تاريخ موجز لتطوير مثقاب الحفر

قبل أن تنضج تكنولوجيا إنتاج PDC، أو قبل تطوير لقم الثقب PDC، استخدم بعض المصنعين الماس الاصطناعي متعدد البلورات بدون ركيزة كربيد ليحل محل الماس الطبيعي ذو الحبوب الكبيرة لتصنيع لقم الثقب المثبتة على السطح. يشتمل شكل الماس متعدد البلورات على شكل أسطواني بمخروط في أحد طرفيه، وكتلة مثلثة، وقرص، ومستطيل، وكتلة، وما إلى ذلك، مثل Geoset وFomset من GE، وSyndax3 من De Beers، وTSP من معهد Zhengzhou Sanmo. السمة المشتركة لها هي الثبات الحراري العالي، أي مقاومة درجات الحرارة العالية من 1000 درجة إلى 1100 درجة، ويمكن تلبيدها مباشرة إلى تاج جسم لقمة الحفر المكون من مسحوق كربيد التنغستن ومعدن الربط كأسنان حفر للسحق والقطع. التشكيل.

 

من عام 1969 إلى عام 1975، أنتج معهد تشنغتشو الثالث للطحن العديد من البلورات متعددة البلورات JR20SN-2 بأقطار مختلفة.

تم استخدامها لأول مرة لتصنيع لقم الثقب المشربة التي تحافظ على القطر ومخرطة الثقب للحفر في الطبقات التي تقل عن المستوى 7 في المناجم. ومن ثم، تم استخدام بلورات متعددة البلورات مقاس 6×6 مم لتصنيع رؤوس حفر مكشطة الزيت. تم إجراء الاختبارات في حقل نفط شنغلي. بأخذ الحفر في نفس عمق البئر الذي يبلغ 2400 متر كمثال، بالمقارنة مع لقم الثقب بمكشطة الكربيد، يمكن لقم الثقب الكاشطة متعددة البلورات توفير 11,000 إلى 12,000 يوان لكل بئر وتوفير 78% من الوقت ; بالمقارنة مع لقم الثقب الأسطوانية، يمكن لقم الثقب الكاشطة متعددة البلورات توفير أكثر من 50% من التكاليف وتقليل وقت الحفر بمقدار 5 إلى 8 أيام. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام لقم الثقب الجيولوجي والمخرطة المصنوعة من بلورات متعددة البلورات مقاس 1.8×5 مم وبلورات متعددة البلورات مقاس 2.5×5 مم للحفاظ على قطر لقم الحفر المعدنية وحقول الفحم والجيولوجية المشربة، كما أن تأثيراتها مشابهة أيضًا للماس الطبيعي.

 

قبل نجاح جهاز PDC الذي تم تطويره ذاتيًا في بلدي في أوائل الثمانينيات، تم استخدام الكريستالات المتعددة 6 × 6 مم على نطاق واسع في لقم الثقب ولقم الثقب الكامل على شكل قشر البطيخ للتنقيب عن النفط والغاز. تم أيضًا استخدام الكتلة المثلثة متعددة البلورات على نطاق واسع في تصنيع لقم الثقب أو الحفر الكامل للتكوينات المتوسطة الصلابة إلى الصلبة (مثل الحجر الجيري والدولوميت) والتكوينات الكاشطة قليلاً. منذ إنتاج PDC المحلي على نطاق واسع في التسعينيات، انسحب الماس الاصطناعي متعدد البلورات تدريجيًا من سوق الحفر وتم استبداله بالكامل بـ PDC.

 

لقد مر تطوير وتطبيق لقم الثقب PDC للتنقيب عن النفط والغاز بفترة طويلة من الزمن. لم تكن مقاومة تأثير PDC المبكر عالية وكان هناك تقسيم طبقي. وبالإضافة إلى ذلك، كانت هناك مشاكل في تصميم وتصنيع لقم الحفر ومخاطر التنقيب عن النفط والغاز. لم يكن أداء الشركات المصنعة لقم الثقب الأسطوانية، التي احتلت حصة كبيرة من سوق الحفر، نشطًا جدًا. لذلك، واجه تطوير وتطبيق لقم الثقب PDC صعوبات ومقاومة كبيرة.

 

بين عامي 1973 و1975، استخدمت الولايات المتحدة طبقة الماس PDC (Compax) بسمك 8.38×2.8 مم من شركة جنرال إلكتريك، 0.5 مم ملحومة بأعمدة مسننة من الكربيد ثم تم تركيبها على لقم الثقب الفولاذية للاختبار. أظهرت كمية كبيرة من بيانات الاختبار الأصلية أن PDC يمكن أن يحل محل الماس الطبيعي في لقم الثقب المثبتة على السطح المستخدمة لحفر الصخور الأكثر صلابة والأكثر كشطًا. ومع ذلك، وبالنظر إلى الخصائص الهيكلية والأداء لـ PDC وحقيقة أن معظم تكوينات النفط والغاز عبارة عن تكوينات ناعمة إلى متوسطة الصلابة، فقد ركز مصنعو لقم الحفر على تطبيق PDC في سوق التنقيب عن النفط، الذي يتمتع بآفاق سوقية كبيرة. شارك مركز أبحاث الحفر بجامعة تولسا في الولايات المتحدة في التصميم الأولي لقمة الحفر PDC المسطحة وأجرى اختبارات رئيسية على PDC نفسه. خلال هذه الفترة، أجرت GE اختبارات على أربع لقم حفر PDC في جنوب تكساس، وكولورادو، ويوتا، وميشيغان العليا، مما كشف عن بعض المشاكل في أسنان عمود PDC، وتصميم وتصنيع لقمة الحفر.

 

بعد حل المشكلات في الاختبارات الأولية، أطلقت GE سلسلة Stratapax من منتجات PDC لقم الثقب في ديسمبر 1976. وقد تم تحسين أدائها، وأصبحت أكثر مقاومة للصدمات، وكان من الأسهل تثبيتها على جسم لقمة الحفر. وفي الوقت نفسه، أجرت شركة Diamant B0art بعض اختبارات لقمة الحفر PDC الناجحة نسبيًا في الصخور المالحة في الخليج العربي وبحر الشمال، كما أجرت شركة Eastman Christensen بعض اختبارات لقمة الحفر PDC الناجحة نسبيًا في بحر الشمال.

 

بعد الاختبارات الاستكشافية الأولية المذكورة أعلاه، من أواخر الثمانينات وحتى الوقت الحاضر، قامت الشركات المصنعة لـ PDC بسلسلة من التحسينات والابتكارات على PDC، مما أدى إلى تحسين الأداء المتنوع لـ PDC بشكل كبير. مع ازدهار سوق الطاقة واستمرار أسعار النفط الخام في الوصول إلى مستويات قياسية جديدة، قامت شركات الحفر الكبرى بتطوير سلسلة من رؤوس الحفر PDC الجديدة مع شركات النفط لتحسين تأثير الاستخدام وتوسيع مجال التطبيق.