Τα πολυκρυσταλλικά διαμαντένια συμπαγή τρυπάνια (PDC) και τα τρυπάνια PDC έχουν εισαχθεί στην αγορά εδώ και αρκετές δεκαετίες. Κατά τη διάρκεια αυτού του μεγάλου χρόνου, ο κόφτης PDC και το τρυπάνι PDC έχουν βιώσει πολλά προβλήματα στα αρχικά τους στάδια, ενώ παράλληλα έχουν γνωρίσει μεγάλη ανάπτυξη. Αργά αλλά τελικά, τα τρυπάνια PDC αντικατέστησαν σταδιακά τα κωνικά τρυπάνια με συνεχείς βελτιώσεις στον κόφτη PDC, τη σταθερότητα των τρυπανιών και την υδραυλική δομή των τρυπανιών. Τα τρυπάνια PDC καταλαμβάνουν πλέον περισσότερο από το 90% του συνολικού μήκους γεώτρησης στον κόσμο.
Ο κόπτης PDC εφευρέθηκε αρχικά από την General Electric (GE) το 1971. Οι πρώτοι κόπτες PDC για τη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου κατασκευάστηκαν το 1973 και με 3 χρόνια πειραματικών και επιτόπιων δοκιμών, εισήχθησαν εμπορικά το 1976, αφού αποδείχθηκαν πολύ πιο αποτελεσματικοί από τις συνθλιπτικές ενέργειες των κομματιών κουμπιών καρβιδίου.
Στην αρχή, η δομή του κοπτικού PDC ήταν ως εξής: στρογγυλή άκρη από καρβίδιο (διάμετρος 8,38 mm, πάχος 2,8 mm) και στρώμα διαμαντιού (πάχος 0,5 mm χωρίς λοξοτομή στην επιφάνεια). Εκείνη την εποχή, υπήρχε επίσης ένας κοπτικός PDC Compax "slug system". Η δομή αυτού του κοπτικού ήταν ως εξής: η συγκόλληση PDC compax στο τσιμεντένιο slug καρβιδίου, ώστε να είναι ευκολότερη η εγκατάσταση στο τρυπάνι με χαλύβδινο σώμα, προσφέροντας έτσι μεγαλύτερη ευκολία στον σχεδιαστή του τρυπανιού.
Το 1973, η GE δοκίμασε το πρώιμο τρυπάνι PDC σε ένα πηγάδι στην περιοχή King Ranch του νότιου Τέξας. Κατά τη διάρκεια της δοκιμαστικής γεώτρησης, θεωρήθηκε ότι υπήρχε πρόβλημα καθαρισμού του τρυπανιού. Τρία δόντια αστόχησαν στην ένωση συγκόλλησης και δύο άλλα δόντια έσπασαν μαζί με το τμήμα καρβιδίου του βολφραμίου. Αργότερα, η εταιρεία δοκίμασε ένα δεύτερο τρυπάνι στην περιοχή Hudson του Κολοράντο. Αυτό το τρυπάνι βελτίωσε την υδραυλική δομή για το πρόβλημα καθαρισμού. Το τρυπάνι πέτυχε καλύτερη απόδοση σε σχηματισμούς ψαμμίτη-σχιστόλιθου με υψηλή ταχύτητα γεώτρησης. Ωστόσο, υπάρχουν αρκετές αποκλίσεις από την προγραμματισμένη τροχιά της γεώτρησης κατά τη γεώτρηση και μια μικρή ποσότητα απώλειας κοπής PDC παρέμεινε λόγω της σύνδεσης συγκόλλησης.
Τον Απρίλιο του 1974, δοκιμάστηκε ένα τρίτο τρυπάνι στην περιοχή Σαν Χουάν της Γιούτα, ΗΠΑ. Αυτό το τρυπάνι βελτίωσε τη δομή και το σχήμα του δοντιού. Το τρυπάνι αντικατέστησε τα κωνικά τρυπάνια με χαλύβδινο σώμα στο παρακείμενο φρεάτιο, αλλά το ακροφύσιο έπεσε και το τρυπάνι υπέστη ζημιά. Εκείνη την εποχή, θεωρούνταν ότι αυτό συνέβαινε προς το τέλος της γεώτρησης για έναν σκληρό σχηματισμό ή ένα πρόβλημα που προκλήθηκε από την πτώση του ακροφυσίου.
Από το 1974 έως το 1976, διάφορες εταιρείες τρυπανιών και επιχειρηματίες αξιολόγησαν διάφορες βελτιώσεις στον κόφτη PDC. Πολλά υπάρχοντα προβλήματα επικεντρώθηκαν στην έρευνα. Τέτοια ερευνητικά αποτελέσματα ενσωματώθηκαν οργανικά στα δόντια Stratapax PDC, που κυκλοφόρησε η GE τον Δεκέμβριο του 1976.
Η αλλαγή ονόματος από Compax σε Stratapax βοήθησε στην εξάλειψη της σύγχυσης στη βιομηχανία τρυπανιών μεταξύ των τρυπανιών με συμπαγή καρβίδιο του βολφραμίου και της διαμαντένιας Compax.
Στα μέσα της δεκαετίας του '90, οι άνθρωποι άρχισαν να χρησιμοποιούν ευρέως την τεχνολογία λοξοτομής στα δόντια κοπής PDC, η τεχνολογία πολλαπλών λοξοτομήσεων υιοθετήθηκε με τη μορφή διπλώματος ευρεσιτεχνίας το 1995. Εάν η τεχνολογία λοξοτομής εφαρμοστεί σωστά, η αντοχή σε θραύση των δοντιών κοπής PDC μπορεί να αυξηθεί κατά 100%.
Τη δεκαετία του 1980, τόσο η GE Company (ΗΠΑ) όσο και η Sumitomo Company (Ιαπωνία) μελέτησαν την αφαίρεση κοβαλτίου από την επιφάνεια εργασίας των δοντιών PDC για να βελτιώσουν την απόδοση εργασίας τους. Αλλά δεν σημείωσαν εμπορική επιτυχία. Μια τεχνολογία αναπτύχθηκε εκ νέου και κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από την Hycalog (ΗΠΑ). Αποδείχθηκε ότι εάν το μεταλλικό υλικό μπορεί να αφαιρεθεί από το κενό μεταξύ των κόκκων, η θερμική σταθερότητα των δοντιών PDC θα βελτιωθεί σημαντικά, έτσι ώστε το τρυπάνι να μπορεί να τρυπά καλύτερα σε σκληρότερους και πιο λειαντικούς σχηματισμούς. Αυτή η τεχνολογία αφαίρεσης κοβαλτίου βελτιώνει την αντοχή στη φθορά των δοντιών PDC σε σχηματισμούς σκληρών πετρωμάτων με υψηλή λείανση και διευρύνει περαιτέρω το εύρος εφαρμογής των τρυπών PDC.
Από το 2000, η εφαρμογή των τρυπανιών PDC έχει επεκταθεί ραγδαία. Οι σχηματισμοί που δεν μπορούσαν να τρυπηθούν με τρυπάνια PDC έχουν σταδιακά καταστεί δυνατές να τρυπηθούν οικονομικά και αξιόπιστα με τρυπάνια PDC.
Από το 2004, στη βιομηχανία τρυπανιών, τα έσοδα της αγοράς των τρυπανιών PDC κατείχαν περίπου το 50% και η απόσταση διάτρησης έφτασε σχεδόν το 60%. Αυτή η αύξηση συνεχίζεται μέχρι σήμερα. Σχεδόν όλα τα τρυπάνια PDC που χρησιμοποιούνται σήμερα στις εφαρμογές διάτρησης στη Βόρεια Αμερική είναι τρυπάνια.
Εν ολίγοις, από τότε που ξεκίνησε τη δεκαετία του '70 και γνώρισε την αρχική αργή ανάπτυξή του, οι κοπτήρες PDC έχουν σταδιακά προωθήσει τη συνεχή ανάπτυξη της βιομηχανίας τρυπανιών για την εξερεύνηση και γεώτρηση πετρελαίου και φυσικού αερίου. Ο αντίκτυπος της τεχνολογίας PDC στη βιομηχανία γεώτρησης είναι τεράστιος.
Οι νεοεισερχόμενοι στην αγορά υψηλής ποιότητας δοντιών κοπής PDC, καθώς και οι μεγάλες εταιρείες τρυπανιών, συνεχίζουν να ηγούνται της μεταρρύθμισης και της καινοτομίας σε καινοτόμα υλικά και διαδικασίες παραγωγής, έτσι ώστε η απόδοση των δοντιών κοπής PDC και των τρυπανιών PDC να μπορεί να βελτιώνεται συνεχώς.
Ώρα δημοσίευσης: 07 Απριλίου 2023