Les forets compacts au diamant polycristallin (PDC) et les forets PDC sont introduits sur le marché depuis plusieurs décennies. Au cours de cette longue période, les fraises PDC et les forets PDC ont connu de nombreux revers au début et ont également connu un grand développement. Lentement mais finalement, les trépans PDC ont progressivement remplacé les trépans coniques avec des améliorations continues de la fraise PDC, de la stabilité du trépan et de la structure hydraulique du trépan. Les trépans PDC occupent désormais plus de 90 % du total des images de forage dans le monde.
Le coupeur PDC a été inventé par General Electric (GE) en 1971. Les premiers coupeurs PDC destinés à l'industrie pétrolière et gazière ont été réalisés en 1973 et après 3 ans d'essais expérimentaux et sur le terrain, ils sont introduits commercialement en 1976 après avoir fait leurs preuves. efficace que les actions d'écrasement des embouts en carbure.
Au début, la structure de la fraise PDC était la suivante : une pointe ronde en carbure (diamètre 8,38 mm, épaisseur 2,8 mm) et une couche de diamant (épaisseur 0,5 mm sans chanfrein sur la surface). À cette époque, il existait également une découpeuse PDC Compax « slug system ». La structure de cette fraise était la suivante : le compax PDC est soudé au bouchon en carbure cémenté afin de faciliter son installation sur le foret à corps en acier, apportant ainsi une plus grande commodité au concepteur du foret.
En 1973, GE a testé son premier trépan PDC dans un puits de la région de King Ranch, dans le sud du Texas. Lors du processus de forage d'essai, le problème de nettoyage du trépan a été considéré comme existant. Trois dents ont cédé au niveau du joint brasé et deux autres dents se sont brisées avec la pièce en carbure de tungstène. Plus tard, l’entreprise a testé un deuxième trépan dans la région d’Hudson, au Colorado. Ce foret a amélioré la structure hydraulique pour le problème de nettoyage. Le trépan a obtenu de meilleures performances dans les formations de grès et de schiste avec une vitesse de forage rapide. Mais il y a plusieurs écarts par rapport à la trajectoire prévue du forage pendant le forage, et une petite perte de fraises PDC s'est encore produite en raison de la connexion par brasage.
En avril 1974, un troisième trépan a été testé dans la région de San Juan, dans l'Utah, aux États-Unis. Ce foret a amélioré la structure de la dent et la forme du foret. Le trépan a remplacé les trépans coniques à corps en acier dans le puits adjacent, mais la buse est tombée et le trépan a été endommagé. À cette époque, on considérait que cela se produisait vers la fin du forage pour une formation dure, ou un problème causé par la chute de la buse.
De 1974 à 1976, diverses entreprises de forets et entrepreneurs ont évalué diverses améliorations de la fraise PDC. De nombreux problèmes existants étaient concentrés sur la recherche. Ces résultats de recherche ont été organiquement intégrés dans les dents Stratapax PDC, lancées par GE en décembre 1976.
Le changement de nom de Compax à Stratapax a contribué à éliminer la confusion dans l'industrie des trépans entre les trépans avec des compacts en carbure de tungstène et le diamant Compax.
Au milieu des années 90, les gens ont commencé à utiliser largement la technologie de chanfreinage sur les dents coupantes PDC, la technologie multi-chanfrein a été adoptée sous la forme d'un brevet en 1995. Si la technologie de chanfreinage est appliquée correctement, la résistance à la rupture des dents coupantes PDC peut être augmenté de 100%.
Dans les années 1980, les sociétés GE (États-Unis) et Sumitomo (Japon) ont étudié l'élimination du cobalt de la surface de travail des dents PDC afin d'améliorer les performances de travail des dents. Mais ils n’ont pas connu de succès commercial. Une technologie a ensuite été redéveloppée et brevetée par Hycalog (États-Unis). Il a été prouvé que si le matériau métallique pouvait être retiré de l'espace entre les grains, la stabilité thermique des dents PDC serait grandement améliorée, de sorte que le trépan puisse mieux percer dans des formations plus dures et plus abrasives. Cette technologie d'élimination du cobalt améliore la résistance à l'usure des dents PDC dans les formations de roches dures hautement abrasives et élargit encore la gamme d'applications des trépans PDC.
Depuis 2000, l'application des bits PDC s'est développée rapidement. Les formations qui ne pouvaient pas être forées avec des trépans PDC sont progressivement devenues capables d'être forées de manière économique et fiable avec des trépans PDC.
En 2004, dans l'industrie des forets PDC, les revenus du marché des forets PDC représentaient environ 50 % et la distance de forage atteignait près de 60 %. Cette croissance se poursuit encore aujourd’hui. Presque tous les trépans PDC actuellement utilisés dans les applications de forage en Amérique du Nord.
En bref, depuis leur lancement dans les années 70 et leur lente croissance initiale, les fraises PDC ont progressivement favorisé le développement continu de l'industrie des trépans pour l'exploration et le forage pétroliers et gaziers. L'impact de la technologie PDC sur l'industrie du forage est énorme.
Les nouveaux entrants sur le marché des dents coupantes PDC de haute qualité, ainsi que les grandes sociétés de forage, continuent de diriger la réforme et l'innovation des matériaux et des processus de production innovants afin que les performances des dents coupantes PDC et des forets PDC puissent être continuellement améliorées.
Heure de publication : 07 avril 2023