桓業(yè)機(jī)械介紹幾種新設(shè)計(jì)的PDC鉆頭的經(jīng)典案例和它們的現(xiàn)場表現(xiàn)：

一,、貝克休斯公司使用的PDC鉆頭案例：

貝克休斯的休斯克里斯滕森Quantec Force強(qiáng)力PDC鉆頭，經(jīng)過多項(xiàng)鉆頭參數(shù)的改進(jìn)試驗(yàn)，得出的結(jié)論是：提高了鉆頭的機(jī)械鉆速,、耐用性、穩(wěn)定性,、方向可控性,、切削齒結(jié)構(gòu)的理想載荷及切削齒材質(zhì)的性能，有限的元素分析用以保證結(jié)構(gòu)的和力學(xué)的完美結(jié)合,，計(jì)算的流體力學(xué)有助于液效率的評(píng)估,，最優(yōu)化的破巖效力的分配確保了鉆頭的穩(wěn)定性和鉆進(jìn)效率，使得所有的切削齒都能均勻持續(xù)地吃進(jìn)地層,。

多排切削齒能使鉆頭應(yīng)對(duì)各種巖性而不會(huì)犧牲鉆頭性能,，貝克休斯的切割深度控制（DOCC）技術(shù)為鉆頭提供了一個(gè)穩(wěn)定的、低震動(dòng)的切削面控制,，對(duì)于一個(gè)特定的應(yīng)用,，定制的鉆頭外形和切削齒布局，增強(qiáng)了金剛石體的破巖能力,，使鉆頭的切削結(jié)構(gòu)達(dá)到最佳,。

貝克休斯將一項(xiàng)有專利的鉆頭力學(xué)模型與破巖力分布的實(shí)踐相結(jié)合，提高了鉆頭的穩(wěn)定性,，使切削結(jié)構(gòu)更加均勻連貫地承載負(fù)荷,，依賴更低的能量鉆進(jìn)井眼，即使在較低機(jī)械鉆速的情況下,，也能獲得最佳的效率和穩(wěn)定性,，它的平滑切割深度控制（SmoothCutDOCC）技術(shù)降低了鉆頭的損壞。

據(jù)貝克休斯公司發(fā)布的消息稱,，兩項(xiàng)特定應(yīng)用的新型切削齒已在現(xiàn)場得到驗(yàn)證,，比先前切削齒的抗磨性能提高了6倍，在金剛石切削面與碳化物基巖面相互作用的過程中,，獲得了耐用性和熱穩(wěn)定性更高的最佳效果,，切削刃上的殘余應(yīng)力被遷移，結(jié)合穩(wěn)定性技術(shù),，減少了極端的和切削齒毀壞載荷的風(fēng)險(xiǎn),。

二、巴尼特使用PDC鉆頭的經(jīng)典案例：

在巴尼特（Barnett）頁巖的鉆進(jìn)過程中,，新鉆頭以平均47英尺/每小時(shí)（14.32米/每小時(shí)）的機(jī)械鉆速,，保持起始點(diǎn)的切線方向,，打了1873英尺（571米）的阿托卡（Atoka）砂巖和本德（bend）礫巖段，鉆進(jìn)節(jié)省了作業(yè)者近35小時(shí),，相比之前的補(bǔ)償井,，減少了鉆井費(fèi)用58000美元。

在德克薩斯州某縣的一口石灰?guī)r井,，一只7 7/8英寸的 Quantec Force 強(qiáng)力Q507FX型PDC鉆頭用來打特拉維斯峰（TravisPeak）和棉花谷（Cotton Valley）不規(guī)則的硬砂巖和軟頁巖的過渡層系,，鉆頭以平均21.3英尺/每小時(shí)（6.5米/每小時(shí)）的機(jī)械鉆速打了1269英尺（386.8米），比補(bǔ)償井平均快了31%,，比一個(gè)6英里半徑范圍內(nèi)的補(bǔ)償井平均多打了122%的進(jìn)尺,，鉆進(jìn)節(jié)省了作業(yè)者18小時(shí)以上的鉆井時(shí)間，每英尺節(jié)約成本24美元,。

三,、哈里伯頓PDC鉆頭服務(wù)公司：

哈里伯頓鉆頭與服務(wù)分公司的FX鉆頭從鑄型到黏合劑都使用了更抗腐蝕的材料，以抵御流體的腐蝕,，正像該公司認(rèn)為的那樣,，F(xiàn)X鉆頭是市場上任何PDC鉆頭切削齒熱力學(xué)性能最高的產(chǎn)品，新設(shè)計(jì)刀翼的幾何形狀和噴嘴布局都提供了極好的流控制特性,。

據(jù)公司報(bào)道,，F(xiàn)X鉆頭包括了熱穩(wěn)定性和高抗磨損的X3切削齒，這種切削齒增強(qiáng)了鉆頭承受極高溫的能力,，一種新的加工處理方法顯著地降低了金剛石切削結(jié)構(gòu)的損壞概率,，有助于保持鉆頭的切削齒打更多的進(jìn)尺。

在定向應(yīng)用方面,，F(xiàn)X固定切削齒鉆頭有效地充實(shí)了斯佩里（Sperry）鉆井技術(shù)服務(wù)公司的地質(zhì)引導(dǎo)（Geo-Pilot）旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)和井眼平滑（SlickBore）鉆井配套系統(tǒng),，增強(qiáng)了鉆進(jìn)的偏斜控制，通過對(duì)制動(dòng)器的作用,，使鉆頭的震動(dòng)明顯減小,，通過跟蹤井底地層間的鼓脊形狀，減少了鉆頭的跳動(dòng),，穩(wěn)定了鉆具的側(cè)擺,。

哈里伯頓鉆頭與服務(wù)公司的FX鉆頭采用了更抗腐蝕的材料和先進(jìn)的刀刃技術(shù)，使切削齒更抗磨損,，為了打更硬的地層,，鉆頭設(shè)計(jì)為雙排齒結(jié)構(gòu)，以增加可用的金剛石數(shù)量,，而不減少鉆頭的開面體積,。

四,、墨西哥PDC鉆頭案例研究：

在墨西哥的布爾戈斯盆地,，一個(gè)打定向井的作業(yè)公司需要一只能提高機(jī)械鉆速的61/8英寸的鉆頭,，用一只鉆頭打一個(gè)井段，哈里伯頓公司推薦了一只61/8英寸FMX453Z型號(hào)的鉆頭,，該型鉆頭設(shè)計(jì)使用了X3切削齒,，單只鉆頭下井打了整972米井段，創(chuàng)造了一項(xiàng)機(jī)械鉆速70.4米/每小時(shí),、高于該區(qū)塊最快井18%的現(xiàn)場紀(jì)錄,，這個(gè)井段的每米進(jìn)尺成本從58.37美元下降為21.31美元。

五,、NOV井下公司與PDC鉆頭：

同時(shí)下一只鉆頭和鉆具擴(kuò)眼器組合打一些非同介質(zhì)的地層仍面臨著挑戰(zhàn),，這是由于鉆頭和擴(kuò)眼器時(shí)常處于不同的巖石地層，這會(huì)導(dǎo)致施加在鉆頭和擴(kuò)眼器上的鉆壓和扭矩分配變得漂浮不定,，增加了此時(shí)鉆具的側(cè)擺和扭力擺動(dòng),，還有鉆機(jī)在深水作業(yè)中的提升挑戰(zhàn)，正確的選擇鉆頭和擴(kuò)眼器則變得尤為關(guān)鍵,。

典型的挑戰(zhàn)包括,，當(dāng)遇到更硬的地層或纖維狀地層時(shí)，鉆頭與擴(kuò)眼器的過渡變化,，例如：當(dāng)鉆頭鉆入一個(gè)硬地層時(shí),，而擴(kuò)眼器可能仍處在一個(gè)較軟的地層，地面顯示的鉆壓實(shí)際上大部分被鉆頭占用,，同樣,，大多數(shù)扭矩由鉆頭產(chǎn)生，由于鉆頭開始打硬巖石層,，切削力變化極大,，容易產(chǎn)生鉆具側(cè)擺，如果此時(shí)鉆頭的扭矩增加太大,，可能會(huì)開始出現(xiàn)粘滑,。

NOV井下公司的鉆頭擴(kuò)眼器選擇軟件可以使鉆頭與擴(kuò)眼器得到最優(yōu)的匹配，鉆頭與擴(kuò)眼器更具有可鉆性和穩(wěn)定性,。

隨著鉆進(jìn)的繼續(xù),，擴(kuò)眼器進(jìn)入更硬的巖石層，作用在擴(kuò)眼器上的鉆壓和扭矩將會(huì)增加,，相反,，鉆頭上的鉆壓和扭矩則會(huì)減小，當(dāng)擴(kuò)眼器的切削刀刃吃入更高壓縮強(qiáng)度的巖石時(shí),，擴(kuò)眼器的側(cè)擺等級(jí)可能會(huì)增加,，同樣，擴(kuò)眼器的扭力擺動(dòng)等級(jí)或粘滑等級(jí)也會(huì)增加,。

當(dāng)鉆頭處于較軟的地層而擴(kuò)眼器處于硬地層時(shí),，最糟糕的情況出現(xiàn)了,，這時(shí)，施加的大部分鉆壓被擴(kuò)眼器占用,，大多數(shù)扭矩由擴(kuò)眼器產(chǎn)生,，擴(kuò)眼器的側(cè)擺或渦旋時(shí)常顯現(xiàn)，另外,，擴(kuò)眼器扭矩的突然增加可能會(huì)開始出現(xiàn)粘滑,，留給鉆頭的鉆壓會(huì)非常低，在某些情況下,，鉆頭幾乎懸掛在擴(kuò)眼器下,，導(dǎo)致鉆頭過度旋轉(zhuǎn)而進(jìn)尺很低的危險(xiǎn)情景。

在鉆頭與擴(kuò)眼器之間,，實(shí)現(xiàn)兩種工具的可鉆性匹配,，減小鉆壓和扭矩?cái)[動(dòng)量級(jí)，確保良好的側(cè)穩(wěn)定性,，鉆頭和擴(kuò)眼器的選擇至關(guān)重要,，特別是用在有夾層的地層。

為了應(yīng)對(duì)這種情況,，NOV井下公司開發(fā)了一種鉆頭擴(kuò)眼器匹配系統(tǒng)選擇軟件,，這個(gè)軟件可以使鉆頭與擴(kuò)眼器得到最佳的匹配，優(yōu)選出可鉆性與穩(wěn)定性匹配的鉆頭和擴(kuò)眼器,，井下擴(kuò)眼工具的類型從數(shù)據(jù)庫中挑選,，對(duì)于具體的應(yīng)用，要考慮地層強(qiáng)度的變化,，輸入預(yù)計(jì)的轉(zhuǎn)速和機(jī)械鉆速范圍,，從這些參數(shù)中，系統(tǒng)匹配軟件采用邏輯表格形式描述出鉆頭和與其匹配的擴(kuò)眼器,，使穩(wěn)定性和可鉆性達(dá)到最優(yōu),。

六、墨西哥灣PDC鉆井案例研究：

在墨西哥灣,，7刀翼16毫米切削齒14 3/4英寸的ReedHycalog鉆頭被選中,，匹配一套141/2英寸x 16 1/2英寸的擴(kuò)眼器，該設(shè)計(jì)滿足了所有的定向要求,，以很低的扭矩和側(cè)擺量級(jí)打完了指定井段,，使用后的鉆頭和擴(kuò)眼器磨損程度很低，新度很高,。

在另一口井,，作業(yè)者使用了一套12 1/4 英寸x 14 1/2 英寸的液力擴(kuò)眼器與一只NOV公司的121/4英寸MSR813S型號(hào)的ReedHycalog鉆頭，以很低的震動(dòng)打完了整個(gè)井段,，鉆頭和擴(kuò)眼器沒有損壞,，所有的定向目標(biāo)滿足要求,。