Pedazos policristalinos del cuerpo de la matriz de (PDC) del acuerdo del diamante para mismo los heavy para la perforación petrolífera

Pedazos policristalinos del cuerpo de la matriz del acuerdo del diamante (PDC) para los mismos heavy para la perforación petrolífera

Brocas de PDC

Los materiales policristalinos del diamante, para el uso en pedazos policristalinos del acuerdo del diamante (PDC), son uno de los avances materiales más importantes para las herramientas de la perforación petrolífera estos últimos años. Los pedazos de cabeza fija giran como una pieza y contienen no por separado piezas móviles. Cuando los pedazos de cabeza fija utilizan los cortadores de PDC, se llaman comúnmente los pedazos de PDC. Desde su primera producción en 1976, el renombre de pedazos usando los cortadores de PDC ha crecido constantemente, y son casi tan comunes como pedazos del rodillo-cono en muchos usos de perforación.

Estilos policristalinos del acuerdo del diamante (PDC)

Los pedazos de PDC se diseñan y se fabrican en dos estructural estilos disímiles (fig. 1 y fig. 2):

pedazo del Matriz-cuerpo

pedazos del Acero-cuerpo

Los dos proporcionan capacidades perceptiblemente diversas, y, porque ambos tipos tienen ciertas ventajas, una opción entre ellas sería decidida por las necesidades del uso.

Estilos policristalinos del acuerdo del diamante (PDC)

Los pedazos de PDC se diseñan y se fabrican en dos estructural estilos disímiles (fig. 1 y fig. 2):

pedazo del Matriz-cuerpo

pedazos del Acero-cuerpo
Los dos proporcionan capacidades perceptiblemente diversas, y, porque ambos tipos tienen ciertas ventajas, una opción entre ellas sería decidida por las necesidades del uso.

Fig. pedazo de 1-Matrix-body.

Fig. pedazode 2-Steel-body.

Matriz-cuerpo

La “matriz” es un material compuesto muy duro, bastante frágil que comprende los granos del carburo de tungsteno enlazados metalúrgicamente con una carpeta más suave, más dura, metálica. La matriz es deseable como material mordido, porque su dureza es resistente a la abrasión y a la erosión. Es capaz de soportar las cargas compresivas relativamente altas, pero, comparadas con de acero, tiene resistencia baja al cargamento de impacto.

La matriz es relativamente heterogénea, porque es un material compuesto. Porque el tamaño y la colocación de las partículas del carburo de tungsteno que contiene para variar (por diseño y circunstancias), sus propiedades físicas son levemente menos fiables que de acero.

Acero-cuerpo

El acero es metalúrgicamente contrario de la matriz. Es capaz de soportar cargas de alto impacto, pero es relativamente suave y, sin características protectoras, fallaría rápidamente por la abrasión y la erosión. Los aceros de la calidad son esencialmente homogéneos con los límites estructurales que sorprenden raramente a sus usuarios.

Diseño de pedazos de la matriz y del acero-cuerpo

Las características del diseño y los procesos de fabricación para los tipos de poca monta están, por lo que se refiere a la construcción de cuerpo, diferente, debido a la naturaleza de los materiales de los cuales se hacen. La dureza más baja del impacto de los límites de la matriz algunas características del matriz-pedazo, tales como altura de cuchilla. Inversamente, el acero es dúctil, duro, y capaz de soportar mayores cargas de impacto. Esto permite para que los pedazos del acero-cuerpo PDC sean relativamente más grande que pedazos de la matriz e incorporen mayor altura en características tales como cuchillas.

Ventaja de los pedazos del matriz-cuerpo PDC

los pedazos del Matriz-cuerpo PDC se prefieren comúnmente sobre los pedazos del acero-cuerpo para los ambientes en los cuales la erosión del cuerpo es probable hacer un pedazo fallar. Para los pedazos diamante-impregnados, solamente la construcción del matriz-cuerpo puede ser utilizada.

La fuerza y la ductilidad del acero dan a cuerpos del acero-pedazo alta resistencia para afectar el cargamento. Los cuerpos de acero son considerablemente más fuertes que cuerpos de la matriz. Debido a las capacidades materiales de acero, los perfiles mordidos complejos y los diseños hidráulicos son posibles y relativamente fáciles construir en una fresadora multiaxial, ordenador-numérico-controlada. Una característica beneficiosa de los pedazos de acero es que pueden ser reconstruidos fácilmente varias veces porque los cortadores gastados o dañados se pueden substituir bastante fácilmente. Esto es una ventaja particular para los operadores en los ambientes de perforación baratos.

Desarrollo de los pedazos de PDC

Afortunadamente, ambos aceros y matriz son en plena evolución, y sus limitaciones están disminuyendo. Mientras que revistiendo en duro los materiales mejore, los pedazos de acero se están protegiendo extremadamente bien con los materiales que son altamente resistentes a la abrasión y a la erosión. Al mismo tiempo, las propiedades estructurales y de desgaste-resistencias de los materiales de matriz también están mejorando rápidamente, y la gama de usos económicos convenientes para ambos tipos está creciendo.

La matriz de hoy tiene poca semejanza a la de incluso hace unos años. Las fuerzas extensibles y la resistencia de impacto han aumentado en por lo menos el 33%, y el cortador suelda fuerza ha aumentado en el ≈80%. Al mismo tiempo, las geometrías y la tecnología de estructuras portantes han mejorado, dando por resultado productos de matriz fuertes, productivos. La fig. 3 describe PDC mordió nomenclatura.

La fig. 3-PDC mordió nomenclatura.

Cortadores policristalinos del acuerdo del diamante (PDC)

El diamante es el material más duro sabido. Esta dureza le da las propiedades superiores para cortar cualquier otro material. PDC es extremadamente importante para la perforación, porque agrega diamantes minúsculos, baratos, artificiales en relativamente grande, las masas del intergrown de los cristales aleatoriamente orientados que se pueden formar en las formas útiles llamadas las tablas del diamante. Las tablas del diamante son la pieza de un cortador que entre en contacto con una formación. Además de su dureza, las tablas del diamante de PDC tienen una característica esencial para los cortadores de la broca: Enlazan eficientemente con los materiales del carburo de tungsteno que se pueden soldar (atado) a los cuerpos mordidos. Los diamantes, solo, no enlazarán juntos, ni pueden ser atados soldando.

Diamante sintético

La arena del diamante es de uso general describir los granos minúsculos (≈0.00004 adentro.) del diamante sintético usado como la materia prima dominante para los cortadores de PDC. En términos de sustancias químicas y propiedades, el diamante artificial es idéntico al diamante natural. La fabricación de la arena del diamante implica un proceso químicamente simple: el carbono ordinario se calienta bajo extremadamente alta presión y temperatura. En la práctica, sin embargo, la fabricación del diamante está lejos de fácil.

Los cristales individuales del diamante contenidos en arena del diamante diverso se orientan. Esto hace el fuerte material, agudo, y, debido a la dureza del diamante contenido, lleva extremadamente - resistente. De hecho, la estructura al azar encontrada en diamante sintético consolidado se realiza mejor en esquileo que diamantes naturales, porque los diamantes naturales son los cristales cúbicos que fracturan fácilmente a lo largo de sus límites ordenados, cristalinos.

La arena del diamante es menos estable en las temperaturas altas que diamante natural, sin embargo. Porque el catalizador metálico atrapado en la estructura de la arena tiene un índice más alto de extensión termal que el diamante, enlaces diferenciados del diamante-a-diamante de los lugares de la extensión bajo esquileo y, si las cargas son bastante altas, causa fracaso. Si los enlaces fallan, los diamantes se pierden rápidamente, así que PDC pierde su dureza y agudeza y llega a ser ineficaz. Para prevenir tal fracaso, los cortadores de PDC se deben refrescar adecuadamente durante la perforación.

Tablas del diamante

Para fabricar una tabla del diamante, la arena del diamante se sinteriza con el carburo de tungsteno y la carpeta metálica para formar una capa diamante-rica. Están oblea-como en forma, y deben ser hechos tan gruesos como estructural posible, porque los aumentos del volumen del diamante llevan vida. Las tablas más de alta calidad del diamante son ≈2 a 4 milímetros, y los avances de la tecnología aumentarán grueso de la tabla del diamante. Los substratos del carburo de tungsteno son normalmente ≈0.5 adentro. alto y tener la misma forma y dimensiones seccionadas transversalmente como la tabla del diamante. Las dos piezas, tablas del diamante y substratos, componen un cortador (fig. 4).

Fig. construcción del cortador de 4-PDC

Uso del fichero

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Brocas de PDC
PEH: Introducción al Rodillo-cono y a Diamond Drill Bits policristalino

La formación de PDC en las formas útiles para los cortadores implica el colocar de la arena del diamante, así como su substrato, en un recipiente del reactor y después la sinterización en el alto calor y la presión.

Los cortadores de PDC no se pueden permitir exceder temperaturas de 1,382°F [750°C]. El calor excesivo produce desgaste rápido, porque la extensión termal diferenciada entre la carpeta y el diamante tiende a romper los cristales de la arena del diamante del intergrown en la tabla del diamante. Las fuerzas en enlace entre la tabla del diamante y el substrato del carburo de tungsteno también son comprometidas por la extensión termal diferenciada.

Factores importantes a considerar antes del uso y del diseño de pedazos de PDC

. PDC mordió principios de diseño
. PDC mordió perfil
. Configuraciones de pedazo de PDC
. Mordió la hidráulica
. Economía mordida
. Mordió la clasificación
. La comprensión de prácticas y de condiciones de funcionamiento el pedazo será expuesta a.

Brocas rotatorias

PEH: Introducción al Rodillo-cono y a Diamond Drill Bits policristalino

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