מקדחי יהלום פוליקריסטלי קומפקטיים (PDC) ומקדחי PDC הוצגו לשוק במשך מספר עשורים. במהלך תקופה ארוכה זו, חותך PDC ומקדחי PDC חוו נסיגות רבות בשלבים המוקדמים שלהם, וגם עברו פיתוח משמעותי. לאט לאט אך לבסוף, מקדחי PDC החליפו בהדרגה את מקדחי הקונוס עם שיפורים מתמשכים בחותך PDC, יציבות המקדח ומבנה ההידראולי של המקדח. מקדחי PDC תופסים כיום יותר מ-90% מכלל שטח הקידוח בעולם.
חותך PDC הומצא לראשונה על ידי ג'נרל אלקטריק (GE) בשנת 1971. חותכי ה-PDC הראשונים עבור תעשיית הנפט והגז נוצרו בשנת 1973 ולאחר 3 שנים של ניסויים ובדיקות שטח, הם הוצגו באופן מסחרי בשנת 1976 לאחר שהוכחו כיעילים בהרבה מפעולות ריסוק של מקדחי כפתור קרביד.
בתקופה המוקדמת, מבנה חותך ה-PDC היה כך: קצה עגול מקרביד (קוטר 8.38 מ"מ, עובי 2.8 מ"מ) ושכבת יהלום (עובי 0.5 מ"מ ללא שפיעה על פני השטח). באותה תקופה, היה גם חותך PDC מסוג "מערכת שבלולים" של Compax. מבנה חותך זה היה כך: ריתוך PDC compax לשבלול הקרביד המלוטש כך שיהיה קל יותר להתקין אותו על מקדח גוף הפלדה, ובכך להביא נוחות רבה יותר למתכנן המקדח.
בשנת 1973, חברת GE בדקה את קצה המקדח המוקדם שלה בבאר באזור קינג ראנץ' בדרום טקסס. במהלך תהליך קידוח הניסיון, נחשבה בעיית ניקוי של הקצה. שלוש שיניים נשברו בחיבור ההלחמה, ושתי שיניים נוספות נשברו יחד עם חלק הטונגסטן קרביד. מאוחר יותר, החברה בדקה קצה מקדח שני באזור הדסון בקולורדו. קצה מקדח זה שיפר את המבנה ההידראולי לבעיית הניקוי. הקצה השיג ביצועים טובים יותר בתצורות אבן חול-פצלים עם מהירות קידוח גבוהה. אך ישנן מספר סטיות ממסלול הקידוח המתוכנן במהלך הקידוח, ועדיין אירעה כמות קטנה של אובדן של חותכי PDC עקב חיבור ההלחמה.
באפריל 1974, נבדק מקדח שלישי באזור סן חואן ביוטה, ארה"ב. מקדח זה שיפר את מבנה השן ואת צורת המקדח. המקדח החליף את מקדחי החרוט מגוף הפלדה בבאר הסמוכה, אך הפיה נשמטה והקדח ניזוק. באותה תקופה, נחשב כי מדובר בתצורה קשה או בבעיה שנגרמה כתוצאה מנפילת הפיה בסוף הקידוח.
בין השנים 1974 ו-1976, חברות מקדחות ויזמים שונים העריכו שיפורים שונים בחיתוך PDC. בעיות קיימות רבות התמקדו במחקר. תוצאות מחקר אלו שולבו באופן אורגני בשיני Stratapax PDC, שהושקו על ידי GE בדצמבר 1976.
שינוי השם מ-Compax ל-Stratapax עזר לבטל את הבלבול בתעשיית המקדחים בין מקדחים עם טונגסטן קרביד קומפקטיים לבין Compax יהלום.
באמצע שנות ה-90, אנשים החלו להשתמש באופן נרחב בטכנולוגיית chamfering על שיני חיתוך PDC, טכנולוגיית multi-chamfer אומצה בצורת פטנט בשנת 1995. אם טכנולוגיית chamfering מיושמת בצורה נכונה, ניתן להגדיל את עמידות השברים של שיני חיתוך PDC ב-100%.
בשנות ה-80, גם חברת GE (ארה"ב) וגם חברת Sumitomo (יפן) חקרו את הסרת הקובלט ממשטח העבודה של שיני PDC כדי לשפר את ביצועי העבודה של השיניים. אך הן לא השיגו הצלחה מסחרית. מאוחר יותר פותחה טכנולוגיה מחדש ונרשמה כפטנט על ידי Hycalog (ארה"ב). הוכח שאם ניתן להסיר את החומר המתכתי ממרווח הגרעינים, היציבות התרמית של שיני PDC תשתפר מאוד, כך שהביט יוכל לקדוח טוב יותר בתצורות קשות ושוחקות יותר. טכנולוגיית הסרת קובלט זו משפרת את עמידות הבלאי של שיני PDC בתצורות סלע קשה ושוחקות מאוד ומרחיבה עוד יותר את טווח היישומים של ביטים PDC.
החל משנת 2000, השימוש בקידוחי PDC התרחב במהירות. תצורות שלא ניתן היה לקדוח באמצעות קידוחי PDC הפכו בהדרגה ניתנות לקדיחה חסכונית ואמינה באמצעות קידוחי PDC.
נכון לשנת 2004, בתעשיית המקדחים, הכנסות השוק של מקדחי PDC תפסו כ-50%, ומרחק הקידוח הגיע לכמעט 60%. צמיחה זו נמשכת עד היום. כמעט כל המקדחים המשמשים כיום ביישומי קידוח בצפון אמריקה הם מקדחי PDC.
בקיצור, מאז השקתה בשנות ה-70 וחוותה את הצמיחה האיטית הראשונית שלה, חותכי PDC קידמו בהדרגה את הפיתוח המתמשך של תעשיית המקדחים לחיפוש וקידוח נפט וגז. ההשפעה של טכנולוגיית PDC על תעשיית הקידוחים היא עצומה.
חברות חדשות בשוק שיני החיתוך PDC האיכותיות, כמו גם חברות מקדחות גדולות, ממשיכות להוביל את הרפורמה והחדשנות של חומרים ותהליכי ייצור חדשניים, כך שניתן יהיה לשפר באופן מתמיד את ביצועי שיני החיתוך PDC ומקדחי PDC.
זמן פרסום: 7 באפריל 2023