Dans le contexte d'un développement accéléré dans les formations profondes, ultra-profondes et hautement abrasives, les forets PDC (Polycrystalline Diamond Compact) exigent une résistance à l'usure et à l'érosion améliorée pour leurs ailes de coupe, leurs sièges de dents et leurs canaux d'écoulement.
Soudage à l'arc par transfert plasma (PTAW), caractérisée par de faibles taux de dilution, une liaison métallurgique et des zones affectées thermiquement minimales, s'est imposée comme la solution de renforcement de surface la plus répandue pour la fabrication et la réparation des trépans PDC. Cette technologie permet aux sociétés pétrolières et gazières d'atteindre des taux de pénétration plus élevés, de réduire la fréquence de remplacement des trépans et d'optimiser les coûts globaux.
Qu'est-ce qu'un foret PDC ? Pourquoi un renforcement de surface est-il nécessaire ?
Les trépans PDC sont des trépans à coupe fixe qui utilisent le raclage continu des lames PDC pour briser la roche. Leur structure comprend des composants clés tels que des ailettes de coupe, des lames PDC, des buses et des canaux d'évacuation des déblais. Ils sont particulièrement performants dans des formations comme le schiste. Cependant, sous l'effet de fluides de forage à forte teneur en solides et d'une érosion abrasive intense, le siège de la goujure/dent est sujet à l'usure et à la rupture par érosion, ce qui affecte le taux de pénétration (ROP) et la durée de vie.
Avantages du PTAW
-Faible taux de dilution (généralement 2 à 5 %) :La haute rétention de la composition de l'alliage assure une plus grande stabilité en termes de dureté et de résistance à l'usure.
-Liaison métallurgique avec zone affectée thermiquement minimale:Forte force de liaison et résistance supérieure à l'écaillage, avec un impact minimal sur la microstructure du substrat, ce qui le rend idéal pour les zones porteuses de précision.
-Compatibilité automatisation et CNC :S'intègre facilement aux systèmes robotiques/CNC pour obtenir un formage cohérent et permettre une production de masse.
Applications typiques des forets PDC
1. Revêtement de couche résistant à l'usure sur les ailes de coupe
Effectuer un revêtement PTAW sur les ailes de coupe et la surface amont des canaux d'écoulement pour améliorer la résistance à l'érosion abrasive et à l'érosion par écoulement transportant du sable, retardant ainsi la dégradation des surfaces et des bords des ailes.
2. Renfort périphérique du porte-dent/lame PDC
Le revêtement en métal dur autour de la périphérie du porte-dent réduit le risque de desserrage ou de détachement de la lame causé par la déformation du substrat, améliorant ainsi la stabilité de rétention du bord de la lame.
3. Réparation et remise à neuf
La réparation des soudures et la reconstruction du revêtement sont appliquées aux ailes d'aubes et aux canaux d'écoulement usés ou localement ébréchés, restaurant la géométrie et la résistance à l'usure pour obtenir un délai de remise à neuf rentable.
Le PTAW est également largement adopté dans l’industrie pour les stabilisateurs et le rechargement des outils de forage, démontrant ainsi sa maturité et sa reproductibilité.
Foire aux questions (FAQ)
Q1 Qu'est-ce que la technologie PTAW ?
R : Le soudage à l'arc par transfert de plasma (PTAW) est une technologie de revêtement et de renforcement de surface. Il utilise un arc plasma comme source de chaleur pour déposer de la poudre d'alliage sur la surface du substrat, formant ainsi une couche métallurgique dense et très dure. Ses avantages comprennent un faible taux de dilution (2 à 5 %), une résistance d'adhérence élevée et une épaisseur de couche de revêtement contrôlable (1,5 à 5 mm).
Q2. Pourquoi le PTAW est-il adapté aux forets PDC ?
R : Les flancs et les sièges des forets PDC sont soumis à des environnements hautement abrasifs pendant une longue période et sont sujets au pelage ou à la défaillance en raison du soudage ou de la pulvérisation conventionnels ; la couche de liaison métallurgique de PTAW est résistante à l'abrasion et aux chocs, ce qui prolonge considérablement la durée de vie du foret et réduit la fréquence des changements de foret.
Q3. Combien de temps encore un foret PDC renforcé PTAW peut-il durer ?
R : Selon les pratiques de l'industrie, la durée de vie d'un foret renforcé peut être augmentée de 2 à 5 fois ; le coût de réparation est généralement de 20 à 40 % de celui d'un nouveau foret, ce qui réduit considérablement le coût global de forage tout en maintenant les performances.
Q4 Le PTAW affectera-t-il les propriétés de brasage ou de matrice des forets PDC ?
R : Un contrôle raisonnable des paramètres du procédé et de l'apport de chaleur, associé à des mesures de refroidissement et d'isolation thermique, permet d'éviter les effets néfastes sur l'organisation du substrat et la qualité du brasage de l'aube. Il est généralement recommandé de réaliser une large zone de revêtement par fusion avant l'assemblage de l'aube et de n'effectuer que le renforcement nécessaire après le chargement de l'aube.
Pour en savoir plus sur l'application de la technologie de soudage PTAW sur les forets PDC, ou pour discuter de vos besoins de réparation spécifiques,Contactez-nous! Notre équipe d'experts est prête à fournir des solutions personnalisées pour votre application spécifique.
Date de publication : 4 septembre 2025