I. hao mòn nhiệt và loại bỏ coban của PDC
Trong quá trình thiêu kết áp suất cao của PDC, Cobalt đóng vai trò là chất xúc tác để thúc đẩy sự kết hợp trực tiếp của kim cương và kim cương, và làm cho lớp kim cương và ma trận cacbua vonfram trở thành toàn bộ, dẫn đến việc cắt PDC phù hợp với việc khoan địa chất trên sân dầu
Kháng nhiệt kim cương khá hạn chế. Dưới áp suất khí quyển, bề mặt của kim cương có thể biến đổi ở nhiệt độ khoảng 900 hoặc cao hơn. Trong quá trình sử dụng, PDC truyền thống có xu hướng xuống cấp ở khoảng 750. Khi khoan qua các lớp đá cứng và mài mòn, PDC có thể dễ dàng đạt đến nhiệt độ này do nhiệt ma sát và nhiệt độ tức thời (nghĩa là nhiệt độ cục bộ ở cấp độ vi mô) thậm chí còn cao hơn, vượt xa điểm nóng chảy của coban (1495 ° C).
So với kim cương nguyên chất, do sự hiện diện của coban, kim cương chuyển thành than chì ở nhiệt độ thấp hơn. Do đó, hao mòn trên kim cương là do sự graphit hóa do nhiệt ma sát cục bộ. Ngoài ra, hệ số giãn nở nhiệt của coban cao hơn nhiều so với kim cương, do đó, trong quá trình sưởi ấm, liên kết giữa các hạt kim cương có thể bị phá vỡ do sự mở rộng của coban.
Năm 1983, hai nhà nghiên cứu đã thực hiện xử lý loại bỏ kim cương trên bề mặt của các lớp kim cương PDC tiêu chuẩn, tăng cường đáng kể hiệu suất của răng PDC. Tuy nhiên, phát minh này đã không nhận được sự chú ý mà nó xứng đáng. Mãi đến sau năm 2000, với sự hiểu biết sâu sắc hơn về các lớp kim cương PDC, các nhà cung cấp khoan bắt đầu áp dụng công nghệ này cho răng PDC được sử dụng trong khoan đá. Răng được xử lý bằng phương pháp này phù hợp với sự hình thành mài mòn cao với độ mòn cơ học đáng kể và thường được gọi là răng khử trùng.
Cái gọi là DE DE-COBALT, được chế tạo theo cách truyền thống để tạo PDC, và sau đó bề mặt của lớp kim cương của nó được ngâm trong axit mạnh để loại bỏ pha coban thông qua quá trình khắc axit. Độ sâu của việc loại bỏ coban có thể đạt khoảng 200 micron.
Một thử nghiệm hao mòn nặng đã được thực hiện trên hai răng PDC giống hệt nhau (một trong số đó đã trải qua điều trị loại bỏ coban trên bề mặt lớp kim cương). Sau khi cắt 5000m đá granit, người ta thấy rằng tốc độ hao mòn của PDC không được loại bỏ bắt đầu tăng mạnh. Ngược lại, PDC được loại bỏ coban đã duy trì tốc độ cắt tương đối ổn định trong khi cắt khoảng 15000m đá.
2. Phương pháp phát hiện của PDC
Có hai loại phương pháp để phát hiện răng PDC, cụ thể là thử nghiệm phá hủy và thử nghiệm không phá hủy.
1. Thử nghiệm phá hoại
Các xét nghiệm này nhằm mô phỏng các điều kiện hạ cấp thực tế nhất có thể để đánh giá hiệu suất cắt răng trong các điều kiện đó. Hai dạng chính của thử nghiệm phá hủy là các xét nghiệm kháng mòn và xét nghiệm kháng va chạm.
(1) Kiểm tra sức đề kháng mòn
Ba loại thiết bị được sử dụng để thực hiện các thử nghiệm kháng mòn PDC:
A. Máy tiện dọc (VTL)
Trong quá trình thử nghiệm, trước tiên hãy sửa bit PDC vào máy tiện VTL và đặt một mẫu đá (thường là đá granit) bên cạnh bit PDC. Sau đó xoay mẫu đá xung quanh trục máy tiện ở một tốc độ nhất định. Bit PDC cắt vào mẫu đá với độ sâu cụ thể. Khi sử dụng đá granit để thử nghiệm, độ sâu cắt này thường dưới 1 mm. Thử nghiệm này có thể khô hoặc ướt. Trong thử nghiệm VTL khô của VTL, khi bit PDC cắt xuyên qua đá, không có sự làm mát nào được áp dụng; Tất cả các nhiệt ma sát tạo ra đi vào PDC, tăng tốc quá trình đồ họa của kim cương. Phương pháp thử nghiệm này mang lại kết quả tuyệt vời khi đánh giá các bit PDC trong các điều kiện yêu cầu áp suất khoan cao hoặc tốc độ quay cao.
Thử nghiệm VTL ướt của VTL phát hiện tuổi thọ của PDC trong điều kiện gia nhiệt vừa phải bằng cách làm mát răng PDC bằng nước hoặc không khí trong quá trình thử nghiệm. Do đó, nguồn hao mòn chính của thử nghiệm này là việc mài mẫu đá chứ không phải là hệ số gia nhiệt.
B, Máy tiện ngang
Thử nghiệm này cũng được thực hiện với đá granit và nguyên tắc của bài kiểm tra về cơ bản giống như VTL. Thời gian thử chỉ là một vài phút và sốc nhiệt giữa răng granit và răng PDC rất hạn chế.
Các tham số thử nghiệm đá granit được sử dụng bởi các nhà cung cấp bánh răng PDC sẽ khác nhau. Ví dụ, các tham số thử nghiệm được sử dụng bởi Công ty tổng hợp và Công ty DI ở Hoa Kỳ không chính xác giống nhau, nhưng chúng sử dụng cùng một vật liệu đá granit cho các thử nghiệm của họ, một loại đá polycrystalline lớp thô đến trung bình với độ xốp rất ít và cường độ nén 190MPa.
C. Dụng cụ đo tỷ lệ mài mòn
Trong các điều kiện được chỉ định, lớp PDC kim cương được sử dụng để cắt bánh mài cacbua silicon và tỷ lệ tốc độ hao mòn của bánh mài và tốc độ hao mòn của PDC được lấy làm chỉ số hao mòn của PDC, được gọi là tỷ lệ hao mòn.
(2) Kiểm tra kháng va chạm
Phương pháp kiểm tra tác động liên quan đến việc cài đặt răng PDC ở góc 15-25 độ và sau đó thả một vật thể từ một độ cao nhất định để tấn công lớp kim cương trên răng PDC theo chiều dọc. Trọng lượng và chiều cao của vật rơi cho thấy mức năng lượng tác động của răng thử, có thể tăng dần lên tới 100 joules. Mỗi răng có thể bị ảnh hưởng 3-7 lần cho đến khi nó không thể được kiểm tra thêm. Nói chung, ít nhất 10 mẫu của mỗi loại răng được kiểm tra ở mỗi mức năng lượng. Vì có một phạm vi trong điện trở của răng để tác động, nên kết quả xét nghiệm ở mỗi mức năng lượng là diện tích trung bình của kim cương quay sau khi tác động cho mỗi răng.
2. Thử nghiệm không phá hủy
Kỹ thuật thử nghiệm không phá hủy được sử dụng rộng rãi nhất (trừ kiểm tra thị giác và kính hiển vi) là quét siêu âm (CSCAN).
C Công nghệ quét có thể phát hiện các khiếm khuyết nhỏ và xác định vị trí và kích thước của các khiếm khuyết. Khi thực hiện thử nghiệm này, lần đầu tiên đặt răng PDC vào bể nước, và sau đó quét với đầu dò siêu âm;
Bài viết này được in lại từMạng lưới kim loại quốc tếPhạm vi
Thời gian đăng: Mar-21-2025
