ประวัติโดยย่อของการพัฒนาสว่าน

ก่อนที่เทคโนโลยีการผลิตของ PDC จะเติบโตเต็มที่ หรือก่อนการพัฒนาดอกสว่าน PDC ผู้ผลิตบางรายใช้เพชรเทียมแบบโพลีคริสตัลไลน์ที่ไม่มีสารตั้งต้นคาร์ไบด์เพื่อทดแทนเพชรเม็ดใหญ่ตามธรรมชาติเพื่อผลิตดอกสว่านแบบติดบนพื้นผิว รูปร่างของเพชรโพลีคริสตัลไลน์ประกอบด้วยทรงกระบอกที่มีกรวยอยู่ที่ปลายด้านหนึ่ง บล็อกสามเหลี่ยม จาน สี่เหลี่ยมผืนผ้า บล็อก ฯลฯ เช่น Geoset และ Fomset ของ GE, Syndax3 ของ De Beers และ TSP ของสถาบัน Zhengzhou Sanmo คุณสมบัติทั่วไปของพวกเขาคือเสถียรภาพทางความร้อนสูง นั่นคือ ทนต่ออุณหภูมิสูง 1,000 องศาถึง 1100 องศา และสามารถเผาโดยตรงไปที่มงกุฎของตัวสว่านที่ประกอบด้วยผงทังสเตนคาร์ไบด์และโลหะยึดเกาะเป็นฟันเจาะเพื่อบดและตัด การก่อตัว

 

ตั้งแต่ปี 1969 ถึง 1975 Zhengzhou Third Grinding Institute ได้ผลิตผลึกโพลีคริสตัลไลน์ JR20SN-2 หลายตัวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกัน

เริ่มแรกใช้ในการผลิตดอกสว่านและรีมเมอร์ที่ชุบรักษาเส้นผ่านศูนย์กลางเพื่อเจาะเข้าไปในชั้นหินที่ต่ำกว่าระดับ 7 ในเหมือง จากนั้น ผลึกโพลีคริสตัลไลน์ขนาด 6×6 มม. ถูกนำมาใช้เพื่อผลิตดอกสว่านมีดโกนน้ำมัน การทดสอบดำเนินการในแหล่งน้ำมันเสินหลี่ เป็นตัวอย่างในการเจาะลงไปในบ่อที่มีความลึกเท่ากันที่ 2400 ม. เมื่อเปรียบเทียบกับดอกสว่านขูดคาร์ไบด์ ดอกสว่านแบบโพลีคริสตัลไลน์สามารถประหยัดเวลาได้ 11,000 ถึง 12,000 หยวนต่อหลุม และประหยัดเวลา 78% ; เมื่อเทียบกับดอกสว่านแบบลูกกลิ้ง ดอกสว่านแบบโพลีคริสตัลไลน์สามารถประหยัดต้นทุนได้มากกว่า 50% และลดเวลาในการเจาะลงได้ 5 ถึง 8 วัน นอกจากนี้ ดอกสว่านเจาะคว้านทางธรณีวิทยาและรีมเมอร์ที่ทำจากคริสตัลโพลีคริสตัลไลน์ 1.8×5 มม. และคริสตัลโพลีคริสตัลไลน์ 2.5×5 มม. ใช้เพื่อรักษาเส้นผ่านศูนย์กลางของดอกสว่านทางโลหะวิทยา ทุ่งถ่านหิน และดอกสว่านที่ชุบทางธรณีวิทยา และผลกระทบของพวกมันยังคล้ายกับเพชรธรรมชาติอีกด้วย

 

ก่อนที่ PDC ที่พัฒนาตนเองในประเทศของฉันจะประสบความสำเร็จในช่วงต้นทศวรรษ 1980 โพลีคริสตัลไลน์ขนาด 6×6 มม. ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในดอกสว่านเจาะคว้านและดอกสว่านเจาะเต็มรูปเปลือกแตงโมสำหรับการขุดเจาะน้ำมันและก๊าซ Polycrystalline แบบบล็อกสามเหลี่ยมยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตดอกสว่านเจาะคว้านหรือดอกสว่านเจาะเต็มสำหรับการขึ้นรูปแบบแข็งปานกลางถึงแข็ง (เช่น หินปูนและโดโลไมต์) และการก่อตัวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเล็กน้อย นับตั้งแต่มีการผลิต PDC ในประเทศจำนวนมากในช่วงทศวรรษ 1990 เพชรเทียมโพลีคริสตัลไลน์ก็ค่อยๆ ถอนตัวออกจากตลาดการขุดเจาะ และถูกแทนที่ด้วย PDC โดยสิ้นเชิง

 

การพัฒนาและการประยุกต์ใช้ดอกสว่าน PDC สำหรับการขุดเจาะน้ำมันและก๊าซได้ผ่านช่วงเวลามาพอสมควร ความต้านทานแรงกระแทกของ PDC ยุคแรกไม่สูงและมีการแบ่งชั้น นอกจากนี้ ยังเกิดปัญหาในการออกแบบและผลิตดอกสว่าน และความเสี่ยงในการขุดเจาะน้ำมันและก๊าซอีกด้วย ประสิทธิภาพของผู้ผลิตดอกสว่านลูกกลิ้งซึ่งครอบครองส่วนแบ่งขนาดใหญ่ของตลาดการขุดเจาะนั้นไม่ได้มีความกระตือรือร้นมากนัก ดังนั้นการพัฒนาและการประยุกต์ใช้ดอกสว่าน PDC จึงประสบปัญหาและความต้านทานอย่างมาก

 

ระหว่างปี 1973 ถึง 1975 สหรัฐอเมริกาใช้ PDC (Compax) ชั้นเพชรหนา 8.38×2.8 มม. 0.5 มม. ของ GE เชื่อมเข้ากับเสาฟันคาร์ไบด์ จากนั้นจึงติดตั้งบนดอกสว่านเหล็กเพื่อทำการทดสอบ ข้อมูลการทดสอบดั้งเดิมจำนวนมากแสดงให้เห็นว่า PDC สามารถแทนที่เพชรธรรมชาติบนดอกสว่านที่ยึดบนพื้นผิวซึ่งใช้ในการเจาะหินที่แข็งที่สุดและมีฤทธิ์กัดกร่อนมากที่สุด อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาถึงลักษณะโครงสร้างและประสิทธิภาพของ PDC และข้อเท็จจริงที่ว่าการก่อตัวของน้ำมันและก๊าซส่วนใหญ่มีการก่อตัวแบบอ่อนถึงแข็งปานกลาง ผู้ผลิตสว่านจึงมุ่งเน้นไปที่การใช้ PDC ในตลาดการขุดเจาะน้ำมัน ซึ่งมีโอกาสทางการตลาดที่สำคัญ ศูนย์วิจัยการขุดเจาะของมหาวิทยาลัย Tulsa ในสหรัฐอเมริกาได้มีส่วนร่วมในการออกแบบเบื้องต้นของดอกสว่าน PDC แบบเรียบ และได้ทำการทดสอบที่สำคัญกับ PDC เอง ในช่วงเวลานี้ GE ได้ทำการทดสอบดอกสว่าน PDC สี่ดอกในเซาท์เท็กซัส โคโลราโด ยูทาห์ และอัปเปอร์มิชิแกน ซึ่งเผยให้เห็นปัญหาบางอย่างในฟันเสาของ PDC การออกแบบ และการผลิตดอกสว่าน

 

หลังจากปัญหาในการทดสอบเบื้องต้นได้รับการแก้ไข GE ได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์ PDC ซีรีส์ Stratapax สำหรับดอกสว่านในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2519 ประสิทธิภาพได้รับการปรับปรุง ทนต่อแรงกระแทกได้มากขึ้น และยึดเข้ากับตัวดอกสว่านได้ง่ายขึ้น ในเวลาเดียวกัน Diamant B0art ได้ทำการทดสอบดอกสว่าน PDC ที่ค่อนข้างประสบความสำเร็จในอ่าวเปอร์เซียและหินเกลือทะเลเหนือ และ Eastman Christensen ได้ทำการทดสอบดอกสว่าน PDC ที่ค่อนข้างประสบความสำเร็จในทะเลเหนือ

 

หลังจากการทดสอบเชิงสำรวจเบื้องต้นข้างต้น ตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1980 จนถึงปัจจุบัน ผู้ผลิต PDC ได้ทำการปรับปรุงและสร้างสรรค์ PDC หลายครั้ง ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของ PDC ดีขึ้นอย่างมาก ในขณะที่ตลาดพลังงานกำลังเฟื่องฟูและราคาน้ำมันดิบยังคงแตะระดับสูงสุดใหม่ บริษัทผู้ผลิตสว่านรายใหญ่จึงได้พัฒนาชุดสว่าน PDC ใหม่ร่วมกับบริษัทน้ำมันเพื่อปรับปรุงผลการใช้งานและขยายขอบเขตการใช้งาน