ドリルビット開発の歴史
Sep 15, 2024| PDC の生産技術が成熟する前、または PDC ドリルビットの開発前には、一部のメーカーは天然大粒ダイヤモンドの代わりに超硬基材を使用しない多結晶人造ダイヤモンドを使用して表面実装ドリルビットを製造していました。多結晶ダイヤモンドの形状には、GE の Geoset および Fomset、De Beers の Syndax3、鄭州 Sanmo Institute の TSP など、一端に円錐を備えた円筒形、三角形のブロック、ディスク、長方形、ブロックなどが含まれます。共通の特徴は高い熱安定性、つまり1000度から1100度の高温に対する耐性であり、炭化タングステン粉末と結合金属で構成されるドリルビット本体のクラウンに直接焼結してドリル歯として粉砕および切断することができます。フォーメーション。
1969 年から 1975 年にかけて、鄭州第三粉砕研究所は、さまざまな直径のいくつかの JR20SN-2 多結晶結晶を製造しました。
これらは最初、鉱山のレベル 7 以下の地層に穴あけするための、直径を維持する含浸ドリルビットとリーマーの製造に使用されました。次に、6×6mmの多結晶結晶を使用してオイルスクレーパードリルビットを製造した。試験は勝利油田で実施されました。同じ坑井深さ2400mの掘削を例にとると、超硬スクレーパードリルビットと比較して、多結晶スクレーパードリルビットは坑井あたり11{6}}から12000元を節約し、時間を78%節約できます。 ;ローラー ドリル ビットと比較して、多結晶スクレーパー ドリル ビットはコストを 50% 以上節約し、穴あけ時間を 5 ～ 8 日短縮できます。さらに、1.8×5mmの多結晶結晶と2.5×5mmの多結晶結晶で作られた地質コアリングドリルビットとリーマーは、冶金、炭田、地質含浸ドリルビットの直径を維持するために使用されており、その効果も天然ダイヤモンドと同様です。
1980年代初頭に我が国が自主開発したPDCが成功する前は、6×6mm多結晶は石油・ガス掘削用のコアリングドリルビットやスイカの皮のような形のフルドリリングドリルビットに広く使用されていました。三角形のブロック多結晶は、中程度から硬い地層 (石灰岩やドロマイトなど) およびわずかに摩耗性の地層用のコアリングまたはフルドリリング ドリルビットの製造にも広く使用されていました。 1990年代に国産PDCが大規模に生産されて以来、多結晶人造ダイヤモンドは掘削市場から徐々に撤退し、完全にPDCに取って代わられています。
石油およびガス掘削用の PDC ドリルビットの開発と応用には、かなりの時間がかかりました。初期の PDC の耐衝撃性は高くなく、層状化が見られました。さらに、ドリルビットの設計と製造にも問題があり、石油やガスの掘削のリスクもありました。穴あけ市場で大きなシェアを占めるローラードリルビットメーカーの業績はそれほど活発ではなかった。したがって、PDC ドリルビットの開発と応用は大きな困難と抵抗に直面しました。
1973 年から 1975 年にかけて、米国では GE の 8.38×2.8mm、0.5mm 厚のダイヤモンド層 PDC (Compax) を超硬歯柱に溶接し、試験用に鋼製ドリルビットに取り付けて使用しました。大量のオリジナルのテストデータは、PDC が、最も硬くて摩耗性の高い岩石を掘削するために使用される表面取り付けドリルビットの天然ダイヤモンドを置き換えることができることを示しました。しかし、PDC の構造的および性能特性、およびほとんどの石油およびガス地層が軟質から中硬質の地層であるという事実を考慮して、ドリルビットメーカーは、大きな市場見通しを持つ石油掘削市場での PDC の適用に焦点を当ててきました。米国のタルサ大学の掘削研究センターは、フラット PDC ドリル ビットの初期設計に参加し、PDC 自体の重要なテストを実施しました。この期間中、GE はサウス テキサス、コロラド、ユタ、アッパー ミシガンで 4 つの PDC ドリル ビットのテストを実施し、PDC コラムの歯、ドリル ビットの設計および製造におけるいくつかの問題を明らかにしました。
初期テストの問題が解決された後、GE は 1976 年 12 月にドリルビット用 PDC 製品 Stratapax シリーズを発売しました。その性能は向上し、耐衝撃性が向上し、ドリルビット本体への固定が容易になりました。同時に、ディアマント バート社はペルシャ湾と北海の塩岩で比較的成功した PDC ドリル ビット テストをいくつか実施し、イーストマン クリステンセンは北海でいくつかの比較的成功した PDC ドリル ビット テストを実施しました。
上記の予備的な探索テストの後、1980 年代後半から現在に至るまで、PDC メーカーは PDC に対して一連の改良と革新を行ってきました。これにより、PDC のさまざまな性能が大幅に向上しました。エネルギー市場が活況を呈し、原油価格が最高値を更新し続ける中、大手ドリルビット会社は、利用効果を高め、応用分野を拡大するため、石油会社と協力して一連の新型PDCドリルビットを積極的に開発している。