I. التآكل الحراري وإزالة الكوبالت من PDC
في عملية تلبيس الضغط العالي لـ PDC ، يعمل الكوبالت كمحفز للترويج للمجموعة المباشرة من الماس والماس ، وجعل طبقة الماس ومصفوفة كربيد التنغستن ككلًا ، مما يؤدي إلى قطع أسنان PDC المناسبة للمناسبة الجيولوجية لحقل الزيت مع صلابة عالية ومقاومة ممتازة ، ،
الماس مقاومة الحرارة محدودة للغاية. تحت الضغط الجوي ، يمكن أن يتحول سطح الماس في درجات حرارة حوالي 900 ℃ أو أعلى. أثناء الاستخدام ، تميل PDCs التقليدية إلى التحلل عند حوالي 750 ℃. عند الحفر عبر طبقات الصخور الصلبة والكاشطة ، يمكن أن تصل PDCs بسهولة إلى هذه درجة الحرارة بسبب الحرارة الاحتكاكية ، ويمكن أن تكون درجة الحرارة الفورية (أي ، درجة الحرارة المحلية على المستوى المجهري) أعلى ، وتتجاوز بكثير نقطة انصهار الكوبالت (1495 درجة مئوية).
بالمقارنة مع الماس النقي ، بسبب وجود الكوبالت ، يتحول الماس إلى الجرافيت في درجات حرارة أقل. نتيجة لذلك ، يكون التآكل على الماس ناتجًا عن الجرافيت الناتج عن الحرارة الاحتكاكية الموضعية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن معامل التمدد الحراري للكوبالت أعلى بكثير من معامل الماس ، لذلك أثناء التدفئة ، يمكن تعطيل الترابط بين حبيبات الماس بسبب توسيع الكوبالت.
في عام 1983 ، أجرى اثنان من الباحثين علاج إزالة الماس على سطح طبقات الماس PDC القياسية ، مما يعزز بشكل كبير أداء أسنان PDC. ومع ذلك ، فإن هذا الاختراع لم يحصل على الاهتمام الذي تستحقه. لم يكن حتى بعد عام 2000 ، مع فهم أعمق لطبقات الماس PDC ، بدأ موردو الحفر في تطبيق هذه التكنولوجيا على أسنان PDC المستخدمة في حفر الصخور. تعتبر الأسنان التي يتم التعامل معها بهذه الطريقة مناسبة لتكوينات كاشفة للغاية مع ارتداء ميكانيكي حراري كبير ويشار إليها عادة باسم الأسنان "غير المخصصة".
يتم تصنيع ما يسمى "de-cobalt" بالطريقة التقليدية لصنع PDC ، ثم يتم غمر سطح طبقة الماس في حمض قوي لإزالة مرحلة الكوبالت من خلال عملية حفر الحمض. يمكن أن يصل عمق إزالة الكوبالت إلى حوالي 200 ميكرون.
أجري اختبار التآكل الشاق على اثنين من أسنان PDC متطابقة (أحدهما خضع لعلاج إزالة الكوبالت على سطح طبقة الماس). بعد قطع 5000 متر من الجرانيت ، وجد أن معدل التآكل من PDC غير المُعاد للمنتخب بدأ يزداد بشكل حاد. على النقيض من ذلك ، حافظت PDC المُعاد على الكوبالت على سرعة قطع مستقرة نسبيًا بينما تقطع حوالي 15000 متر من الصخور.
2. طريقة الكشف عن PDC
هناك نوعان من الطرق لاكتشاف أسنان PDC ، وهما الاختبار المدمر والاختبار غير التدمير.
1. الاختبار المدمر
تهدف هذه الاختبارات إلى محاكاة ظروف قاع البراغي بشكل واقعي قدر الإمكان لتقييم أداء قطع الأسنان في ظل هذه الظروف. الشكلين الرئيسيين للاختبار المدمر هما اختبارات مقاومة التآكل واختبارات مقاومة التأثير.
(1) اختبار المقاومة
يتم استخدام ثلاثة أنواع من المعدات لإجراء اختبارات مقاومة ارتداء PDC:
أ. المخرطة العمودية (VTL)
أثناء الاختبار ، قم أولاً بإصلاح بت PDC إلى مخرطة VTL ووضع عينة صخرية (عادةً الجرانيت) بجوار بت PDC. ثم قم بتدوير عينة الصخور حول محور المخرطة بسرعة معينة. يقطع بت PDC في عينة الصخور بعمق محدد. عند استخدام الجرانيت للاختبار ، يكون عمق القطع هذا أقل من 1 مم بشكل عام. يمكن أن يكون هذا الاختبار جافًا أو رطبًا. في "اختبار VTL الجاف" ، عندما يقطع بت PDC عبر الصخرة ، لا يتم تطبيق أي تبريد ؛ تدخل جميع الحرارة الاحتكاكية التي تم إنشاؤها إلى PDC ، مما يؤدي إلى تسريع عملية الجرافيت للماس. تعطي طريقة الاختبار هذه نتائج ممتازة عند تقييم بتات PDC في ظل الظروف التي تتطلب ارتفاع ضغط الحفر أو سرعة دوران عالية.
يكتشف "اختبار VTL الرطب" عمر PDC تحت ظروف التدفئة المعتدلة عن طريق تبريد أسنان PDC بالماء أو الهواء أثناء الاختبار. لذلك ، فإن مصدر التآكل الرئيسي لهذا الاختبار هو طحن عينة الصخور بدلاً من عامل التسخين.
ب ، مخرطة أفقية
يتم تنفيذ هذا الاختبار أيضًا بالجرانيت ، ومبدأ الاختبار هو نفس VTL. وقت الاختبار هو بضع دقائق فقط ، والصدمة الحرارية بين الأسنان الجرانيت و PDC محدودة للغاية.
سوف تختلف معلمات اختبار الجرانيت المستخدمة من قبل موردي ترس PDC. على سبيل المثال ، فإن معلمات الاختبار المستخدمة من قبل شركة Synthetic Corporation و DI في الولايات المتحدة ليست هي نفسها تمامًا ، ولكنها تستخدم نفس المواد الجرانيت لاختباراتها ، وصخرة نارية متعددة الكريستالات الخشنة إلى المتوسطة مع القليل جدًا من المسامية وقوة ضاغط 190 ميجا بايت.
C. أداة قياس نسبة التآكل
في ظل الظروف المحددة ، يتم استخدام طبقة الماس من PDC لتقليص عجلة طحن كربيد السيليكون ، وتؤخذ نسبة معدل التآكل من عجلة الطحن ومعدل التآكل من PDC كمؤشر ارتداء PDC ، والذي يسمى نسبة التآكل.
(2) اختبار مقاومة التأثير
تتضمن طريقة اختبار التأثير تثبيت أسنان PDC بزاوية من 15 إلى 25 درجة ثم إسقاط كائن من ارتفاع معين لضرب طبقة الماس على أسنان PDC عموديًا. يشير وزن وارتفاع الكائن المتساقط إلى مستوى طاقة التأثير الذي يعاني منه سن الاختبار ، والذي يمكن أن يزيد تدريجياً إلى 100 جول. يمكن أن تتأثر كل سن 3-7 مرات حتى لا يمكن اختبارها بشكل أكبر. بشكل عام ، يتم اختبار ما لا يقل عن 10 عينات من كل نوع من الأسنان في كل مستوى طاقة. نظرًا لوجود نطاق في مقاومة الأسنان للتأثير ، فإن نتائج الاختبار في كل مستوى طاقة هي متوسط مساحة الماس بعد التأثير على كل سن.
2. اختبار غير التدمير
تقنية الاختبار الأكثر استخدامًا على نطاق واسع (بخلاف الفحص البصري والمجهري) هي المسح بالموجات فوق الصوتية (CSCAN).
يمكن أن تكتشف تقنية المسح C العيوب الصغيرة وتحديد موقع العيوب وحجمها. عند إجراء هذا الاختبار ، المركز أولاً في الأسنان PDC في خزان ماء ، ثم مسحها مع مسبار بالموجات فوق الصوتية ؛
أعيد طبع هذا المقال من "شبكة العمل المعدنية الدولية"
وقت النشر: MAR-21-2025
