При проучването и разработването на ресурси и обработката на високо-износо-устойчиви материали, оперативната ефективност и надеждността на инструментите винаги са основните фактори, ограничаващи производствения капацитет и разходите. PDC инструментите (поликристални диамантени композитни инструменти), с техните структурни предимства, съчетаващи ултра-високата твърдост на външния диамантен слой с добрата якост на долния слой от циментиран карбид, имат се превръщат в ключови инструменти за справяне с висока твърдост, силно износване и условия на ударно натоварване. Въпреки това, ефективността на един инструмент не може да бъде напълно реализирана без подкрепата на системно решение. Само чрез органично интегриране на дизайна на инструмента, съответствието на работните условия, оптимизирането на процесите и управлението на експлоатацията и поддръжката могат да бъдат постигнати целите за висока ефективност, стабилност и икономичност.
Първата стъпка в решенията за PDC инструменти се крие в прецизния анализ на работните условия и избора на инструменти. Различните слоеве показват значителни разлики в твърдостта на скалата, абразивността и възможността за пробиване. Неправилният избор може лесно да доведе до необичайно износване или повреда при удар на режещите зъби. Чрез установяване на модел на характеристиките на пласта чрез геоложки данни и историческа оперативна обратна връзка, якостта на натиск, модулът на еластичност и съотношението на твърдите минерали в целевата област могат да бъдат ясно идентифицирани, което позволява съвпадение на подходящ размер на диамантеното зърно, тип фаза на свързване и структура на профила на зъба. Например, в средно-меки до средно-твърди пясъчни и варовикови образувания с висока абразивност, фино{6}}диамантените слоеве са за предпочитане за подобряване на устойчивостта на износване. Въпреки това, в-носещи чакъл или силно{9}}натоварени с удари формации, фокусът трябва да бъде върху-устойчивия на удар зъбен дизайн, постигнат чрез удебеляване на матрицата от циментиран карбид или оптимизиране на ъгъла на фасетата на зъба за разпределяне на натоварванията.
Прецизният контрол на производствения процес е технологичният крайъгълен камък на решението. Съвременните инструменти за PDC използват процес на синтероване при висока-температура и високо{2}}налягане (HPHT), което позволява на диамантените микрочастици да образуват плътен и здрав композитен слой, медииран от фаза на свързване. Чрез намаляване на остатъците от каталитичен метал или въвеждане на керамични или карбидни -базирани не-метални фази в системата от свързващи фази, термичната стабилност и устойчивостта на умора при удар могат да бъдат значително подобрени, като се избягват рисковете от диамантена графитизация и разслояване по време на високо-температурно пробиване или високо-скоростно рязане. Персонализираният дизайн на геометрията на зъбите е също толкова важен, включително оптимизиране на ъгъла на наклона, ъгъла на хлабина, профила на короната и морфологията на стружки. Това подобрява траекторията на рязане, намалява пулсациите на въртящия момент и подобрява ефективността на отстраняване на изрезките, като по този начин намалява вторичното износване при шлайфане.
Решенията-на ниво обект включват оптимизиране на параметрите на сондажите и наблюдение в реално-време. Въз основа на индекса за пробиваемост на пласта и модела на механичната енергия, динамичните настройки на скоростта на въртене, налягането при сондиране и изместването на помпата осигуряват ефективност при разбиване на скали, като същевременно се избягва въздействието на претоварване. В комбинация със система-по време на-пробиване (MWD) и устройства за мониторинг на вибрации и въртящ момент, работният статус на режещите зъби може да бъде уловен в реално време. Всяко необичайно натоварване или сигнали за температура могат да предизвикат ранни предупреждения и бързо намаляване на параметрите или премахване на сондажната колона за проверка, предотвратявайки катастрофална повреда. Освен това, стратегиите за повторно шлайфане и повторна употреба на износени инструменти удължават общия експлоатационен живот и намаляват разходите за консумативи.
Системата за-затворен цикъл на работа и управление на поддръжката е от съществено значение за устойчивото функциониране на решението. Създаването на записи за използване на инструмента, документирането на условията на формиране, работните параметри, моделите на износване и режимите на повреда, осигурява поддръжка на данни за последващ избор на инструмент и итерация на процеса. Редовното калибриране на коаксиалността на оборудването и точността на затягане осигурява стабилна инсталация на инструмента и намалява локализираната концентрация на натоварване, причинена от биене.
В обобщение, решението на PDC инструмента не е просто колекция от отделни продукти, а цялостен проект за системно инженерство, интегриращ адаптиране на формацията, материална и структурна оптимизация, контрол на процесите, контрол на-на място и-управление, управлявано от данни. Той постигна забележителни резултати в подобряването на механичната скорост на сондиране, удължаването на живота на сондажите и намаляването на не-продуктивното време и общите разходи, осигурявайки надежден път за сондиране на нефт и газ, геоложки проучвания и високо{4}}устойчива на износване обработка, за да се справи със сложни предизвикателства, и ще продължи да бъде оптимизиран и надграждан с интегрирането на интелигентни и цифрови технологии.
