Polykryštalické diamantové kompaktné (PDC) a PDC vrtáky sú na trhu uvedené už niekoľko desaťročí. Počas tohto dlhého obdobia zaznamenali PDC frézy a PDC vrtáky mnoho neúspechov v počiatočných fázach svojho vzniku, no zároveň zaznamenali aj veľký rozvoj. Pomaly, ale nakoniec, PDC vrtáky postupne nahradili kužeľové vrtáky s neustálym zlepšovaním PDC frézy, stability vrtákov a hydraulickej štruktúry vrtákov. PDC vrtáky v súčasnosti zaberajú viac ako 90 % celkovej vŕtanej stopy na svete.
Rezačka PDC bola prvýkrát vynájdená spoločnosťou General Electric (GE) v roku 1971. Prvé rezačky PDC pre ropný a plynárenský priemysel boli vyrobené v roku 1973 a po 3 rokoch experimentálneho a terénneho testovania boli komerčne uvedené na trh v roku 1976, potom čo sa ukázalo, že sú oveľa účinnejšie ako drviace účinky karbidových gombíkových vrtákov.
V raných dobách bola štruktúra frézy PDC nasledovná: okrúhly karbidový hrot (priemer 8,38 mm, hrúbka 2,8 mm) a diamantová vrstva (hrúbka 0,5 mm bez skosenia na povrchu). V tom čase existovala aj fréza PDC Compax so systémom „slug system“. Štruktúra tejto frézy bola nasledovná: PDC Compax sa privaril k spekanému karbidovému hrotu, aby sa ľahšie nainštaloval na oceľové telo vrtáka, čo prinieslo väčšie pohodlie konštruktérovi vrtáka.
V roku 1973 spoločnosť GE testovala svoju prvú vrtnú korunku PDC vo vrte v oblasti King Ranch v južnom Texase. Počas skúšobného vŕtania sa zistil problém s čistením korunky. Tri zuby sa zlomili v mieste spájkovaného spoja a ďalšie dva zuby sa zlomili spolu s časťou z karbidu volfrámu. Neskôr spoločnosť testovala druhú vrtnú korunku v oblasti Hudson v štáte Colorado. Táto vrtná korunka zlepšila hydraulickú štruktúru pre problém s čistením. Vrtáka dosiahla lepší výkon v pieskovcovo-bridlicových formáciách s vysokou rýchlosťou vŕtania. Počas vŕtania sa však vyskytlo niekoľko odchýlok od plánovanej trajektórie vrtu a stále došlo k malej strate rezných nástrojov PDC v dôsledku spájkovaného spoja.
V apríli 1974 bol v oblasti San Juan v Utahu v USA testovaný tretí vrták. Tento vrták zlepšil štruktúru zubov a tvar vrtáka. Vrták nahradil kužeľové vrtáky s oceľovým telom v susednom vrte, ale dýza spadla a vrták sa poškodil. V tom čase sa predpokladalo, že k tomu dochádza ku koncu vŕtania kvôli tvrdej formácii alebo problému spôsobenému padajúcou dýzou.
V rokoch 1974 až 1976 rôzne spoločnosti a podnikatelia zaoberajúci sa vrtákmi hodnotili rôzne vylepšenia fréz PDC. Mnohé existujúce problémy boli zamerané na výskum. Výsledky tohto výskumu boli organicky integrované do zubov Stratapax PDC, ktoré spoločnosť GE uviedla na trh v decembri 1976.
Zmena názvu z Compax na Stratapax pomohla odstrániť zmätok v odvetví vrtákov medzi vrtákmi s kompaktmi z karbidu volfrámu a diamantovým Compaxom.
V polovici 90. rokov sa začala široko používať technológia zrážania hrán na rezných zuboch PDC a technológia viacnásobného zrážania hrán bola prijatá vo forme patentu v roku 1995. Ak sa technológia zrážania hrán použije správne, odolnosť rezných zubov PDC voči lomu sa môže zvýšiť o 100 %.
V 80. rokoch 20. storočia spoločnosti GE (USA) a Sumitomo (Japonsko) skúmali odstraňovanie kobaltu z pracovného povrchu zubov PDC s cieľom zlepšiť ich pracovný výkon. Nedosiahli však komerčný úspech. Spoločnosť Hycalog (USA) neskôr znovu vyvinula a patentovala túto technológiu. Dokázalo sa, že ak sa kovový materiál dá odstrániť z medzery zŕn, výrazne sa zlepší tepelná stabilita zubov PDC, takže vrták bude môcť lepšie vŕtať v tvrdších a abrazívnejších formáciách. Táto technológia odstraňovania kobaltu zlepšuje odolnosť zubov PDC proti opotrebovaniu vo vysoko abrazívnych tvrdých horninových formáciách a ďalej rozširuje rozsah použitia vrtákov PDC.
Od roku 2000 sa používanie vrtákov PDC rýchlo rozšírilo. Formácie, ktoré nebolo možné vŕtať vrtákmi PDC, sa postupne stali ekonomicky a spoľahlivo vŕtanými vrtákmi PDC.
V roku 2004 predstavovali tržby z vrtákov PDC v odvetví vrtákov približne 50 % a vŕtacia vzdialenosť dosiahla takmer 60 %. Tento rast pokračuje dodnes. Takmer všetky v súčasnosti používané v severoamerických vŕtacích aplikáciách sú vrtáky PDC.
Stručne povedané, od svojho uvedenia na trh v 70. rokoch a počiatočného pomalého rastu, frézy PDC postupne podporovali neustály rozvoj odvetvia vrtákov pre prieskum a vŕtanie ropy a zemného plynu. Vplyv technológie PDC na vrtný priemysel je obrovský.
Noví účastníci na trhu s vysokokvalitnými reznými zubami PDC, ako aj veľké spoločnosti zaoberajúce sa vŕtaním, naďalej vedú reformy a inovácie inovatívnych materiálov a výrobných procesov, aby sa výkon rezných zubov PDC a vrtákov PDC mohol neustále zlepšovať.
Čas uverejnenia: 7. apríla 2023