I. Tepelné opotřebení a odstranění kobaltu PDC
Ve vysokotlakém procesu slinování PDC působí kobalt jako katalyzátor pro podporu přímé kombinace diamantu a diamantu a vytváří diamantovou vrstvu a matice karbidu wolframu, což má za následek řezání zubů PDC vhodné pro geologické vrtání ropných polí s vysokou tvrdostí a vynikající rezistencí na opotřebení,
Tepelná odolnost proti diamantům je poměrně omezená. Při atmosférickém tlaku se může povrch diamantu transformovat při teplotách kolem 900 ℃ nebo vyšší. Během používání mají tradiční PDC tendenci degradovat asi 750 ℃. Při vrtání tvrdými a abrazivními horninovými vrstvami mohou PDC snadno dosáhnout této teploty v důsledku třecího tepla a okamžitá teplota (tj. Lokalizovaná teplota na mikroskopické úrovni) může být ještě vyšší, což daleko přesahuje tání kobaltu (1495 ° C).
Ve srovnání s čistým diamantem, kvůli přítomnosti kobaltu, diamant přeměňuje na grafit při nižších teplotách. Výsledkem je, že opotřebení diamantu je způsobeno grafitizací vyplývající z lokalizovaného třecího tepla. Kromě toho je koeficient tepelné roztažnosti kobaltu mnohem vyšší než u diamantu, takže během zahřívání může být vazba mezi diamantovými zrny narušena rozšiřováním kobaltu.
V roce 1983 dva vědci provedli léčbu diamantového odstraňování na povrchu standardních diamantových vrstev PDC, což významně zvýšilo výkon zubů PDC. Tento vynález však nedostával pozornost, kterou si zasloužil. Až po roce 2000 to nebylo, že s hlubším pochopením diamantových vrstev PDC začalo dodavatelé vrtáků aplikovat tuto technologii na zuby PDC používané při vrtání hornin. Zuby ošetřené touto metodou jsou vhodné pro vysoce abrazivní útvary s významným tepelným mechanickým opotřebením a běžně se označují jako „de-cobalted“ zuby.
Takzvaný „de-cobalt“ je vyroben tradičním způsobem, aby vytvořil PDC, a pak je povrch její diamantové vrstvy ponořen do silné kyseliny, aby se odstranil kobaltovou fázi procesem leptání kyseliny. Hloubka odstranění kobaltu může dosáhnout asi 200 mikronů.
Na dvou identických zubech PDC byl proveden test opotřebení těžkoprávného opotřebení (z nichž jeden podstoupil ošetření odstranění kobaltu na povrchu diamantové vrstvy). Po snížení 5000 metrů žuly bylo zjištěno, že rychlost opotřebení nepladeného PDC se začala prudce zvyšovat. Naproti tomu PDC s kobaltem udržovala relativně stabilní řeznou rychlost při řezání přibližně 15000 metrů horniny.
2. metoda detekce PDC
Existují dva druhy metod pro detekci zubů PDC, jmenovitě destruktivní testování a nedestruktivní testování.
1. Destruktivní testování
Účelem těchto testů je co nejrealisticky simulovat podmínky dolemové díry pro vyhodnocení výkonu řezacích zubů za takových podmínek. Dvě hlavní formy destruktivního testování jsou testy odolnosti proti opotřebení a testy odolnosti proti nárazu.
(1) Test odporu opotřebení
K provádění testů odporu opotřebení PDC se používají tři typy zařízení:
A. Vertikální soustruh (VTL)
Během testu nejprve napevněte bit PDC na soustruh VTL a umístěte vzorek horniny (obvykle žuly) vedle bitů PDC. Poté otočte vzorek skály kolem ose soustruhu určitou rychlostí. Bit bitů PDC se nařízne do vzorku skály se specifickou hloubkou. Při použití žuly pro testování je tato hloubka řezání obecně menší než 1 mm. Tento test může být suchý nebo mokrý. V „Dry VTL testování“, když se bitový bit PDC prořezává skálou, není aplikováno žádné chlazení; Veškeré generované třecí teplo vstupuje do PDC a zrychluje proces grafitizace diamantu. Tato metoda testování poskytuje vynikající výsledky při hodnocení bitů PDC za podmínek vyžadujících vysoký vrtný tlak nebo vysokou rychlost rotace.
„Mokrý VTL test“ detekuje životnost PDC za mírných podmínek zahřívání ochlazením zubů PDC vodou nebo vzduchem během testování. Hlavním zdrojem opotřebení tohoto testu je proto broušení vzorku horniny spíše než topný faktor.
B, horizontální soustruh
Tento test se provádí také s žulou a princip testu je v podstatě stejný jako VTL. Doba testu je jen několik minut a tepelný šok mezi žulou a zuby PDC je velmi omezený.
Parametry testu žuly používané dodavateli převodovky PDC se budou lišit. Například testovací parametry používané společností Synthetic Corporation a DI ve Spojených státech nejsou úplně stejné, ale pro své testy používají stejný žulový materiál, hrubou až středně stupeň polykrystalická hornina s velmi malou porozitou a kompresní pevností 190MPA.
C. Měření přístroje pro měření oděru
Za specifikovaných podmínek se diamantová vrstva PDC používá k oříznutí křemíkového karbidového broušení a poměr rychlosti opotřebení broušení a rychlost opotřebení PDC se bere jako index opotřebení PDC, který se nazývá poměr opotřebení.
(2) Test dopadového odolnosti
Metoda pro testování nárazu zahrnuje instalaci zubů PDC v úhlu 15-25 stupňů a poté svržení objektu z určité výšky, aby se svisle zasáhl diamantovou vrstvu na zuby PDC. Hmotnost a výška padajícího objektu naznačuje hladinu energie dopadu testovacího zubu, která se může postupně zvyšovat až na 100 joulů. Každý zub může být ovlivněn 3-7krát, dokud jej nelze dále testovat. Obecně je na každé energetické úrovni testováno nejméně 10 vzorků každého typu zubu. Vzhledem k tomu, že existuje rozsah odolnosti zubů k dopadu, výsledky testu na každé energetické hladině jsou průměrnou oblastí diamantového rozpadu po dopadu na každý zub.
2. nedestruktivní testování
Nejrozšířenějším nedestruktivním testovacím technikou (jiná než vizuální a mikroskopická inspekce) je ultrazvukové skenování (CSCAN).
C Technologie skenování C může detekovat malé defekty a určit umístění a velikost defektů. Při tomto testu nejprve umístěte zub PDC do vodní nádrže a poté naskenujte ultrazvukovou sondou;
Tento článek je přetištěn z „Mezinárodní síť pro zpracování kovů"
Čas příspěvku: března-21-2025
