PDC钻头技术发展现状与展望

杨金华 郭晓霞

中国石油集团经济技术研究院石油科技研究所

钻头性能直接关系到钻井的效率、质量、成本乃至安全。钻头虽小，却是钻井提速降本的第一利器。改进钻头往往能收到事半功倍的效果，对于水平井、深井、超深井来说尤为如此。如少用一只钻头，不仅可以直接节省钻头成本，还可缩短钻井周期，效益十分可观。因此，国内外石油公司和油服公司都高度重视钻头技术的改进与创新。

1 PDC钻头技术发展现状

钻头技术的改进和创新可归纳为集成创新和颠覆性创新两大类。

1.1 PDC钻头居市场主导地位

PDC钻头（Polycrystalline Dlamond Compact Bit，聚晶金刚石复合片钻头）早在10年前成为破岩主力，逐步取代了牙轮钻头，在钻井提速降本中发挥着重要作用。近年来，中国和美国85%以上的钻井进尺由PDC钻头完成，PDC钻头已在石油钻头市场占据主导地位。

1.2 切削齿成为钻头创新主攻方向

切削齿的改进和创新是PDC钻头技术改进和创新的主攻方向，容易收到事半功倍的效果。

1.2.1 持续改进材质，提升切削齿性能[1]

钴元素是压制PDC复合片时加入的结合剂，在人造金刚石内呈现宏观均匀分布状态。由于碳元素（人造金刚石）与钴元素的热膨胀系数不同，工作时会伴随温度升高而体积变大，从而引起内应力的增加，造成PDC复合片的破坏。为此提出了复合片脱钴的问题，PDC复合片脱钴技术就是要去除金刚石层内的钴元素。国内外钻头公司通过PDC复合片脱钴技术来提高PDC切削齿的综合性能，特别是热稳定性能。……