I. Термічний знос та видалення кобальту PDC
У процесі спікання високого тиску PDC кобальт діє як каталізатор для сприяння прямій комбінації алмазу та алмазу, а також алмазний шар і вольфрамовий карбідний матрик стають цілим, що призводить до того, що зубні зуби PDC, придатні для геологічного буріння нафти з високою міцністю та відмінною стійкістю до зносу,
Теплостійкість алмазів досить обмежена. Під атмосферним тиском поверхня алмазу може перетворюватися при температурі близько 900 ℃ або вище. Під час використання традиційні PDC, як правило, погіршуються приблизно на 750 ℃. Під час буріння через тверді та абразивні шари гірських порід PDC може легко досягти цієї температури через тепло тертя, а миттєва температура (тобто локалізована температура на мікроскопічному рівні) може бути ще більшою, набагато перевищувати температуру плавлення кобальту (1495 ° C).
Порівняно з чистим алмазом, завдяки наявності кобальту, алмазного перетворення в графіт при нижчих температурах. Як результат, знос алмазу викликається графітизацією, що виникає внаслідок локалізованого тепла тертя. Крім того, коефіцієнт теплового розширення кобальту значно вищий, ніж у алмазу, тому під час нагрівання зв’язок між алмазними зернами може бути порушено розширенням кобальту.
У 1983 році двоє дослідників провели обробку алмазів на поверхні стандартних алмазних шарів PDC, значно підвищуючи продуктивність зубів PDC. Однак цей винахід не отримав уваги, яку він заслужив. Не було до 2000 року, що, з глибшим розумінням алмазних шарів PDC, постачальники свердла почали застосовувати цю технологію до зубів PDC, що використовуються в бурлі. Зуби, оброблені цим методом, підходять для сильно абразивних утворень зі значним тепловим механічним зносом і зазвичай називають «декобальтованими» зубами.
Так званий «декобальт» виготовляється традиційним способом виготовлення PDC, а потім поверхня його алмазного шару занурюється у сильну кислоту для видалення фази кобальту через процес травлення кислоти. Глибина видалення кобальту може досягати близько 200 мкм.
На двох однакових зубах PDC було проведено випробування на важке знос (один з яких пройшов обробку кобальту кобальту на поверхні алмазного шару). Після скорочення 5000 м граніту було встановлено, що швидкість зносу неминучої ПДК почала різко зростати. На відміну від цього, PDC, що відновлений кобальтом
2. Метод виявлення PDC
Існує два види методів виявлення зубів PDC, а саме руйнівне тестування та неруйнівне тестування.
1. Деструктивне тестування
Ці тести призначені для імітації умов свердловини максимально реалістично, щоб оцінити ефективність різання зубів за таких умов. Дві основні форми руйнівного тестування - це випробування на стійкість до зносу та випробування на опір ударів.
(1) Тест на стійкість до зносу
Три типи обладнання використовуються для проведення тестів на стійкість до зносу PDC:
A. Вертикальний токарний верстат (VTL)
Під час тесту спочатку зафіксуйте біт PDC до верстата VTL і покладіть зразок скелі (як правило, граніт) поруч із бітами PDC. Потім оберніть зразок скелі навколо осі токарного верстата з певною швидкістю. Біт PDC врізається в зразок скелі з певною глибиною. При використанні граніту для тестування ця глибина різання, як правило, менше 1 мм. Цей тест може бути сухим, або мокрим. У «Сухій тестуванні VTL», коли біт PDC прорізає через скелю, охолодження не застосовується; Все, що утворюється тертя, потрапляє в PDC, прискорюючи процес графітизації алмазу. Цей метод тестування дає чудові результати при оцінці бітів PDC в умовах, що вимагають високого тиску буріння або високої швидкості обертання.
"Тест на мокрий VTL" виявляє термін експлуатації PDC в умовах помірного нагріву шляхом охолодження зубів PDC водою або повітрям під час випробувань. Тому основним джерелом зносу цього випробування є подрібнення зразка скелі, а не коефіцієнта нагріву.
Б, горизонтальний токарний верстат
Цей тест також проводиться з гранітом, а принцип тесту в основному такий же, як VTL. Час тесту становить лише кілька хвилин, а тепловий удар між гранітними та PDC зубами дуже обмежений.
Параметри тестування граніту, які використовуються постачальниками передач PDC, будуть змінюватися. Наприклад, параметри тестів, які використовуються синтетичною корпорацією та DI Company у Сполучених Штатах, не зовсім однакові, але вони використовують той самий гранітний матеріал для своїх випробувань, полікристалічна магматична скеля середнього класу з дуже невеликою пористістю та міцністю на стиск 190 мпА.
C. Вимірюючий інструмент коефіцієнта стирання
За вказаними умовами алмазний шар PDC використовується для обрізання шліфувального колеса карбіду кремнію, а відношення швидкості зносу шліфувального колеса та швидкості зносу PDC приймається як індекс зносу PDC, який називається співвідношенням зносу.
(2) Тест на ударний опір
Метод тестування удару передбачає встановлення зубів PDC під кутом 15-25 градусів, а потім скидання предмета з певної висоти для удару діамантовим шаром на зубах PDC вертикально. Вага та висота падаючого об'єкта вказують на рівень енергії удару, який зазнає тестовий зуб, який може поступово збільшувати до 100 джоулів. Кожен зуб може впливати 3-7 разів, поки його не вдасться перевірити далі. Як правило, щонайменше 10 зразків кожного типу зуба тестуються на кожному рівні енергії. Оскільки існує діапазон резистентності зубів до впливу, результати випробувань на кожному рівні енергії є середньою площею діамантового спаління після удару для кожного зуба.
2. Недеївне тестування
Найбільш широко використовувана методика неруйнівного тестування (крім зорової та мікроскопічної перевірки)-це ультразвукове сканування (CSCAN).
Технологія сканування C може виявити невеликі дефекти та визначати розташування та розмір дефектів. Роблячи це випробування, спочатку помістіть зуб PDC у резервуар для води, а потім сканувати ультразвуковим зондом;
Ця стаття передрукована з "Міжнародна мережа металообробки“
Час посади: 21-2025 рр.
