I. PDC термиялық тозуы және кобальтты кетіру
PDC жоғары қысымды күйдіру процесінде кобальт алмас пен алмастың тікелей үйлесімін ілгерілету үшін катализатор ретінде әрекет етеді және алмас қабаты мен вольфрам карбид матрицасын тұтас етеді, нәтижесінде мұнай кеніштерін геологиялық бұрғылауға жарамды PDC кескіш тістері жоғары беріктікке және тамаша тозуға төзімділікке ие болады,
Гауһарлардың ыстыққа төзімділігі өте шектеулі. Атмосфералық қысым кезінде гауһардың беті шамамен 900℃ немесе одан жоғары температурада өзгеруі мүмкін. Қолдану кезінде дәстүрлі PDC шамамен 750℃ температурада ыдырайды. Қатты және абразивті жыныс қабаттарын бұрғылаған кезде, PDC үйкеліс қызуына байланысты бұл температураға оңай жетеді, ал лездік температура (яғни, микроскопиялық деңгейде жергілікті температура) одан да жоғары болуы мүмкін, бұл кобальттың балқу температурасынан (1495°C) әлдеқайда асып түседі.
Таза алмаспен салыстырғанда, кобальттың болуына байланысты алмас төмен температурада графитке айналады. Нәтижесінде, алмастың тозуы жергілікті үйкеліс жылуынан туындайтын графиттенуден туындайды. Сонымен қатар, кобальттың жылулық кеңею коэффициенті алмасқа қарағанда әлдеқайда жоғары, сондықтан қыздыру кезінде кобальттың кеңеюі алмас түйіршіктері арасындағы байланыс бұзылуы мүмкін.
1983 жылы екі зерттеуші стандартты PDC гауһар қабаттарының бетінде гауһар тасты кетіру әдісін қолданып, PDC тістерінің өнімділігін айтарлықтай жақсартты. Дегенмен, бұл өнертабыс лайықты назар аудармады. Тек 2000 жылдан кейін ғана PDC гауһар қабаттарын тереңірек түсіне отырып, бұрғылау жеткізушілері бұл технологияны тау жыныстарын бұрғылауда қолданылатын PDC тістеріне қолдана бастады. Бұл әдіспен өңделген тістер айтарлықтай термиялық механикалық тозуы бар жоғары абразивті түзілімдерге жарамды және әдетте «декобальттанған» тістер деп аталады.
«Де-кобальт» деп аталатын зат PDC жасау үшін дәстүрлі түрде жасалады, содан кейін оның гауһар қабатының беті қышқылмен өңдеу процесі арқылы кобальт фазасын кетіру үшін күшті қышқылға батырылады. Кобальтты кетіру тереңдігі шамамен 200 микронға жетуі мүмкін.
Екі бірдей PDC тістерінде (біреуі гауһар қабатының бетінде кобальтты кетіру өңдеуінен өткен) ауыр тозу сынағы жүргізілді. 5000 м гранитті кескеннен кейін, кобальтсыз PDC тозу жылдамдығы күрт арта бастағаны анықталды. Керісінше, кобальтпен алынған PDC шамамен 15000 м тау жынысын кесу кезінде салыстырмалы түрде тұрақты кесу жылдамдығын сақтап қалды.
2. PDC анықтау әдісі
PDC тістерін анықтаудың екі әдісі бар: деструктивті сынау және деструктивті емес сынау.
1. Деструктивті тестілеу
Бұл сынақтар ұңғыма түбіндегі жағдайларды мүмкіндігінше шынайы түрде модельдеуге және осындай жағдайларда тістерді кесу өнімділігін бағалауға арналған. Деструктивті сынақтың екі негізгі түрі - тозуға төзімділік сынақтары және соққыға төзімділік сынақтары.
(1) Тозуға төзімділік сынағы
PDC тозуға төзімділік сынақтарын жүргізу үшін үш түрлі жабдық қолданылады:
A. Тік токарлық станок (VTL)
Сынақ кезінде алдымен PDC қашауын VTL токарлық станогына бекітіп, PDC қашауының жанына тау жынысының үлгісін (әдетте гранитті) қойыңыз. Содан кейін тау жынысының үлгісін токарлық станог осі бойынша белгілі бір жылдамдықпен айналдырыңыз. PDC қашау тау жынысының үлгісін белгілі бір тереңдікпен кеседі. Сынақ үшін гранитті пайдаланған кезде, бұл кесу тереңдігі әдетте 1 мм-ден аз болады. Бұл сынақ құрғақ немесе ылғалды болуы мүмкін. «Құрғақ VTL сынағында» PDC қашау тау жынысын кесіп өткенде, салқындату қолданылмайды; пайда болған барлық үйкеліс жылуы PDC-ге енеді, бұл алмастың графиттелу процесін жеделдетеді. Бұл сынақ әдісі жоғары бұрғылау қысымын немесе жоғары айналу жылдамдығын қажет ететін жағдайларда PDC қашауларын бағалау кезінде тамаша нәтижелер береді.
«Ылғалды VTL сынағы» орташа қыздыру жағдайында PDC тістерін сынау кезінде сумен немесе ауамен салқындату арқылы PDC қызмет ету мерзімін анықтайды. Сондықтан, бұл сынақтың негізгі тозу көзі қыздыру факторы емес, тау жынысы үлгісінің ұнтақталуы болып табылады.
B, көлденең токарлық станогы
Бұл сынақ гранитпен де жүргізіледі, және сынақ принципі негізінен VTL-мен бірдей. Сынақ уақыты небәрі бірнеше минутты құрайды, ал гранит пен PDC тістері арасындағы термиялық соққы өте шектеулі.
PDC беріліс қорабының жеткізушілері пайдаланатын гранитті сынау параметрлері әртүрлі болады. Мысалы, Америка Құрама Штаттарындағы Synthetic Corporation және DI Company компаниялары пайдаланатын сынақ параметрлері бірдей емес, бірақ олар сынақтар үшін бірдей гранит материалын пайдаланады, кеуектілігі өте аз және сығымдау беріктігі 190 МПа болатын ірі және орташа сапалы поликристалды магмалық тау жынысы.
C. Тозу коэффициентін өлшейтін құрал
Көрсетілген шарттарда PDC гауһар қабаты кремний карбиді тегістеу дөңгелегін кесу үшін қолданылады, ал тегістеу дөңгелегінің тозу жылдамдығы мен PDC тозу жылдамдығының қатынасы PDC тозу индексі ретінде алынады, ол тозу коэффициенті деп аталады.
(2) Соққыға төзімділік сынағы
Соққы сынағы әдісі PDC тістерін 15-25 градус бұрышпен орнатуды, содан кейін белгілі бір биіктіктен затты түсіріп, PDC тістеріндегі ромб қабатына тігінен соғуды қамтиды. Құлаған заттың салмағы мен биіктігі сынақ тісінің соққы энергиясын көрсетеді, ол біртіндеп 100 джоульге дейін артуы мүмкін. Әрбір тіске одан әрі тексеру мүмкін болмағанша 3-7 рет соққы беруге болады. Әдетте, әрбір энергия деңгейінде әрбір тіс түрінің кем дегенде 10 үлгісі тексеріледі. Тістердің соққыға төзімділігінің диапазоны болғандықтан, әрбір энергия деңгейіндегі сынақ нәтижелері әрбір тіс үшін соққыдан кейін ромбтың орташа төгілуі ауданы болып табылады.
2. Бұзбайтын сынақ
Ең көп қолданылатын бұзбайтын тестілеу әдісі (визуалды және микроскопиялық тексеруден басқа) - ультрадыбыстық сканерлеу (Cscan).
C сканерлеу технологиясы ұсақ ақауларды анықтап, ақаулардың орны мен мөлшерін анықтай алады. Бұл сынақты жүргізген кезде алдымен PDC тісі су ыдысына салынады, содан кейін ультрадыбыстық зондпен сканерленеді;
Бұл мақала «Халықаралық металл өңдеу желісі«
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 21 наурыз
