I. desgaste térmico e remoção de cobalto do PDC
No processo de sinterização de alta pressão do PDC, o cobalto atua como um catalisador para promover a combinação direta de diamante e diamante e tornar a camada de diamante e a matriz de carboneto de tungstênio se tornarem um todo, resultando em dentes de corte de PDC adequados para a perfuração geológica do campo petrolífero, com alta resistência e excelente resistência,,
A resistência ao calor dos diamantes é bastante limitada. Sob pressão atmosférica, a superfície do diamante pode se transformar em temperaturas em torno de 900 ℃ ou mais. Durante o uso, os PDCs tradicionais tendem a degradar a cerca de 750 ℃. Ao perfurar as camadas rochas duras e abrasivas, os PDCs podem atingir facilmente essa temperatura devido ao calor de atrito, e a temperatura instantânea (isto é, a temperatura localizada no nível microscópica) pode ser ainda maior, excedendo em muito o ponto de fusão do cobalto (1495 ° C).
Comparado ao diamante puro, devido à presença de cobalto, o diamante se converte em grafite em temperaturas mais baixas. Como resultado, o desgaste do diamante é causado pela grafitização resultante do calor de atrito localizado. Além disso, o coeficiente de expansão térmica de cobalto é muito maior que o de diamante; portanto, durante o aquecimento, a ligação entre os grãos de diamante pode ser interrompida pela expansão do cobalto.
Em 1983, dois pesquisadores realizaram tratamento de remoção de diamantes na superfície das camadas padrão de diamante PDC, aumentando significativamente o desempenho dos dentes do PDC. No entanto, esta invenção não recebeu a atenção que merecia. Não foi até 2000 que, com um entendimento mais profundo das camadas de diamante PDC, os fornecedores de brocas começaram a aplicar essa tecnologia aos dentes PDC usados na perfuração de rochas. Os dentes tratados com esse método são adequados para formações altamente abrasivas com desgaste mecânico térmico significativo e são comumente referidas como dentes "desbaltados".
O chamado "des-cobalto" é feito da maneira tradicional de fabricar PDC e, em seguida, a superfície de sua camada de diamante é imersa em ácido forte para remover a fase de cobalto através do processo de gravação ácido. A profundidade da remoção de cobalto pode atingir cerca de 200 mícrons.
Um teste de desgaste pesado foi realizado em dois dentes PDC idênticos (um dos quais havia sido submetido a tratamento de remoção de cobalto na superfície da camada de diamante). Depois de cortar 5000m de granito, verificou-se que a taxa de desgaste do PDC não remunerada de cobalto começou a aumentar acentuadamente. Por outro lado, o PDC remunerado cobalto manteve uma velocidade de corte relativamente estável, cortando aproximadamente 15000m de rocha.
2. Método de detecção de PDC
Existem dois tipos de métodos para detectar dentes de PDC, como testes destrutivos e testes não destrutivos.
1. Teste destrutivo
Esses testes têm como objetivo simular as condições de fundo do poço da maneira mais realista possível para avaliar o desempenho de cortar dentes nessas condições. As duas principais formas de teste destrutivo são testes de resistência ao desgaste e testes de resistência ao impacto.
(1) Teste de resistência ao desgaste
Três tipos de equipamento são usados para realizar testes de resistência ao desgaste do PDC:
A. torno vertical (VTL)
Durante o teste, primeiro conserte o bit PDC no torno VTL e coloque uma amostra de rocha (geralmente granito) ao lado do bit PDC. Em seguida, gire a amostra de rocha ao redor do eixo do torno a uma certa velocidade. O bit PDC corta a amostra de rocha com uma profundidade específica. Ao usar granito para teste, essa profundidade de corte geralmente é inferior a 1 mm. Este teste pode ser seco ou molhado. Em "Teste de VTL seco", quando o bit PDC corta a rocha, nenhum resfriamento é aplicado; Todo o calor de atrito gerado entra no PDC, acelerando o processo de grafitização do diamante. Esse método de teste gera excelentes resultados ao avaliar bits PDC sob condições que requerem alta pressão de perfuração ou alta velocidade de rotação.
O “teste de VTL úmido” detecta a vida útil do PDC sob condições de aquecimento moderado, resfriando os dentes do PDC com água ou ar durante o teste. Portanto, a principal fonte de desgaste deste teste é a moagem da amostra de rocha, em vez do fator de aquecimento.
B, torno horizontal
Este teste também é realizado com granito, e o princípio do teste é basicamente o mesmo que o VTL. O tempo de teste é de apenas alguns minutos e o choque térmico entre os dentes de granito e PDC é muito limitado.
Os parâmetros de teste de granito usados pelos fornecedores de engrenagens PDC variam. Por exemplo, os parâmetros de teste usados pela empresa sintética e pela empresa de DI nos Estados Unidos não são exatamente os mesmos, mas eles usam o mesmo material de granito para seus testes, uma rocha ígnea policristalina grossa a média com muito pouca porosidade e uma resistência compressiva de 190MPa.
C. Taxa de abrasão Instrumento de medição
Sob as condições especificadas, a camada de diamante do PDC é usada para aparar a roda de moagem de carboneto de silício e a proporção da taxa de desgaste da roda de moagem e a taxa de desgaste do PDC é tomada como índice de desgaste do PDC, que é chamado de taxa de desgaste.
(2) Teste de resistência ao impacto
O método para teste de impacto envolve a instalação de dentes PDC em um ângulo de 15 a 25 graus e depois soltar um objeto de uma certa altura para atingir a camada de diamante nos dentes PDC verticalmente. O peso e a altura do objeto em queda indicam o nível de energia de impacto experimentado pelo dente de teste, que pode aumentar gradualmente até 100 joules. Cada dente pode ser impactado 3-7 vezes até que não possa ser testado ainda mais. Geralmente, pelo menos 10 amostras de cada tipo de dente são testadas em cada nível de energia. Como existe uma faixa na resistência dos dentes ao impacto, os resultados dos testes em cada nível de energia são a área média de espalhamento de diamantes após o impacto para cada dente.
2. Testes não destrutivos
A técnica de teste não destrutiva mais utilizada (exceto a inspeção visual e microscópica) é a varredura ultrassônica (CSCAN).
C A tecnologia de varredura pode detectar pequenos defeitos e determinar a localização e o tamanho dos defeitos. Ao fazer esse teste, primeiro coloque o dente PDC em um tanque de água e depois digitalize com uma sonda ultrassônica;
Este artigo é reimpresso de “Rede Internacional de Metalworking““
Hora de postagem: mar-21-2025
