PDC-Bohrer mit Diamant-Button für Hartgesteinsbohrungen

Einführung von Stahlkörper:

Stahl ist metallurgisch das Gegenteil von Matrix.

Er ist in der Lage, hohen Stoßbelastungen standzuhalten, ist aber relativ weich und würde ohne Schutzmerkmale schnell durch Abrieb und Erosion versagen.

Qualitätsstähle sind im Wesentlichen homogen mit strukturellen Grenzen, die ihre Anwender selten überraschen.

Stahlkörperbohrer werden durch Bearbeitung der Stahlstangen gemäß Design hergestellt.

Vorteil von PDC-Bohrern mit Stahlkörper:

Die Festigkeit und Duktilität von Stahl verleihen Stahlbohrkörpern eine hohe Beständigkeit gegen Stoßbelastungen.

Stahlkörper sind deutlich stärker als Matrixkörper.

Aufgrund der Materialeigenschaften von Stahl sind komplexe Bohrerprofile und hydraulische Designs möglich und relativ einfach auf einer computergesteuerten Mehrachsen-Fräsmaschine zu konstruieren.

Ein vorteilhaftes Merkmal von Stahlbohrern ist, dass sie leicht mehrfach wiederaufbereitet werden können, da abgenutzte oder beschädigte Schneiden relativ einfach ausgetauscht werden können.

Dies ist ein besonderer Vorteil für Betreiber in kostengünstigen Bohrumgebungen.

Entwicklung von PDC-Bohrern: 

Glücklicherweise entwickeln sich sowohl Stähle als auch Matrixmaterialien rasant weiter, und ihre Einschränkungen nehmen ab.

Mit der Verbesserung der Hartauftragungsmaterialien werden Stahlbohrer extrem gut mit Materialien geschützt, die sehr widerstandsfähig gegen Abrieb und Erosion sind.

Gleichzeitig verbessern sich auch die strukturellen und verschleißfesten Eigenschaften von Matrixmaterialien rasant, und die Bandbreite der wirtschaftlichen Anwendungen, die für beide Typen geeignet sind, wächst.

Die heutige Matrix hat wenig Ähnlichkeit mit der von vor ein paar Jahren. Zugfestigkeiten und Schlagzähigkeit haben sich um mindestens 33 % erhöht, und die Festigkeit der Schneidenverlötung hat sich um ≈80 % erhöht.

Gleichzeitig haben sich Geometrien und die Technologie der Tragstrukturen verbessert, was zu starken, produktiven Matrixprodukten führt.

Anwendungen:

Wasserbrunnenbohrungen

Mit höherer ROP werden Diamant-PDC-Bohrer auch häufig als Wasserbrunnenbohrer für Geothermiebohrungen verwendet.

Öl- und Gasbohrungen

- Es ist der am häufigsten verwendete Bohrer in der Öl- und Gasbohrung. Hydraulische Faktoren sind während des Bohrens sehr wichtig.

- PDC-Bohrer wurden in Bereichen eingesetzt, die zuvor nicht verfügbar waren, wie z. B. härtere, abrasivere und variablere Formationen.

- Der Diamant-PDC-Bohrer besteht hauptsächlich aus dem Bohrkörper, den Schneidzähnen, der Düse, dem Messschutz und dem API-Gewindeanschluss.

Schneide
 
Der primäre Kontaktpunkt eines Bohrers sind seine PDC-Schneiden, die aus polykristallinem Diamantverbund (PDC) bestehen.
PDC-Bohrer zeichnen sich durch effizientes Entfernen von Gestein durch Zerkleinern aus.
In einer herausfordernden Umgebung erfahren PDC-Schneiden häufiges Erhitzen und Abkühlen innerhalb des Brunnens.
Um die Leistung zu maximieren, werden PDC-Schneiden mit überlegener thermischer Stabilität und minimaler thermischer Verschlechterung bevorzugt.
Diese optimierten Schneiden zeigen eine höhere Eindringrate (ROP) und eine verbesserte Verschleißfestigkeit.
 
Düse
Bohrer-Düsen spielen eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Temperatur der PDC-Schneiden und der Reinigung der Schneidzone.
Durch das Kühlen der PDC-Schneiden tragen die Düsen zu ihrer Langlebigkeit und Leistung bei.
Die Positionierung und der Winkel dieser Düsen beeinflussen die Effektivität des Bohrers erheblich. Richtig platzierte Düsen gewährleisten eine effiziente Kühlung und helfen, hitzebedingte Probleme zu vermeiden.
Darüber hinaus erleichtert die strategische Anordnung von Fluidkanälen in Verbindung mit der Düsenposition die verbesserte Entfernung von Bohrklein während der Bohrvorgänge.
 
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