Polykiteisiä timanttikompaktiteriä (PDC) ja PDC-poranteriä on tuotu markkinoille useiden vuosikymmenten ajan. Tänä pitkänä aikana PDC-leikkurit ja PDC-poranterät ovat kokeneet monia takaiskuja alkuvaiheessaan ja myös kehittyneet huomattavasti. Hitaasti mutta lopulta PDC-terät korvasivat vähitellen kartiokruunut, ja PDC-leikkureita, terän vakautta ja terän hydraulista rakennetta on jatkuvasti parannettu. PDC-terät kattavat nyt yli 90 % maailman porausmateriaalista.
PDC-leikkurin keksi alun perin General Electric (GE) vuonna 1971. Ensimmäiset öljy- ja kaasuteollisuudelle tarkoitetut PDC-leikkurit valmistettiin vuonna 1973, ja kolmen vuoden kokeellisten ja kenttäkokeiden jälkeen se tuotiin kaupallisesti markkinoille vuonna 1976, kun sen oli osoitettu olevan paljon tehokkaampi kuin kovametallista valmistettujen nappikruunujen murskaustoiminnot.
Alkuaikoina PDC-jyrsimen rakenne oli seuraavanlainen: pyöreä kovametallikärki (halkaisija 8,38 mm, paksuus 2,8 mm) ja timanttikerros (paksuus 0,5 mm ilman viistettä pinnalla). Tuolloin oli olemassa myös Compaxin "teräjärjestelmä" PDC-jyrsin. Tämän jyrsimen rakenne oli seuraavanlainen: PDC-kompaksi hitsattiin kovametalliterään, jotta se olisi helpompi asentaa teräsrunkoiseen poranterään, mikä toi poranterän suunnittelijalle enemmän mukavuutta.
Vuonna 1973 GE testasi varhaista PDC-teräänsä King Ranchin alueella Etelä-Texasissa sijaitsevassa kaivossa. Koeporauksen aikana havaittiin terän puhdistusongelma. Kolme hammasta petti juotetusta liitoksesta, ja kaksi muuta hammasta rikkoutui yhdessä volframikarbidiosan kanssa. Myöhemmin yritys testasi toista poranterää Hudsonin alueella Coloradossa. Tämä poranterä paransi hydraulista rakennetta puhdistusongelman osalta. Terä on saavuttanut paremman suorituskyvyn hiekkakivi-liuskemuodostelmissa nopealla porausnopeudella. Porausreiän suunnitellusta reiästä on kuitenkin useita poikkeamia, ja PDC-leikkureiden pieni hävikki tapahtui silti juotosliitoksen vuoksi.
Huhtikuussa 1974 testattiin kolmatta poranterää San Juanin alueella Utahissa, Yhdysvalloissa. Tämä terä paransi terän hammasrakennetta ja muotoa. Terä korvasi viereisen kaivon teräsrunkoiset kartiokruunut, mutta suutin putosi ja terä vaurioitui. Tuolloin katsottiin, että kyseessä oli kovettunut muodostuma porauksen loppupuolella tai että ongelma johtui putoavasta suuttimesta.
Vuosina 1974–1976 useat poranteräyritykset ja yrittäjät arvioivat erilaisia PDC-leikkurin parannuksia. Monet olemassa olevista ongelmista keskittyivät tutkimukseen. Tällaiset tutkimustulokset integroitiin orgaanisesti Stratapax PDC -hampaisiin, jotka GE lanseerasi joulukuussa 1976.
Nimenmuutos Compaxista Stratapaxiksi auttoi poistamaan teräteollisuudessa vallinneen sekaannuksen volframikarbidipuristetuilla teräpaloilla ja timantti-Compaxilla varustettujen terien välillä.
90-luvun puolivälissä ihmiset alkoivat käyttää laajalti viisteytystekniikkaa PDC-leikkuuhampaissa, ja moniviisteytystekniikka otettiin käyttöön patentin muodossa vuonna 1995. Jos viisteytystekniikkaa sovelletaan oikein, PDC-leikkuuhampaiden murtolujuutta voidaan lisätä 100 %.
1980-luvulla sekä GE Company (USA) että Sumitomo Company (Japani) tutkivat koboltin poistamista PDC-hampaiden työpinnalta hampaiden työsuorituskyvyn parantamiseksi. Kaupallista menestystä ei kuitenkaan saavutettu. Hycalog (USA) kehitti ja patentoi myöhemmin teknologian uudelleen. Todistettiin, että jos metallimateriaali voidaan poistaa raevälistä, PDC-hampaiden terminen stabiilius paranee huomattavasti, jolloin terä voi porata paremmin kovemmissa ja kuluttavammissa muodostelmissa. Tämä koboltinpoistotekniikka parantaa PDC-hampaiden kulumiskestävyyttä erittäin kuluttavissa kovakivimuodostelmissa ja laajentaa entisestään PDC-terien käyttöaluetta.
Vuodesta 2000 alkaen PDC-kruunujen käyttö on laajentunut nopeasti. Muodostumat, joita ei voitu porata PDC-kruunuilla, on vähitellen voitu porata taloudellisesti ja luotettavasti PDC-poranterillä.
Vuodesta 2004 lähtien PDC-poranterien markkinaosuus porakruunuteollisuudessa oli noin 50 % ja porausmatka lähes 60 %. Tämä kasvu jatkuu edelleen. Lähes kaikki Pohjois-Amerikan poraussovelluksissa tällä hetkellä käytettävät terät ovat PDC-teriä.
Lyhyesti sanottuna, PDC-leikkurit ovat 70-luvulla lanseerauksestaan ja alkuvaiheen hitaan kasvunsa jälkeen vähitellen edistäneet öljyn ja kaasun etsintään ja poraukseen tarkoitetun poranteräteollisuuden jatkuvaa kehitystä. PDC-teknologian vaikutus porausteollisuuteen on valtava.
Uudet tulokkaat korkealaatuisten PDC-leikkaushampaiden markkinoille sekä suuret porakoneet jatkavat innovatiivisten materiaalien ja tuotantoprosessien uudistamisen ja innovoinnin johtamista, jotta PDC-leikkaushampaiden ja PDC-poranterien suorituskykyä voidaan jatkuvasti parantaa.
Julkaisun aika: 07.04.2023