다결정 다이아몬드 컴팩트(PDC) 커터와 PDC 드릴 비트는 수십 년 전부터 시장에 출시되어 왔습니다. 이 오랜 기간 동안 PDC 커터와 PDC 드릴 비트는 초기 단계에서 많은 어려움을 겪었지만, 동시에 눈부신 발전을 거듭해 왔습니다. PDC 비트는 커터, 비트 안정성, 유압 구조의 지속적인 개선을 통해 서서히 콘 비트를 대체해 왔으며, 현재 전 세계 시추 작업량의 90% 이상을 차지하고 있습니다.
PDC 커터는 1971년 제너럴 일렉트릭(GE)에서 처음 발명되었습니다. 석유 및 가스 산업용 최초의 PDC 커터는 1973년에 제작되었으며, 3년간의 실험 및 현장 테스트를 거쳐 초경 버튼 비트의 파쇄 작용보다 훨씬 효율적이라는 것이 입증된 후 1976년에 상용화되었습니다.
초창기 PDC 커터의 구조는 다음과 같았습니다. 초경 원형 팁(직경 8.38mm, 두께 2.8mm)과 다이아몬드 층(표면에 모따기 없음, 두께 0.5mm)으로 구성되었습니다. 당시에는 컴팩스 "슬러그 시스템" PDC 커터도 있었습니다. 이 커터는 PDC 컴팩스를 초경 슬러그에 용접하여 강철 드릴 비트 본체에 쉽게 장착할 수 있도록 설계함으로써 드릴 비트 설계자에게 더 큰 편의성을 제공했습니다.
1973년, GE는 텍사스 남부 킹 랜치 지역의 한 유정에서 초기 PDC 비트를 시험했습니다. 시험 시추 과정에서 비트의 세척 문제가 발견되었습니다. 브레이징 접합부에서 세 개의 날이 파손되었고, 다른 두 개의 날은 텅스텐 카바이드 부분과 함께 부러졌습니다. 이후 GE는 콜로라도 허드슨 지역에서 두 번째 드릴 비트를 시험했습니다. 이 비트는 세척 문제를 해결하기 위해 유압 구조를 개선했습니다. 이 비트는 사암-셰일 지층에서 빠른 시추 속도로 더 나은 성능을 보였습니다. 그러나 시추 과정에서 계획된 시추 궤적에서 여러 차례 이탈이 발생했고, 브레이징 연결부로 인해 PDC 커터 손실이 소량 발생하는 문제가 여전히 남아 있었습니다.
1974년 4월, 미국 유타주 샌후안 지역에서 세 번째 드릴 비트가 시험되었습니다. 이 비트는 기존 비트의 톱니 구조와 형상을 개선한 것이었습니다. 이 비트는 인접한 유정에서 사용되던 강철 몸체 원뿔형 비트를 대체했지만, 노즐이 떨어지면서 비트가 손상되었습니다. 당시에는 이러한 사고가 단단한 지층 시추 후반부에 발생했거나 노즐 낙하로 인한 문제라고 여겨졌습니다.
1974년부터 1976년까지 여러 드릴 비트 회사와 사업가들이 PDC 커터의 다양한 개선 사항을 평가했습니다. 기존의 여러 문제점들이 연구에 집중되었고, 이러한 연구 결과는 1976년 12월 GE에서 출시한 Stratapax PDC 날에 자연스럽게 통합되었습니다.
콤팩스(Compax)에서 스트라타팍스(Stratapax)로의 명칭 변경은 텅스텐 카바이드 컴팩트를 사용한 비트와 다이아몬드 콤팩스를 사용한 비트 사이의 업계 내 혼란을 해소하는 데 도움이 되었습니다.
1990년대 중반부터 PDC 절삭날에 모따기 기술을 널리 적용하기 시작했으며, 특히 다중 모따기 기술은 1995년에 특허로 등록되었습니다. 모따기 기술을 올바르게 적용하면 PDC 절삭날의 파절 저항성을 최대 100%까지 향상시킬 수 있습니다.
1980년대에 GE(미국)와 스미토모(일본)는 PDC 비트의 작업면으로부터 코발트를 제거하여 비트의 작업 성능을 향상시키는 연구를 진행했지만, 상업적으로는 성공을 거두지 못했습니다. 이후 하이칼로그(미국)가 이 기술을 재발견하여 특허를 획득했습니다. 이 기술을 통해 코발트를 비트의 날끝 틈새에서 제거하면 PDC 비트의 열 안정성이 크게 향상되어 더욱 단단하고 마모성이 강한 지층에서도 우수한 시추 성능을 발휘할 수 있음이 입증되었습니다. 코발트 제거 기술은 마모성이 매우 높은 경암 지층에서 PDC 비트의 내마모성을 향상시키고 PDC 비트의 적용 범위를 더욱 넓혀줍니다.
2000년을 기점으로 PDC 비트의 적용 범위가 급속히 확대되었습니다. 기존에는 PDC 비트로 시추할 수 없었던 지층들도 PDC 드릴 비트를 사용하여 경제적이고 안정적으로 시추할 수 있게 되었습니다.
2004년 기준으로 드릴 비트 산업에서 PDC 드릴 비트의 시장 매출은 약 50%를 차지했고, 시추 거리는 거의 60%에 달했습니다. 이러한 성장세는 현재까지 이어지고 있으며, 현재 북미 지역에서 사용되는 거의 모든 시추 장비는 PDC 비트입니다.
요컨대, 1970년대 출시 이후 초기에는 더딘 성장을 보였던 PDC 커터는 석유 및 가스 탐사 및 시추용 드릴 비트 산업의 지속적인 발전을 점진적으로 촉진해 왔습니다. PDC 기술이 시추 산업에 미치는 영향은 지대합니다.
고품질 PDC 절삭날 시장의 신규 진입 업체들과 주요 드릴 회사들은 혁신적인 소재와 생산 공정의 개혁과 혁신을 지속적으로 주도하여 PDC 절삭날과 PDC 드릴 비트의 성능을 끊임없이 향상시키고 있습니다.
게시 시간: 2023년 4월 7일