Bocados policristalinos do corpo da matriz de (PDC) do estojo compacto do diamante para muito hard rock para a perfuração para a exploração do petróleo

Bocados policristalinos do corpo da matriz do estojo compacto do diamante (PDC) para hard rock mesmos para a perfuração para a exploração do petróleo

Bocados de broca de PDC

Os materiais policristalinos do diamante, para o uso em bocados policristalinos do estojo compacto do diamante (PDC), são um dos avanços materiais os mais importantes para ferramentas de perfuração para a exploração do petróleo nos últimos anos. os bocados da Fixo-cabeça gerenciem como uma parte e contêm as peças não separadamente moventes. Quando os bocados da fixo-cabeça usam cortadores de PDC, estão chamados geralmente bocados de PDC. Desde sua primeira produção em 1976, a popularidade dos bocados que usam cortadores de PDC cresceu firmemente, e são quase tão comuns como bocados do rolo-cone em muitas aplicações de furo.

Estilos policristalinos do estojo compacto do diamante (PDC)

Os bocados de PDC são projetados e fabricados em dois estilos estruturalmente dissimilares (Fig. 1 e Fig. 2):

bocado do Matriz-corpo

bocados do Aço-corpo

Os dois fornecem capacidades significativamente diferentes, e, porque ambos os tipos têm determinadas vantagens, uma escolha entre elas seria decidida pelas necessidades da aplicação.

Estilos policristalinos do estojo compacto do diamante (PDC)

Os bocados de PDC são projetados e fabricados em dois estilos estruturalmente dissimilares (Fig. 1 e Fig. 2):

bocado do Matriz-corpo

bocados do Aço-corpo
Os dois fornecem capacidades significativamente diferentes, e, porque ambos os tipos têm determinadas vantagens, uma escolha entre elas seria decidida pelas necessidades da aplicação.

Figo. bocado 1-Matrix-body.

Figo. bocado2-Steel-body.

Matriz-corpo

A “matriz” é um material composto muito duro, um pouco frágil que compreende as grões do carboneto de tungstênio ligadas metalùrgica com uma pasta mais macia, mais resistente, metálica. A matriz é desejável como um material mordido, porque sua dureza é resistente à abrasão e à erosão. É capaz de suportar as cargas compressivas relativamente altas, mas, comparadas com o de aço, tem a baixa resistência à carga de impacto.

A matriz é relativamente heterogênea, porque é um material composto. Porque o tamanho e a colocação das partículas do carboneto que de tungstênio contém para variar (pelo projeto e pelas circunstâncias), suas propriedades físicas são levemente menos predizíveis do que de aço.

Aço-corpo

O aço é metalùrgica oposto da matriz. É capaz de suportar cargas de alto impacto, mas é relativamente macio e, sem características protetoras, falharia rapidamente pela abrasão e pela erosão. Os aços da qualidade são essencialmente homogêneos com limites estruturais que surpreendem raramente seus usuários.

Projeto de bocados da matriz e do aço-corpo

As características e os processos de manufatura do projeto para os dois tipos mordidos são, com respeito à construção de corpo, diferente, devido à natureza dos materiais de que são feitas. A dureza mais baixa do impacto de limites da matriz algumas características do matriz-bocado, tais como a altura de lâmina. Inversamente, o aço é dútile, resistente, e capaz de suportar maiores cargas de impacto. Isto torna possível para que os bocados do aço-corpo PDC sejam relativamente maior do que bocados da matriz e incorporem a maior altura em características tais como as lâminas.

Vantagem de bocados do matriz-corpo PDC

os bocados do Matriz-corpo PDC são preferidos geralmente sobre bocados do aço-corpo para os ambientes em que a erosão do corpo é provável fazer com que um bocado falhe. Para bocados diamante-impregnados, somente a construção do matriz-corpo pode ser usada.

A força e a ductilidade do aço dão a corpos do aço-bocado a resistência alta para impactar a carga. Os corpos de aço são consideravelmente mais fortes do que corpos da matriz. Devido às capacidades materiais de aço, os perfis mordidos complexos e os projetos hidráulicos são possíveis e relativamente fáceis para construir em uma multi-linha central, máquina de trituração computador-numérico-controlada. Uma característica benéfica dos bocados de aço é que podem facilmente ser reconstruídos um número de vezes porque os cortadores gastos ou danificados podem ser substituídos um pouco facilmente. Esta é uma vantagem particular para operadores nos ambientes de furo baratos.

Desenvolvimento de bocados de PDC

Felizmente, ambos os aços e matriz são em rápida evolução, e suas limitações estão diminuindo. Enquanto afrontando materiais melhore, os bocados de aço estão tornando-se protegidos extremamente bem com materiais que são altamente resistentes à abrasão e à erosão. Ao mesmo tempo, as propriedades estruturais e desgaste-resistindo de materiais de matriz igualmente estão melhorando rapidamente, e a escala das aplicações econômicas apropriadas para ambos os tipos está crescendo.

A matriz de hoje tem pouca semelhança àquela de mesmo há alguns anos atrás. As forças elásticas e a resistência de impacto aumentaram pelo menos por 33%, e o cortador solda a força aumentou por ≈80%. Ao mesmo tempo, as geometria e a tecnologia de estruturas de apoio melhoraram, tendo por resultado produtos de matriz fortes, produtivos. O Fig. 3 descreve PDC mordeu a nomenclatura.

Figo. 3-PDC mordeu a nomenclatura.

Cortadores policristalinos do estojo compacto do diamante (PDC)

O diamante é o material o mais duro conhecido. Esta dureza dá-lhe propriedades superiores para cortar todo o outro material. PDC é extremamente importante para o furo, porque agrega diamantes minúsculos, baratos, sintéticos em relativamente grande, massas do intergrown dos cristais aleatoriamente orientados que podem ser formados nas formas úteis chamadas tabelas do diamante. As tabelas do diamante são a peça de um cortador que contacte uma formação. Além de sua dureza, as tabelas do diamante de PDC têm uma característica essencial para cortadores do broca-bocado: Ligam-se eficientemente com materiais do carboneto de tungstênio que podem ser soldados (unido) aos corpos mordidos. Os diamantes, sós, não se ligarão junto, nem podem ser unidos soldando.

Diamante sintético

O grão do diamante é de uso geral descrever as grões minúsculas (≈0.00004 dentro.) do diamante sintético usado como a matéria prima chave para cortadores de PDC. Em termos dos produtos químicos e das propriedades, o diamante sintético é idêntico ao diamante natural. Fazer o grão do diamante envolve um processo quimicamente simples: o carbono ordinário é aquecido sob extremamente a alta pressão e a temperatura. Na prática, contudo, fazer o diamante é longe de fácil.

Os cristais individuais do diamante contidos no grão do diamante são orientados diversamente. Isto faz o forte material, afiado, e, devido à dureza do diamante contido, veste extremamente - resistente. De fato, a estrutura aleatória encontrada em diamante sintético ligado executa melhor na tesoura do que diamantes naturais, porque os diamantes naturais são os cristais cúbicos que fraturam facilmente ao longo de seus limites em ordem, cristalinos.

O grão do diamante é menos estável em altas temperaturas do que o diamante natural, contudo. Porque o catalizador metálico prendido na estrutura do grão tem uma taxa mais alta de expansão térmica do que o diamante, ligações diferenciais do diamante-à-diamante dos lugares da expansão sob a tesoura e, se as cargas são altas bastante, causa a falha. Se as ligações falham, os diamantes estão perdidos rapidamente, assim que PDC perde suas dureza e agudeza e torna-se ineficaz. Para impedir tal falha, os cortadores de PDC devem adequadamente ser refrigerados durante a perfuração.

Tabelas do diamante

Para fabricar uma tabela do diamante, o grão do diamante é aglomerado com carboneto de tungstênio e pasta metálica para formar uma camada diamante-rica. São bolacha-como na forma, e devem ser feitos tão grossos como estruturalmente possível, porque os aumentos do volume do diamante vestem a vida. As tabelas as mais de alta qualidade do diamante são ≈2 a 4 milímetros, e os avanços da tecnologia aumentarão a espessura da tabela do diamante. As carcaças do carboneto de tungstênio são normalmente ≈0.5 dentro. alto e para ter a mesmas forma e dimensões de seção transversal que a tabela do diamante. As duas peças, tabelas do diamante e carcaças, compõem um cortador (Fig. 4).

Figo. Construção do cortador 4-PDC

Uso do arquivo

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Bocados de broca de PDC
PEH: Introdução ao Rolo-cone e a Diamond Drill Bits policristalino

Formar PDC em formas úteis para cortadores envolve colocar o grão do diamante, junto com sua carcaça, em uma embarcação de pressão e na aglomeração então no calor elevado e na pressão.

Os cortadores de PDC não podem ser permitidos exceder temperaturas de 1,382°F [750°C]. O calor excessivo produz o desgaste rápido, porque a expansão térmica diferencial entre a pasta e o diamante tende a quebrar os cristais do grão do diamante do intergrown na tabela do diamante. As forças bond entre a tabela do diamante e a carcaça do carboneto de tungstênio são comprometidas igualmente pela expansão térmica diferencial.

Fatoras importantes a considerar antes do uso e do projeto de bocados de PDC

. PDC mordeu princípios de projeto
. PDC mordeu o perfil
. Configurações de bocado de PDC
. Mordeu a hidráulica
. Economia mordida
. Mordeu a classificação
. A compreensão de práticas e de circunstâncias de funcionamento o bocado será exposta a.

Bocados de broca giratórios

PEH: Introdução ao Rolo-cone e a Diamond Drill Bits policristalino

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