Stručná historie vývoje vrtáků

Než byla technologie výroby PDC zralá, nebo před vývojem PDC vrtáků, používali někteří výrobci polykrystalický umělý diamant bez karbidového substrátu jako náhradu přírodního velkozrnného diamantu k výrobě povrchově montovaných vrtáků. Tvar polykrystalických diamantů zahrnuje válcový s kuželem na jednom konci, trojúhelníkový blok, disk, obdélník, blok atd., jako jsou Geoset a Fomset společnosti GE, Syndax3 společnosti De Beers a TSP institutu Zhengzhou Sanmo. Jejich společným znakem je vysoká tepelná stabilita, to znamená odolnost vůči vysokým teplotám 1000 stupňů až 1100 stupňů, a mohou být přímo spékány na korunku těla vrtáku složeného z prášku karbidu wolframu a pojivového kovu jako zuby vrtáku k drcení a řezání formace.

 

Od roku 1969 do roku 1975 vyrobil Zhengzhou Third Grinding Institute několik JR20SN-2 polykrystalických krystalů různých průměrů.

Nejprve byly použity k výrobě impregnovaných vrtáků udržujících průměr a výstružníků pro vrtání do vrstev pod úrovní 7 v dolech. Poté byly polykrystalické krystaly o rozměrech 6 x 6 mm použity k výrobě olejových škrabkových vrtáků. Testy byly provedeny v Shengli Oilfield. Vezmeme-li jako příklad vrtání do stejné hloubky vrtu 2400 m, ve srovnání s vrtáky s karbidovými škrabkami, mohou polykrystalické škrabkové vrtáky ušetřit 11,000 až 12,000 juanů na vrt a ušetřit 78 % času ; ve srovnání s válečkovými vrtáky mohou polykrystalické škrabkové vrtáky ušetřit více než 50 % nákladů a zkrátit dobu vrtání o 5 až 8 dní. K udržení průměru hutnických, uhelných a geologicky impregnovaných vrtáků se navíc používají geologické jádrové vrtáky a výstružníky z polykrystalických krystalů 1,8×5mm a polykrystalických krystalů 2,5×5mm a jejich účinky jsou rovněž podobné přírodním diamantům.

 

Před úspěchem vlastního vyvinutého PDC v mé zemi na počátku 80. let 20. století se polykrystalické 6×6 mm široce používaly v jádrových vrtácích a vrtacích korunkách ve tvaru melounu s melounem pro vrtání ropy a zemního plynu. Trojúhelníkový blok polykrystalický byl také široce používán při výrobě jádrových nebo plně vrtných vrtáků pro středně tvrdé až tvrdé útvary (jako je vápenec a dolomit) a mírně abrazivní útvary. Od velkovýroby domácího PDC v 90. letech 20. století se polykrystalický umělý diamant postupně stáhl z vrtacího trhu a byl zcela nahrazen PDC.

 

Vývoj a aplikace PDC vrtáků pro těžbu ropy a zemního plynu prošla značnou dobou. Rázová odolnost raného PDC nebyla vysoká a docházelo k stratifikaci. Kromě toho se vyskytly problémy v konstrukci a výrobě vrtných korunek a riziko ropných a plynových vrtů. Výkon výrobců válečkových vrtáků, kteří zaujímali velký podíl na trhu vrtání, nebyl tak aktivní. Proto vývoj a aplikace PDC vrtáků narážely na velké potíže a odolnost.

 

V letech 1973 až 1975 Spojené státy používaly diamantovou vrstvu PDC (Compax) o tloušťce 8,38 × 2,8 mm, 0, 5 mm od společnosti GE, přivařenou ke karbidovým zubovým sloupkům a poté nainstalovanou na ocelové vrtáky pro testování. Velké množství původních testovacích dat ukázalo, že PDC může nahradit přírodní diamanty na povrchových vrtacích korunkách používaných k vrtání nejtvrdších a nejabrazivnějších hornin. Nicméně s ohledem na strukturální a výkonnostní charakteristiky PDC a skutečnost, že většina ropných a plynových formací jsou měkké až středně tvrdé formace, se výrobci vrtných korunek zaměřili na aplikaci PDC na trhu ropných vrtů, který má významné tržní vyhlídky. Drilling Research Center University of Tulsa ve Spojených státech se podílelo na počátečním návrhu plochého PDC vrtáku a provedlo klíčové testy na samotném PDC. Během tohoto období provedla společnost GE testy čtyř vrtáků PDC v Jižním Texasu, Coloradu, Utahu a Horním Michiganu, přičemž odhalila některé problémy se zuby PDC sloupků, konstrukcí a výrobou vrtáků.

 

Po vyřešení problémů v počátečních testech uvedla GE v prosinci 1976 na trh řadu PDC produktů Stratapax pro vrtáky. Její výkon se zlepšil, byla odolnější proti nárazu a bylo snazší ji připevnit k tělu vrtáku. Ve stejnou dobu provedl Diamant B0art několik relativně úspěšných testů PDC vrtáků v Perském zálivu a solných horninách Severního moře a Eastman Christensen provedl některé relativně úspěšné testy PDC vrtáků v Severním moři.

 

Po výše uvedených předběžných průzkumných testech od konce 80. let do současnosti provedli výrobci PDC řadu vylepšení a inovací PDC, které výrazně zlepšily různé výkony PDC. Vzhledem k tomu, že trh s energií vzkvétá a ceny ropy nadále dosahují nových maxim, velké společnosti vyrábějící vrtací korunky aktivně vyvinuly řadu nových PDC vrtáků s ropnými společnostmi, aby zlepšily efekt použití a rozšířily pole použití.