U inženjerstvu bušenja za istraživanje i razvoj nafte i gasa, svrdlo, kao alat za direktno razbijanje formacija, direktno određuje efikasnost bušenja i operativne troškove. Od svog uvođenja 1970-ih, polikristalni dijamantski kompakt (PDC) rezač, sa svojom vrhunskom otpornošću na habanje i sposobnošću rezanja, postepeno je postao osnovna tehnološka komponenta u polju bušenja nafte i plina, preoblikujući tehnološku paradigmu bušenja tvrdih stijena.
PDC rezač je u suštini ultra-komponenta kompozitnog materijala. Njegova osnovna struktura se sastoji od površinskog polikristalnog dijamantskog sloja i cementne karbidne matrice sinterirane pod visokom temperaturom i visokim pritiskom. Sloj polikristalnog dijamanta, formiran sinterovanjem čestica dijamanata veličine mikrona- kroz metalni katalizator za stvaranje kontinuirane trodimenzionalne strukture mreže, posjeduje tvrdoću blisku tvrdoći prirodnog dijamanta (Vickersova tvrdoća dostiže 8000-10000 HV) i odličnu termičku stabilnost. Cementirana karbidna matrica pruža mehaničku podršku i udarnu žilavost, ublažavajući udarna opterećenja visoke{8}}koje nosi dijamantski sloj tokom bušenja. Ovaj "čvrsti-fleksibilni" kompozitni dizajn omogućava PDC rezaču da svojim oštrim reznim rubom efikasno reže meke do srednje{11}}tvrde formacije, a istovremeno je otporan na abraziju i udare tvrdog kamena. Ovo prevazilazi ograničenja tradicionalnih burgija od volfram karbida, koji pate od niske efikasnosti bušenja i kratkog vijeka trajanja u tvrdim formacijama.
Što se tiče principa rada, PDC rezač napušta udarni-način drobljenja burgija sa konusnim valjcima, koristeći kontinuirani mehanizam za struganje i smicanje{1}}za razbijanje stijena. Kako se burgija rotira i napreduje, dijamantski sloj PDC rezača prijanja uz površinu stijene na dnu bušotine uz konstantan pritisak. Sila smicanja nastala relativnim kretanjem velike{4}}brzine uzrokuje plastičnu deformaciju i širenje mikro-prsline u stijeni, na kraju je razbijajući na fragmente. U poređenju sa udarnim-drobljenjem, način struganja značajno smanjuje potrošnju energije, posebno u homogenim formacijama pješčenjaka, škriljaca i nekih krečnjaka, postižući veće stope penetracije (ROP) i niže omjere potrošnje energije. Eksperimentalni podaci pokazuju da, pod istim uvjetima, prosječna mehanička brzina bušenja PDC burgija može dostići 2 do 5 puta veću od burgije sa konusnim burgijama, a količina po burgiji može se povećati za 3 do 10 puta, što značajno skraćuje ciklus bušenja.
Prednosti performansi PDC rezača usko su povezane s njihovim dizajnom geometrijskih parametara. Oblik (kružni, konusni, u obliku sjekire- itd.), prečnik, debljina dijamantskog sloja i visina rezne ivice rezača moraju se prilagoditi prema karakteristikama formacije: za tvrde i krhke formacije koriste se rezači malog-promjera sa debelim dijamantskim slojevima kako bi se poboljšala otpornost na udarce; za meke i plastične formacije odabrani su rezači velikog-prečnika sa tankim dijamantskim slojevima kako bi se poboljšala efikasnost rezanja. Osim toga, gustina zuba i raspored rezača (kao što su radijalni ili spiralni) moraju odgovarati profilu krune burgije kako bi se osigurala ujednačena pokrivenost na dnu bušotine i smanjilo ponovljeno sečenje i neravnomjerno trošenje.
Kroz decenije tehnološke iteracije, PDC sekači su evoluirali od jednog elementa{0}}za razbijanje kamena u projekat sistemskog inženjeringa koji integriše nauku o materijalima, mehanički dizajn i proizvodne procese. Njegova široka primjena u bušenju nafte i plina nije samo potaknula napredak tehnologija bušenja dubokih bušotina, ultra-dubokih bušotina i složenih formacija, već je postala i ključna podrška za smanjenje troškova istraživanja i razvoja i poboljšanje efikasnosti akvizicije energije. U budućnosti, s razvojem tehnologije nanodijamantnih kompozita i procesa gradnje funkcionalne pripreme materijala, granice performansi PDC rezača će se nastaviti širiti, pružajući snažniju podršku alata za razvoj naftnih i plinskih resursa u ekstremnim geološkim uvjetima.
