As brocas compactas de diamante policristalino (PDC) e as brocas PDC levan varias décadas introducíndose no mercado. Durante este longo período, a fresa PDC e as brocas PDC experimentaron moitos reveses nas súas primeiras etapas, así como un gran desenvolvemento. Lenta pero finalmente, as brocas PDC substituíron gradualmente as brocas cónicas con melloras continuas na fresa PDC, na estabilidade da broca e na estrutura hidráulica da broca. As brocas PDC ocupan agora máis do 90 % do total de metros de perforación do mundo.
O cortador PDC foi inventado por primeira vez por General Electric (GE) en 1971. Os primeiros cortadores PDC para a industria do petróleo e o gas fabricáronse en 1973 e, tras 3 anos de probas experimentais e de campo, introducíronse comercialmente en 1976 despois de que se demostrase que era moito máis eficiente que as accións de trituración das brocas de botón de carburo.
Ao principio, a estrutura da fresa PDC era así: unha punta redonda de carburo cementado (diámetro 8,38 mm, grosor 2,8 mm) e unha capa de diamante (grosor 0,5 mm sen bisel na superficie). Naquel momento, tamén existía unha fresa PDC Compax con sistema de tramos. A estrutura desta fresa era así: o Compax PDC soldaba ao tramo de carburo cementado para facilitar a súa instalación na broca de corpo de aceiro, o que proporcionaba unha maior comodidade ao deseñador de brocas.
En 1973, GE probou a súa primeira broca PDC nun pozo na zona de King Ranch, no sur de Texas. Durante o proceso de perforación de proba, considerouse que existía un problema de limpeza da broca. Tres dentes fallaron na unión soldada e outros dous romperon xunto coa peza de carburo de tungsteno. Posteriormente, a empresa probou unha segunda broca na zona de Hudson, en Colorado. Esta broca mellorou a estrutura hidráulica para o problema de limpeza. A broca conseguiu un mellor rendemento en formacións de arenito e xisto cunha alta velocidade de perforación. Pero houbo varias desviacións da traxectoria planificada do pozo durante a perforación e aínda se produciu unha pequena perda de cortadores PDC debido á conexión de soldadura.
En abril de 1974, probouse unha terceira broca na zona de San Juan, en Utah, EUA. Esta broca mellorou a estrutura do dente e a forma da broca. A broca substituíu as brocas cónicas de corpo de aceiro no pozo adxacente, pero a boquilla caeu e a broca danouse. Naquel momento, considerábase que ocorría preto do final da perforación por unha formación dura ou un problema causado pola caída da boquilla.
De 1974 a 1976, varias empresas de brocas e empresarios avaliaron diversas melloras nas fresas PDC. Moitos dos problemas existentes centráronse na investigación. Os resultados desta investigación integráronse organicamente nos dentes Stratapax PDC, lanzados por GE en decembro de 1976.
O cambio de nome de Compax a Stratapax axudou a eliminar a confusión na industria das brocas entre as brocas con compactos de carburo de tungsteno e as Compax de diamante.
A mediados dos anos 90, a xente comezou a usar amplamente a tecnoloxía de biselado nos dentes de corte PDC, a tecnoloxía multibiselado adoptouse en forma de patente en 1995. Se a tecnoloxía de biselado se aplica correctamente, a resistencia á fractura dos dentes de corte PDC pode aumentarse nun 100 %.
Na década de 1980, tanto GE Company (EUA) como Sumitomo Company (Xapón) estudaron a eliminación de cobalto da superficie de traballo dos dentes PDC para mellorar o rendemento dos dentes. Pero non acadaron éxito comercial. Posteriormente, Hycalog (EUA) redeseñou e patentou unha tecnoloxía. Demostrouse que se se pode eliminar o material metálico da fenda de gran, a estabilidade térmica dos dentes PDC melloraría moito, de xeito que a broca podería perforar mellor en formacións máis duras e abrasivas. Esta tecnoloxía de eliminación de cobalto mellora a resistencia ao desgaste dos dentes PDC en formacións de rocha dura altamente abrasivas e amplía aínda máis o rango de aplicación das brocas PDC.
A partir do ano 2000, a aplicación das brocas PDC expandiuse rapidamente. As formacións que non se podían perforar con brocas PDC foron gradualmente capaces de perforarse de forma económica e fiable con brocas PDC.
En 2004, na industria das brocas, os ingresos de mercado das brocas PDC representaban arredor do 50 % e a distancia de perforación alcanzaba case o 60 %. Este crecemento continúa ata hoxe. Case todas as que se usan actualmente nas aplicacións de perforación de América do Norte son brocas PDC.
En resumo, desde o seu lanzamento nos anos 70 e o seu lento crecemento inicial, as fresas PDC promoveron gradualmente o desenvolvemento continuo da industria das brocas para a exploración e perforación de petróleo e gas. O impacto da tecnoloxía PDC na industria da perforación é enorme.
Os novos participantes no mercado de dentes de corte PDC de alta calidade, así como as principais empresas de brocas, continúan liderando a reforma e a innovación de materiais e procesos de produción innovadores para que o rendemento dos dentes de corte PDC e das brocas PDC poida mellorar continuamente.
Data de publicación: 07-04-2023