رؤوس حفر PDC: خصائصها واستخدامها الصحيح
يشير اختصار PDC إلى الماس متعدد البلورات المضغوط، وهو مصطلح يُستخدم لوصف رؤوس الحفر المزودة بقواطع PDC. تُعرف هذه الأدوات أيضًا باسم رؤوس القطع PDC أو رؤوس القطع المضغوطة، وقد طُرحت في الأسواق بعد أن طورت شركة جنرال إلكتريك أول عنصر قطع PDC في عام 1973. وبفضل معدلات الاختراق العالية، والعمر الطويل، والأداء الممتاز، انتشرت رؤوس PDC بسرعة في عمليات حفر النفط والغاز، وهي تُنتج الآن من قبل جميع مصنعي رؤوس الحفر تقريبًا.
الخصائص الهيكلية: تتكون لقمة الحفر PDC من جسم اللقمة، وشفرات القطع PDC، والفوهات، والمكونات الأخرى ذات الصلة. وبحسب الهيكل وطريقة التصنيع، تُقسم لقم الحفر PDC عادةً إلى نوعين رئيسيين: ذات الجسم الفولاذي وذات الجسم المصنوع من مادة المصفوفة.
تُصنع رؤوس الحفر PDC ذات الجسم الفولاذي من فولاذ متوسط الكربون كقطعة فولاذية واحدة. تُحفر أو تُشكل تجاويف في سطح العمل، وتُثبت قواطع PDC بالضغط داخل هذه التجاويف. غالبًا ما يُقسّى سطح تاج رأس الحفر (على سبيل المثال، برش طلاء كربيد التنجستن أو الكربنة) لتحسين مقاومته للتآكل. المزايا: سهولة التصنيع وانخفاض التكلفة. العيوب: الجسم الفولاذي أقل مقاومة للتآكل، وقد يكون تثبيت القاطع أكثر صعوبة؛ هذه الرؤوس أقل شيوعًا اليوم.
تتكون رؤوس الحفر PDC ذات الجسم المصفوفي عادةً من قسم علوي فولاذي وقسم سفلي مصنوع من مصفوفة كربيد التنجستن المقاومة للتآكل، والتي تُصنع بتقنية تلبيد مساحيق المعادن. تُلحم قواطع PDC في تجاويف مُشكّلة مسبقًا في المصفوفة باستخدام لحام منخفض الحرارة. توفر المصفوفة الصلبة المقاومة للتآكل عمرًا أطول وقدرة حفر أكبر، مما يجعل رؤوس الحفر المصفوفية الخيار الأكثر استخدامًا في عمليات الحفر الحديثة.
تعتمد آلية عمل رؤوس الحفر PDC على القص بدلاً من السحق. تتميز قواطع PDC بشحذها الذاتي، وتخترق التكوين الصخري بسهولة تحت تأثير وزن الرأس. يؤدي الدوران وعزم الدوران إلى تقدم القواطع وقص الصخور. ولأن العديد من القواطع تعمل في وقت واحد، مما يُنتج أسطحًا حرة متعددة في قاع البئر، فإن الصخور تُكسر بسهولة أكبر بفعل القص. تُحقق هذه الآلية كفاءة عالية في تكسير الصخور وسرعة في الاختراق.
الاستخدام السليم وتوصيات التشغيل
أفضل استخداماتها: التكوينات الطويلة والمتجانسة التي تتراوح صلابتها من اللينة إلى المتوسطة الصلابة، حيث يكون القطع المستمر ممكناً. لا تُعدّ رؤوس الحفر المصنوعة من الماس متعدد البلورات (PDC) مناسبة عموماً للتكوينات الحصوية أو المناطق التي تتناوب فيها الصلابة واللينة بشكل متكرر.
أسلوب التشغيل الموصى به: الوزن المنخفض على المثقاب، وسرعة الدوران العالية (عدد دورات المحرك في الدقيقة)، وحجم التدفق المتداول العالي ينتج عنه أفضل النتائج.
إجراءات التشغيل: تأكد من نظافة جدار البئر/سطح المثقاب قبل التشغيل لتجنب تلوثه بالمعادن أو الحطام. عند إدخال المثقاب لأول مرة في البئر، استخدم وزنًا أقل وسرعة دوران أقل لتجهيز المثقاب والسماح بتكوين قاع مستقر؛ بمجرد استقرار حالة القاع، استأنف معايير الحفر العادية.
خصائص الريشة: تتميز ريش PDC بأنها مصممة بشكل متكامل بدون أجزاء متحركة، مما يجعلها مناسبة تمامًا للحفر التوربيني عالي السرعة والتطبيقات الأخرى ذات عدد الدورات العالي في الدقيقة.
يساعد اتباع هذه الإرشادات على زيادة عمر بتات PDC إلى أقصى حد، والحفاظ على معدلات اختراق عالية، وتقليل الوقت غير المنتج.
