerstehen von größeren Schlagbeanspruchungen. Dieses macht es möglich, damit Stückchen des Stahlkörpers PDC verhältnismäßig größer als Matrixstückchen sind und größere Höhe in Eigenschaften wie Blätter enthalten.

Vorteil von Stückchen des Matrixkörpers PDC

Stückchen des Matrix-Körpers PDC werden allgemein über Stahlkörperstückchen für Umwelt bevorzugt, in denen Körperabnutzung wahrscheinlich ist, ein Stückchen zu veranlassen auszufallen. Für Diamant-imprägnierte Stückchen nur Matrixkörperbau kann benutzt werden.

Die Stärke und die Duktilität des Stahls gibt Stahlstückchenkörpern hohen Widerstand zur Stossbelastung. Stahlkörper sind beträchtlich stärker als Matrixkörper. Wegen der materiellen Stahlfähigkeiten sind komplexe gebissene Profile und hydraulische Entwürfe möglich und verhältnismäßig einfach, um auf einer Multiachsen-, Computer-numerisch-kontrollierten Fräsmaschine zu konstruieren. Eine nützliche Eigenschaft von Stahlstückchen ist, dass sie leicht umgebaut werden können einige Male, weil abgenutzte oder schädigende Schneider eher leicht ersetzt werden können. Dieses ist ein bestimmter Vorteil für Betreiber in der preiswerten bohrenden Umwelt.

Entwicklung von PDC-Stückchen

Glücklicherweise sind beide Stahle und Matrix sich rasch entwickelnd, und ihre Beschränkungen vermindern. Während, Materialien bestückend, verbessern Sie, werden Stahlstückchen extrem gut mit Materialien geschützt, die gegen Abnutzung und Abnutzung in hohem Grade beständig sind. Gleichzeitig verbessern die strukturellen und Abnutzung-widerstehenden Eigenschaften von Matrixmaterialien auch schnell, und die Strecke der wirtschaftlichen Anwendungen, die für beide Arten passend sind, wächst.

Heutige Matrix hat wenig Ähnlichkeit zu der von sogar vor einigen Jahren. Dehnfestigkeiten und Schlagzähigkeit haben um 33% mindestens zugenommen, und Schneider bronzieren Stärke hat zugenommen um ≈80%. Gleichzeitig haben Geometrie und die Technologie von Tragkonstruktionen, mit dem Ergebnis der starken, produktiven Matrixprodukte verbessert. Abb. 3 beschreibt PDC biss Nomenklatur.

Abb. 3-PDC biss Nomenklatur.

Polykristalline Schneider des Diamantvertrages (PDC)

Diamant ist das härteste bekannte Material. Diese Härte gibt ihm überlegene Eigenschaften für den Schnitt sonstigen Materials. PDC ist zur Bohrung, weil es die kleinen, billigen, künstlichen Diamanten in verhältnismäßig großes ansammelt, intergrown Massen von nach dem Zufall orientierten Kristallen extrem wichtig, die in die nützlichen Formen gebildet werden können, die Diamanttabellen genannt werden. Diamanttabellen sind das Teil eines Schneiders, der mit einer Bildung in Verbindung tritt. Außer ihrer Härte haben PDC-Diamanttabellen eine wesentliche Eigenschaft für Bohrgerätstückchenschneider: Sie verpfänden leistungsfähig mit Hartmetallmaterialien, die (befestigt worden) zu gebissenen Körpern bronziert werden können. Diamanten selbst verpfänden nicht zusammen, noch können sie befestigt werden, indem sie bronzieren.

Synthetischer Diamant

Diamantkorn ist allgemein verwendet, kleine Körner (≈0.00004 herein.) des synthetischen Diamanten zu beschreiben, der als der Schlüsselrohstoff für PDC-Schneider benutzt wird. Im Hinblick auf Chemikalien und Eigenschaften ist künstlicher Diamant zum natürlichen Diamanten identisch. Die Herstellung des Diamantkornes bezieht einen chemisch einfachen Prozess mit ein: gewöhnlicher Kohlenstoff wird unter extrem Hochdruck und Temperatur erhitzt. Diamanten in der Praxis jedoch ist zu machen weit von einfaches.

Die einzelnen Diamantkristalle, die im Diamantkorn enthalten werden, werden verschieden orientiert. Dieses macht das materielle starke, das scharf und, wegen der Härte des enthaltenen Diamanten, extrem haltbar. Tatsächlich führt die gelegentliche Struktur, die in verbundenem synthetischem Diamanten gefunden wird, besser in der Schere als natürliche Diamanten durch, weil natürliche Diamanten Kubikkristalle sind, die leicht entlang ihren geordneten, kristallenen Grenzen zerbrechen.

Diamantkorn ist bei hohen Temperaturen als natürlicher Diamant, jedoch weniger stabil. Weil der metallische Katalysator, der in der Kornstruktur eingeschlossen wird, eine höhere Rate der thermischen Expansion als Diamant, differenziale Expansionsplatz-Diamant-zudiamantanleihen unter Schere und, wenn Lasten genug hat hoch sind, Ausfall verursacht. Wenn Anleihen ausfallen, sind Diamanten schnell verloren, also verliert PDC seine Härte und Schärfe und wird unwirksam. Um solchen Ausfall zu verhindern, müssen PDC-Schneider während der Bohrung ausreichend abgekühlt werden.

Diamanttabellen

Um eine Diamanttabelle herzustellen, wird Diamantkorn mit Hartmetall und metallischer Mappe gesintert um eine Diamant-reiche Schicht zu bilden. Sie sind in Form Oblate ähnlich und sie sollten so stark, strukturell gemacht werden wie möglich, weil Diamantvolumenzunahmen das Leben tragen. Hochwertigste Diamanttabellen sind ≈2 zu 4 Millimeter, und Technologiefortschritte erhöhen Diamanttabellenstärke. Hartmetallsubstrate sind normalerweise ≈0.5 herein. hoch und die gleiche Querschnittsform und Maße als die Diamanttabelle haben. Die zwei Teile, Diamanttabelle und Substrat, bilden einen Schneider (Abb. 4).

Abb. Bau des Schneiders 4-PDC

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PEH: Einleitung zum Rolle-Kegel und zu polykristallinem Diamond Drill Bits

Die Formung von PDC in nützliche Formen für Schneider bezieht mit ein, Diamantkorn, zusammen mit seinem Substrat zu setzen, in einen Druckbehälter und dann in sintern mit hoher Hitze und Druck.

PDC-Schneider können nicht Temperaturen von 1,382°F [750°C] übersteigen gelassen werden. Übermäßige Hitze produziert schnelle Abnutzung, weil differenziale thermische Expansion zwischen Mappe und Diamanten neigt, die intergrown Diamant-Kornkristalle in der Diamanttabelle zu brechen. Bondstärken zwischen der Diamanttabelle und dem Hartmetallsubstrat werden auch durch differenziale thermische Expansion gefährdet.

Wichtige vor dem Gebrauch und dem Entwurf von PDC-Stückchen zu betrachten Faktoren,

. PDC biss Gestaltungsprinzipien
. PDC biss Profil
. PDC-Bitkonfigurationen
. Biss Hydraulik
. Gebissene Wirtschaft
. Biss Klassifikation
. Das Verständnis der funktionierenden Praxis und der Bedingungen das Stückchen wird herausgestellt.

Drehbohrer

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