आधुनिक ड्रिलिंग बिट्स के मुख्य चट्टान तोड़ने वाले तत्व के रूप में, तेल और गैस के लिए पीडीसी कटर केवल एक ही सामग्री से नहीं बनते हैं, बल्कि पूरक यांत्रिक गुणों और कार्यात्मक एकीकरण पर आधारित एक समग्र प्रणाली होती है। हीरे की परत और सीमेंट कार्बाइड मैट्रिक्स के कार्बनिक संयोजन और बहु-स्तरीय ज्यामितीय मापदंडों के सटीक नियंत्रण के माध्यम से, यह निर्माण अत्यधिक ड्रिलिंग वातावरण की पहनने के प्रतिरोध आवश्यकताओं को पूरा करता है, साथ ही प्रभाव क्रूरता और थर्मल स्थिरता पर भी विचार करता है, जिससे "संयोजन कठोरता" का संरचनात्मक लाभ होता है। और लचीलापन, अपराध और बचाव।"
पीडीसी कटर की मुख्य संरचना को दो मुख्य घटकों में विभाजित किया जा सकता है: सतह कार्यात्मक परत और मैट्रिक्स समर्थन परत। सतह परत एक पॉलीक्रिस्टलाइन हीरे की परत है, जो उच्च तापमान (लगभग 1400-1600 डिग्री) और उच्च दबाव (लगभग 5.5-8 GPa) के तहत धातु उत्प्रेरक (आमतौर पर कोबाल्ट, निकल, या उनके मिश्र धातु) के साथ कई माइक्रोमीटर से दसियों माइक्रोमीटर व्यास वाले हीरे के कणों को सिंटरिंग करके बनाई जाती है। हीरे के कण, उत्प्रेरक क्रिया के तहत, एक सतत तीन आयामी नेटवर्क क्रिस्टल संरचना बनाने के लिए आपस में जुड़ते हैं, इस परत को अत्यधिक उच्च कठोरता और पहनने के प्रतिरोध के साथ संपन्न करते हैं, जिससे यह सीधे डाउनहोल रॉक संरचनाओं को काटने और कतरने में सक्षम हो जाता है। साथ ही, हीरे में उत्कृष्ट थर्मल चालकता और थर्मल विस्तार का कम गुणांक होता है, जो उच्च गति काटने के दौरान उत्पन्न तात्कालिक उच्च तापमान के तहत आयामी स्थिरता बनाए रखता है और थर्मल क्षति को कम करता है। मैट्रिक्स सपोर्ट परत टंगस्टन कोबाल्ट सीमेंटेड कार्बाइड से बनी होती है, जिसमें फ्रेमवर्क के रूप में टंगस्टन कार्बाइड और बाइंडर चरण के रूप में कोबाल्ट होता है, जिसमें उच्च संपीड़न शक्ति और एक निश्चित डिग्री की कठोरता दोनों होती है। यह इसे कुएं के तल से प्रतिक्रिया बलों और प्रभाव भार को अवशोषित करने और फैलाने की अनुमति देता है, जिससे अत्यधिक भंगुरता के कारण हीरे की परत को टूटने या अलग होने से रोका जा सकता है। मेटलर्जिकल बॉन्डिंग के माध्यम से दो परतों के बीच एक मजबूत इंटरफ़ेस बनता है, जो प्रदूषण विफलता के बिना परतों के बीच प्रभावी भार हस्तांतरण सुनिश्चित करता है।
ज्यामिति के संदर्भ में, पीडीसी कटर के आकार और आयामों को विभिन्न ड्रिलिंग स्थितियों के अनुकूल बनाने के लिए सख्ती से अनुकूलित किया गया है। सामान्य आकृतियों में गोलाकार, शंक्वाकार, कुल्हाड़ी के आकार और चरणबद्ध अनियमित आकार शामिल हैं, गोलाकार कटर का उनके समान परिधिगत तनाव और परिपक्व विनिर्माण प्रक्रिया के कारण व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। व्यास आम तौर पर 8 से 19 मिमी तक होता है, और इसे ड्रिल बिट आकार और गठन कठोरता के आधार पर चुना जा सकता है। हीरे की परत की मोटाई आम तौर पर 0.5 से 2.0 मिमी होती है; बढ़ी हुई मोटाई पहनने के जीवन में सुधार करती है लेकिन कठोर प्रभाव वाले वातावरण में दरार प्रतिरोध को कम कर सकती है। फलाव की ऊंचाई (मैट्रिक्स सतह से हीरे की परत निकलने की दूरी) काटने की गहराई और चिप हटाने की जगह निर्धारित करती है। बहुत अधिक ऊंचाई आसानी से प्रभाव क्षति का कारण बन सकती है, जबकि बहुत कम ऊंचाई काटने की दक्षता को कम कर देती है; इसे फॉर्मेशन ड्रिलेबिलिटी इंडेक्स के अनुसार मिलान किया जाना चाहिए।
समग्र ड्रिल बिट डिज़ाइन में कटर की व्यवस्था भी महत्वपूर्ण है। एकाधिक पीडीसी कटर ड्रिल बिट क्राउन पर रेडियल या हेलिकल सरणी में व्यवस्थित होते हैं। पूर्ण बॉटमहोल कवरेज कटिंग प्राप्त करने और बार-बार प्रभाव के क्षेत्र को कम करने के लिए प्रत्येक कटर की दूरी और कोण को क्राउन प्रोफाइल वक्र के साथ समन्वित किया जाता है। उच्च घनत्व वाले दांतों की व्यवस्था चट्टान टूटने की दर को बढ़ा सकती है लेकिन मैट्रिक्स गर्मी संचय और तनाव एकाग्रता के जोखिम को बढ़ा सकती है; कम घनत्व वाले दांत की व्यवस्था गर्मी अपव्यय और प्रभाव बफरिंग के लिए फायदेमंद है लेकिन यांत्रिक ड्रिलिंग दर को कम कर सकती है। इसलिए, संरचनात्मक डिजाइन को काटने की दक्षता, गर्मी अपव्यय क्षमता और संरचनात्मक स्थायित्व के बीच संतुलन बनाना चाहिए।
इसके अलावा, इंटरफ़ेस संरचना और पोस्ट प्रोसेसिंग तकनीकें कटर के सेवा प्रदर्शन को और अधिक प्रभावित करती हैं। कुछ उच्च श्रेणी के उत्पाद ग्रेडिएंट ट्रांज़िशन परतों या बहु-परत मिश्रित संरचनाओं का उपयोग करते हैं, जो थर्मल विस्तार गुणांक में अंतर के कारण होने वाले इंटरफ़ेशियल तनाव को कम करने के लिए हीरे की परत और मैट्रिक्स के बीच धीरे-धीरे बदलती संरचना के साथ एक संक्रमण क्षेत्र की शुरुआत करते हैं। सतह माइक्रोटेक्स्चरिंग या लेजर नक़्क़ाशी उपचार चिप हटाने की स्थिति में सुधार कर सकते हैं और रॉक कटिंग आसंजन के कारण काटने के प्रदर्शन में गिरावट को कम कर सकते हैं।
संक्षेप में, पीडीसी कटर का निर्माण सामग्री कंपोजिट, ज्यामितीय अनुकूलन और कार्यात्मक लेआउट की एक कार्बनिक एकता है। यह हीरे की परत की उच्च कठोरता और पहनने के प्रतिरोध और मैट्रिक्स की मजबूत भार वहन क्षमता के बीच पूरक संबंध के माध्यम से उच्च दक्षता रॉक ब्रेकिंग और विश्वसनीय स्थायित्व प्राप्त करता है, और सटीक आयामी और लेआउट डिजाइन के माध्यम से, यह तेल और गैस ड्रिलिंग क्षेत्र में जटिल संरचनाओं की चुनौतियों का समाधान करने के लिए एक प्रमुख तकनीकी वाहक बन गया है।
