I. Termiese slytasie en kobaltverwydering van PDC
In die hoëdruk-sinterproses van PDC tree kobalt op as 'n katalisator om die direkte kombinasie van diamant en diamant te bevorder, en die diamantlaag en wolframkarbiedmatriks 'n geheel te maak, wat lei tot PDC-snytande wat geskik is vir geologiese boorwerk in olievelde met hoë taaiheid en uitstekende slytasieweerstand.
Diamante se hittebestandheid is redelik beperk. Onder atmosferiese druk kan die oppervlak van diamant transformeer by temperature van ongeveer 900℃ of hoër. Tydens gebruik is tradisionele PDC's geneig om te degradeer teen ongeveer 750℃. Wanneer deur harde en skurende rotslae geboor word, kan PDC's hierdie temperatuur maklik bereik as gevolg van wrywingshitte, en die oombliklike temperatuur (d.w.s. gelokaliseerde temperatuur op mikroskopiese vlak) kan selfs hoër wees, wat die smeltpunt van kobalt (1495°C) ver oorskry.
In vergelyking met suiwer diamant, as gevolg van die teenwoordigheid van kobalt, skakel diamant om na grafiet by laer temperature. Gevolglik word slytasie op diamant veroorsaak deur die grafitisering as gevolg van gelokaliseerde wrywingshitte. Daarbenewens is die termiese uitsettingskoëffisiënt van kobalt baie hoër as dié van diamant, dus kan die binding tussen diamantkorrels tydens verhitting deur die uitsetting van kobalt ontwrig word.
In 1983 het twee navorsers diamantverwyderingsbehandeling op die oppervlak van standaard PDC-diamantlae uitgevoer, wat die werkverrigting van PDC-tande aansienlik verbeter het. Hierdie uitvinding het egter nie die aandag gekry wat dit verdien het nie. Eers na 2000 het boorverskaffers, met 'n dieper begrip van PDC-diamantlae, hierdie tegnologie begin toepas op PDC-tande wat in rotsboorwerk gebruik word. Tande wat met hierdie metode behandel is, is geskik vir hoogs skurende formasies met beduidende termiese meganiese slytasie en word algemeen na verwys as "gedekobalteerde" tande.
Die sogenaamde "de-kobalt" word op die tradisionele manier gemaak om PDC te maak, en dan word die oppervlak van die diamantlaag in sterk suur gedompel om die kobaltfase deur die suur-etsproses te verwyder. Die diepte van kobaltverwydering kan ongeveer 200 mikron bereik.
'n Swaargewig-slytasietoets is uitgevoer op twee identiese PDC-tande (waarvan een kobaltverwyderingsbehandeling op die diamantlaagoppervlak ondergaan het). Nadat 5000 m² graniet gesny is, is gevind dat die slytasietempo van die nie-kobaltverwyderde PDC skerp begin toeneem het. In teenstelling hiermee het die kobaltverwyderde PDC 'n relatief stabiele snyspoed gehandhaaf terwyl ongeveer 15000 m² rots gesny is.
2. Opsporingsmetode van PDC
Daar is twee soorte metodes om PDC-tande op te spoor, naamlik destruktiewe toetsing en nie-destruktiewe toetsing.
1. Vernietigende toetsing
Hierdie toetse is bedoel om toestande in die boorgat so realisties as moontlik te simuleer om die werkverrigting van snytande onder sulke toestande te evalueer. Die twee hoofvorme van vernietigende toetsing is slytasieweerstandstoetse en impakweerstandstoetse.
(1) Slytweerstandstoets
Drie tipes toerusting word gebruik om PDC-slytweerstandstoetse uit te voer:
A. Vertikale draaibank (VTL)
Tydens die toets, maak eers die PDC-boorpunt aan die VTL-draaibank vas en plaas 'n rotsmonster (gewoonlik graniet) langs die PDC-boorpunt. Roteer dan die rotsmonster om die draaibank-as teen 'n sekere spoed. Die PDC-boorpunt sny in die rotsmonster met 'n spesifieke diepte. Wanneer graniet vir toetsing gebruik word, is hierdie snydiepte gewoonlik minder as 1 mm. Hierdie toets kan droog of nat wees. In "droë VTL-toetsing", wanneer die PDC-boorpunt deur die rots sny, word geen verkoeling toegepas nie; al die wrywingshitte wat gegenereer word, gaan die PDC binne, wat die grafitisasieproses van die diamant versnel. Hierdie toetsmetode lewer uitstekende resultate wanneer PDC-boorpunte geëvalueer word onder toestande wat hoë boordruk of hoë rotasiespoed vereis.
Die "nat VTL-toets" bepaal die lewensduur van die PDC onder matige verhittingstoestande deur die PDC-tande met water of lug af te koel tydens toetsing. Daarom is die hoofbron van slytasie van hierdie toets die slyp van die rotsmonster eerder as die verhittingsfaktor.
B, horisontale draaibank
Hierdie toets word ook met graniet uitgevoer, en die beginsel van die toets is basies dieselfde as VTL. Die toetstyd is slegs 'n paar minute, en die termiese skok tussen graniet en PDC-tande is baie beperk.
Die graniettoetsparameters wat deur PDC-ratverskaffers gebruik word, sal verskil. Byvoorbeeld, die toetsparameters wat deur Synthetic Corporation en DI Company in die Verenigde State gebruik word, is nie presies dieselfde nie, maar hulle gebruik dieselfde granietmateriaal vir hul toetse, 'n growwe tot mediumgraadse polikristallyne stollingsgesteente met baie min porositeit en 'n druksterkte van 190 MPa.
C. Skuurverhoudingsmeetinstrument
Onder die gespesifiseerde toestande word die diamantlaag van PDC gebruik om die silikonkarbied-slypwiel te sny, en die verhouding van die slytasietempo van die slypwiel en die slytasietempo van PDC word geneem as die slytasie-indeks van PDC, wat die slytasieverhouding genoem word.
(2) Impakweerstandstoets
Die metode vir impaktoetsing behels die installering van PDC-tande teen 'n hoek van 15-25 grade en dan die val van 'n voorwerp vanaf 'n sekere hoogte om die diamantlaag op die PDC-tande vertikaal te tref. Die gewig en hoogte van die vallende voorwerp dui die impakenergievlak aan wat die toetstand ervaar, wat geleidelik tot 100 joule kan toeneem. Elke tand kan 3-7 keer getref word totdat dit nie verder getoets kan word nie. Oor die algemeen word ten minste 10 monsters van elke tipe tand by elke energievlak getoets. Aangesien daar 'n reeks in die weerstand van tande teen impak is, is die toetsresultate by elke energievlak die gemiddelde area van diamantafspalting na impak vir elke tand.
2. Nie-vernietigende toetsing
Die mees gebruikte nie-vernietigende toetstegniek (behalwe visuele en mikroskopiese inspeksie) is ultrasoniese skandering (Cscan).
C-skanderingstegnologie kan klein defekte opspoor en die ligging en grootte van defekte bepaal. Wanneer hierdie toets gedoen word, plaas eers die PDC-tand in 'n watertenk en skandeer dan met 'n ultrasoniese sonde;
Hierdie artikel is herdruk van “Internasionale Metaalbewerkingsnetwerk"
Plasingstyd: 21 Maart 2025
