عملکرد کاترهای PDC برای نفت و گاز ریشه در سیستم ترکیبی مواد منحصر به فرد و مکانیزم علمی{0}شکستن سنگ آنها دارد که با هم مقدمه اساسی برای عملکرد کارآمد و قابل اعتماد را تشکیل می دهند.
پایه اصلی عملکرد آنها در درجه اول در ادغام عملکرد مواد کامپوزیتی فوق-سخت نهفته است. کاتر از پخت-در حرارت بالا و فشار{3} بالا یک لایه الماس پلی کریستالی سطحی و یک ماتریس کاربید سیمانی تشکیل میشود. لایه الماس، با ذرات الماس{5}}در ابعاد میکرون، یک ساختار شبکه سه بعدی پیوسته از طریق یک کاتالیزور فلزی تشکیل میدهد که سختی فوقالعاده-(8000-10000 HV) و مقاومت سایشی عالی را به آن میدهد، و به آن نزدیک میشود که به الماس طبیعی برش داده شود و مستقیماً بریده شود. ماتریس کاربید سیمانی، با کاربید تنگستن بهعنوان چارچوب و کبالت بهعنوان فاز چسبنده،{11}}حمایت استحکام و چقرمگی ضربهای بالا را فراهم میکند، به طور مؤثر نیروهای واکنش زیر{13}}سوراخ را پراکنده میکند و از شکستن لایه الماس به دلیل شکنندگی بیش از حد جلوگیری میکند. پیوند متالورژیکی بین دو لایه، انتقال یکنواخت بار را تضمین میکند و عملکرد مکمل «سختی بالا و مقاومت در برابر سایش{14}}ظرفیت باربری قوی و سخت را تشکیل میدهد».
بر اساس این شالوده، مکانیسم شکستن{0}سنگ برشی پیوسته منطق عملکردی را برای عملکرد کارآمد ایجاد میکند. بر خلاف حالت شکست بر اساس ضربه-قطعات مخروط غلتکی، برش PDC از حرکت نسبی با سرعت بالا در حین پیشرانش دورانی برای اعمال نیروی برشی بر روی سطح سنگ از طریق لایه الماس با فشار ثابت استفاده میکند. این باعث تغییر شکل پلاستیک و انتشار میکروترک در سنگ می شود و در نهایت آن را به قطعات تجزیه می کند. این مکانیسم منجر به مصرف انرژی کم و برش صاف میشود و آن را مخصوصاً برای سازندهای همگن نرم تا متوسط سخت میسازد و سرعت حفاری را به طور قابل توجهی افزایش میدهد و مصرف انرژی را کاهش میدهد.
علاوه بر این، پایداری حرارتی و سازگاری هندسی، قابلیت اطمینان عملکردی را افزایش میدهد. ضریب انبساط حرارتی پایین و رسانایی حرارتی بالا به الماس اجازه می دهد تا پایداری ساختاری را حتی در دمای بالا که با سرعت بالا- برش ایجاد می شود حفظ کند و از آسیب حرارتی جلوگیری کند. شکل کاتر (دایره ای، مخروطی، و غیره)، اندازه و آرایه را می توان با توجه به ویژگی های شکل گیری سفارشی کرد. با بهینه سازی ارتفاع لبه برش و نمایه تاج، برش پوشش کامل-در پایین چاه حاصل می شود که باعث کاهش عملکرد تکراری و سایش ناهموار می شود.
به طور خلاصه، اساس عملکردی برش PDC نتیجه اثر ترکیبی مزایای عملکرد مواد کامپوزیتی، مکانیسم کارآمد شکستن سنگ برشی و منطق طراحی سازگاری با محیط است. هم افزایی این سه عامل، عملکرد پایدار و طولانی{1}}شکستن سنگ در حفاری نفت و گاز را تضمین می کند.
