Алмазные коронки с композитными пластинами (сокращенно PDC-коронки) представляют собой высокоэффективный и износостойкий буровой инструмент, широко применяемый в нефтегазовой отрасли, геологоразведке, горнодобывающей промышленности и других областях.
Высокая адаптивность к бурению в сложных горных породах, отличная стабильность работы, оптимальный инструмент для выполнения стандартных буровых работ.
PDC-коронки состоят из следующих основных компонентов
(1) Композитные алмазные пластины (PDC-резцы)
Материал: микропорошок искусственного алмаза + металлические катализаторы (кобальт/никель), спеченные при высоких температурах и давлениях (HPHT).
Характеристики:
Твердость приближается к природному алмазу (10 по шкале Мооса), исключительная износостойкость.
Острая режущая кромка обеспечивает высокую эффективность скалывания горных пород.
(2) Основа коронки
Матричные PDC-коронки:
Изготовлены методом спекания порошка карбида вольфрама, устойчивы к коррозии, подходят для мягких и среднетвердых пород (например, сланцы, глинистые породы).
Стальные PDC-коронки:
Изготовлены из легированной стали, обладают высокой прочностью, применяются для глубокого бурения или в сложных геологических условиях.
(3) Компоновка режущих элементов
Спиральное расположение: оптимизирует удаление шлама, предотвращает налипание бурового шлама.
Радиальное расположение: повышает стабильность, рекомендуется для твердых пород.
Комбинированное расположение: сочетание различных форм резцов для адаптации к изменчивым породам.
(4) Гидравлическая система
Конструкция сопел: оптимизирует поток бурового раствора для охлаждения резцов и удаления шлама.
Схема каналов: предотвращает накопление шлама, повышает эффективность бурения.
PDC-коронки осуществляют бурение за счет скалывающего разрушения породы, в отличие от традиционных шарошечных долот (ударное разрушение):
Вращательное резание: при вращении коронки PDC-резцы разрушают породу путем скалывания.
Эффективное удаление шлама: буровой раствор очищает зону резания, удаляя шлам и предотвращая повторное разрушение.
Низкая вибрация: стабильная конструкция PDC-коронок снижает вибрации в скважине, продлевая срок службы бурового инструмента.
Применимые породы: мягкие-среднетвердые (сланцы, песчаники, глинистые породы), в очень твердых породах (граниты) наблюдается повышенный износ.
Высокая механическая скорость бурения: Эффективность резания в 2–5 раз выше, чем у шарошечных долот, что значительно сокращает сроки бурения.
Долгий срок службы: Благодаря износостойкости алмазов, одно долото может заменить несколько шарошечных, уменьшая количество спуско-подъемных операций.
Экономическая эффективность: Несмотря на более высокую стоимость единицы, себестоимость на метр проходки ниже.
Высокая стабильность: Низкий уровень вибрации снижает риск повреждения бурового инструмента и проблем с искривлением ствола.
Адаптивность: Оптимизация формы и расположения зубьев позволяет адаптироваться к различным породам (например, ударопрочная конструкция для твердых прослоев).
Нефтегазовое бурение: основной инструмент для разработки сланцевого газа и трудноизвлекаемой нефти.
Геологоразведка: колонковое бурение, добыча метана угольных пластов.
Горные работы: бурение твердых пород, проходка тоннелей.
Специальное бурение: геотермальные скважины, сверхглубокие научные скважины (например, Кольская сверхглубокая).