Kratka povijest razvoja svrdla

Jan 03, 2026

Ostavite poruku

Prije nego što je tehnologija proizvodnje PDC-a sazrela, odnosno prije nego što su PDC svrdla u potpunosti razvijena, neki su proizvođači koristili polikristalni sintetski dijamant bez podloge od cementnog karbida kako bi zamijenili velike prirodne dijamante u proizvodnji površinskih-svrdlica. Polikristalni dijamant dolazi u različitim oblicima, uključujući cilindrične sa stožastim krajem, trokutaste blokove, diskove, pravokutnike i blokove.

 

Primjeri uključuju Geoset i Fomset tvrtke GE, Syndax3 tvrtke De Beers i TSP Instituta za abrazive Zhengzhou. Njihova zajednička karakteristika je visoka toplinska stabilnost, što znači da mogu izdržati visoke temperature od 1000 stupnjeva do 1100 stupnjeva i mogu se izravno sinterirati na krunu tijela svrdla, koje se sastoji od praha volfram karbida i vezivnog metala, kako bi djelovali kao rezni zubi za lomljenje i rezanje kroz formacije stijena.

 

Od 1969. do 1975. Zhengzhou Institute of Abrasives proizveo je nekoliko vrsta JR20SN-2 polikristalnih dijamanata različitih promjera. Oni su se u početku koristili u proizvodnji impregniranih svrdla i razvrtala za održavanje promjera rupa, bušenje kroz formacije stijena ispod stupnja 7 u rudnicima. Kasnije su polikristalni dijamanti veličine 6 × 6 mm korišteni za proizvodnju navrtki za naftna polja, koja su testirana u naftnom polju Shengli. Uzimajući za primjer bušenje do dubine od 2400 m, polikristalno uporno dlijeto uštedjelo je 11.000 do 12.000 juana po bušotini i 78% vremena u usporedbi s vučnim dlijetom od cementnog karbida; u usporedbi s valjkastim konusnim svrdlima, uštedio je više od 50% troškova i smanjio vrijeme bušenja za 5 do 8 dana. Osim toga, polikristalni dijamanti od 1,8 × 5 mm korišteni su u geološkim krunama i razvrtačima, a polikristalni dijamanti od 2,5 × 5 mm korišteni su za održavanje promjera impregniranih svrdla u metalurgiji, na poljima ugljena i geologiji, s rezultatima sličnim prirodnim dijamantima.

 

Početkom 1980-ih, prije nego što je moja zemlja uspješno razvila svoju vlastitu PDC tehnologiju, polikristalni dijamanti 6×6 mm naširoko su se koristili u svrdlima za jezgre i bušilicama s punim-površinom (bitovima u obliku lubenice) za bušenje nafte i plina. Polikristalni dijamanti u obliku trokuta-bloka također su naširoko korišteni u proizvodnji svrdla za bušenje s jezgrom ili punim-površinom za srednje-tvrde do tvrde formacije (kao što su vapnenac i dolomit) i blago abrazivne formacije. Od -velike proizvodnje PDC-a domaće proizvodnje 1990-ih, polikristalni dijamantni kompakti (PDC) postupno su se povukli s tržišta bušenja, potpuno zamijenjeni PDC-om.

 

Istraživanje, razvoj i primjena PDC svrdla za bušenje nafte i plina trajalo je dosta vremena. Rani PDC-ovi imali su nisku otpornost na udarce i pokazivali su delaminaciju, zajedno s problemima u dizajnu i proizvodnji svrdla, te inherentnim rizicima bušenja nafte i plina. Proizvođači konusnih svrdla, koji su držali veliki udio na tržištu bušenja, nisu bili previše proaktivni, stoga je istraživanje i primjena PDC svrdla naišlo na značajne poteškoće i otpore.

 

Između 1973. i 1975., Sjedinjene Države provele su testove koristeći 8,38 × 2,8 mm PDC (Compax) s dijamantnim slojem debljine 0,5 mm koje je proizveo GE, koji su bili zavareni na umetke od karbida i zatim postavljeni na čelična svrdla. Velika količina početnih testnih podataka pokazala je da bi PDC mogao zamijeniti prirodne dijamante koji se koriste u površinskim-svrdlima za bušenje najtvrđih i najabrazivnijih stijena. Međutim, s obzirom na strukturne i radne karakteristike PDC-a i činjenicu da je većina naftnih i plinskih formacija meka do srednje{8}}tvrda, proizvođači bušaćih kruna usmjerili su primjenu PDC-a na tržište bušenja nafte, koje je imalo značajan tržišni potencijal. Istraživački centar za bušenje na Sveučilištu u Tulsi sudjelovao je u početnom dizajnu planarnih PDC svrdla i proveo ključna ispitivanja na samom PDC-u. Tijekom tog razdoblja, GE je proveo testove na četiri PDC svrdla u Južnom Teksasu, Coloradu, Utahu i Gornjem Michiganu, koji su otkrili neke probleme s PDC pločicama, dizajnom svrdla i proizvodnjom.

 

Nakon rješavanja problema na koje je naišlo u početnim testovima, u prosincu 1976., GE je lansirao Stratapax seriju PDC proizvoda posebno za svrdla, koji su imali poboljšanu izvedbu, bili su otporniji-na udarce i lakše ih je pričvrstiti na tijelo svrdla. U isto vrijeme, Diamant Boart proveo je neka relativno uspješna ispitivanja PDC bušaćih kruna u formacijama soli u Perzijskom zaljevu i Sjevernom moru, a Eastman Christensen također je proveo ispitivanja u Sjevernom moru. Nakon gore opisanih početnih istraživačkih testova, od kasnih 1980-ih do danas, proizvođači PDC-a napravili su niz poboljšanja i inovacija na PDC bitovima, značajno poboljšavajući njihovu izvedbu. U međuvremenu, velike tvrtke za svrdla, potaknute rastućim energetskim tržištem i stalnim rastom cijena sirove nafte, aktivno su surađivale s naftnim kompanijama na razvoju niza novih PDC svrdla, poboljšavajući njihovu izvedbu i proširujući raspon njihove primjene.

 

Od 1990-ih postignut je značajan napredak u rješavanju problema koji se javljaju pri bušenju kroz formacije škriljevca poboljšanjem hidraulike tekućine za bušenje kako bi se kontroliralo kuglanje dlijeta u škriljevcu. Veliki razvoj u PDC svrdlima bilo je Amocovo otkriće da je primarni uzrok oštećenja svrdla rotacijsko odstupanje (kolebanje). To je dovelo do razvoja tehnologije protiv-kolebanja. Proizvođači svrdla, iz perspektive dizajna, usvojili su niz tehnika dizajna protiv-kolebanja za raspored rezača, strukturu oštrice i oblik profila svrdla, minimizirajući rotacijsko odstupanje. Nadalje, Eastman Christensen komercijalizirao je Amoco anti-proizvod od kolebanja, koristeći uređaj za stabilizaciju bitova za smanjenje velikih opterećenja od kolebanja koja uzrokuju štetu tijekom bušenja, i službeno lansirao anti-rotacijska svrdla za kolebanje. Ova svrdla imaju posebnu prednost pri bušenju kroz više{10}}slojne (heterogene) formacije stijena. Osim toga, oblik krune svrdla evoluirao je od ravnog oblika do oblika-nalik na lubenicu s 3-8 oštrica ili čak više oštrica (spiralno).

 

Drugi razlog stalnog poboljšanja i inovacija PDC svrdla je razvoj i primjena modernijih i složenijih računalnih sustava za modeliranje podataka (CAD/CAM), u kombinaciji s laboratorijskom provjerom, čime se povećava vjerojatnost uspješne primjene svrdla. U mojoj je zemlji razvoj PDC svrdla zaostajao za Sjedinjenim Državama otprilike 15 godina zbog utjecaja ograničenja domaće proizvodnje. Sredinom-1980-ih jedinice kao što su Jianghan Drill Bit Factory, Dagang General Machinery Plant Drilling Research Institute i Beijing Petroleum University započele su s razvojem PDC svrdla. Nakon osnivanja Sichuan Christensen Diamond Drill Bit Company 1985. i Xinjiang DBS Drill Bit & Tool Company 1990., te su tvrtke predstavile zrele strane tehnologije PDC svrdla i kasnije nove tehnologije. Koristili su visokokvalitetne i pouzdane PDC materijale koje proizvode GE, DeBeers i USS, a njihova proizvedena svrdla pokazala su izvrsnu izvedbu u operacijama bušenja, utirući put brzom razvoju i primjeni PDC svrdla u mojoj zemlji i prikazujući sjajne izglede PDC svrdla na tržištu bušenja nafte i prirodnog plina. Međutim, zbog visoke cijene svrdla i njihove skupe cijene, njihova je primjena uglavnom bila ograničena na naftna polja u regiji Xinjiang i naftna polja na moru.

 

Pošaljite upit