Résistance à l'Impact de Trépans Diamants Polycrystallins

Lors d’un forage de recherche de pétrole, de gaz et autres ressources naturelles, il est souvent nécessaire de percer des roches souterraines dures à l’aide de trépans composés de matériaux ultra-durs. Les trépans composés de diamants industriels ou naturels, conçus pour ce type de travaux, sont fabriqués dans des conditions de température et de pression extrêmes pour obtenir une dureté et une durabilité maximales. Ces deux caractéristiques sont des mesures de performance clés dans cet environnement abrasif à haute vitesse.

Pour rester compétitives, les entreprises de forage s'évertuent à optimiser la vitesse à laquelle la tête de forage pénètre dans la roche. Les trépans endommagés ou usés prématurément peuvent entraîner un ralentissement du processus. Pour réduire les frais élevés de maintenance et améliorer l’efficacité du forage, les fabricants investissent lourdement en matériaux, équipements et laboratoires de R&D. Les systèmes d’essai d’impact font partie des outils présents dans ces laboratoires et sont utilisés pour comparer la composition des matériaux des trépans, la structure de coupe et les processus de fabrication.

Configuration de l'essai et procédure

Les trépans sont maintenus à environ 45° dans une fixation personnalisée développée conformément aux normes de l’industrie. L’essai a été effectué à l’aide d’un système Instron® 9450, doté d’un marteau de 222 kN, d’un système d’acquisition de données, du logiciel Bluehill Impact et d’un insert pour marteau personnalisé.  En raison de la dureté des éprouvettes, l’insert pour marteau a été conçu de sorte à permettre l’insertion et le retrait d’un pénétrateur au carbure, qui doit être remplacé après chaque impact.

Chaque trépan est soumis à des impacts jusqu’à ce qu’il présente des signes de défaillance, tels qu’une crique, une décoloration de la surface du trépan ou un détachement de matière sur la surface. La force d’impact est le facteur dominant des méthodes d’essai utilisées, les clients souhaitant trouver le niveau d’énergie cumulée auquel les trépans ont présenté une défaillance.