Pezzi policristallini del corpo della matrice di (PDC) del compatto del diamante per molto i hard rock per trivellazione petrolifera

Pezzi policristallini del corpo della matrice del compatto del diamante (PDC) per i hard rock stessi per trivellazione petrolifera

Taglienti di PDC

I materiali policristallini del diamante, per uso nei pezzi policristallini del compatto del diamante (PDC), sono negli ultimi anni uno degli avanzamenti materiali più importanti per gli strumenti di trivellazione petrolifera. I pezzi a testina fissa girano come un pezzo solo e non contengono esclusivamente parti mobili. Quando i pezzi a testina fissa utilizzano le taglierine di PDC, sono chiamati comunemente pezzi di PDC. Dalla loro prima produzione nel 1976, la popolarità dei pezzi facendo uso delle taglierine di PDC si è sviluppata costantemente e sono quasi comuni quanto i pezzi del rullo-cono in molte applicazioni di perforazione.

Stili policristallini del compatto del diamante (PDC)

I pezzi di PDC sono progettati strutturalmente e fabbricati in due stili dissimili (fig. 1 e fig. 2):

pezzo del Matrice-corpo

pezzi del Acciaio-corpo

I due forniscono le capacità significativamente differenti e, perché entrambi i tipi presentano determinati vantaggi, una scelta fra loro sarebbe decisa dai bisogni dell'applicazione.

Stili policristallini del compatto del diamante (PDC)

I pezzi di PDC sono progettati strutturalmente e fabbricati in due stili dissimili (fig. 1 e fig. 2):

pezzo del Matrice-corpo

pezzi del Acciaio-corpo
I due forniscono le capacità significativamente differenti e, perché entrambi i tipi presentano determinati vantaggi, una scelta fra loro sarebbe decisa dai bisogni dell'applicazione.

Fig. pezzo di 1-Matrix-body.

Fig. pezzodi 2-Steel-body.

Matrice-corpo

«La matrice» è un materiale composito molto duro e piuttosto fragile che comprende i grani del carburo di tungsteno legati metallurgico con un raccoglitore più molle, più duro, metallico. La matrice è desiderabile come materiale pungente, perché la sua durezza è resistente ad abrasione e ad erosione. È capace di resistenza dei carichi compressivi relativamente alti, rispetto a a d'acciaio, ha resistenza bassa a caricamento di impatto.

La matrice è relativamente eterogenea, perché è un materiale composito. Poiché la dimensione e la disposizione delle particelle del carburo che di tungsteno contiene per variare (sia da progettazione che dalle circostanze), le sue proprietà fisiche sono leggermente meno prevedibili che d'acciaio.

Acciaio-corpo

L'acciaio è metallurgico l'opposto della matrice. È capace di resistenza dei carichi di impatto alti, ma è relativamente morbido e, senza caratteristiche protettive, rapidamente verrebbe a mancare tramite abrasione ed erosione. Gli acciai di qualità sono essenzialmente omogenei con i limiti strutturali che sorprendono raramente i loro utenti.

Progettazione dei pezzi del acciaio-corpo e della matrice

Le caratteristiche ed i processi di fabbricazione di progettazione per i due tipi pungenti sono, per quanto riguarda la costruzione di corpo, differente, a causa della natura dei materiali da cui sono fatte. La durezza più bassa di impatto dei limiti della matrice alcune caratteristiche del matrice-pezzo, quale altezza di lama. Per contro, l'acciaio è duttile, duro e capace di resistenza dei carichi di impatto maggiori. Ciò permette affinchè i pezzi del acciaio-corpo PDC sia relativamente più grande dei pezzi della matrice e di comprendere la maggior altezza nelle caratteristiche quali le lame.

Vantaggio dei pezzi del matrice-corpo PDC

i pezzi del Matrice-corpo PDC sono preferiti comunemente sopra i pezzi del acciaio-corpo per gli ambienti in cui l'erosione del corpo è probabile indurre un pezzo a venire a mancare. Per i pezzi diamante-impregnati, soltanto la costruzione del matrice-corpo può essere usata.

La forza e la duttilità dell'acciaio danno a corpi del acciaio-pezzo l'alta resistenza a caricamento di impatto. I corpi di acciaio sono considerevolmente più forti dei corpi della matrice. A causa delle capacità materiali d'acciaio, i profili pungenti complessi e le progettazioni idrauliche sono possibili e relativamente facili per costruire ad una su una fresatrice multiasse e controllata a computer. Una caratteristica utile dei pezzi d'acciaio è che possono essere ricostruiti facilmente una serie di volte perché le taglierine consumate o nocive possono essere sostituite piuttosto facilmente. Ciò è un vantaggio particolare per gli operatori negli ambienti di perforazione a basso costo.

Sviluppo dei pezzi di PDC

Fortunatamente, entrambi gli acciai e matrice sono in piena evoluzione e le loro limitazioni stanno diminuendo. Mentre affrontando i materiali migliori, i pezzi d'acciaio stanno essendo protettivi estremamente bene con i materiali che sono altamente resistenti ad abrasione e ad erosione. Allo stesso tempo, le proprietà strutturali e diresistenze dei materiali di matrice inoltre rapidamente stanno migliorando e la gamma di applicazioni economiche adatte ad entrambi i tipi sta sviluppandosi.

L'odierna matrice ha poca rassomiglianza a quella anche di alcuni anni fa. Le resistenze alla trazione e la resistenza all'urto sono aumentato almeno di 33% e la taglierina brasa la forza è aumentato di ≈80%. Allo stesso tempo, le geometrie e la tecnologia delle strutture portanti hanno migliorato, con conseguente forti, prodotti di matrice produttivi. La fig. 3 descrive PDC ha morso la nomenclatura.

La fig. 3-PDC ha morso la nomenclatura.

Taglierine policristalline del compatto del diamante (PDC)

Il diamante è il materiale più duro conosciuto. Questa durezza le dà le proprietà superiori per il taglio del qualunque altro materiale. PDC è estremamente importante alla perforazione, perché aggrega i diamanti minuscoli, economici, artificiali in relativamente grande, masse del intergrown dei cristalli a caso orientati che possono essere formati nelle forme utili chiamate tavole del diamante. Le tavole del diamante sono la parte di una taglierina che contatta una formazione. Oltre alla loro durezza, le tavole del diamante di PDC hanno una caratteristica essenziale per le taglierine del tagliente: Legano efficientemente con i materiali del carburo di tungsteno che possono essere brasati (allegato) ai corpi pungenti. I diamanti, da soli, non legheranno insieme, né possono essere attaccati brasando.

Diamante sintetico

La sabbia del diamante è comunemente usata descrivere i grani minuscoli (≈0.00004 dentro.) del diamante sintetico usato come la materia prima chiave per le taglierine di PDC. In termini di prodotti chimici e proprietà, il diamante artificiale è identico al diamante naturale. La fabbricazione della sabbia del diamante comprende un processo chimicamente semplice: il carbonio ordinario è riscaldato estremamente ad alta pressione ed alla temperatura. In pratica, tuttavia, fare il diamante è lontano da facile.

I diversi cristalli del diamante contenuti nella sabbia del diamante diverso sono orientati. Ciò fa il forte materiale, tagliente e, a causa della durezza del diamante contenuto, estremamente resistente all'uso. Infatti, la struttura casuale trovata in diamante sintetico legato esegue meglio nel taglio che i diamanti naturali, perché i diamanti naturali sono cristalli cubici che fratturano facilmente lungo le loro frontiere ordinate e cristalline.

La sabbia del diamante è meno stabile alle temperature elevate che il diamante naturale, tuttavia. Poiché il catalizzatore metallico bloccato nella struttura della sabbia ha un più alto tasso di espansione termica che il diamante, legami differenziali del diamante--diamante dei posti di espansione nell'ambito di taglio e, se i carichi sono abbastanza alti, causa il guasto. Se i legami vengono a mancare, i diamanti sono persi rapidamente, in modo da PDC perde la sue durezza ed acutezza e diventa inefficace. Per impedire tale guasto, le taglierine di PDC devono essere raffreddate adeguatamente durante la perforazione.

Tavole del diamante

Per fabbricare una tavola del diamante, la sabbia del diamante è sinterizzata con il carburo di tungsteno ed il raccoglitore metallico per formare di uno strato ricco di diamante. Sono del tipo di wafer nella forma e dovrebbero essere resi spessi come strutturalmente possibile, perché gli aumenti del volume del diamante indossano la vita. Le tavole del diamante più di alta qualità sono ≈2 a 4 millimetri e gli avanzamenti della tecnologia aumenteranno lo spessore della tavola del diamante. I substrati del carburo di tungsteno sono normalmente ≈0.5 dentro. alto ed avere la stesse forma e dimensioni a sezione trasversale come la tavola del diamante. Le due parti, tavola del diamante e substrati, compongono una taglierina (fig. 4).

Fig. costruzione della taglierina di 4-PDC

Uso dell'archivio

Le seguenti 2 pagine si collegano a questo archivio:

Taglienti di PDC
PEH: Introduzione al Rullo-cono ed a Diamond Drill Bits policristallino

La formazione del PDC nelle forme utili per le taglierine comprende disporre la sabbia del diamante, insieme al suo substrato, in un contenitore a pressione e poi nella sinterizzazione al calore alto ed alla pressione.

Le taglierine di PDC non possono essere permesse superare le temperature di 1,382°F [750°C]. L'eccessivo calore produce l'usura rapida, perché l'espansione termica differenziale fra il raccoglitore ed il diamante tende a rompere i cristalli della sabbia del diamante del intergrown nella tavola del diamante. Le forze schiave fra la tavola del diamante ed il substrato del carburo di tungsteno inoltre sono compromesse da espansione termica differenziale.

Fattori importanti da considerare prima dell'uso e della progettazione dei pezzi di PDC

. Principi di progettazione del pezzo di PDC
. PDC ha morso il profilo
. Configurazioni di pezzo di PDC
. Ha morso l'idraulica
. Economia pungente
. Ha morso la classificazione
. La comprensione delle pratiche e delle circostanze di funzionamento il pezzo sarà esposta di a.

Taglienti rotatori

PEH: Introduzione al Rullo-cono ed a Diamond Drill Bits policristallino

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