ก่อนที่เทคโนโลยีการผลิต PDC จะสุกงอมหรือก่อนที่ดอกสว่าน PDC จะได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่ ผู้ผลิตบางรายใช้เพชรสังเคราะห์โพลีคริสตัลไลน์ที่ไม่มีซับสเตรตคาร์ไบด์เพื่อทดแทนเพชรธรรมชาติขนาดใหญ่ในการผลิต-ดอกสว่านแบบเซ็ตพื้นผิว เพชรโพลีคริสตัลไลน์มีหลายรูปทรง เช่น ทรงกระบอกปลายทรงกรวย บล็อกสามเหลี่ยม ดิสก์ สี่เหลี่ยม และบล็อก
ตัวอย่าง ได้แก่ Geoset และ Fomset ของ GE, Syndax3 ของ De Beers และ TSP จาก Zhengzhou Institute of Abrasives ลักษณะทั่วไปคือความเสถียรทางความร้อนสูง ซึ่งหมายความว่าสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้ 1000 องศาถึง 1100 องศา และสามารถเผาโดยตรงบนส่วนยอดของตัวดอกสว่าน ซึ่งประกอบด้วยผงทังสเตนคาร์ไบด์และโลหะประสาน เพื่อทำหน้าที่เป็นฟันตัดเพื่อทำลายและตัดผ่านการก่อตัวของหิน
ตั้งแต่ปี 1969 ถึง 1975 สถาบัน Zhengzhou Institute of Abrasives ได้ผลิตเพชรโพลีคริสตัลไลน์ JR20SN-2 หลายประเภทที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกัน ในตอนแรกมีการใช้สิ่งเหล่านี้ในการผลิตดอกสว่านและรีมเมอร์ที่ชุบไว้เพื่อรักษาเส้นผ่านศูนย์กลางของรู การเจาะผ่านชั้นหินที่ต่ำกว่าเกรด 7 ในเหมือง ต่อมาเพชรโพลีคริสตัลไลน์ขนาด 6×6 มม. ถูกนำมาใช้เพื่อผลิตชิ้นส่วนลากของบ่อน้ำมัน ซึ่งได้รับการทดสอบในบ่อน้ำมันเสินลี่ จากตัวอย่างการเจาะที่ความลึก 2,400 ม. ดอกลากแบบโพลีคริสตัลไลน์สามารถประหยัดเงินได้ 11,000 ถึง 12,000 หยวนต่อหลุม และประหยัดเวลาได้ 78% เมื่อเทียบกับดอกลากคาร์ไบด์ซีเมนต์ เมื่อเปรียบเทียบกับดอกกรวยลูกกลิ้ง ช่วยประหยัดต้นทุนได้มากกว่า 50% และลดเวลาในการเจาะลงได้ 5 ถึง 8 วัน นอกจากนี้ เพชรโพลีคริสตัลไลน์ 1.8×5 มม. ยังถูกใช้ในดอกเจาะหลักและรีมเมอร์ทางธรณีวิทยา และใช้เพชรโพลีคริสตัลไลน์ 2.5×5 มม. เพื่อรักษาเส้นผ่านศูนย์กลางของดอกสว่านที่ชุบไว้ในโลหะวิทยา ทุ่งถ่านหิน และธรณีวิทยา โดยให้ผลลัพธ์คล้ายกับเพชรธรรมชาติ
ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 ก่อนที่ประเทศของฉันจะพัฒนาเทคโนโลยี PDC ของตนเองได้สำเร็จ เพชรโพลีคริสตัลไลน์ขนาด 6×6 มม. ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในดอกเจาะแกนและดอกเจาะเต็มหน้า- (ดอกแตงโม-) สำหรับการขุดเจาะน้ำมันและก๊าซ เพชรโพลีคริสตัลไลน์รูปทรงสามเหลี่ยมบล็อก-ยังถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตดอกเจาะแกนหรือดอกเจาะเต็มหน้า-สำหรับการขึ้นรูปแบบปานกลาง-ถึงยาก (เช่น หินปูนและโดโลไมต์) และการขึ้นรูปแบบที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเล็กน้อย นับตั้งแต่มีการผลิตขนาดใหญ่-ของ PDC ที่ผลิตในประเทศในช่วงทศวรรษ 1990 Polycrystalline Diamond Compacts (PDC) ก็ค่อยๆ ถอนตัวออกจากตลาดการขุดเจาะ และถูกแทนที่ด้วย PDC ทั้งหมด
การวิจัยและพัฒนาและการประยุกต์ใช้ดอกสว่าน PDC สำหรับการขุดเจาะน้ำมันและก๊าซใช้เวลานานพอสมควร PDC ในยุคแรกๆ มีความทนทานต่อแรงกระแทกต่ำและมีการหลุดร่อน ควบคู่ไปกับปัญหาในการออกแบบและการผลิตดอกสว่าน และความเสี่ยงโดยธรรมชาติของการขุดเจาะน้ำมันและก๊าซ ผู้ผลิตดอกสว่านทรงกรวยลูกกลิ้งซึ่งมีส่วนแบ่งส่วนใหญ่ในตลาดการขุดเจาะนั้นไม่ได้ดำเนินการเชิงรุกมากนัก ดังนั้นการวิจัยและการประยุกต์ใช้ดอกสว่าน PDC จึงประสบปัญหาและความต้านทานอย่างมาก
ระหว่างปี 1973 ถึง 1975 สหรัฐอเมริกาได้ทำการทดสอบโดยใช้ PDC (Compax) ขนาด 8.38 × 2.8 มม. พร้อมด้วยชั้นเพชรหนา 0.5 มม. ที่ผลิตโดย GE ซึ่งถูกเชื่อมเข้ากับเม็ดมีดคาร์ไบด์แล้วติดเข้ากับดอกสว่านเหล็ก ข้อมูลการทดสอบเบื้องต้นจำนวนมากแสดงให้เห็นว่า PDC สามารถแทนที่เพชรธรรมชาติที่ใช้ในดอกสว่านเจาะพื้นผิว-สำหรับการเจาะหินที่แข็งที่สุดและมีฤทธิ์กัดกร่อนมากที่สุด อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาถึงคุณลักษณะทางโครงสร้างและประสิทธิภาพของ PDC และข้อเท็จจริงที่ว่าการก่อตัวของน้ำมันและก๊าซส่วนใหญ่มีลักษณะอ่อนถึงปานกลาง- ผู้ผลิตดอกสว่านจึงมุ่งเน้นไปที่การประยุกต์ใช้ PDC ในตลาดการขุดเจาะน้ำมัน ซึ่งมีศักยภาพทางการตลาดที่สำคัญ ศูนย์วิจัยการขุดเจาะแห่งมหาวิทยาลัยทัลซาได้มีส่วนร่วมในการออกแบบดอกสว่าน PDC แบบระนาบเบื้องต้น และได้ทำการทดสอบที่สำคัญกับ PDC เอง ในช่วงเวลานี้ GE ได้ทำการทดสอบดอกสว่าน PDC สี่ดอกในเซาท์เท็กซัส โคโลราโด ยูทาห์ และอัปเปอร์มิชิแกน ซึ่งเผยให้เห็นปัญหาบางอย่างเกี่ยวกับเม็ดมีด PDC การออกแบบดอกสว่าน และการผลิต
หลังจากแก้ไขปัญหาที่พบในการทดสอบเบื้องต้น ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2519 GE ได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์ PDC ซีรีส์ Stratapax สำหรับดอกสว่านโดยเฉพาะ ซึ่งมีการปรับปรุงประสิทธิภาพ มีความทนทานต่อแรงกระแทก-มากขึ้น และยึดเข้ากับตัวดอกสว่านได้ง่ายกว่า ในเวลาเดียวกัน Diamant Boart ได้ทำการทดสอบดอกสว่าน PDC ค่อนข้างประสบความสำเร็จในการก่อตัวของเกลือในอ่าวเปอร์เซียและทะเลเหนือ และ Eastman Christensen ได้ทำการทดสอบในทะเลเหนือด้วย หลังจากการทดสอบเชิงสำรวจเบื้องต้นที่อธิบายไว้ข้างต้น ตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1980 จนถึงปัจจุบัน ผู้ผลิต PDC ได้ทำการปรับปรุงและนวัตกรรมใหม่ๆ ให้กับบิต PDC ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้อย่างมาก ในขณะเดียวกัน บริษัทดอกสว่านรายใหญ่ซึ่งได้รับแรงหนุนจากตลาดพลังงานที่กำลังเฟื่องฟูและราคาน้ำมันดิบที่พุ่งสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ได้ร่วมมือกันอย่างแข็งขันกับบริษัทน้ำมันเพื่อพัฒนาชุดดอกสว่าน PDC ใหม่ ปรับปรุงประสิทธิภาพและขยายขอบเขตการใช้งาน
นับตั้งแต่ทศวรรษ 1990 เป็นต้นมา มีความก้าวหน้าที่สำคัญในการแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นเมื่อเจาะผ่านชั้นหินดินดาน โดยการปรับปรุงระบบไฮดรอลิกของของไหลเจาะเพื่อควบคุมการกลิ้งของหินในหินดินดาน การพัฒนาที่สำคัญในดอกสว่าน PDC คือการค้นพบของ Amoco ว่าสาเหตุหลักของความเสียหายของบิตคือการหมุนหนีศูนย์ (โยกเยก) สิ่งนี้นำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีการออกแบบที่ต่อต้าน-การโยกเยก จากมุมมองของการออกแบบ ผู้ผลิตดอกสว่านได้นำชุดเทคนิคการออกแบบป้องกันการโยกเยก-มาใช้สำหรับการจัดเรียงเครื่องตัด โครงสร้างใบมีด และรูปทรงโปรไฟล์ของดอกสว่าน เพื่อลดการหมุนหนีศูนย์ นอกจากนี้ Eastman Christensen ยังจำหน่ายผลิตภัณฑ์ต้าน-การโยกเยกของ Amoco โดยใช้อุปกรณ์ป้องกันการสั่นไหวแบบบิตเพื่อลดภาระการโยกเยกที่รุนแรงซึ่งทำให้เกิดความเสียหายระหว่างการเจาะ และได้เปิดตัวดอกสว่านป้องกันการโยกเยกแบบหมุน-อย่างเป็นทางการ บิตเหล่านี้มีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อเจาะผ่านชั้นหินหลาย- (ต่างกัน) นอกจากนี้ รูปทรงมงกุฏยังได้พัฒนาจากรูปทรงแบนเป็น-รูปร่างคล้ายแตงโมที่มีใบมีด 3-8 แฉก หรือมากกว่านั้น (แบบเกลียว)
อีกเหตุผลหนึ่งสำหรับการปรับปรุงและสร้างสรรค์นวัตกรรมอย่างต่อเนื่องของดอกสว่าน PDC คือการพัฒนาและการประยุกต์ใช้ระบบการสร้างแบบจำลองข้อมูลคอมพิวเตอร์ (CAD/CAM) ที่ทันสมัยและซับซ้อนยิ่งขึ้น รวมกับการตรวจสอบยืนยันในห้องปฏิบัติการ ซึ่งเพิ่มโอกาสของการประยุกต์ใช้บิตที่ประสบความสำเร็จ ในประเทศของฉัน การพัฒนาดอกสว่าน PDC ล้าหลังสหรัฐอเมริกาประมาณ 15 ปี เนื่องจากผลกระทบของข้อจำกัดในการผลิตในประเทศ ในช่วงกลาง-ทศวรรษ 1980 หน่วยงานต่างๆ เช่น โรงงานดอกสว่าน Jianghan, สถาบันวิจัยการขุดเจาะเครื่องจักรทั่วไป Dagang และมหาวิทยาลัยปิโตรเลียมปักกิ่ง ได้เริ่มพัฒนาดอกสว่าน PDC หลังจากการก่อตั้งบริษัท Sichuan Christensen Diamond Drill Bit Company ในปี 1985 และ Xinjiang DBS Drill Bit & Tool Company ในปี 1990 บริษัทเหล่านี้ได้แนะนำเทคโนโลยีดอกสว่าน PDC จากต่างประเทศที่พัฒนาเต็มที่ และเทคโนโลยีใหม่ๆ ในเวลาต่อมา พวกเขาใช้วัสดุ PDC คุณภาพสูงและเชื่อถือได้ซึ่งผลิตโดย GE, DeBeers และ USS และดอกสว่านที่ผลิตขึ้นนั้นแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในการดำเนินการขุดเจาะ ปูทางไปสู่การพัฒนาอย่างรวดเร็วและการใช้งานดอกสว่าน PDC ในประเทศของฉัน และแสดงให้เห็นถึงโอกาสที่สดใสของดอกสว่าน PDC ในตลาดการขุดเจาะน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากดอกสว่านมีราคาสูงและราคาแพง การใช้งานจึงจำกัดเฉพาะแหล่งน้ำมันในภูมิภาคซินเจียงและแหล่งน้ำมันนอกชายฝั่งเป็นหลัก
