Les broques compactes de diamant policristal·lí (PDC) i PDC s'han introduït al mercat durant diverses dècades. Durant aquest llarg període, les freses PDC i les broques PDC han experimentat molts contratemps en les seves primeres etapes, i també han experimentat un gran desenvolupament. Lentament però finalment, les broques PDC han substituït gradualment les broques còniques amb millores contínues en la fresa PDC, l'estabilitat de la broca i l'estructura hidràulica de la broca. Les broques PDC ara ocupen més del 90% del metratge total de perforació al món.
La talladora PDC va ser inventada per primera vegada per General Electric (GE) el 1971. Les primeres talladores PDC per a la indústria del petroli i el gas es van fabricar el 1973 i, després de 3 anys de proves experimentals i de camp, es van introduir comercialment el 1976 després que es demostrés que era molt més eficient que les accions de trituració de les broques de botó de carbur.
En els primers temps, l'estructura de la fresa PDC era així: una punta rodona de carbur cimentat (diàmetre 8,38 mm, gruix 2,8 mm) i una capa de diamant (gruix 0,5 mm sense bisell a la superfície). En aquell moment, també hi havia una fresa PDC Compax amb sistema de "portes". L'estructura d'aquesta fresa era així: la soldadura Compax PDC a la porta de carbur cimentat facilitava la instal·lació a la broca del cos d'acer, cosa que proporcionava una major comoditat al dissenyador de broques.
El 1973, GE va provar la seva primera broca PDC en un pou a la zona de King Ranch, al sud de Texas. Durant el procés de perforació de prova, es va considerar que existia un problema de neteja de la broca. Tres dents van fallar a la unió soldada i dues dents més es van trencar juntament amb la peça de carbur de tungstè. Més tard, l'empresa va provar una segona broca a la zona de Hudson, a Colorado. Aquesta broca ha millorat l'estructura hidràulica per al problema de neteja. La broca ha aconseguit un millor rendiment en formacions de gres i lutita amb una velocitat de perforació ràpida. Però hi ha diverses desviacions de la trajectòria planificada del pou durant la perforació, i encara es va produir una petita pèrdua de talladors PDC a causa de la connexió de soldadura.
L'abril de 1974, es va provar una tercera broca a la zona de San Juan, a Utah, EUA. Aquesta broca havia millorat l'estructura de la dent i la forma de la broca. La broca va substituir les broques còniques del cos d'acer del pou adjacent, però la boquilla va caure i la broca es va fer malbé. En aquell moment, es considerava que es produïa cap al final de la perforació per una formació dura o un problema causat per la caiguda de la boquilla.
Del 1974 al 1976, diverses empreses de broques i emprenedors van avaluar diverses millores en les talladores PDC. Molts dels problemes existents es van centrar en la investigació. Aquests resultats d'investigació es van integrar orgànicament a les dents Stratapax PDC, llançades per GE el desembre de 1976.
El canvi de nom de Compax a Stratapax va ajudar a eliminar la confusió a la indústria de les broques entre les broques amb compactes de carbur de tungstè i les Compax de diamant.
A mitjans dels anys 90, la gent va començar a utilitzar àmpliament la tecnologia de bisellatge en les dents de tall PDC, la tecnologia multi-bisellatge es va adoptar en forma de patent el 1995. Si la tecnologia de bisellatge s'aplica correctament, la resistència a la fractura de les dents de tall PDC es pot augmentar en un 100%.
A la dècada del 1980, tant GE Company (EUA) com Sumitomo Company (Japó) van estudiar l'eliminació de cobalt de la superfície de treball de les dents PDC per millorar el rendiment de treball de les dents. Però no van aconseguir èxit comercial. Posteriorment, Hycalog (EUA) va redissenyar i patentar una tecnologia. Es va demostrar que si es pot eliminar el material metàl·lic de l'espai entre gra, l'estabilitat tèrmica de les dents PDC milloraria considerablement, de manera que la broca podria perforar millor en formacions més dures i abrasives. Aquesta tecnologia d'eliminació de cobalt millora la resistència al desgast de les dents PDC en formacions de roca dura altament abrasives i amplia encara més el rang d'aplicació de les broques PDC.
A partir de l'any 2000, l'aplicació de broques PDC s'ha expandit ràpidament. Les formacions que no es podien perforar amb broques PDC s'han pogut perforar gradualment de manera econòmica i fiable amb broques PDC.
A partir del 2004, a la indústria de les broques, els ingressos del mercat de les broques PDC representaven al voltant del 50%, i la distància de perforació arribava a gairebé el 60%. Aquest creixement continua fins avui. Gairebé totes les que s'utilitzen actualment en aplicacions de perforació a Amèrica del Nord són broques PDC.
En resum, des del seu llançament als anys 70 i del seu lent creixement inicial, les talladores PDC han promogut gradualment el desenvolupament continu de la indústria de les broques per a l'exploració i perforació de petroli i gas. L'impacte de la tecnologia PDC en la indústria de la perforació és enorme.
Els nous participants en el mercat de dents de tall PDC d'alta qualitat, així com les principals empreses de perforació, continuen liderant la reforma i la innovació de materials i processos de producció innovadors per tal que el rendiment de les dents de tall PDC i les broques PDC es pugui millorar contínuament.
Data de publicació: 07 d'abril de 2023