Pri raziskovanju in razvoju virov ter obdelavi visoko-obrabno-odpornih materialov sta operativna učinkovitost in zanesljivost orodij vedno glavna dejavnika, ki omejujejo proizvodno zmogljivost in stroške. Orodja PDC (polikristalna diamantna kompozitna orodja) s svojimi strukturnimi prednostmi združujejo ultra-visoko trdoto zunanje diamantne plasti z dobro žilavostjo spodnje plasti iz cementnega karbida postanejo ključna orodja za obvladovanje visoke trdote, močne obrabe in udarnih obremenitev. Vendar učinkovitosti posameznega orodja ni mogoče v celoti realizirati brez podpore sistematične rešitve. Le z organsko integracijo zasnove orodij, usklajevanja delovnih pogojev, optimizacije procesa ter vodenja delovanja in vzdrževanja je mogoče doseči cilje visoke učinkovitosti, stabilnosti in ekonomičnosti.
Prvi korak pri orodnih rešitvah PDC je natančna analiza delovnega stanja in izbira orodja. Različni sloji kažejo pomembne razlike v trdoti kamnin, abrazivnosti in sposobnosti vrtanja. Neustrezna izbira lahko zlahka povzroči neobičajno obrabo ali poškodbe rezalnih zob zaradi udarcev. Z vzpostavitvijo modela značilnosti plasti na podlagi geoloških podatkov in zgodovinskih povratnih informacij o delovanju je mogoče jasno identificirati tlačno trdnost, modul elastičnosti in delež trdih mineralov na ciljnem območju, kar omogoča ujemanje ustrezne velikosti diamantnega zrna, tipa faze vezi in strukture profila zoba. Na primer, v srednje-mehkih do srednje-trdih formacijah peščenjaka in apnenca z visoko abrazivnostjo so za izboljšanje odpornosti proti obrabi prednostne-finozrnate diamantne plasti. Vendar pa se je pri formacijah,-ki nosijo prod ali-ki so zelo obremenjene, treba osredotočiti na-odporno zasnovo zob, ki jo dosežemo z odebelitvijo matrike iz cementnega karbida ali optimizacijo kota fasete zoba za porazdelitev obremenitev.
Natančna kontrola proizvodnega procesa je tehnološki temelj rešitve. Sodobna orodja PDC uporabljajo postopek sintranja pri visoki-temperaturi in visokem{2}}tlaku (HPHT), kar omogoča diamantnim mikrodelcem, da tvorijo gosto in robustno kompozitno plast, ki jo posreduje vezna faza. Z zmanjšanjem katalitičnih kovinskih ostankov ali uvedbo keramičnih ali karbidnih-nekovinskih faz v sistem veznih faz je mogoče znatno izboljšati toplotno stabilnost in odpornost na udarno utrujenost, s čimer se izognete tveganjem diamantne grafitizacije in razslojevanja med visoko{6}}temperaturnim vrtanjem ali visoko-hitrostnim rezanjem. Prilagojena zasnova geometrije zob je prav tako ključnega pomena, vključno z optimizacijo nagibnega kota, prostega kota, profila krone in morfologije žleba odrezkov. To izboljša trajektorijo rezanja, zmanjša valovanje navora in poveča učinkovitost odstranjevanja odrezkov, s čimer se zmanjša obraba sekundarnega brušenja.
Rešitve-na ravni mesta zajemajo optimizacijo parametrov vrtanja in spremljanje-v realnem času. Na podlagi indeksa vrtljivosti formacije in modela mehanske energije dinamične prilagoditve vrtilne hitrosti, vrtalnega tlaka in premika črpalke zagotavljajo učinkovitost lomljenja -kamnin, hkrati pa preprečujejo vpliv preobremenitve. V kombinaciji z merilnim-sistemom-za vrtanje (MWD) ter napravami za nadzor vibracij in navora je mogoče stanje delovanja rezalnih zob zajeti v realnem času. Kakršni koli nenormalni signali obremenitve ali temperature lahko sprožijo zgodnja opozorila in takojšnje zmanjšanje parametrov ali odstranitev vrtalne verige za pregled, kar prepreči katastrofalno okvaro. Poleg tega strategije za ponovno brušenje in ponovno uporabo obrabljenih orodij podaljšajo celotno življenjsko dobo in zmanjšajo stroške potrošnega materiala.
Za trajnostno delovanje rešitve je bistven-zaprt sistem za upravljanje delovanja in vzdrževanja. Vzpostavitev zapisov o uporabi orodja, dokumentiranje pogojev oblikovanja, delovnih parametrov, vzorcev obrabe in načinov okvar zagotavlja podatkovno podporo za kasnejšo izbiro orodja in ponavljanje procesa. Redna kalibracija koaksialnosti opreme in natančnosti vpenjanja zagotavlja stabilno namestitev orodja in zmanjšuje koncentracijo lokalne obremenitve, ki jo povzroči iztekanje.
Če povzamemo, rešitev orodja PDC ni zgolj zbirka posameznih izdelkov, temveč celovit projekt sistemskega inženiringa, ki združuje prilagajanje formacije, materialno in strukturno optimizacijo, nadzor procesa, nadzor na-na mestu in-podatkovno upravljanje. Dosegel je izjemne rezultate pri izboljšanju mehanske hitrosti vrtanja, podaljšanju življenjske dobe vrtanja in zmanjšanju neproduktivnega-časa in skupnih stroškov, zagotavlja zanesljivo pot za vrtanje nafte in plina, geološko raziskovanje in obdelavo,-odporno na obrabo, za obvladovanje zapletenih izzivov, in bo še naprej optimiziran in nadgrajen z integracijo inteligentnih in digitalnih tehnologij.
