Polykrystalické diamantové kompaktní (PDC) a PDC vrtáky jsou na trhu uváděny již několik desetiletí. Během této dlouhé doby se frézy PDC a vrtáky PDC setkaly s mnoha neúspěchy v raných fázích svého vzniku a zároveň zaznamenaly velký rozvoj. Pomalu, ale nakonec, vrtáky PDC postupně nahradily kuželové vrtáky s neustálým zlepšováním frézy PDC, stability vrtáku a hydraulické konstrukce vrtáku. Vrtáky PDC nyní zabírají více než 90 % celkové vrtné stopy na světě.
Řezačka PDC byla vynalezena společností General Electric (GE) v roce 1971. První řezačky PDC pro ropný a plynárenský průmysl byly vyrobeny v roce 1973 a po třech letech experimentálního a terénního testování byly komerčně uvedeny v roce 1976 poté, co se ukázaly jako mnohem účinnější než drtivé účinky karbidových knoflíkových bitů.
V rané době byla konstrukce frézy PDC následující: karbidový kulatý hrot (průměr 8,38 mm, tloušťka 2,8 mm) a diamantová vrstva (tloušťka 0,5 mm bez zkosení na povrchu). V té době existoval také fréza PDC Compax „slug system“. Struktura této frézy byla následující: PDC Compax byl přivařen ke slinutému karbidovému hrotu, aby se snáze nainstaloval na ocelové tělo vrtáku, což konstruktérovi vrtáku přineslo větší pohodlí.
V roce 1973 společnost GE testovala svůj první vrták PDC ve vrtu v oblasti King Ranch v jižním Texasu. Během zkušebního vrtání se objevil problém s čištěním vrtáku. Tři zuby se zlomily v místě pájeného spoje a další dva zuby se zlomily společně s částí z karbidu wolframu. Později společnost testovala druhý vrták v oblasti Hudson v Coloradu. Tento vrták vylepšil hydraulickou konstrukci pro řešení problému s čištěním. Vrták dosáhl lepšího výkonu v pískovcovo-břidlicových formacích s vysokou rychlostí vrtání. Během vrtání však docházelo k několika odchylkám od plánované trajektorie vrtu a stále docházelo k malé ztrátě řezných nástrojů PDC v důsledku pájeného spoje.
V dubnu 1974 byl v oblasti San Juan v Utahu v USA testován třetí vrták. Tento vrták zlepšil strukturu zubu a tvar vrtáku. Vrták nahradil ocelové kuželové vrtáky v sousedním vrtu, ale tryska upadla a vrták se poškodil. V té době se to považovalo za problém způsobený padající tryskou, který se vyskytuje ke konci vrtání kvůli tvrdé formaci.
V letech 1974 až 1976 různé společnosti a podnikatelé vyrábějící vrtáky hodnotili různá vylepšení fréz PDC. Mnoho existujících problémů bylo zaměřeno na výzkum. Výsledky tohoto výzkumu byly organicky integrovány do zubů Stratapax PDC, které společnost GE uvedla na trh v prosinci 1976.
Změna názvu z Compax na Stratapax pomohla odstranit zmatek v odvětví vrtacích nástrojů mezi vrtáky s kompakty z karbidu wolframu a diamantovými vrtáky Compax.
V polovině 90. let se začala široce používat technologie srážení hran na řezných zubech PDC. Technologie vícenásobného srážení byla přijata formou patentu v roce 1995. Pokud se technologie srážení hran aplikuje správně, lze odolnost řezných zubů PDC proti lomu zvýšit o 100 %.
V 80. letech 20. století se společnosti GE (USA) a Sumitomo (Japonsko) zabývaly odstraňováním kobaltu z pracovního povrchu zubů PDC za účelem zlepšení jejich pracovního výkonu. Komerčního úspěchu se však nedosáhlo. Technologie byla později znovu vyvinuta a patentována společností Hycalog (USA). Bylo prokázáno, že pokud lze kovový materiál odstranit z mezery mezi zrny, výrazně se zlepší tepelná stabilita zubů PDC, takže vrták bude moci lépe vrtat v tvrdších a abrazivnějších formacích. Tato technologie odstraňování kobaltu zlepšuje odolnost zubů PDC proti opotřebení ve vysoce abrazivních tvrdých horninových formacích a dále rozšiřuje rozsah použití vrtáků PDC.
Od roku 2000 se použití vrtáků PDC rychle rozšířilo. Formace, které nebylo možné vrtat vrtáky PDC, se postupně staly ekonomicky a spolehlivě vrtatelnými korunkami PDC.
V roce 2004 činily tržby z vrtáků PDC v odvětví vrtáků přibližně 50 % a vrtná vzdálenost dosáhla téměř 60 %. Tento růst pokračuje dodnes. Téměř všechny vrtáky používané v Severní Americe jsou vrtáky PDC.
Stručně řečeno, od svého uvedení na trh v 70. letech a počátečního pomalého růstu, frézy PDC postupně podporovaly neustálý rozvoj odvětví vrtáků pro průzkum a vrtání ropy a zemního plynu. Dopad technologie PDC na vrtací průmysl je obrovský.
Noví účastníci na trhu s vysoce kvalitními řeznými zuby PDC, stejně jako velké vrtací společnosti, i nadále vedou reformy a inovace inovativních materiálů a výrobních procesů, aby bylo možné neustále zlepšovat výkon řezných zubů PDC a vrtáků PDC.
Čas zveřejnění: 7. dubna 2023